Ansys Zemax | 内窥镜物镜系统初始结构的优化提升(下)

news2024/12/25 9:08:01

系统性能提升

根据上篇的内窥镜系统分析,我们可以从四个方面对内窥镜物镜系统进行优化:元件间距、圆锥系数、MTF 值以及畸变值。点击优化-评价函数编辑器以设置具体的评价函数。(联系我们获取文章附件)

首先,用三个 CONF 操作数将评价函数编辑器分为三个部分,在第一个 CONF 操作数的结构#一栏输入1,即在此操作数后插入的后续操作数均用于对结构1进行优化;在所有关于第一个结构的操作数后,插入第二个 CONF 操作数,并在结构#一栏输入2,同样在此操作数后插入所有用于优化结构2的优化操作数;第三个 CONF 操作数同理。

三种结构除了物距以外,其他的透镜参数是完全相同的,因此,元件间距和圆锥系数的优化操作数只需插入到其中一个 CONF 操作数后。

元件间距:为了便于实际的生产制造,对第3、4个透镜之间的间距进行控制,插入 MNCA 操作数(最小中心空气厚度),将目标值设为 0.1 mm,权重设为1,起始面定义为表面7,终止面定义为表面8,通过优化控制第3、4个透镜间的距离大于 0.1 mm。

圆锥系数:同样对于实际的生产制造,通常我们想要控制圆锥系数分布在-100~100之间,则需使用到 COGT 操作数(圆锥系数>目标值)和 COLT 操作数(圆锥系数<目标值)。首先输入 COGT 操作数,表面序号设置为表面 8,因为我们主要需要对第8个面的圆锥系数进行限制,然后将目标值设为-48,权重设为1;再输入 COLT 操作数,同样在面栏处输入8,将目标值设为50,权重设为1,使得圆锥系数的值分布在-48~50之间,收紧对应的优化目标。

MTF 值:由于系统中仅使用了偶次非球面表面和标准球面,属于旋转对称系统,因此我们只需要使用 MTFT 操作数(切向调制函数)控制和优化系统子午方向 MTF 值即可。系统的三种结构对应不同的 MTF 表现,因此需要在每个 CONF 操作数后都添加 MTFT 操作数以对其相应结构的 MTF 进行优化。对所有的 MTFT 操作数,在采样一栏输入2,波长一栏输入2(本例中的参考波长),设置9个视场(可以根据实际需要添加或删减),空间频率设为70,权重设为2。

而目标值可根据初始结构的 MTF 数值来设置,本例中,内窥镜物镜系统的初始结构1在70周期 /mm 时的 MTF 为0.23,则最开始优化时将目标值设为0.3,优化后评估值达到0.3后,再将目标值提升为0.4……依此对目标值进行修改,以渐进的方式对系统 MTF 进行多次优化,直到各优化操作数的评估值不再满足目标值,则停止对 MTF 的目标值进行提升。本例结构1中,70周期 /mm 最终的 MTF 为0.47左右。而对结构2、3的 MTFT 设置方法与结构1的相同,先观察初始结构的 MTF,再以渐进的方式修改目标值对相应的结构进行优化。

畸变:本例中没有对畸变进行过多的限制。一般情况下,可使用 DIMX 操作数(最大畸变值)控制系统中的畸变。输入相应的视场和波长编号,然后再设定目标的畸变值,即可控制畸变不超过目标值。本例中,在三个 CONF 操作数后均插入 DIMA 操作数,将视场设为4(最大视场角度),波长一栏设为2,目标值均设为21(与内窥镜物镜初始结构原有畸变值非常接近)。优化后得到系统三个结构在最大视场角处的畸变值均为-21%左右。

有效焦距:为了使系统的有效焦距保持一定的大小,需对其进行限制。而对于三个结构来说,有效焦距相同,因此只需在其中一个 CONF 操作数后插入有效焦距 EFFL 优化操作数。在波长一栏输入2,目标值设为1.496(与原系统相同)。点击执行优化后,评估值与目标值有一定程度的偏差,这是因为在视场一定的情况下,有效焦距会因畸变值、透镜曲率半径等参数的改变而改变,只要不发生大的偏差,总体上都是可以接受的。

随后,在镜头数据编辑器中将系统所有透镜的曲率半径、第7、8面之间的厚度、第8面的圆锥系数设为变量,点击执行优化。设置的变量也可以根据实际情况而修改,本例为了使得系统的总长度不发生太大的变化,没有把所有的厚度都设为变量。

在优化过程中,可能还会有一些小的改动,比如修改不同操作数的权重值,或者根据优化后的系统变化添入新的操作数,这些都可以根据实际情况来定。在本例的优化过程中,为了使第1和第2个透镜保持一定的间隔,添加了 MNEA 操作数(最小边缘空气厚度),控制第1和第2个透镜之间的边缘空气厚度大于 0.1mm。

