球面
關注創建者：力學星空 創建時間：2019-08-05
球面的視頻教程
hypermesh中球面接觸網格共節點快速處理方法(含網格劃分過程，無聲)
球面類接觸零件，尤其是粘接關系、嵌入關系時，最好需要接觸面網格節點對齊，以準確計算接觸應力。對于兩個零件的接觸面，要想共節點，一般做法時是先劃好一個面網格，然后再投影到另一個面上，但有時對于不規則的投影顯得麻煩。本課程提供一個快速方便的方法，不必投影，同時提供零件網格劃分過程。整個操作過程簡單明了，為節省時間，故無聲。
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PCGrate 光柵設計軟件
案例1：TM偏振的紫外球面波入射帶氧化膜的鋁球面光柵 計算：不同波長、不同反射角的穩態能量、吸收、-1/0級的反射效率 一、全局設置 1. 求解器設置： 選擇求解器類型； 選擇底部邊界電導率類型； 設置求解精度。 2.
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球面的實例教程
對于特定公差和透鏡參數組合，例如，對于小非球面（到最佳擬合包絡球面的距離），首先生成包絡最佳擬合球面，然后僅對最終非球面使用CCP拋光是有利的。圖1顯示了PanDao的分析結果，比較了標準非球面的產生與應用非球面拋光的制造鏈。
圖1.通過(a)直接非球面制造（左）和(b)對最適合的包絡球面進行非球面拋光（右），生成非球面（N-BK7, 3/2(1)，直徑80 mm，非球面6 um）。非球面拋光鏈比直接非球面制造鏈每個透鏡便宜13歐元，并且對非球面生成機器的容量要求更低。
4.Pea Puffer非球面拋光
在其他非球面透鏡的參數中，例如，工件材料的類型，是最小的局部曲率半徑和透明孔徑決定了眾多CCP球體拋光方法中的哪一種適用。Pea Puffer是一種特殊的制造方法，適用于非球面由于其透明孔徑太小而不適合某些CCP精加工方法[7]的情況。Pea Puffer方法通過兩個步驟解決了這種情況。這就像一條河豚，它擴大自己的尺寸，以應付危險的情況，但后來又縮小到原來的大小一樣：(a)非球面的直徑擴大到這樣的程度，以致于可以采用許多額外的CCP拋光方法；(b)這需要一個中心磨削步驟，以最終產生所需的非球面直徑（見圖2）。
Pea Puffer方法已被數字化并添加到PanDao軟件工具中，擴展了360種覆蓋制造技術的性能。圖2顯示了Pea Puffer拋光方法，下表給出了Pea Puffer拋光應用的兩個例子，以優化生產能力和最小化制造成本。
圖2.采用Pea Puffer拋光，擴大了非球面直徑。這使得適用CCP拋光方法的范圍更廣。隨后，Pea Puffer非球面通過中心磨削回到所需的透鏡直徑。
展開 對于特定公差和透鏡參數組合，例如，對于小非球面（到最佳擬合包絡球面的距離），首先生成包絡最佳擬合球面，然后僅對最終非球面使用CCP拋光是有利的。圖1顯示了PanDao的分析結果，比較了標準非球面的產生與應用非球面拋光的制造鏈。
圖1.通過(a)直接非球面制造（左）和(b)對最適合的包絡球面進行非球面拋光（右），生成非球面（N-BK7, 3/2(1)，直徑80 mm，非球面6 um）。非球面拋光鏈比直接非球面制造鏈每個透鏡便宜13歐元，并且對非球面生成機器的容量要求更低。
4.Pea Puffer非球面拋光
在其他非球面透鏡的參數中，例如，工件材料的類型，是最小的局部曲率半徑和透明孔徑決定了眾多CCP球體拋光方法中的哪一種適用。Pea Puffer是一種特殊的制造方法，適用于非球面由于其透明孔徑太小而不適合某些CCP精加工方法[7]的情況。Pea Puffer方法通過兩個步驟解決了這種情況。這就像一條河豚，它擴大自己的尺寸，以應付危險的情況，但后來又縮小到原來的大小一樣：(a)非球面的直徑擴大到這樣的程度，以致于可以采用許多額外的CCP拋光方法；(b)這需要一個中心磨削步驟，以最終產生所需的非球面直徑（見圖2）。
