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    [原創(chuàng)]掌握光學設(shè)計原理，獲得光學設(shè)計樂趣 [復制鏈接]

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    離線phoenixzqy
     
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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2014-04-30
    可能很多人都覺得光學設(shè)計是很枯燥的工作。 N)WG~=Gi  
    或許因為一直在和軟件作斗爭,不斷的設(shè)置像差控制參數(shù)、優(yōu)化。 ][#*h`I  
    能不能獲得好的結(jié)果大部分時間也是靠運氣。 RGI6W{\  
    看到某像差不合適的時候，就去用像差控制操作數(shù)，設(shè)置操作數(shù)，添加巨大的權(quán)重，優(yōu)化結(jié)果卻很差，此像差或許確實有提高，整個光學系統(tǒng)卻基本崩潰掉了。 I.1l  
    Qp&yS U8  
    這樣做，確實很枯燥。 m-92G8'  
    w{x(YVS H  
    我們崩潰，軟件也很崩潰. ER1mA:8>E  
    巧婦難為無米之炊： >I~z7 JS  
    在設(shè)置操作數(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)之前，有沒有去想過，正在優(yōu)化的這個光學系統(tǒng)，是否有足夠的能力滿足我們提出的所有要求呢？是否設(shè)置了相互矛盾的要求（比如用兩個分離的薄透鏡同時校正軸向色差、垂軸色差）？設(shè)置變量的時候，哪些應該固定，哪些應當放開，交給軟件優(yōu)化呢？包括玻璃折射率、阿貝數(shù)應該固定，還是設(shè)置為變量？等等。 )uuEOF"w  
    得不到要的效果，原因很多，但大多是因為對光學設(shè)計原理的不了解造成的。 l0xFt ~l  
    1t=X: ]0j  
    光學設(shè)計，以及軟件使用，其實是很有講究的，是需要設(shè)計理論作支撐的。 g_c)Ts(  
    N4|q2Jvj6  
    就拿玻璃的選擇來說吧，大家都知道： 166c\QO  
    合適的玻璃對，比如K系列和F系列，可以用來消除色差；并且也知道：舊的玻璃對組合，可以使透鏡在消除像差的時候，同時獲得小的球差和小的彗差，但同時會增大Petzval和，比同焦距單透鏡的還要大；也可以根據(jù)實際要求，選擇不同的折射率、阿貝數(shù)組合，使球差較小時，有大的彗差，彗差為正或者為負，均可實現(xiàn)；新的玻璃對組合：高折低色散為正片，低折高色散的玻璃為負片的膠合片，可降低Petzval和，但是球差會是欠校正的，孔徑增大時，或許還會帶來更高級的像差。 bMOM`At>z  
    以上這些，以及選擇合適玻璃組消除二級光譜，這些大家應該都非常了解了。 QF/u^|f  
    aW-o=l@;  
    以上并不是玻璃選擇對光學系統(tǒng)影響的全部作用。 RTBBb:eX  
    ^|i\d \  
    玻璃的選擇在一些光學系統(tǒng)中，有其他方面的作用：玻璃的選擇，會影響到透鏡長度（在這里，指：第一片玻璃到最后一片距離）、視場角，相對孔徑等等，或者說，為了達到某一設(shè)計要求，要盡量選擇這樣的玻璃組合。 P`I G9  
    以三片鏡為例，這個比較典型：玻璃的折射率，對三片鏡光學系統(tǒng)整體性能影響很大，大家可以對三片鏡的個專利比較一下，相似結(jié)構(gòu)，采用K9和ZK或者LAK系列的玻璃，獲得的光學性能差距很大。在設(shè)計三片鏡時，正透鏡最好選擇玻璃圖左上方的玻璃。負透鏡可以設(shè)置為變量優(yōu)化，或者直接按照其他光學要求、經(jīng)驗選取，盡量不要把正片的材料當做變量來優(yōu)化（負片優(yōu)化，一般能獲得普通F或者ZF玻璃）。選擇高折射率的玻璃作為正透鏡，有利于提升三片鏡的整體光學性能。 ^WW|AS  
    x$ J.SbW  
    另：設(shè)計一個視場角較大的三片鏡，三片鏡間距將縮小，尤其是第一片與第二片間距，此時，兩片透鏡的V差將會減小。 VN-#R=D  
    R:BBNzY}f  
    所以在設(shè)計這類光學系統(tǒng)的時候，比如我們手頭有一個視場角較小的三片鏡結(jié)構(gòu)，沒有找到合適視場的系統(tǒng)（實際中專利很多，應該是能找得到的，在這里只是以此為例，能說明問題就好）。那么，在逐步增大三片鏡視場的優(yōu)化過程里，間距以及玻璃，都應當適時的設(shè)置為變量，而不是固定不變。也可以根據(jù)經(jīng)驗，手動修改負片的V值，或者正片V值以及透鏡之間的間距（一般是減小正片V值，減小間距）。再讓軟件逐步優(yōu)化，可以相信，了解三片鏡的光學特性之后，用軟件優(yōu)化會更有效率，軟件和設(shè)計者，崩潰的次數(shù)會降低，獲得成就感的機會也會提高不少。 }>X\"  
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