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基于CODEV光学软件设计透镜的经验和总结

      可调焦型调光电筒的优势是光斑特别均匀,减少强聚光对人眼的刺激,特别是在近距离检修作业的情形下,高亮度匀光照明更加舒适友好;SM-7021P强光巡检手电筒的透镜设计之初就定位为调焦型,可以兼顾远近照明,接下来我们来了解下基于CODEV光学软件设计手电筒变焦透镜的一些经验和总结:

一、强光巡检手电筒透镜设计

1、选择一个初始结构与性能指标接近(初始结构的选择很重要,决定优化的极限);

2、对于正组补偿的中变倍或大变倍变焦透镜要考虑换根点(变倍组倍率为m=-1)问题,设计过程中就要对换根点进行约束;

3、设计中对公差进行分析,避免最终设计完成后公差不符合要求,主要思想是使光线能够平滑地过度(或不在某一镜片上有特别大的偏角),光焦度(像差)较均匀地分配在所有镜片上,如:两镜片靠的太近,则对偏心公差较敏感,可通过适当拉大两镜片间距降低灵敏度。还可以通过控制光线角度、增加透镜的方式来降低公差灵敏度。

4、像差优化可由“分析>诊断>3阶像差”选项参考分析,优化过程中对透镜厚度进行约束,满足实际加工需求。

5、以上优化完成可对透镜曲率半径套样板(记得保存最终的优化操作数列表),并对厚度值进行规整,对于较为灵敏的空气间隔优先规整。

光学设计的四个重要步骤:增加或删除变量;增加、改变或删除约束;改变评价标准;改变系统结构;
光学透镜的增加选择

1、放在系统最前面或后面,首先改变曲率及厚度,然后改变折射率和色散;

2、在系统较大空气间隔插入一块平板,重新调整空气间隔(D=D1+D2+T/N);

3、将一块非常薄的透镜分裂成一块双胶合透镜,当系统中存在大量色差时,变化折射率和色散;

4、将一块非常厚的透镜分裂成两块透镜,中间有一个非常小的间隙。

下一轮计算之前分析结果:表面上的入射角是否太大;透镜太厚;透镜边缘太薄;透镜总厚度太厚以至于无法满足要求;后截距太短;
照相物镜的波长及权重

波长/nm      权重
435              0.3
474              0.6
520              1.0
575              0.6
643.8             0.3

二、变焦凸轮曲线
CODEV步进优化法获得凸轮曲线原始数据,可借助CODEV宏编程语言中的循环结构;

MATLAB编写程序进行辅助分析设计;

对变焦凸轮曲线中压力角分析,压力角不满意,重新拟合曲线。
三、公差分析
需要知道能够加工的面形精度(光圈、局部光圈、样板精度)、材料的参数(主要是折射率、色散系数)、偏心度(边厚差、装配倾斜和偏移),根据结果分析调整结构参数。
四、温度分析
一般在-40°—60°之间,CODEV分析中主要使用宏函数THERMPIK.SEQ(计算范围温度的影响)、THERM_ENV.SEQ(计算某一温度的影响)、THERM_N.SEQ(某一温度下材料的折射率),另一种思想:变焦系统可仅针对某一焦距进行热分析。

CODEV的温度分析是为旋转对称、非变焦系统提供的,对于变焦系统需要修改设置;

温度分析之前的系统最好保留相应的优化操作数,以便温度分析之后设定补偿组元件为变量重新自动化设计,检验补偿量大小。
五、鬼像分析
通过CODEV进行鬼像分析,主要参考标准为DISC、DBFL等参量找出可能发生鬼像的两成个面;

将光学模型导入tracePro,建立模型分析鬼像能量大小是否有影响。


PS:基于以上软件设计的还有我们的新款SME-8021H微型防爆头灯。


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