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2016 Zemax杯光学镜头应用设计大赛

导读: 以Zemax OpticStudio为设计载体的首届镜头设计大赛,将于2016年9月8日在CIOE深圳会展中心隆重开展举办。

2016 Zemax杯光学镜头应用设计大赛

时间:2016年9月8日

地点:深圳会展中心

以Zemax OpticStudio为设计载体的首届镜头设计大赛,将于2016年9月8日在CIOE深圳会展中心隆重开展举办。

Zemax公司为光学工程师们提供了高效、快速、精确的OpticStudio光学与照明设计软件,提供全流程的解决方案,是行业的标准软件。为鼓励光学镜头产业的良性发展,推动产业创新进步,由Zemax China独家赞助的“2016Zemax杯光学镜头应用设计大赛”即将拉开序幕,本次大赛设置海选、评选、路演、颁奖等多个环节,旨在评选出最具创意、人气和革命性的产品和技术,并推动应用的发展。

邀请参与企业和单位:科研院所、高校、光学元件商、镀摸厂商、光学镜头厂商、手机厂商、机器视觉厂商、红外厂商、安防企业、工业镜头厂商、游戏企业、智能硬件企业、媒体等。

主办机构:

中国科学技术协会
中国光学学会
中国国际光电博览会(CIOE)
协办机构:
广东省光学学会
深圳市光学学会
承办机构:
深圳贺戎博闻展览有限公司

【计划表】

1、【评选(2016.8)】
评选出入围参展企业或个人作品,由Zemax China全程公正评选。
2、【路演(2016.9.8)】
入围作品在CIOE现场进行路演,嘉宾现场打分,根据成绩评选出最佳设计奖、最具创意奖等奖项。
3、【颁奖及奖项(2016.9.8)】
? 最佳设计奖:由Zemax China独家颁发大赛获奖证书,Zemax纪念T-shirt,3000人民币奖金。
? 最具创意奖:由Zemax China独家颁发大赛获奖证书,Zemax纪念T-shirt,2000人民币奖金。
? 入围奖:3名,Zemax办法奖金各1000元。
? 前100位的参赛报名者,提供50元的电子券作为稿费(同一个组织机构限3人),参赛者的作品将会在社交网站和光学杂志上转载。
4、【后期服务】
9月9日之后,入围项目后续服务跟踪和对接,或成为Zemax China 特聘顾问。

【如何参赛】

请从以下两个试题中选择一个,将您的参赛报名表+以及以.zmx格式的作品,发送至:china@zemax.com 截止日期2016年9月1日。
1. 最终解释权归Zemax China和CIOE主办方拥有。
2. 每位参赛者需要在提交作品的同时提交一份参赛报名表:

 
【参赛题目1】
 
设计 F/# <=4,焦距F=5.95定焦成像镜头。
(*以下试题由Zemax China提供,题目版权归Zemax公司所有)
1. 定焦镜头,物距200mm
2. 有效焦距5.95mm
3. CCD对角线尺寸(全)6.2mm.
4. 光谱范围 f,d,c光
5. 系统总长小于12.5mm,从第一片镜片前表面到CCD靶面距离。
6. 后焦距>3.5mm.
7. 畸变要求全视场<3%.
8. 在不同温度下使用-30摄氏度至65摄氏度,并且要求在这些温度下全视场MTF@145cycles/mm>0.35, MTF曲线自然平滑。
9. 镜片数量4-5片,材料为玻璃加塑料,玻璃必须为球面,塑料可以为非球面。
10. 玻璃材料:采用成都光明玻璃库。塑料材料不限,为常见光学塑料如:E48R,F52R,APL等等。
11. 光阑面放在第一片透镜上。
重点评价指标:
1. F/#<=4,指标越小越好。
2. 考虑到可加工性,如透镜中心厚度最小0.5mm,边缘厚度最小0.5mm,空气间隔最小0.1mm,不考虑双胶合。
3. 公差要求尽量低,光线走向等要平滑。
4. 场曲及色散要一定的控制,尽量控制在+-0.08mm范围内。
该题目作为探索性题目,要求在满足其他的评价要求下,系统孔径做的尽可能大(F/#越低越好),另外有环境使用的要求(Zemax多重结构热分析),MTF要求相对来说也比较严格。
设计者可以提供设计思路,并评价以上指标的合理性,根据自己的判断提供一个较为合理的设计结果,另外可以谈谈自己如何控制诸如色差,优化玻璃,场曲,色散及畸变等,这些都是加分项。
 
