什么是“典型的”镜头设计过程?

发表的光学租用

概述

OFH从事许多不同类型的项目,每个项目都有其独特的目标和交付成果。下面是2012年的一个镜头设计项目。

我们的客户生产了一种非常低成本的诊断显微镜,可以30倍放大观察唾液。他们来OFH是为了帮助他们设计一个更高放大倍数的新产品。

生产成本和数量决定了注塑塑料将用于设备和镜头元件的制造。虽然50倍的放大倍数是最重要的新规格,但在开始设计过程之前,我们与客户一起定义了所有的规格。我们需要确保要求a.)不违反物理定律,b.)可以用现有的制造技术以较低的成本生产,c.)描述一种满足市场需求的产品。

最初的规范包括:

  • 视野30°-40°

  • 物体圆直径。6mm-3.6mm

  • 目镜焦距- 5mm-6mm

  • 目镜直径(机械)- 25mm-35mm

  • 目镜长度- 20mm-30mm

  • 眼部缓解- 4mm-5mm;(定义为观众瞳孔与最后一个元素之间的距离)

  • 瞳孔直径- 2mm-3mm。(定义为用户眼睛视觉定位平面)

  • 景深- +/- 0.025 mm(理论值、设计确定的实际值)

  • 定焦

  • 分辨率-需要TBD测试

  • 失真- TBD测试要求

我们还讨论了原型设计和生产的预期成本,以及这些成本可能如何受到所需规格的影响。

客户不能指定两个关键的性能要求,分辨率和失真。因此,我们通过测试客户认为性能“足够好”的产品,开始了这个项目,并测量了该产品的分辨率和失真度。

项目任务列表看起来像这样:

  • 现有产品的测试

  • 利用Zemax进行目镜的光学设计

  • 耐受性研究

  • 光电子的机械目镜设计

  • 生产文件的开发

  • 原型制作,然后转移到制造

任务1:测试


在我们的实验室里,我们测试了样品透镜。下面的幻灯片显示了使用不同绿光和白光的分辨率测量。

使用不同的绿光和白光测量分辨率。

使用不同的绿光和白光测量分辨率。

因为我们知道客户觉得样品镜头做得足够好,所以我们现在有了全部的要求

任务2:镜头设计

利用Zemax,我们为新的目镜建模了不同的光学概念。我们还研究了如果在布局中使用衍射光学元件(DOE)将如何改善图像质量。

衍射光学元件(DOE)改善图像质量

衍射光学元件(DOE)改善图像质量

任务3:光电机械设计

元素的容忍度和光学力学是密切相关的。有一些权衡可以提供更宽松(更少的装配成本)的光学机械公差和更紧密(更昂贵)的镜头元件公差。在这一点上,我们知道基本设计元素显示了两种不同的光学机械布局。一种使用胶水,另一种使用弹簧。在项目的这个阶段,镜头制造商的投入变得更加重要。他们对首选装配方法的反馈将决定设计路径。下面是三个OFH概念中的两个。

镜头组装
从元素设计来看,出现了两种不同的光机械布局:胶水或弹簧

从元素设计来看,出现了两种不同的光机械布局:胶水或弹簧

任务4:文档

在与制造商讨论后,我们选择了一种设计方法,OFH准备了适合原型设计的设计文件。镜头元件图如下所示。注意,这不是全图

我们选择了一种设计方法,并准备了适合原型设计的设计文件

我们选择了一种设计方法,并准备了适合原型设计的设计文件

需要帮助设计定制的光学或成像镜头?在这里了解更多关于我们的设计服务。

任务5:原型制作和转移到制造

在这一点上,项目从“典型”转变为“非典型”。“客户决定他们不再有足够的资金来制造钻石转动的原型,也不再有制造定制模具的相关费用。他们看到的新50倍镜头的市场机会并没有他们预期的那么大,也不支持从30倍镜头转移到50倍镜头所需的额外成本,因此该项目被搁置。

这让参与其中的每个人都感到沮丧。我们希望看到我们的每一个设计都能投入生产并推向市场,但事实并非总是如此。公司优先考虑的变化;经理和内部拉拉队得到了新的工作。我们的客户和他们的客户的需求从来都不是一成不变的。这是光学工程合同业务的一部分。


Baidu