光学设计指引概论 `25yE/
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 g
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。 2\{M:\2o
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。 n'Lr QU
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。 783,s_
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 "m8^zg hL
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。 q~o<*W
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。 $( kF#
q3N
jky1w
今天先聊这些。 P |E| $)m
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。 hWLA<wdb
谢谢！ + GN(Ug'R
E CuH%b^,
GGX1945813 2012.7.5
