zemax与matlab自由曲面csdn,ZEMAX 自由曲面、HMD/HUD应用——自由曲面公差分析
ZEMAX 自由曲面、HMD/HUD应用——自由曲面公差分析
ZEMAXR自由曲面、HMD/HUD应用-------------------之自由曲面公差分析2J7JEv|
5{#ya2
引言:%[m%QP1;p
`{\10j*B
近年来,自由曲面用于光学设计日渐成熟,尤其是随着头戴显示器(HMD),平视显示器(HUD)的热潮,在增强现实,混合现实(AR/MR)及车载显示中更是大放异彩。?tYc2R9x6"
-\~x^5K
自由曲面对于光学设计仍然是一个系统级的工程,不仅需要考虑优化的高效收敛性,还要考虑公差特性及可加工特性等。成像光学应用层次上,自由曲面的公差特性是一个颇为严格的指标,对像质影响极大,极大的关乎产品的良率。/7b$C]@k
Y.o-e)zX
然而目前几乎所有的光学软件都没有很好的评价工具对自由曲面进行公差分析。本文结合自由曲面公差分析的着重点,分析了一些常规方法的局限性;并通过自开发的模块,结合一些案例,给出了较为完整的解决方案。借以抛砖引玉,共同提高!E2|c;{c
;
广义上讲,任何非球面形式都可以称之为自由曲面,自由曲面提供更多的设计自由度,为像质提高,提供了更多的可能性及更广的求解空间。K/LoHWy+n*
wEIAU
在AR/MR,HMD/HUD中经常用的自由曲面形式为扩展多项式表面(Extended Polynomial Surface), ZEMAXR, CODE VR中都内建有该面型,该面型为一系列扩展的X,Y高次多项式,含有对称项及非对称项。K-7i4
~
V,
e
[attachment=81426] [attachment=81427] JZ0u/x5
zC$(/nZ
头盔显示器(HMD) 车载平视显示器(HUD)ZSW`/}Dp;
.sbV
>l!DWi6
一:自由曲面公差分析的着重点%D*yXNsY
Edav }z
A: 面型精度(Irregularity).Ue1}'v*,
B: 斜率公差(Slope Error)y:8Oc?
(~n0,$
这两项对像质有极大的影响,是需要重点考虑的对象。然而几乎所有的光学软件都没有好的解决方案,不尽如人意。}5Pzen
TWJ%? /d
3+ r8yiY
!4
G9`>n
[attachment=81428]XDq*nA8#5B
(cqVCys
二:现有方法的一些局限性(用于评定面型及斜率公差)hlTM
FG5t\!dt<
A.对非球面系数直接进行公差分析a(`@u&]WZ
不可取!非球面系数与这两项没有直接的相关性,不符合加工实际!qQUCK
B: 外部拟合数据,然后导入离散点阵2M+'9+k~
比如外部通过MatlabR生成离散点阵,然后导入到光学软件中。费时,费力,只能评估不规则度,斜率公差很难直接评估,系统比较复杂时,计算速度很慢,速度难以接受。[O(8izv
C: Zernike多项式形式DU-&bm
相比较于前两种方法要好,但只能评估圆域,只能评估不规则度,斜率公差难于评估。目前只支持球面,圆锥曲面,偶次非球面。/
L/hR4
但是不支持扩展多项式面型(ExtendedPolynomial),该面型AR/MR,HMD/HUD经常用!!&\GB_UA
}W k!):=y
+ %07J6
三:定制化的自由曲面公差分析模块IPT\d^|f
5m&Zq_Qe
可对如下面型进行不规则度及斜率公差分析:l>O~^41[
A.球面'rQ>Z A_8
B.圆锥曲面m`Ver:{
C.扩展多项式面型(Extended Polynomial)Ljjuf=]
D.以及以上离轴的情形,如离轴抛物面,椭球面等NJraol
E.可对圆域或者矩形区域进行公差分析i>68gfx
b$:
UMbM3m=\
_]whHS+
8%wu:;*]%
|[}!E/7>b
h+7THMI
jRP9e
[~
[attachment=81429]&{c.JDO
对圆形区域进行不规则度分析iFy_D
Yq?FiE0
[attachment=81430]aqk0+
对矩形区域进行不规则度分析(}u2)9
AsW!GdIN
tmJ-2
(/r l\I
四:实例分析vP{22P
i/%+x-#
实例1: 设计一个5X的激光扩束镜系统:激光波长632.8nm,高斯光束模场直径:5mm.=k\V~8XZ
要求:sV))Z2sq
