光學(xué)設(shè)計(jì)指引概論 FBbaLqgVF{
我在網(wǎng)上有許多的朋友，我的“數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理”得到多數(shù)網(wǎng)友的喜歡，不少網(wǎng)友問我“數(shù)碼鏡頭設(shè)計(jì)原理”的高級(jí)篇什么時(shí)候完成？我也很想繼續(xù)寫下去，給網(wǎng)友更大的幫助，可是由于我退休后在深圳又做了7年，在這段時(shí)間不便在網(wǎng)上多談設(shè)計(jì)方面的問題，今天終于有屬于自己的時(shí)間了，我準(zhǔn)備開設(shè)另外的話題“光學(xué)設(shè)計(jì)指引”，我覺得光學(xué)設(shè)計(jì)的思路，比具體的課題更重要,另外就課題本身來說，牽涉到許多商業(yè)機(jī)密，不便深入探討，但只要我們有了正確的思維方法，具體的光學(xué)設(shè)計(jì)課題會(huì)不攻自破。 klH? !r&
這7年我主要從事投影系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)計(jì)工作，光學(xué)設(shè)計(jì)指引也是從此談起。 - y{(h% 6
系統(tǒng)原理架構(gòu)的光學(xué)性能把握，是光學(xué)設(shè)計(jì)指引的關(guān)鍵所在。每種類型的光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)性能，是通過技術(shù)要求進(jìn)行約束的，約束方法的科學(xué)性，高效性，是掌握系統(tǒng)通過優(yōu)化達(dá)到設(shè)計(jì)要求的必經(jīng)之路，這方面是光學(xué)設(shè)計(jì)指引要重點(diǎn)談到的問題。 g[bu9i
PWC法是不易掌握的方法，但幾乎所有好的教課書都談到了它，可在實(shí)際應(yīng)用中由于時(shí)間關(guān)系，很難實(shí)用化，這個(gè)問題應(yīng)如何看？我經(jīng)過了很長時(shí)間的探索，最終找到了解決辦法。PWC法作為一種光學(xué)設(shè)計(jì)理念是非常重要的，需要花費(fèi)一定的精力去探索它，只要我們從理論上能理解透，并能用數(shù)學(xué)軟件對(duì)具體鏡頭進(jìn)行設(shè)計(jì)就可以了，目的是通過PWC法對(duì)光學(xué)系統(tǒng)原理架構(gòu)進(jìn)行定性分析，知道所要設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)的原理架構(gòu)，應(yīng)是什么樣的，如何控制，現(xiàn)在我用此觀點(diǎn)，在兩個(gè)星期的時(shí)間可以設(shè)計(jì)出較復(fù)雜的變焦系統(tǒng)，一個(gè)星期完成微投影鏡頭設(shè)計(jì)，兩個(gè)星期完成DLP投影照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 @$'pMg
各種軟件有各自的長處：（1）CODE V最大長處，是用于尋找高性能的鏡頭初解；（2）ZEMAX的操作集非常靈活，便于控制與編輯，尤其與ECSEL軟件聯(lián)合使用，有意向不到的效果；ZEMAX軟件可以精準(zhǔn)控制優(yōu)化，達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。（3）ZEMAX可以用來求解非線性光學(xué)方程組，例如求解指定塑料的熱變折射率系數(shù)，從而對(duì)不同溫度下的塑料鏡頭進(jìn)行溫度修正設(shè)計(jì)。(4) 網(wǎng)上有ZEMAX，CODE V 文件的互相轉(zhuǎn)換介紹，其中沒有解決的最大問題是漸暈系數(shù)問題(可以通過ZPL宏匯編解決)，實(shí)現(xiàn)ZEMAX與CODE V數(shù)據(jù)文件高效轉(zhuǎn)換，是提高光學(xué)設(shè)計(jì)效率的關(guān)鍵，對(duì)變焦系統(tǒng)尤其如此。（5）CODE V有凸輪曲線計(jì)算功能，但他要給出凸輪上的幾個(gè)點(diǎn)，然后用插值方法求解出通過這幾個(gè)點(diǎn)的凸輪點(diǎn)集。ZEMAX的凸輪宏程序，只需給出變焦凸輪兩端點(diǎn)，由于宏程序是對(duì)每個(gè)凸輪點(diǎn)進(jìn)行象質(zhì)優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此所得點(diǎn)集就是最佳象面的點(diǎn)集，可見ZEMAX凸輪點(diǎn)集要比CODE V點(diǎn)集更優(yōu)。（6）在照明系統(tǒng)中復(fù)眼設(shè)計(jì)是難點(diǎn)，它要考慮前后光路的光束傾角，來確定在其上不跨復(fù)眼的約束方法，這是從能量觀點(diǎn)出發(fā)的約束，這與成像系統(tǒng)的象質(zhì)約束完全不同(7)從架構(gòu)原理上看，一個(gè)投影系統(tǒng)，可以看成一個(gè)伽利略系統(tǒng)（或逆伽利略系統(tǒng)）＋目鏡系統(tǒng)，這樣做成幾個(gè)逆伽利略系統(tǒng)，再在網(wǎng)上下載幾個(gè)目鏡系統(tǒng)，將其組配就可靈活構(gòu)成一個(gè)投影 &FuL {YL
系統(tǒng)，這樣的方式尋找初解，一天可組成3個(gè)，在CODE V中優(yōu)化，可以很快找出適合的初解。這只是我用于找初解的方法之一。 >239SyC-,
從全局觀點(diǎn)出發(fā)，靈活運(yùn)用光學(xué)系統(tǒng)架構(gòu)原理，進(jìn)行組配設(shè)計(jì)，是光學(xué)設(shè)計(jì)指引的靈魂。 n1PBpM9!
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今天先聊這些。 `(
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說明：在深圳的7年，光行天下給了我很多幫助，我以前文章的積分，一直給我保留著，使我能順利下載需要的資料，對(duì)此我感謝光行天下論壇，并祝愿辦的更好，給更多的光學(xué)同行以幫助。 V )1.)XC
謝謝！ vB}c6A4'U
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GGX1945813 2012.7.5
