光学设计指引概论 n]_8!NU
我在网上有许多的朋友,我的“数码镜头设计原理”得到多数网友的喜欢,不少网友问我“数码镜头设计原理”的高级篇什么时候完成?我也很想继续写下去,给网友更大的帮助,可是由于我退休后在深圳又做了7年,在这段时间不便在网上多谈设计方面的问题,今天终于有属于自己的时间了,我准备开设另外的话题“光学设计指引”,我觉得光学设计的思路,比具体的课题更重要,另外就课题本身来说,牵涉到许多商业机密,不便深入探讨,但只要我们有了正确的思维方法,具体的光学设计课题会不攻自破。 *a+~bX)18
这7年我主要从事投影系统的光学设计工作,光学设计指引也是从此谈起。 ~W`upx)j
系统原理架构的光学性能把握,是光学设计指引的关键所在。每种类型的光学系统的光学性能,是通过技术要求进行约束的,约束方法的科学性,高效性,是掌握系统通过优化达到设计要求的必经之路,这方面是光学设计指引要重点谈到的问题。 9~u1fk{
PWC法是不易掌握的方法,但几乎所有好的教课书都谈到了它,可在实际应用中由于时间关系,很难实用化,这个问题应如何看?我经过了很长时间的探索,最终找到了解决办法。PWC法作为一种光学设计理念是非常重要的,需要花费一定的精力去探索它,只要我们从理论上能理解透,并能用数学软件对具体镜头进行设计就可以了,目的是通过PWC法对光学系统原理架构进行定性分析,知道所要设计的光学系统的原理架构,应是什么样的,如何控制,现在我用此观点,在两个星期的时间可以设计出较复杂的变焦系统,一个星期完成微投影镜头设计,两个星期完成DLP投影照明系统设计。 2&5"m;<
各种软件有各自的长处:(1)CODE V最大长处,是用于寻找高性能的镜头初解;(2)ZEMAX的操作集非常灵活,便于控制与编辑,尤其与ECSEL软件联合使用,有意向不到的效果;ZEMAX软件可以精准控制优化,达到最优状态。(3)ZEMAX可以用来求解非线性光学方程组,例如求解指定塑料的热变折射率系数,从而对不同温度下的塑料镜头进行温度修正设计。(4) 网上有ZEMAX,CODE V 文件的互相转换介绍,其中没有解决的最大问题是渐晕系数问题(可以通过ZPL宏汇编解决),实现ZEMAX与CODE V数据文件高效转换,是提高光学设计效率的关键,对变焦系统尤其如此。(5)CODE V有凸轮曲线计算功能,但他要给出凸轮上的几个点,然后用插值方法求解出通过这几个点的凸轮点集。ZEMAX的凸轮宏程序,只需给出变焦凸轮两端点,由于宏程序是对每个凸轮点进行象质优化设计,因此所得点集就是最佳象面的点集,可见ZEMAX凸轮点集要比CODE V点集更优。(6)在照明系统中复眼设计是难点,它要考虑前后光路的光束倾角,来确定在其上不跨复眼的约束方法,这是从能量观点出发的约束,这与成像系统的象质约束完全不同(7)从架构原理上看,一个投影系统,可以看成一个伽利略系统(或逆伽利略系统)+目镜系统,这样做成几个逆伽利略系统,再在网上下载几个目镜系统,将其组配就可灵活构成一个投影 @^%zh
系统,这样的方式寻找初解,一天可组成3个,在CODE V中优化,可以很快找出适合的初解。这只是我用于找初解的方法之一。 ?M\3n5;
从全局观点出发,灵活运用光学系统架构原理,进行组配设计,是光学设计指引的灵魂。 P_i2yhpK
rEZa%)XJ
今天先聊这些。 L6U[H#3(
说明:在深圳的7年,光行天下给了我很多帮助,我以前文章的积分,一直给我保留着,使我能顺利下载需要的资料,对此我感谢光行天下论坛,并祝愿办的更好,给更多的光学同行以帮助。 WvN5IHo 8i
谢谢! *S{%+1F
dr:)+R
GGX1945813 2012.7.5