光学设计师的怀疑精神

《时间简史》上讲：爱因斯坦提出相对论之后，根据其原理和方程可以预测，宇宙不是静止的。而爱因斯坦觉得，这是原理和方程的缺陷。因此，提出一个宇宙常数，来弥补方程的不足。
爱因斯坦所处时代，宇宙静止的观念，是根深蒂固的。
很无奈，人的思维总是经常受到周围环境的限制。长期深信某个观念，对其怀疑的勇气都会丧失。
爱因斯坦都犯这样的错误，我们更会陷入固定思维而不能自拔。
因此，别盲从，要敢于怀疑。

敢于怀疑光学设计理论：
1）先前的设计理念，随着加工水平、设计软件的发展，是否还能满足现在的需求？
2）设计方法，结合现在计算能力强大的软件，能否改进？
3）经典书籍中的论述，是否有错误？

一个多世纪以前，最早的光学设计师，没有设计和计算，仅靠经验，磨制一些像差较小的镜片。
之后，光学设计理论才渐渐完善。至20世纪初，光学设计理论较为系统。而光学设计方法和理论的研究并没有停止。大量数据的计算，成为光学设计的难题。公式的简化和可靠性，成为了研究的重心。
很多讲述光学设计及像差校正的书籍，依然能看到很多计算像差的公式和表格。尤其是60年代出版的《光学设计理论基础》，对不同的算法做了比较和论述。
而现在，对像差公式的理解，依然很重要，因为这牵涉到对光学原理的掌握程度；而利用公式手动计算像差，应该，已经不太重要了。因为有功能强大的软件，帮助我们计算。
设计师做出定性分析即可。至于结构参数改动多少，才能得到理想效果，是软件的事情，设计师规定它的行进方向，并时刻监控、预估光学系统公差即可。（这里所说的预估公差，并非利用软件进行公差分析。而只是根据经验，规避过严公差的出现。）
软件的出现，解放了光学设计师。把光学设计师从繁琐的数据计算力解救出来。光学设计师，有了成为了真正意义的设计师的机会。有更多的时间，去锤炼分析能力，发挥想象力，设计出更好的光学系统。
光学设计的重心，应该已不再是数据计算，而是设计的整体思路和理念了。

先前，很多光学系统，设计师总喜欢使用一个面型，专门产生足够大的某种像差，去补偿光学系统里出现的这类像差。以前的普罗塔，松纳镜头里，都有这类专门控制某种像差的面型出现。
为什么要这么做呢？
因为如此设置，纠正某种像差很方便，可以减少计算量。而现在，不需要再这么使用了，计算已不是问题。我们可以利用软件，将像差分担到各个面上，用小的像差补偿小的像差，而不再像以前那样，用大像差补偿大像差。现在的设计方法，更容易获得设计性能良好、加工性能也良好的系统。
设计方法总是在随着设计工具、理论的发展而变化。
在学习先前设计方法时，可以多思考一点：
为什么这么使用？是否可改进？

一些光学培训讲义，网上流传的操作数设置方法，错误不少，可能整理，书写得比较仓促，难免有误。
光学设计书籍中的错误也有。
尤其是国内的某些书籍。讲解设计理念较少，实际设计经验不足。软件操作的设置，也不符合像差校正的基本原理和光学软件的优化算法及策略。
还发现一些书籍，80年代的版本，很好。最新的版本，却把生动讲解像差理论的经典部分删除了，胡乱加了一些实例及软件操作。
以上错误，不一一列举了。书中错误，大家多注意，有疑问多思考，多交流就是了。
国外书籍的不当之处，我在这儿，说一下。
《Lens Design With ZEMAX》，这本书，比较经典，很多人都知道。这本书里，也有错误，至少是不太严谨，存在对初学光学设计人员的误导，那，就叫做“瑕疵”吧。
《Lens Design With ZEMAX》在讲解目镜一章，讲解如何建立简单的人眼模型时：插入焦距25.4mm的理想透镜；由于视网膜是一个弧面，在这本书里，最终将视网膜曲率设置为-21.724mm。
这里的描述，对很多设计目视系统的朋友带来了困扰。很多朋友因此而问过我这个问题：建立人眼模型时，是否需要将后表面设置为弯曲的表面？
我的答案：用Paraxial Surface，不必将接受面设置为曲面。
《Lens Design With ZEMAX》上的描述，不太严谨。
以上，只拿国外的一本经典书籍中的一点小的瑕疵，给大家提个醒。经典书籍，也有不严谨之处。

