光学设计自学问题集（求高人指点）

光学设计自学问题集：
本人学过应用光学和像差理论课程，但没有做过实际的光学系统设计。现在自学了２个月的光学系统设计和Ｚｅｍａｘ使用手册后，将自己无法解决的问题归类统计如下，请各位高人指点。

1．光学设计的最终结果要到什么程度才算是可以加工了？
1）有指定的技术指标时：各项指标是否达到即可？还是要超出指标一定范围以防止加工装调误差带来的影响？比如超出20%够不够？
2）无指定的技术指标时：系统是否需要设计到其衍射极限？
3）超过衍射极限的系统再将几何象差向完美系统设计（即0几何象差）是否有意义？若有意义，意义何在？进一步减小象差又需要到什么程度才算可以停止，即判断标准是什么？
4）配样板的资料如何寻找？Zemax中给出的全是国外的镜片加工商的样板数据，我们一般只能在国内配样板加工，这些国内厂家的最新样板数据如何获得？

2．与镜片加工有关的：
1）圆形球面镜片自身的中心厚度，边缘厚度，元件直径，表面半径的大小在加工中都有些什么限制因素？下表是我自己总结的一些经验数据，来源Fisher的《光学系统设计》，也不知是否正确。

中心厚度边缘厚度元件直径表面半径
最小值估计？ 1mm 无要求？
最大值估计？无要求纵横比最好小于6：1，不得大于10：1 ？
备注纵横比=元件直径/中心厚度

2）空气间隔的中心厚度和边缘厚度一般是多少合适？是否：只要不是负数，一般由金属件机械加工和定位决定？
3）如何确定光学镜片的光学均匀性，应力双折射，条纹度，气泡度，表面粗糙度，透镜偏心等？是否有一个对大多数情况都适用的数值？

3．与玻璃有关的：
1）首选玻璃问题：不同玻璃厂家有不同的首选玻璃，不同的镜片加工商倾向于选择不同的玻璃厂家，问题是我们国内光学设计者如何获得最新的首选玻璃信息，以便在让镜片加工商加工时不至于被告知无法获得该玻璃？
　　比如国内“首选玻璃”最多的就是K9（同Schott的BK7），ＺＦ１（同Ｓｃｈｏｔｔ的ＳＦ２），其他的我就不知道了。
　　在Ｚｅｍａｘ中有个Ｇｌａｓｓ　Ｃａｔａｌｏｇ，在Ｃｈｉｎｅｓｅｓ．ａｇｆ中，是否其中所列出的Ｓｔａｎｄａｒｄ玻璃都是我们可以立刻获得的？若在设计时使用Ｓｃｈｏｔｔ玻璃，是否必须按折射率和阿贝数替换成相应的Ｃｈｉｎｅｓｅ玻璃才能够在国内加工商得到？
2）在专利中我们经常遇见的玻璃就是Ｓｃｈｏｔｔ玻璃，若拿来根据自己的需要进行优化，是否需要一开始就将Ｓｃｈｏｔｔ玻璃替换成Ｃｈｉｎｅｓｅ玻璃，还是在最后替换，或者根本不用替换？　
3）国内的镜片供应商一般会提供制作好的常用镜片，包括平凸／凹，双凸／凹，正负弯月等，并提供详细的参数信息。这些厂家的镜片设计参数选择依据是什么？这种不可调整镜片光学设计师如何使用？还是说根本就不是给光学设计师用的？

4．与专利镜头库有关的：
1）如何得到相关的专利镜头资料？我知道的方法：Zemax自带的专利镜头库大约有几千个镜头，均可以得到；我有《Lens Design》一书，上面有上百个例子；《光学设计手册》有很多镜头资料，但我手上没有该书。在网上如何查找专利镜头资料就不知道了。
2）专利库镜头本身是否足够优秀，以至于在它所应用的条件下不用再优化了？
3）专利库镜头本身是否可以直接加工，不用考虑样板匹配和公差问题？
4）专利库镜头一般是否都需要进行优化修改，以适应个人的设计需求？

5234868	2009-05-18 14:57
我想问一下,你怎么设计的光学系统能超过衍射极限

5234868

2009-05-18 15:01

我回答几个问题吧,但是不一定对,1,有指定的技术指标时：各项指标是否达到即可？还是要超出指标一定范围以防止加工装调误差带来的影响？比如超出20%够不够？
回答是我建议是超过技术指标(接近衍射极限),因为在装调过程中,成像质量会下降,但是我碰到过成像质量变好的情况.
2.跟厂家联系,他应该会给你样板的，因为那毕竟能给他们带来生意

5234868	2009-05-18 15:08
2．与镜片加工有关的,你可以查阅实用光学技术手册,作者王之江,在这里面能查到你需要的东西 y~fy0P:T 3.与玻璃有关的(1)上他们的网站.例如成都光明的。自己看看就知道了,中国玻璃和外国玻璃代号的在论坛上有人发过帖子,有表对的,(2).建议用中国玻璃了库进行优化,(3)不太知道,是不是套样板用的呀??