以下是本文中的内窥镜物镜系统优化后的 2D 视图、镜头数据编辑器、MTF 曲线图以及场曲/畸变图,可以看到系统的布局看起来是美观的,元件之间的中心距离和边缘距离都大于 0.1mm,系统总长为 7.383mm,所有圆锥系数都在-50到50之间。三个结构的 MTF 都得到了显著的提升。

结构1的 2D 视图(结构2、3的布局图与结构1相比只有物距上的差别)。

结构1的镜头数据编辑器(结构2、3的编辑器数据与结构1相比主要差别为物距)。

对于结构1,在70周期 /mm时,MTF 为0.47;35周期 /mm时,MTF 为0.74。

对于结构2,在70周期 /mm时,MTF 为0.48;35周期 /mm时,MTF 为0.71。

对于结构3,在70周期 /mm时,MTF 为0.3;35周期 /mm时,MTF 为0.6。

对于结构1,半视场角为35°时,畸变值为-20.2%。

对于结构2,半视场角为35°时,畸变值为-20.62%。

对于结构3,半视场角为35°时,畸变值为-21 %。

根据上述结果,在我们对该内窥镜物镜设置了具体的 MTF 优化后,系统性能在各结构下都得到了明显的提升,并且系统畸变也控制在一个合理的范围中。对于如同内窥镜物镜系统这样具有较高成像性能要求的系统,都可以遵循类似方式进行以 MTF 为指标的优化控制。在优化过程中,也可使用优化向导。

总结

本文详细描述了如何根据内窥镜物镜系统的初始结构,分析当前系统的成像质量、畸变情况以及所需的参数控制,并使用相应的优化操作数对系统性能进行进一步提升。除了使用本文中提到的优化操作数,用户可根据实际情况自行添加其他的优化操作数从多角度对于系统性能进行优化。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/686838.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

NXP i.MX 8M Plus工业开发板硬件说明书--下册( 四核ARM Cortex-A53 + 单核ARM Cortex-M7,主频1.6GHz)

前 言 本文档主要介绍创龙科技TLIMX8MP-EVM评估板硬件接口资源以及设计注意事项等内容。 创龙科技TLIMX8MP-EVM是一款基于NXP i.MX 8M Plus的四核ARM Cortex-A53 单核ARM Cortex-M7异构多核处理器设计的高性能工业评估板&#xff0c;由核心板和评估底板组成。ARM Cortex-A5…

【AndroidUI设计】Bottom Navigation Activity中Fragment(碎片)的添加和下层导航图标的修改

文章目录 一、引言二、设计1、添加Fragment&#xff08;1&#xff09;确认需求&#xff08;2&#xff09;创建 <1> 方法一&#xff1a;借助工具快速生成 <2> 方法二&#xff1a;视图&#xff08;图层&#xff09;工具 <3> 方法三&#xff1a;手动…

知网G4《语数外学习》简介及投稿邮箱

知网G4教育专刊《语数外学习》简介及投稿邮箱 《语数外学习》全新改版&#xff0c;分别针对初中三个不同年级&#xff0c;每本仍然兼顾语数外三个学科。改版后的《语数外学习》将密切关注课改和中考改革的进程&#xff0c;与教材同步&#xff0c;在帮中学生朋友释疑疑惑、提高…

DOTA-PEG3-azide,1428146-79-5,DOTA三聚乙二醇叠氮,试剂相关研究说明

DOTA-PEG3-azide&#xff0c;DOTA PEG3 N3&#xff0c;DOTA三聚乙二醇叠氮产品结构式&#xff1a; 产品规格&#xff1a; 1.CAS号&#xff1a;1428146-79-5 2.分子式&#xff1a;C24H44N8O10 3.分子量&#xff1a;604.66 4.包装规格&#xff1a;白色固体 &#xff0c;1g、5g、1…

数据库性能测试

目录 前言&#xff1a; 1.引入数据库驱动包 2.添加数据库配置元件 3、JDBCRequest参数化 4、Variablesnames参数使用方法&#xff1a; 前言&#xff1a; 数据库性能测试是测试数据库系统在各种条件下的性能和稳定性的过程。它可以帮助测试人员识别数据库系统的性能瓶颈&a…

30余名「实在RPA·数字员工」在纳爱斯诞生,在618中服务千万消费者!

积水成渊&#xff0c;聚沙成塔&#xff01;谁在世界数字化大势中不断变革自己&#xff1f; 长期蝉联“中国品牌价值评价”日化行业首位&#xff0c;问鼎中国工业“奥斯卡”大奖的“大国品牌”纳爱斯——当仁不让&#xff01; 纳爱斯是日化行业领军企业&#xff0c;业务覆盖家…

SpringBoot整合MybatisPlus 自动生成controller、mapper、entity、service

首先创建SpringBoot项目 选择依赖 把application的后缀改为.yml&#xff0c;方便些。 pom.xml&#xff1a; <?xml version"1.0" encoding"UTF-8"?> <project xmlns"http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi"http://www.w…