总之，要敢于怀疑！
不唯上，不唯书，不唯经验，只唯“道”。
依据光学设计原理，结合实际设计工具工艺，光学产品应用需求，认真分析。
目的只有一个，要学以致用，更好更快的解决光学设计中的问题，做出优良的光学设计。

怀疑精神，要体现在光学设计过程中的各个阶段。
当然，不能仅停留在怀疑层面。怀疑之后是分析、论证。

有关子在川上光学
子在川上光学致力于提供专业的光学解决方案和光学设计方法的推广与传播。
子在川上光学坚持创新，勇于挑战。不仅开发相机镜头、瞄准镜、显微镜、望远镜，且提供非球面眼镜、渐进多焦点眼镜、自由曲面光学系统设计，更为照明行业、汽车行业、机械制造业提供专业的光学设计方案。
子在川上光学也致力于光学设计方法的推广与传播：深入浅出讲解光学设计基本原理，条分缕析讲述、演示实用设计技巧。
帮助学员开启光学设计之门，获取光学设计乐趣，是我们不变的追求。
对光学设计的追求无止境；
对光学设计的推广不倦怠。
!K~L&.\T

子在川上光学→关注请搜索微信【zzcsoptics】
子在川上光学网站：www.shzzcs.com

phoenixzqy	2015-04-07 19:54
经典书籍也会有不严谨之处。

phoenixzqy	2015-04-07 20:00
《Lens Design With ZEMAX》

光杆司令	2015-04-08 09:10
感谢分享~

phoenixzqy	2015-04-08 09:54
光杆司令:[表情] 感谢分享~ (2015-04-08 09:10) !V=s^8nj &oWdBna"_ 客气，常交流。

小凡	2015-04-08 15:42
多谢，学习了

ka2012	2015-04-08 23:46
感谢，值得一读！

linlin911911	2015-04-09 08:39
其实，眼睛是处实时自动对焦状态，容许轴外视场一定程度的离焦即场曲。 _fH.#C -P09u82 具体的相关评价可以看目视类的专著。 ]F@XGJN \advFKN PS：用CODEV的真实无焦模式来仿真比较合理。

phoenixzqy

2015-04-09 09:45

linlin911911:其实，眼睛是处实时自动对焦状态，容许轴外视场一定程度的离焦即场曲。 ocCC63J
具体的相关评价可以看目视类的专著。 e9;<9uX
PS：用CODEV的真实无焦模式来仿真比较合理。 (2015-04-09 08:39) x8Rmap@L.

目视系统的场曲是非常有讲究的。

可以比相机的要大得多，但是方向不能错。

phoenixzqy

2015-04-09 09:47

linlin911911:其实，眼睛是处实时自动对焦状态，容许轴外视场一定程度的离焦即场曲。 ]w.:K*_=
具体的相关评价可以看目视类的专著。 ps1ndGp~#
PS：用CODEV的真实无焦模式来仿真比较合理。 (2015-04-09 08:39) W-:gU!{*#

其实看哪本专著，用那个软件无所谓了。

不唯书，更不唯软件。

重点是要对光学系统的使用环境、状况理解深刻，简化模型要尽量贴合实际。做到这个就行了。

也不仅仅是目视系统了。所有光学系统都应该如此。

phoenixzqy	2015-04-09 09:49
目视系统场曲的问题，我去年在zemax的网上课程《目视光学系统设计》中，有讲到过。 Qhb].V{utV )=TD}Xb zemax网站上应该有下载。

phoenixzqy	2015-04-09 09:49
小凡:多谢，学习了 (2015-04-08 15:42) g#qt<d}j $},Y)"mI 客气，常交流。。。。。

