» Программы для разработки, тестирования, оптических систем

Цитата:

Та же задача стоит у всех проектировщиков Heads-Up дисплеев

В том то и дело, что я этим и занимаюсь. И важно знать пределы, до которых можно дойти на сферической оптике, чтобы не буксовать дальше, пытаясь улучшить неулучшаемое и принять решение о том, что эффективнее - или применить асферику или компенсировать оставшуюся дисторсию электроникой. Пока дошел до того, что остаточная дисторсия на сферических линзах может быть в пределах 12 - 15%. Но можно ли её уменьшить ещё? А может быть уменьшать дальше смысла нет и это борьба с ветряными мельницами? И можно ли при наклонном проекторе сделать изображение сетки симметричным (относительно центра) не применяя при этом freeform (склоняюсь к мысли, хотя может и неверной, что он, в основном, здесь нужен для коррекции астигматизма), чтобы потом эту сетку электронной коррекцией выправить? Интуиция подсказывает, что можно, но габариты системы могут быть недопустимо большими, (из-за децентрировок и наклонов линз, которые в нынешней системе итак присутствуют) и проще, всё-же, сделать коррекцию электроникой. Но вот вопрос о минимальной дисторсии на сферических линзах остаётся открытым. Может, всё-таки, у кого-то в этой области опыта больше, чем у меня?

Цитата:

Слушай, там было что-то, что он может автоматически подвинуть плоскость изображения.

Разобрался! Неправильно длины волн задал.... А bitmap image analisys считает для RGB. Когда сделал нужные, все стало на свои места. Но по идее и для Marginal Ray Solve должно было быть смазанное, но этого не произошло... Ну да бог с ним.

Barabek,

А вы пробовали наклонять и децентрировать источник изображения ?
Изображение у вас получилось искаженным (трапецеидальнaя дисторсия),a линии резкие или с заметным рассеянием? Если резкие, то дигитальное исправление дисторсии предпочтительнее. Если нет, то без асферики (внеосевой!) не обойтись.

Цитата:

А вы пробовали наклонять и децентрировать источник изображения ?

Источник наклонён и децентрирован. Изображение резкое (относительно) только в центре, по краям нет. Искривление ПИ не особо помогает, большой остаточный астигматизм. Получается, что дальше только асферика? И где, в таком случае, её лучше ввести - всё на зеркало бросить или по линзам распределить. Хотя вопрос - можно ли зональную асферизацию на сферическом зеркале провести? Причем зональную не по краю, а в центре. Имеются ли такие технологии?

PS. А Вы такими или близкими вещами занимались? Можете назвать минимально достижимую дисторсию на сферах и возможность получения симметричной картинки?

Barabek,
По-моему, вопрос не вполне правильный: важно, какая дисторсия допустима в вашем конкретном случае. У меня просили нескомпенсированную дисторсию не более +/- 2% на поле +/- 20 градусов. Куда вводить асферику определяется массой факторов, не только требованиями к дисторсии: требуемый контраст, относительное отв., поле зрения, габариты, угол наклона зеркала к оси и т.д. Ваше зеркало, как я понимаю, сферическое. Можно ли его заменить на асферику, например, на тор? Можно ли ввести в вашу систему зеркало?

Цитата:

Хотя вопрос - можно ли зональную асферизацию на сферическом зеркале провести? Причем зональную не по краю, а в центре. Имеются ли такие технологии?

Такое можно сделать. Насколько четкой должна быть граница между асферикой и сферой? Может проще асферическое зеркало сделать?

Цитата:

Насколько четкой должна быть граница между асферикой и сферой?

Думаю, что особых требований к границе нет. Пока не прорабатывал этот вопрос, лишь интересует возможность изготовления. С одной стороны асферизация зеркала не очень выгодна по ряду причин, среди которых первое место занимает чувствительность к ошибкам изготовления. Но в тоже время с другой - требования к точности изготовления, в случае изготовления, я думаю, будут не сильно жёсткими, т.к. основа - полимер, на который напыляется отражающий слой. Может просто сделать форму для литья, чтобы потом эти зеркала выливать в массовом порядке? Но сколько это будет стоить? Или всё же не заморачиваться и сделать асферику на линзах проекционника? В общем, пока в раздумье. На письмо ответил.


