什么是“典型”镜头设计过程?

发表的雇用的光学元件

概述

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

我们的客户生产了一个非常低的成本诊断显微镜,以查看具有30倍放大率的唾液。他们来到了,帮助他们设计一个更高放大的新产品。

生产成本和数量决定了注塑塑料将被用于设备和镜头元件的制造。虽然50倍放大是最重要的新规格,但在开始设计过程之前,我们与客户一起定义了所有规格。我们需要确保这些要求a)不违反物理定律,b)可以使用现有的制造技术以低成本生产,c)描述了一种能够满足市场需求的产品。

包括初始规范:

  • 视野30°-40°

  • 物体圆直径.6mm-3.6mm

  • 目镜的焦距 - 5mm-6mm

  • 目镜直径(机械) - 25mm-35mm

  • 目镜的长度 - 20mm-30mm

  • 眼睛浮雕 - 4mm-5mm;(定义为观众瞳孔和最后一个元素之间的距离)

  • 瞳孔直径 - 2mm-3mm。(定义为用户眼的可视位置平面)

  • 景深- +/- 0.025 mm(理论值,设计中确定的实际值)

  • 定焦

  • 解决方案-需要待定测试

  • 需要失真测试

我们还讨论了原型制作和生产的预期成本以及这些成本如何受所需规范的影响。

客户端无法指定两个关键性能要求,分辨率和失真。因此,我们通过测试产品的产品开始了该计划,客户毛毡具有“足够好”的性能,我们衡量了产品的分辨率和失真。

项目任务列表看起来像这样:

  • 测试现有产品

  • 使用zemax的目镜的光学设计

  • 公差研究

  • 光电机械目镜的设计

  • 生产文件的编制

  • 原型,然后转移到制造业

任务1:测试


在我们的实验室中,我们测试了样品镜头。下面的幻灯片显示了使用不同的绿色和白光的分辨率测量。

使用不同的绿色和白光测量分辨率。

使用不同的绿色和白光测量分辨率。

因为我们知道客户觉得无论生产的样品镜片是什么都足够好,所以我们现在有了完全的要求

任务2:镜头设计

使用ZEMAX,我们为新眼件建模了不同的光学概念。如果在布局中使用衍射光学元件(DOE),我们也会研究图像质量如何改善。

用衍射光学元件提高图像质量(DOE)

用衍射光学元件提高图像质量(DOE)

任务3:光电机械设计

元素和光学机械的容差齐头并进。有交易关闭,可以提供宽松(更少的装配成本)光机械公差和更紧密(更昂贵)透镜元件公差。此时,我们知道元素的基本设计显示了两个不同的光机械布局。一个人用胶合,而另一个依靠弹簧。在这个项目的这个阶段,镜头制造商的输入变得更加重要。他们对优选装配方法的反馈将确定设计路径。以下是其中的三个概念中的两个。

镜头组件
从元素设计,两种不同的光机械布局出现:胶水或弹簧

从元素设计,两种不同的光机械布局出现: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档。镜头元素图之一如下所示。注意,这不是完整的图

选择了设计方法,我们准备了适合原型设计的设计文档

选择了设计方法,我们准备了适合原型设计的设计文档

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任务5:原型化和转移到制造业

此时,该项目从“典型”转移到“非典型”。客户认为他们不再使用钻石转动或者与制作自定义成型工具相关的费用所需的资金。他们看到新的50倍镜头的市场机会并没有像预期的那样大,并且不支持从30倍镜头移动到50倍镜头所需的额外成本,因此该项目被搁置。

这让所有参与其中的人都感到沮丧。我们希望看到我们所做的每一款设计都能投入生产并推向市场,但情况并非总是如此。公司优先考虑的变化;经理和内部拉拉队开始了新的工作。我们的客户及其客户的需求从来都不是一成不变的。这是从事光学工程合同的一部分。


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