1.伽利略式双透镜结构9=J+5V^qD<
2.扩束倍率 5X#DI%l`B
3.系统性能接近衍射极限,波前差小于lambda/4,越小越好_Fz]QxO
4.可以采用非球面MM*B.y~TxZ
5.系统总长小于75mm.%|:Gn) 8
ShV#XnQ
uwcm%N;I"
?B"k9+%5ej
最后一个表面采用Conic非球面后,经过简单的优化即可达到设计目标。$6evK~
}9GD'N?4
#~(VOcRI
B8Cic\2
[attachment=81431]O#g'4 S
TM1isZ
8tR(i[L
[attachment=81432].I"Qu:``
o&GS;{Rs
PYYK R
发散角小于艾里斑尺寸,波前差小于0.02 lambda,满足设计要求!")t
^!x(v
GEdWpYKS-`
考虑到实际加工生产,该设计的公差特性如何,尤其是当引入了非球面之后。S~9K'\vO
对于扩束系统或者长焦系统,斜率公差对像质影响显著。XvU^DEfW
现在来分析最后一面非球面透镜的斜率公差所产生的影响!Y%FQ]Q=+
%8_bh8g-
v\3:R,|'
L"|~,SVF
LX
[ _6
3
?1qI'5
当引入PV 斜率公差=1e-2(Rms斜率公差约为2e-3)时,系统性能如下:此时波前差约为 3 lambda.O]\6Pv@N
不满足系统要求!5,I|beM
[attachment=81433]hGPo{>xR
e'FBV[e
当引入PV 斜率公差=1e-4(Rms斜率公差约为2e-5)时,系统性能如下:此时波前差约为 0.02 lambda.1VlRdDg
影响不明显,满足应用要求。(aAv7kB&
X0\2q D
[attachment=81434]`K ,{Y_
N%hV +>#Z
_(K )(&
通过上述的分析,光学工程师及工艺工程师可以更好的来评价非球面加工对产品性能带来的影响。yMU>vr
|a3v!va
f4JmY1)@
B}PT-S1l
实例2:假设有一个巡天望远镜项目,其中有一块反射镜采用拼接的离轴抛物面形式,以满足较高像质的需求。i'w8Li
,f4VV\
[attachment=81435] [attachment=81436]Rqi=AQ
t
eI+
s$cr|p;7#
任何一块独立的片镜,都呈现完美的像点(实际受艾里斑,衍射的影响)。}e7os0;s
#DBg8
[attachment=81437]LW={|3}
xJphG
现在我们引入不规则度(Irregularity)面型公差, PV值为0.35um,RMS值约为0.1um。i`m&X6)\j
[attachment=81438]{XHAQ9'
离轴抛物面面型公差PV值=0.35um,RMS值约为0.1um.WR&>AOWAD
FeW}tKH
系统性能影响如下:y$
L@!r/s
g[oa'.*OB
[attachment=81439]+3a}~p W
9j0Hvo% T
引入面型公差后的系统点列图(左)及波前差(右)m*Zq3j
[y(DtOR
结语:eGwO!Lv}B
通过自定义的模块,可以方便快速的对球面,圆锥曲面及自由曲面进行轴上及离轴公差分析,对面型精度(Irregularity)及斜率公差(Slope Error)提供了完整的解决方案!iKJ-$x_5
注意:此模块也可以直接应用于ZEMAX R的公差分析编辑器,通过公差操作数与其他公差配合使用,因此可以提供整个系统级的完整公差分析方案,并且支持灵敏度,反灵敏度及蒙特卡洛等公差分析。kPhdfF*Q
#%4XZ3j#j;YUzx,Y>k
nx{iGy@?d)zt
详情请咨询:sales@ueotek.com 027-87878386b^*9mPP
8#m,TOp
;PSV3ZhiS p+~
'|I8byiK(yx^zW7
1@dB*Jt
zemax与matlab自由曲面csdn,ZEMAX 自由曲面、HMD/HUD应用——自由曲面公差分析相关推荐
- zemax评价函数编辑器_ZEMAX与光学设计案例:激光扩束系统详细设计与公差分析(二)...
目前超过两千人的光学与光学设计方面的微信公众号,欢迎您的到来! 激光扩束系统公差分析 ZEMAX与光学设计案例:激光扩束系统详细设计与公差分析(二) 作者:墨子川上 10倍扩束系统在上篇已经设计好了, ...
- matlab统计所有股票分析,MATLAB金融算法分析实战:基于机器学习的股票量化分析...
