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大视场、长工作距双远心镜头

一种非标镜头-物镜,窄光谱成像,要求物方远心、像方远心的双侧远心镜头。

主要指标:

物方视场:φ24mm

倍率:0.85x

畸变 0.3%

数值孔径(NA):0.15

相机接口 C口(C-Mount)

光谱 :570-640nm

工作距离:60mm

景深:2mm

根据技术要求,我们采用了经典的双高斯的初始结构进行了优化,最终达到了技术指标。

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光路结构图

该系统MTF曲线在100lp/mm时由于0.7,畸变小于0.03%,设计质量非常好。

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MTF曲线


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场曲和畸变图

为了避免纸上谈兵,设计指标好,未必加工和装配出来就是好的镜头。镜头设计最关键的步骤是公差分析,这是评价这个设计是否可以用的终极标准。

没有经过公差分析的光学设计,只能算是一个“概念验证”或“学术练习”。

而一个成熟、优秀的光学设计师,其价值不仅在于能设计出高性能的镜头,更在于能设计出性能、成本、可制造性三者达到最佳平衡的镜头。公差分析,正是实现这一平衡的、不可或缺的、连接理想与现实的桥梁。

因此,在完成大视场长工作距物镜的初始设计后,进行一轮严谨的公差分析,并根据分析结果回头去优化设计(这个过程称为“公差不敏感设计”),是整个设计流程中至关重要的一环。

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公差分析结构

实际本文展示的都是经过“设计—公差分析-设计-公差分析……”经过几轮迭代的最终结果,这个物镜的公差比较敏感,最终采用定心车工艺的公差精度才能满足指标要求。在经过5000次蒙特卡罗仿真后,该系统80%的几率MTF>0.55,符合技术要求,满足客户使用。

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镜头外观图



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