Pea Puffer方法已被數字化并添加到PanDao軟件工具中，擴展了360種覆蓋制造技術的性能。圖2顯示了Pea Puffer拋光方法，下表給出了Pea Puffer拋光應用的兩個例子，以優化生產能力和最小化制造成本。
圖2.采用Pea Puffer拋光，擴大了非球面直徑。這使得適用CCP拋光方法的范圍更廣。隨后，Pea Puffer非球面通過中心磨削回到所需的透鏡直徑。
展開 本文由論文作者團隊（課題組）投稿
非球面是對偏離球面的曲面的總稱。非球面包括回轉對稱非球面，離軸非球面以及自由曲面等。
相比球面只有曲率半徑和口徑兩個自由度，非球面具有更高的自由度，從而實現更多的功能。一方面，非球面可以實現高階像差的修正，進而獲得更高的成像質量；另一方面，一片非球面可以達到多片球面鏡才能實現的效果，有利于減小光學系統的體積與重量。這在需要兼顧系統載荷與成像質量的現代光學系統中顯得尤為重要。
非球面參數的高精度測量是非球面制造的基礎。近期，來自北京理工大學光電學院的郝群、胡搖教授課題組，以“Measurement techniques for aspheric surface parameters”為題在Light: Advanced Manufacturing發表了綜述文章。
這篇文章分析了非球面參數測量與傳統面形誤差測量的不同，揭示了參數測量的內在本質，對現有的非球面參數測量技術的分類提出了新的觀點，并概述了可能的未來趨勢與挑戰。
圖1 光學元件對光束的調制作用
圖源：veer
為什么測參數？
非球面的測量技術主要分為兩種，面形測量與參數測量。面形是指待測面在空域中的三維分布。面形的測量結果通常用表面高度來表示，表面高度是一個以長度為單位的（x，y）坐標的函數。非球面參數是定義明確的，可以從面形導出的物理量。面形和參數的測量都可以用來評估非球面的質量。
展開 概述
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? AGT非球面自動G項測試
? ASY列出非球面項系數
? ADEF與非球面最接近擬合球面
? ADEF非球面條紋圖
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FETCH 6
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點擊 按鈕，打開C24M1.MAC
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使用AGT 來查看添加一些通用的非球面項是否會改進，將測試表面1的高階項 G 3,6,10 和 16，將評價函數降低1％或更多
AGT自動G項測試
在PANT文件前添加AGT 5 QUIET 1 .01 3 6 10 16
點擊 按鈕
ADA的意思是Automatic DOE Assignment，自動衍射光學元件分配
ASY列出非球面項系數
在Command Window中輸入ASY，該程序報告只有第 G 3 項有用，ASY 列表給出了非球面項系數
ADEF與非球面最接近擬合球面
ADEF 1 PLOT，ADEF意思是Analyze，DEFormed surface，分析變形表面
表面1與最接近球面(CFS)，的最大垂直差異有5.8μm。
展開 </span></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">當使用具有球面的透鏡進行</span>成像<span style="color: rgb(0, 0, 0);">應用時，所解釋的效應會導致所謂的球面像差，從而嚴重降低圖像質量。同樣，使用球面透鏡聚焦或</span>準直，激光束<span style="color: rgb(0, 0, 0);">會導致光束畸變。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">在許多情況下，像差效應遠沒有上面所示的球透鏡那么嚴重，因為所涉及的曲率并不那么強。