5234868	2009-05-18 15:14
4．与专利镜头库有关的：1)不明白你想说什么??有镜头数据用就可以了吧,你知道有光学镜头手册,一共十本,够你用的了把2)例如光学镜头手册,不是优秀的,还需要优化3)需要考虑4)需要

5234868	2009-05-18 15:15
回答的不一定对,所以请高手帮我回答和指正以下,让我也知道一下

w000000y	2009-05-18 15:36
我也不知道

HAHA^_^	2009-05-19 11:05
希望更多的高手来回答 -vyC,A 期待。

梁爱超	2009-08-22 21:26
太深了我也要学习

okey

2009-08-25 13:31

我胡说两句啊。
   1. 衍射极限是不能被超过的。——这个是物理光学决定的。
   2. 设计指标的问题。有明确要求的时候，需要保证装配后达到要求，——做严格的公差分析；没有明确指标的，需要查看探测器的分辨能力。
   3. 没有必要追求衍射极限。这不仅仅是可行性问题，还有成本上的考虑。
   4. 没有完美的光学设计——也许世界上根本没有完美的东西。0像差是不可能达到的，达到了也是无意义的——至少还有物理光学限制。应该首先提醒自己，设计是为了应用而不是为了设计。
   5. 样板可以从加工厂要到。玻璃材料也是同样的问题。

fchy021	2010-11-09 16:09
好多我自己遇到才发现的，也有不明白的。给我启发让我反省

liuqian

2010-11-25 22:18

好久没上论坛了，也来回答几个问题。
1）有指定的技术指标时：各项指标是否达到即可？还是要超出指标一定范围以防止加工装调误差带来的影响？比如超出20%够不够？
A：这个得用光学设计软件自带的公差分析功能，将你所要求的指标设定为目标函数（如，MTF@20lp/mm），看会带来多大影响。利用Monte Carlo模拟装配，需要90%的装配结果优于你的要求。但是，并非所有公差都能在软件中模拟，还得自己心中有数，某些公差会带来多大影响。目标函数最好稍微高于自己的指标。

2）无指定的技术指标时：系统是否需要设计到其衍射极限？
A：不会没有技术指标的，也不需要到衍射极限（能达到更好，但代价高）。没有明确的技术指标的话，就得自己琢磨。

3）超过衍射极限的系统再将几何象差向完美系统设计（即0几何象差）是否有意义？若有意义，意义何在？进一步减小象差又需要到什么程度才算可以停止，即判断标准是什么？
A：好像没有遇到过哪个设计能超越衍射极限。看来你对指标的要求很忧虑。

4）配样板的资料如何寻找？Zemax中给出的全是国外的镜片加工商的样板数据，我们一般只能在国内配样板加工，这些国内厂家的最新样板数据如何获得？
A: 向厂家索要，修改成样板文件，便于设计。
1）圆形球面镜片自身的中心厚度，边缘厚度，元件直径，表面半径的大小在加工中都有些什么限制因素？下表是我自己总结的一些经验数据，来源Fisher的《光学系统设计》，也不知是否正确。
A：表面半径：范围看样板了。中心厚度，边缘厚度，元件直径之间的关系有国标规定，一般的光学设计书上会有这个表格。

2）空气间隔的中心厚度和边缘厚度一般是多少合适？是否：只要不是负数，一般由金属件机械加工和定位决定？
A：这个得具体看你的装卡方式了，咨询与你合作的光机设计者。

3）如何确定光学镜片的光学均匀性，应力双折射，条纹度，气泡度，表面粗糙度，等？是否有一个对大多数情况都适用的数值？
A：光学均匀性，应力双折射，条纹度，气泡度，透镜偏心可以在软件中通过公差分析确定。表面粗糙度，一般都是给0.012。当然也得看具体要求了。

首选玻璃问题：不同玻璃厂家有不同的首选玻璃，不同的镜片加工商倾向于选择不同的玻璃厂家，问题是我们国内光学设计者如何获得最新的首选玻璃信息，以便在让镜片加工商加工时不至于被告知无法获得该玻璃？
A:网上可以很轻松的找到中国玻璃库。建议使用常用的玻璃，在光学设计手册中可以查到。此外，多与加工厂商联系沟通。

在专利中我们经常遇见的玻璃就是Ｓｃｈｏｔｔ玻璃，若拿来根据自己的需要进行优化，是否需要一开始就将Ｓｃｈｏｔｔ玻璃替换成Ｃｈｉｎｅｓｅ玻璃，还是在最后替换，或者根本不用替换？
A：建议先换成近似的，再优化。

3）国内的镜片供应商一般会提供制作好的常用镜片，包括平凸／凹，双凸／凹，正负弯月等，并提供详细的参数信息。这些厂家的镜片设计参数选择依据是什么？这种不可调整镜片光学设计师如何使用？还是说根本就不是给光学设计师用的？
A：没用过商品化的镜片，无可奉告。

4．与专利镜头库有关的：
A：建议不要偷懒，坐享其成，最好是将专利镜头优化一下，再公差分析等步骤

以上是个人看法，希望与大家探讨

user_test	2010-12-26 21:55
学习了

optikma	2012-04-19 10:18
新人学习

xiahaiyang	2012-04-25 21:22
么有碰见一个高手

t123ray	2012-04-26 18:22
顶！学习了

rubbyt	2012-06-01 10:41
学习了

jdgx0801	2012-12-11 15:17
设计之前先把玻璃替换了

lj351264729	2013-01-09 14:28
学习呀

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