CODE V中幾種設(shè)計(jì)自由曲面的工具

如今，光學(xué)設(shè)計(jì)師的任務(wù)往往是設(shè)計(jì)出使用更少的表面，修正更多的像差的光學(xué)系統(tǒng)，并且要求以更微小緊湊的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些緊湊的幾何結(jié)構(gòu)必須適用于從小型醫(yī)療器械到可穿戴的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（AR）的許多應(yīng)用。建立具有多個(gè)反射面或折射面的緊湊幾何結(jié)構(gòu)是具有挑戰(zhàn)性的。為了幫助這種類型的設(shè)計(jì)工作，CODE V提供了獨(dú)特而強(qiáng)大的自由曲面設(shè)計(jì)和優(yōu)化工具。

如果你正在設(shè)計(jì)自由曲面光學(xué)，可以使用CODE V的這五種工具。

1. Q2D自由曲面

CODE V中的Q2D自由曲面是一個(gè)很好的優(yōu)化工具，提供了在許多情況下都可以平滑收斂的正交多項(xiàng)式。對(duì)于一些設(shè)計(jì)，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)Q型多項(xiàng)式非球面由于其正交性，能夠更快的收斂到一個(gè)好的解，因?yàn)镼型多項(xiàng)式在設(shè)計(jì)空間的像差平衡方面不會(huì)受到多項(xiàng)式各項(xiàng)之間的競(jìng)爭(zhēng)。此外，CODE V提供了獨(dú)特的使用部分表面相對(duì)于基本圓錐頂點(diǎn)的幾何定位方式。

優(yōu)化好的AR系統(tǒng)的3D CAD導(dǎo)出圖

Q2D自由曲面全反射，非對(duì)稱設(shè)計(jì)

2. 偏離基本二次曲面的非球面建模方法

對(duì)于一部分自由曲面，CODE V目前提供兩種偏離基本二次曲面的非球面建模方法。第一種是比較特殊的方法，可以使用離軸角參數(shù)Ω來(lái)表示圓錐曲面離軸的距離。表面的局部坐標(biāo)將通過(guò)Ω角定位表面的偏移量。CODE V還提供X和Y的偏移參數(shù)為多項(xiàng)式偏離來(lái)移動(dòng)原點(diǎn)。

CODE V中基于二次曲面的自由曲面多項(xiàng)式偏移

CODE V中新加入的擴(kuò)展條紋Zernike多項(xiàng)式表面提供了同種類型的多項(xiàng)式，已經(jīng)被很多設(shè)計(jì)師用在了他們的光學(xué)系統(tǒng)的建模中，但是擴(kuò)展條紋Zernike多項(xiàng)式可以擴(kuò)展到更高階徑向項(xiàng)至R30項(xiàng)。

3. 系數(shù)表格

從CODE V11.3開(kāi)始，設(shè)計(jì)師可以訪問(wèn)一個(gè)特別的系數(shù)表格。這個(gè)系數(shù)表格使得系統(tǒng)的對(duì)稱條件和相關(guān)的符合（或不符合）的對(duì)稱條件，以一種友好的可視化格式被快速地看到。對(duì)于滿足(或不滿足)系統(tǒng)期望的對(duì)稱條件的系數(shù)狀態(tài)具有可視性，可以最有效地使用優(yōu)化變量，并有助于保持對(duì)系統(tǒng)改進(jìn)中有效變量的認(rèn)識(shí)和使用。

沒(méi)有對(duì)稱條件的光學(xué)系統(tǒng)的2D系數(shù)網(wǎng)格

X-Z平面有對(duì)稱條件的2D系數(shù)網(wǎng)格