【参赛题目2】
 
光谱流式细胞仪镜头
 
  你所在公司是一家著名的流式细胞仪(Flow Cytometry, 详见附录1.)生产商。主打产品为食品安全生物学方面的流式检测仪,例如检测乳制品中李斯特菌Listeria的抗体荧光。你们公司的常规产品会使用一系列的二向色镜(Dichroic)和滤光片(Filter),将荧光信号分入四个荧光通道,并用光电二极管(PMT)来监测。
 
  如今,免疫细胞分型(immunophenotyping) 成为流式细胞术最热门的应用领域。然而你们公司的现有产品不能满足该应用的需求,因为免疫细胞分型需要准确探测白血病、淋巴瘤等细胞上特定的抗原信息,这些又源于荧光信号构成的精确分析。由于四荧光通道对于该应用不充分,会导致不同的抗原信号重叠进入同一个通道,影响构成分析。
 
  于是,公司研发部的经理想到了另一种监测荧光构成的方案:把收集到的荧光信号耦合进光纤,再用光谱仪来分析。如此一来,整个荧光信号的组成部分都能直接在CCD上以光谱的形式呈现。这项新的技术不再需要使用PMT,并且能够处理更加复杂的情况。该仪器被称为光谱流式细胞术(Spectral Flow Cytometry)
 
李斯特菌
 
BandpassfilterDichroic BSLaserFlow CellStandard Product
常规流式细胞仪构造
Fluorescence Collection Optics
光谱流式细胞仪
Zemax China
 
任务布置
 
  现在你们的CEO要求以最快速度开发光谱流式细胞仪以抢占市场,并且要求尽可能多地使用原有系统中的元件,包括一个5 x 5 x 25 mm的柱形硅基(fused silica)导流腔,它中心的通道尺寸为200 μm x 200 μm。该导流腔必须考虑进你的最终设计,并假设其中流动的液体为纯水。你们小组计划去借一台海洋光学Ocean Optics的UV-VIS光谱仪,来搭建原型机。你将会成为这个系统中用来采集荧光的光学镜头设计人。
 
设计指标
 
  这个镜头会对放置在中心通道位置的200 μm x 200 μm的区域进行荧光采集,要求 1x的放大率。最终25um光斑直径的圈入能量 (encircled energy)需超过80%。但是考虑到加工公差的存在,则要求对于每一个视场,25um光斑直径的圈入能量均要大于90%。此外,这个镜头需采集至少30°全张角来自导流腔水中的光线,才能够确保细胞仪收集到足够多光信号。为了控制成本,这个镜头最多允许使用4片球面镜片,或者3片球面镜片外加一个非球表面;如果使用非球面,必须保证其可生产性。因为迅速打样的需求,镜片的材料选择只能从Optimax公司常备材料库中选择(http://www.optimaxsi.com/preferred-glass/)
 
  从系统工程师处得知,有三种多模光纤可以很快购买到用以连接光谱仪,均是0.22 NA的,其直径分别为400 um, 600 um, 800um(任选一种)。最终耦合进光纤的能量损失不能超过10%。你们公司的市场部通过调研发现大多数客户需要采集的荧光波长在380 nm 到680 nm。
 
  要求透射率在380 nm处大于80%,而在480 nm以上的波长透射率大于90%。镀膜团队认为,为了使得膜层效果发挥最佳,所有光线的入射角均必须小于45度,且目前可供选的镀膜只有¼波长MgF2一种。机械装配团队也提出了他们的要求。镜头到导流腔的距离至少需要5 mm,镜头后端到光纤的距离不得小于25 mm。且每片镜片边缘需要留出至少2 mm的口径余量,用以机械装配。
 
评估指标
 
  要求用Zemax进行设计。最终报告将提交给公司内的各个团队,你需要向他们证明所有技术要求均获得满足。所以除了提交Zemax文档之外,还需要配备一个表格,详细列出公司给出的镜头技术指标以及你最终镜头的实际设计值。
 
  本题最终打分的考量将从光学性能、可生产性、最终报告的可阅读性等方面进行。
 
硅基导流腔
 
附录1. 流式细胞仪
 
  流式细胞仪 Flow cytometry 是用来分析单细胞物理属性的重要仪器。当细胞流经细管时,激光打在细胞上,便可以分析其散射、荧光等性质。该仪器在分子生物学、蛋白质工程、免疫学等方面有广泛而重要的运用。
 

 

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