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p><strong>平板的球面像差</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">球面像差的問題可以推廣到與相位變化的非理想徑向相關性相關的所有像差。當發散或會聚的光穿過平面平行板時，即使對于平面表面也可能發生這種情況。這主要是因為</span>折射<span style="color: rgb(0, 0, 0);">包含正弦函數而不是正切函數，這是避免球面像差所必需的。</span></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(0, 0, 0);">圖3顯示了一個示例案例。
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畸變分析器
本用例介紹了VirtualLab Fusion中的Distortion Analyzer，以球面透鏡為例進行說明。
哪里可以找到場曲分析器
分析的組件
評估距離
目標距離
子午面和弧矢面
取樣參數
示例：球面透鏡的場曲
對于單一波長的子午面和弧矢面
在這個使用案例中，我們介紹了一個工具，以球面透鏡為例，研究這種效應。
畸變定義
畸變與主光線的球面像差相對應。它被定義為光線束的橫向位置相對于焦平面的參考位置的偏差。使用掃描鏡頭的有效焦距（??'），可以計算出焦平面的參考位置，這主要取決于入射角。
f’：有效焦距。
θ：入射角度。
這些制造誤差取決于在球面或非球面上進行的拋光類型，可以是傳統的瀝青拋光、高速拋光以及磁流變拋光 (MRF)。由于很難使用 Zernike 項來模擬所有這些類型的表面形狀變化，因此確定表面誤差如何影響整體系統級性能的最佳方法是在 OpticStudio 中將測得的干涉儀數據直接鏈接到光學表面。
這些制造誤差取決于在球面或非球面上進行的拋光類型，可以是傳統的瀝青拋光、高速拋光以及磁流變拋光 (MRF)。由于很難使用 Zernike 項來模擬所有這些類型的表面形狀變化，因此確定表面誤差如何影響整體系統級性能的最佳方法是在 OpticStudio 中將測得的干涉儀數據直接鏈接到光學表面。在本文中，我們將演示如何根據表面形狀和方向將干涉測量數據導入 OpticStudio。
（1）仿真對象與參數設置
仿真對象為智能手機長焦相機模組，結構包含兩組透鏡（LG1、LG2）與傳感器組，每組含3片15階非球面塑料透鏡，具體參數如圖2所示
圖2 相機模組參數
（2）公差建模與樣本生成
貼合實際生產流程，在Zemax中設置兩類公差：
制造公差：表面偏心/傾斜、中心厚、面形誤差、折射率偏差；
裝配公差：元件級/組級偏心/傾斜、空氣間隙誤差，具體范圍如圖
連續纖維（左圖）和短纖維（右圖）周期性單胞
二、纖維空間分布算法
插件內置了兩種空間拓撲分布方式：
正交約束排布：控制纖維沿指定的X、Y或Z方向對齊，適用于單向板類RVE的構建；
三維隨機分布（Random 3D）：采用球面投影與隨機變量正弦變換生成取向向量，保證空間方向無統計偏置。
（1）非球面透鏡組
非球面透鏡組通過特殊曲率設計校正球差，實現高斯光束到平頂光束的高效轉換，其中伽利略型結構因適配大功率場景成為主流選擇。論文研究表明，非球面鏡的曲率系數、鏡片間距、入射光束直徑與發散角等參數，直接影響輸出光束的均勻性。
投影物鏡組調用光學數據庫，設計多片式球面與非球面混合結構，結合輕量化 CAD 核心完成光機一體化建模，嚴格控制元件公差與裝配精度，避免機械結構對光路產生干擾。
參數設置
對系統關鍵參數進行標準化配置以匹配實際工況。光源中設置中心波長及光線數量以保證統計精度；DMD 芯片微鏡反射率設定為高反膜參數，偏轉角度與實際器件一致。
在聚焦模式中，參考波前是球面，而在無焦模式中，參考波前是平面。參考波前的變化會影響所有基于波前的分析結果或關于波前的優化結果。
OpticStudio中的絕大部分功能在聚焦或無焦模式下會得到完全一樣的結果。而有一些功能是聚焦系統特有的：例如相對照度 (Relative illumination) 在無焦系統中就沒有實際的物理意義。