Цитата:

Можно ли его заменить на асферику, например, на тор?

Думаю, что можно.


Цитата:

Можно ли ввести в вашу систему зеркало?

Если в проекционный объектив - то весьма проблематично.

Цитата:

Оценивается просто: при 100 лучах на пиксель (!!) детектора имеем 10% статистическую погрешность. При 1000 лучах - примерно 3% ну и так далее.

Могли бы дать ссылку на теорию расчета по этому вопросу? Каким образом получаются 3% и 10%?

Всегда задумывался какое количество лучей будет достаточным. Обычно беру не менее 100 на пиксел.

Цитата:

Каким образом получаются 3% и 10%?

Отношение сигнал-шум SNR=sqrt(Nлучей/Nпикселей)

Вроде такая формула. Т.е. при 100 лучах имеем сигнал-шум 10, при 1000 лучах имеем 31.
А шум - вычислительный, из-за недостатка лучей!

Наглядный пример ниже



Добавлено:
Я считаю SNR=10 достаточно!

Barabek

Цитата:

С одной стороны асферизация зеркала не очень выгодна по ряду причин, среди которых первое место занимает чувствительность к ошибкам изготовления.

Не знаю поможет ли Вам эта информация, но у меня валялся модуль для хедапа, который ставят кажется на пежо (короче дешевый вариант), там асферическое зеркало, напоминает тор, но я точно не выяснял.

Barabek
"полимер, на который напыляется отражающий слой"
Проверьте температуры хранения: покрытия на полимерах имеют приятное свойства отслаиваться

Цитата:

асферическое зеркало, напоминает тор

А как, вообще, выбрать какую поверхность использовать - тор или внеосевой параболоид? У меня такие мысли: т.к. тор имеет 2 плоскости симметрии, то им хорошо исправляется астигматизм. Парабола же правит сферическую и, в небольшом поле, - кому. Важнейшая аберрация глаза, которую необходимо исправлять в первую очередь - это астигматизм. Поэтому, если с зеркала лучи идут сразу в глаз наблюдателя, то поверхность такого зеркала выгоднее сделать торической. Если же лучи проецируются в какую-то иную плоскость (а не в плоскость глаза) - то предпочтительнее (на мой взгляд) - внеосевая. Правильно мыслю?


Цитата:

покрытия на полимерах имеют приятное свойства отслаиваться

А вот это действительно важно. Надо будет испытания провести.

Barabek

Цитата:

плоскости симметрии, то им хорошо исправляется астигматизм.

Я этим вопросом предметно не занимался, и в земаксе совсем не спец, но с помощью торического зеркала астигматизм мне исправить удалось (особенно по центру), однако у меня осталась ужасная кривизна поля. Правда она может иметь некоторый смысл, если, например, Вы конструируете так называемый "контакт-аналог дисплей" (см., например, http://www.mmk.ei.tum.de/publ/pdf/08/08poi1.pdf ).

Если речь идёт не о массовом производстве, то нанести отражающее покрытие на полимер, по-видимому, непросто. Мне надо было напылить один-два зеркала, и желающих работать с полимерами я не нашёл (классический ответ - да, мы собираемся в будущем, но сейчас - нет), поэтому сделал на стекле.

Цитата:

в земаксе совсем не спец

Земакс на этапе рассуждений не сильно поможет. Тут я пока пытаюсь понять какие преимущества даёт та или иная форма поверхности. Ещё один мысленный эксперимент для определения возможности нанесения зеркального покрытия на freeform поверхность (для наглядности рассуждений будем работать в макромасштабе) - пусть имеется некая сферическая поверхность и набор абсолютно упругих шаров, имитирующих световые ФОТОНЫ (забудем, на время, о том, что фотоны не имеют массы покоя и прочие физические моменты, рассматриваем задачу с точки зрения геометрии). Заряжаем пушку шарами и выстреливаем в сферу, т.е. имитируем световое излучение. Пусть шары упали на поверхность под всевозможными углами, но отразились в нужном нам направлении, т.е. пришли из области пространства А в заданную точку Б (мы смоделировали фокусировку). Рассмотрим теперь поверхность от которой отразились шары - каждый шар оставил вмятину и если мы в другой раз пустим шары по той же траектории, то попадая в эти же вмятины они вновь соберутся в точке Б. Переналожение этих вмятин создаёт поверхность сложной формы, по сути - freeform, которую можно описать многоэтажными полиномами n-ых степеней. А теперь возвращаемся к обычной геометрической оптике и пытаемся нанести на полученную freeform поверхность зеркальный слой - вряд ли что получится, т.к. его невозможно будет равномерно напылить - где-то толщина слоя окажется выше и в итоге форма вмятины изменится, а значит - отражение будет уже происходить совсем в другом направлении. Делать на каждую лунку по маске и напылять через неё - жизни не хватит. Вот и получается, что на данном этапе развития технологий зеркальные freeform поверхности без вращательной симметрии в изображающей оптике будут иметь очень ограниченное применение. Я прав или ошибаюсь?


Цитата:

Если речь идёт не о массовом производстве

Тут речь, как раз, идёт о массовом производстве.
ЗЫ. См. пм

Barabek.
Проблемы нанесения зеркального или просветляющего покрытия на freeform поверхности несколько (мягко говоря) преувеличены. Реальная проблема - точность изготовления, наличие точек перегиба, точность контроля и т.п.
А зачем вы это зеркало делаете сферическим а не плоским вообще? Это HUD или HMD?
Может быть проще не создавать проблему, чем ее решать потом?

Цитата:

Проблемы нанесения зеркального или просветляющего покрытия на freeform поверхности несколько (мягко говоря) преувеличены

Возможно, поэтому и спрашиваю тут совета. Это HMD - защитный щиток.


Цитата:

Может быть проще не создавать проблему, чем ее решать потом?

Так я пытаюсь предусмотреть возможные проблемы, чтобы или сразу от такого решения отказаться или потом быть готовым к их появлению.

корректно ли использовать Image Simulation для конечного анализа качества всей системы, например телескопической? по этому примеру Samples\Sequential\Image Simulation\Example 1, A singlet eyepiece.zmx?

Цитата:

корректно ли использовать Image Simulation для конечного анализа качества всей системы, например телескопической? по этому примеру Samples\Sequential\Image Simulation\Example 1, A singlet eyepiece.zmx?

поясните чего вы хотите добиться анализом через эмуляцию.
чем не нравятся другие критерии, та же ФПМ?

ну, было бы удобно показывать людям не сильно посвященным в оптику чего ожидать от системы...
да и самому было бы интересно посмотреть, как влияют изменения в системе на изображение. а то как-то сложно представить, чем грозит, например, падение фпм на 30%...

Добавлено:
вот пример. 2 практически одинаковые системы:



и




вроде как 2ая должна быть лучше 1ой, но если посмотреть на Image Simulation, я бы предпочел 1ую...

Цитата:

ну, было бы удобно показывать людям не сильно посвященным в оптику чего ожидать от системы... да и самому было бы интересно посмотреть, как влияют изменения в системе на изображение. а то как-то сложно представить, чем грозит, например, падение фпм на 30%...

Для "непосвященных в оптику" - можно, в дополнение к "традиционным" ЧКХ и графикам.
(но не для сравнения, не строгий она критерий)

Цитата:

[/q]
[q]ну, было бы удобно показывать людям не сильно посвященным в оптику чего ожидать от системы...
да и самому было бы интересно посмотреть, как влияют изменения в системе на изображение. а то как-то сложно представить, чем грозит, например, падение фпм на 30%...

Вопрос поднят правилный:какие критерии качества должны быть использованы в данном случае? Ответ находится в техническом задании на разработку ОС. Если заказчик не может сформулировать эти критерии, то разработчик это делает самостоятельно и согласовывает это с заказчиком. Так получается согласие и движение вперёд.

