2016 Zemax杯光学镜头应用设计大赛

发布：zemax官方 2016-08-05 10:11 阅读：7596

英雄辈出！

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ZemaxOpticStudio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
赞助商:

战略合作媒体:
中国光电网

【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）】
l  最佳设计奖：由ZemaxChina独家颁发大赛获奖证书，Zemax纪念T-shirt，3000人民币奖金。
l  最具创意奖：由ZemaxChina独家颁发大赛获奖证书，Zemax纪念T-shirt，2000人民币奖金。
l  入围奖：3名，Zemax颁发奖金各1000元。
l  前100位的有效参赛报名者，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： Mt=R*M}D0
《2016Zemax杯光学镜头应用设计大赛》参赛申请表

报名及参赛热线：

每位参赛作品发送到china@zemax.com

ZemaxChina徐女士021-62713200

CIOE汪先生0755-86290869

【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）

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 x200 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 x200 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。

波长（nm）权重

380 1

480 1

520 1 (参考波长)

580 1

680 1

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。

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。

报名及参赛热线：

每位参赛作品发送到china@zemax.com

ZemaxChina徐女士021-62713200

CIOE汪先生0755-86290869

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