光学設計コンテスト(CODC)/ Oさん. Step4奇跡

かれこれ半月ほど
「21枚レンズのパワー配置をマクロで求めて〜それを厚肉化」という作業を延々と繰り返しております。

が、全然いいモデルができないんです。。。。どんどん提出締め切り日が近づいてきてるし。。
あーーー、どうしよーーー。
何もかも忘れて、南の島でバカンスしたーい!(あれまぁ。これまた分かりやすい現実逃避。)

見た目のいいパワー配置はチラホラできるんです。
たとえば、これとか。

ね。良さそうでしょう?なんとなく。(うん、確かに)
入射瞳直径が35で最大画角は15度です。

ただ、こういうモデルを厚肉化したところで、集光性能が悪くなっていくんです。いつも。
焦点距離も、重み付きコンストレインツで縛っているのに、950。。(こりゃだめだ。)

まず何はともあれ焦点距離をどうにかしなきゃいけません。
設定している焦点距離の重みを調整して最適化を続けることになります。

このモデルも重みを少し大きくすると、焦点距離は300くらいになりました。ただ、依然として集光性能は悪いまま。。

いつもここから何をしても全く良くならないんです。ちょっとずつ細かい設定調整をしているからダメなんでしょうか?

だったら、思い切って重みを一気に10倍にしてみましょう!
とりゃーっ!いけー。(なんてテキトーな。。)

(しょうがないなぁ。ちょっとお手伝いしてあげましょう。)

すると、なんと!!!なんとですね!

集光性能がみるみる良くなっていったんです!!(んー。我ながらいい出来だ。)

焦点距離も99.98とほぼ100。
いやぁ、すばらしい。まさに奇跡♪♪

このモデルを壊さないように、そーっと大事に大事に最適化していき、集光性能をさらに良くしました。
ある程度、集光性能の向上が頭打ちになったところで、順位を決定付ける入射瞳径×画角を上げる作業に移ります。
RMS波面収差の仕様ぎりぎりまで入射瞳直径と画角を上げていきました。
すると、芋虫レンズより3倍もいいモデルができてしまったのです!!

ありがとう!神様。(はいはい。どういたしまして。)

さらに「もう少し性能上がらないかなぁ」といろいろいじっていきました。(欲張りはいけません。)
そしたら、

ぼこんっ!!
こんなモデルになってしまいました。。(やーい、やーい。)

なぜだ?なぜなんだ??
1枚目のレンズのサイズは79m×15m。
縦に置くと、だいたい25階建てのビルの高さと同じくらいです。(んー、インパクト十分。でも、1枚目は平凹レンズだからそんな厚み必要ないよね。。)

結果的にいいモデルができたので良しとしましょう。(なんと楽観的な。。)

今回で分かりました。
重み付きコンストレインツは重みの設定が難しいですね。
今回のように、性能の向上が一気に進んだり、逆に全く進まなかったりします。
ある程度自由度を残しながら性能を追い込んでいくのにはすごく便利なんですが。

まぁこれくらいでいいかなぁと安心していたら、なにやら周りでざわざわ。
話をそーっと盗み聞きしたところ、皆さん「かなりいい性能が出たっ」と言っておられます。

なにーーー。これは負けてられない!
さっきできたモデルよりもっともっと性能のいいモデルを作ってやろう。

では、早速パワー配置を決めましょう。(えっ!?また最初から??締め切りまで後3日だよ。全然時間ないよ。)

入射瞳直径を10、画角を25度としてパワー配置をマクロで決めました。
3次収差係数のうち、ディストーションと球面収差を全体で0へ、面ごとの係数も0へ近づくような重み付きコンストレインツを設定しました。

で、出来上がったモデルはこれ。

っぽい!ぽいですねー。いい感じ。さっきのモデルとパワー配置が似ている!

さぁ、もう時間がないので、これを慎重に厚肉化していきます。
今回はこのパワー配置がすばらしいので、できるだけ崩さずに厚肉化していく作戦を取りました。
パワー配置が崩れたら、一旦元に戻して面間隔を無理やり固定にします。
それで良くなったら、また変数に戻して最適化します。

実は今までの厚肉化作業では面間隔は全て変数でした。
そのため、いい感じのパワー配置から厚肉化を始めても、最終的なモデルは性能が全然出ませんでした。
それで「あーっ。また最初からやり直し!」ということが頻繁にありました。
今回はこれがありません。これがいけなかったんですかね。(そうそう)

面間隔の変数化⇔固定化を繰り返しながらの厚肉化はすごく順調に進みました。

ただ、なぜだか光学性能は一向に良くなりません。(んー。いい設計の進め方だと思うんだけどなぁ。なぜでしょう??)

もう時間がない!!あせりにあせりました。

そうだ!曲率半径がきつすぎるんだー。ゆるくしたれー。

手入力で無理やり曲率半径を大きくしいきながら、最適化を進めました。(暴走してる。。)

あれ?あれあれ??なぜだかすごく効果がありました!性能がどんどんよくなっていきます。
奇跡パートU♪
神様ありがとう!!(え!?今回は私、何もお手伝いしてませんが。。)

出来上がったモデルはこれです!(じゃーん)
※クリックで実寸表示します
(これまた、大きいですね。。)

1枚目、またしても超巨大平凹レンズ。
399m×61mで1.2億t。(でかい!でかすぎる!!)
この巨大レンズの後ろに数枚ちょこちょこっとレンズがあって、その後942mの空気間隔。
全長は1.4kmとなりました。(東京スカイツリーを縦に2本並べたよりまだ高い!)
入射瞳径×画角もそれなりに良くなりました。
何よりインパクト勝負ではぶっちぎりの優勝でしょう。

私はこのモデルを提出します!(ぎりぎりセーーーフ)

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