хм.. абсолютно согласен. но некоторые заказчики имеют привычку характеризовать системы только двумя словами: "хорошая" и "плохая"... при этом понятие "хорошая" расшифровывать отказываются.

или вот тоже, попросили пересчитать уже готовую систему. но в готовой системе, во всяком случае в документации, есть ошибки и неточности. и фпм ее не очень (1ый график из предыдущего поста). я бы сделал из нее систему с вторым графиком фпм. думал показать это дело наглядно, через image simulation. но тут и появилась заминка: картинка у 1ой системы вроде как лучше, чем у второй...

помню где-то читал о критериях оценки системы через rms wavefront error. там еще численные значения были приведены rms для идеальных, хороших и большинства систем. забыл только в какой книге это было или статье. никто не подскажет?

Цитата:

помню где-то читал о критериях оценки системы через rms wavefront error. там еще численные значения были приведены rms для идеальных, хороших и большинства систем. забыл только в какой книге это было или статье. никто не подскажет?

Скорее всего это Штрель.
Только численное значение по конкретной позиции поля, а не график в зависимости от длины волны.
В Коде выдает индивидуально сфокусированный по каждой точке поля и суммарный наилучший.
Особенно хорошо оценивать хром - как только добавляется ещё одна линия спектра, Штрель тут-же реагирует.

На книголюб

727 James B. Breckinridge Basic optics for the astronomical sciences (2012)

728 Daniel Malacara Color vision and colorimetry : theory and applications 2nd ed. (2011)

729 Henry R. Kang Computational color technology (2006)

730 Robert K. Tyson Field guide to adaptive optics (2004)

731 Yakov Soskind Field guide to diffractive optics (2011)

732 Tomasz S. Tkaczyk Field guide to microscopy (2010)

733 P. R. Yoder and D. Vukobratovich Field guide to binoculars and scopes (2011)

734 A. Daniels Field guide to infrared systems (2007)

735 J. M. Palmer, B. G. Grant Art of radiometry (2010)

736 A. Daniels Field guide to infrared systems, detectors, and FPAs 2nd ed. (2010)

737 C. O’Sullivan, J. A. Murphy Field guide to terahertz sources, detectors, and optics (2010)

738 Fabrizio Martelli et al. Light propagation through biological tissue and other diffusive media: theory, solutions, and software (2010)

739 G. Kloos Matrix methods for optical layout (2007)

740 Vladimir P. Ryabukho Problems and answers in wave optics (2011)

741 Richard H. Vollmerhausen, Donald Reago, Ronald G. Driggers Analysis and evaluation of sampled imaging systems (2010)

742 V. N. Mahajan Optical imaging and aberrations 2nd ed. part II (2011)

743 Mikhail A. Noginov et al. editors Tutorials in complex photonic media (2009)

744 Silas S. Holman The -telescope-mirror-scale method -adjustments and tests (1898)

Цитата:

хм.. абсолютно согласен. но некоторые заказчики имеют привычку характеризовать системы только двумя словами: "хорошая" и "плохая"... при этом понятие "хорошая" расшифровывать отказываются.

и вот тут-то и начинается еще одна грань Профессионализма - объяснить сложное простыми словами.
ещё Эйнштейн говорил что-то про "объяснить ребёнку"...

ИМХО. Как специалист вы должны проанализировать условия работы разрабатываемой системы, предложить критерий анализа-сравнения и обосновать что именно он наилучший и каким он должен быть.

paparazzo

Цитата:

742 V. N. Mahajan Optical imaging and aberrations 2nd ed. (2011)

Добавьте что это тоже 2 том.

Кто-нибудь пробовал http://www.radiantzemax.com/en/zemax/whats-new-lightningtrace.aspx ?
Авторы обещают 20-500 кратное ускорение расчетов.

Подскажите пожалуйста, как можно в Zemax задать светофильтр в качестве источника используя черное тело Т=6000К?
Для вырезания области 800+нм к примеру

Фильтр можно задать пластиной с покрытием. Пропускание задать в виде таблицы.

Спасибо.
А использовать стекла в качестве светофильтра нельзя? без покрытий