MATLAB金融算法分析实战:基于机器学习的股票量化分析 作者:吴婷;余胜威 编著 出版日期:2017年07月 文件大小:32.24M 支持设备: ¥50.00在线试读 适用客户端: 言商书局 iPa ...
- 切削力matlab数据处理,基于MATLAB的切削力测量实验数据的处理及分析
基于MATLAB 的切削力测量实验数据的处理及分析 卞化梅 , 牛小铁 , 陈金英 , 郭 勇 (北京工业职业技术学院 , 北京 100042) 摘 要 : 以曲面铣削加工实验数据的处理为例 ,介绍了 ...
- MATLAB高效编程技巧与应用:25个案例分析
MATLAB高效编程技巧与应用:25个案例分析 第1章 MATLAB快速入门 MATLAB给qq邮箱发邮件 如何改变文本的样式 插入链接与图片 如何插入一段漂亮的代码片 生成一个适合你的列表 创建一个 ...
- Matlab 画散点热力图 城市表层土壤重金属污染分析
Matlab 画散点热力图 城市表层土壤重金属污染分析 利用建模题目 A题 城市表层土壤重金属污染分析 的数据大致来画金属污染的热力图 数据从第一列开始分别是: 数据已经按功能区分类排序好 https ...
- 基于Matlab/Simulink的气液缓冲器动态特性仿真与分析
1.内容简介 应用Matlab软件对气液缓冲器的冲击工况进行了仿真计算,并对比试验数据找出了影响气液缓冲器动态特性的关键因素,可为气液缓冲器各关键参数与关键结构的设计提供依据. 2.内容说明 气液缓冲 ...
- Matlab基于SEIRD模型,NSIR预测模型,AHP层次分析法新冠肺炎预测与评估分析
全文链接:http://tecdat.cn/?p=32175 分析师:Jiahui Zhao 新型冠状病毒肺炎COVID-19 给中国乃至全世界都带来了深重的灾难,对世界经济也造成了不可逆的影响(点击 ...
- matlab otsu csdn,matlab otsu csdn_matlab_otsu函数
Otsu二值化原理及Matlab实现 作者:fly108108日期:2018-07-18 20:37:18浏览 40次 目录 1.Otsu阈值分割 2.自适应阈值分割 3. 最大熵阈值分割法 4.迭代 ...
- 模糊pid控制的温度系统matlab源代码_模糊PID控制系统(二)对比分析
0 参考资料 模糊PID是以误差e和误差的变化率ec作为输入,利用设定好的模糊规则表,找出PID三个参数与e和ec之间的模糊关系. 在运行中不断检测e和ec,根据模糊控制原理,来对3个参数进行在线修改 ...
最新文章
- 如何在AngularJS中使用ng-repeat迭代键和值?
- CMU贺斌教授团队提出FAST-IRES技术,利用高密度EEG产生脑信号源的动态图像
- 判断一个对象是否存在某个键_面向工业大数据的对象存储技术实践
- IDEA中记一次BuildProject不好使的解决过程
- 微软遭遇滑铁卢,chrome成为最受欢迎浏览器
- [js] for in 和 for of 的区别?
- 深入浅出:Microsoft分布式事务处理协调器
- java编程思想txt下载_《JAVA编程思想》之第5章-初始化和清理
- 基于matlab的高等数学,基于MATLAB的高等数学问题求解
- Unity3D不同脚本函数或参数之间调用
- css 六角形_创建数字六角形瓷砖图(第1部分)
- uniapp微信小程序订阅消息发送服务通知--超详细
- 互联网这股裁员风,要吹到啥时候?
- wap 第六章 svg 路径
- 到底要不要继续坚持做硬件
- Java制作简单小画板
- CSS3背景(background-size、background-origin、background-clip)圆角
- fiyme android底层,魅族首批Android 10底层Flyme于今日正式推送
- 命令行修改mysql密码
- 关于mina内部有向个线程在执行---mina源代码分析
热门文章
- 2021年度总结——似乎除了认真学习,其他的事情我都干了……
- 物联网是什么?用途在那里?
- 【无机纳米材料科研制图——OriginLab 0203】Origin线条整体修改与单独修改及图片导出
- 软著申请的大体时间周期记录以及注意事项
- 快上车!通用自主开发无人驾驶汽车首次公开试驾 | 精选
- Jetson Tx1升级到ubuntu 20.04.5 LTS
- 弟中弟的Leetcode总结——数组类(八)
- uiuc计算机科学学院爬虫,一种基于爬虫的分布式PPLive流实时检测系统研究.pdf
- 大数据仓库技术实训任务3
- 巧记书本结构--思维导图