一次完整的性能测试,测试人员需要做什么

目录 前言&#xff1a; 一、 规范性能测试实施流程的意义 二、 性能测试实施流程 1. 需求调研阶段 2. 测试准备阶段 3. 测试执行阶段 4. 测试报告阶段 5. 测试总结阶段 前言&#xff1a; 进行一次完整的性能测试需要经过多个阶段&#xff0c;包括需求分析、测试计划编…

OpenStack(3)--vxlan网络实战

目录 一、ML2配置文件 二、上传cirros镜像 三、创建vxlan10网络 四、创建实例/同vxlan通信测试 五、不同vxlan通信测试 5.1 新建vxlan11 5.2 新建路由/添加路由接口 5.3 不同vxlan通信测试 5.4 qemu-vnc报错 六、深度剖析vxlan 七、认识 Bridge br-ex、Bridge br-in…

「一本通 3.2 练习 6」汽车加油行驶

目录 第一步&#xff0c;二维转一维&#xff08;此步仅为方便&#xff0c;可以省略&#xff09; 第二步&#xff0c;建边&#xff08;啥都行&#xff0c;只要死不了&#xff09; 第三部&#xff0c;bfs&#xff08;你要dfs也行&#xff09; 第一步 第二步 第三步 可CA呢…

蓝桥杯专题-试题版-【01字符串】【2n皇后问题】【A+B问题】【Fibonacci数列】

点击跳转专栏>Unity3D特效百例点击跳转专栏>案例项目实战源码点击跳转专栏>游戏脚本-辅助自动化点击跳转专栏>Android控件全解手册点击跳转专栏>Scratch编程案例点击跳转>软考全系列点击跳转>蓝桥系列 &#x1f449;关于作者 专注于Android/Unity和各种游…

ECS 简略版说明一:Entities and components

目录 Entities and components Worlds and EntityManagers Archetypes Chunks Queries Entity IDs IComponentData Managed IComponentData components DynamicBuffer components Aspects Allocator overview Allocator.Temp Allocator.TempJob Allocator.Persis…

MySQL性能测试及调优中的死锁处理方法

目录 前言&#xff1a; 1、死锁检测 2、死锁避免 3、死锁解决 前言&#xff1a; MySQL死锁是指多个会话同时请求相同资源时发生的一种资源争用现象&#xff0c;导致会话无法继续执行。死锁的发生会导致事务无法提交或者回滚&#xff0c;影响应用程序的正常运行。因此&#xff0…

consul简介与安装

一、Consul简介 Consul 是 HashiCorp 公司推出的开源产品&#xff0c;用于实现分布式系统的服务发现、服务隔离、服务配置&#xff0c;这些功能中的每一个都可以根据需要单独使用&#xff0c;也可以同时使用所有功能。Consul 官网目前主要推 Consul 在服务网格中的使用。 与其…

【人工智能】教你如何让 AI 赢得贪吃蛇游戏----强化学习(初探)

人工智能--AI贪吃蛇&#xff0c;每一个代码都有详细的注释&#xff0c;希望多多收藏&#xff0c;点赞&#xff0c;评论 1.前言&#xff1a;训练ai玩游戏的可行性2.代码实现思路&#xff1a;3.代码完整实现3.1 Game Game.py 完整实现3.1.1 安装pygame库3.1.2 编写游戏逻辑代码 3…

Sangfor华东天勇战队:某咖啡还原密钥

最近学习了密钥还原&#xff0c;复现下并记录思路 function wbaes_encrypt_ecb(){var module_base Module.findBaseAddress("libcryptoDD.so")var func_base module_base.add(0x17BD41)Interceptor.attach(func_base,{onEnter:function (args){console.log("E…

风控引擎如何快速接入不同的数据源?

目录 数据是风控引擎的重要组成 风控引擎的数据接入 风控引擎是一种基于数据分析和机器学习算法的系统&#xff0c;能够实时识别和处理各种风险问题&#xff0c;适用于金融、电商、智能制造、交通运输等各领域&#xff0c;能够提高企业的风险管理水平和业务效率。 风控引擎主…

我心中的TOP1编程语言—JavaScript

作为一名研发工程师&#xff08;程序员&#xff09;&#xff0c;平时工作中肯定会接触或了解很多编程语言。每个人都会有自己工作中常用的语言&#xff0c;也会有偏爱的一些编程语言。而我心中的最爱&#xff0c;毫无疑问&#xff0c;就是 JavaScript。 JavaScript 是一门编程…

23. 数据结构之位图

前言 之前在讲散列表的时候&#xff0c;提到过位图的概念。位图&#xff08;Bitmap&#xff09;作为一种特殊的数据结构&#xff0c;它使用一系列位来表示数据&#xff0c;每个位只有两个状态&#xff08;0或1&#xff09;。由于它的高效性和节省空间的特性&#xff0c;位图在…

SpringBoot的配置环境属性

SpringBoot的配置环境属性 在本文中&#xff0c;我们将讨论SpringBoot的配置环境属性。我们将了解如何使用这些属性来配置我们的应用程序&#xff0c;以便在不同的环境中运行。我们还将了解如何使用SpringBoot的配置文件来管理这些属性。最后&#xff0c;我们将介绍一些最佳实…