looker	2015-04-13 23:13
对国内教材的评价非常中肯，各种新教材的精简对初学者的兴趣及解惑简直是毁灭性的 )O~LXK=b 像差部分当年学的时候也是云里雾里，直到某天从图书馆翻阅到张以谟教授的应用光学才真正明白了怎么回事 @Y+YN;57 书还是要看，但是看了要去做，起码用软件去实现一遍，这才有意义

phoenixzqy

2015-04-15 09:15

looker:对国内教材的评价非常中肯，各种新教材的精简对初学者的兴趣及解惑简直是毁灭性的 (hej 3;W
像差部分当年学的时候也是云里雾里，直到某天从图书馆翻阅到张以谟教授的应用光学才真正明白了怎么回事 h<2o5c|
书还是要看，但是看了要去做，起码用软件去实现一遍，这才有意义 (2015-04-13 23:13) jY'svD~

因为大学的老师，尤其是年轻的老师，光学方面的，已经很少做传统光学设计（成像、照明光学设计）了。
他们对光学设计书籍，哪些是重要的内容，哪些不重要，已经没有正确的认识了。

学习光学原理的话，还是看老教授写的比较好。分析到位。扎实。除了张教授的，王之江的也不错。

学习实际设计的话，直接看国外的经典教程。很接近实际设计的思路。会讲到很多规律、经验和实用的技巧。

国内的那些快餐式实例操作等等，我觉得跟大街上卖的畅销书差不多，漏洞百出。没什么实际价值不说，还误导人。

g1137	2015-04-15 23:01
感谢，值得一

phoenixzqy	2015-04-20 10:34
常交流。。。 a@:(L"Or pEgQ) 9\ 下面还会有一篇，光学设计师的怀疑精神：对设计要求的怀疑。。。。

cmfdrum	2015-05-12 10:58
感謝分享~

phoenixzqy	2015-05-16 07:31
cmfdrum:感謝分享~ (2015-05-12 10:58) q?} /q BUcPMF%\y: 不客气，常交流。

看到了若非	2015-05-17 15:35
说的很好。。。虽然还不大明白

phoenixzqy	2015-05-21 08:31
changjiaoliu....

中西医	2015-05-21 08:57
已收藏

phoenixzqy	2015-05-25 08:51
欢迎交流。。。。。

phoenixzqy	2015-05-29 11:29
欢迎交流。。。。。。。。。。。。。。。

librave	2015-06-29 07:15
这本书值得一看

杀阡陌	2015-10-10 23:36
学习中，非常感谢LZ的分享，谢谢……

strategy

2015-10-11 17:07

目镜或望远镜的场曲用在眼处离焦的屈光度来评价最好！在目镜的设计当中或将其从望远镜中分离出来进行单独地分析时，光线追击通常是反过来的，即将物面置于无穷远，放于眼睛的那一边，因此此时的场曲计算必须由短共轭转为长共轭处的屈光度。利用牛顿公式，即x'=-f*f/x，可得屈光度形式的场曲。。。
详见 Modern lens design

phoenixzqy

2015-10-13 11:04

strategy:目镜或望远镜的场曲用在眼处离焦的屈光度来评价最好！在目镜的设计当中或将其从望远镜中分离出来进行单独地分析时，光线追击通常是反过来的，即将物面置于无穷远，放于眼睛的那一边，因此此时的场曲计算必须由短共轭转为长共轭处的屈光度。利用牛顿公式，即x'=-f*f/x，可得屈 .. (2015-10-11 17:07) <R;t>~8x

屈光度计算，现在我几乎没用过这个公式。在软件里设置一下操作数就行了。

场曲的评价，要考虑到实际应用。

屈光度的调整，对不同位置场曲、成像造成的影响，可以用多重结构来解决。一般我也不这么做，只是到最后了，评价一下，看看是否符合要求。

pangaojie	2017-02-17 09:18
好文好文

phoenixzqy	2017-03-10 20:49
pangaojie:好文好文 (2017-02-17 09:18) >N bb0T 8mc0(Z@ 多谢支持啊

phoenixzqy	2017-09-23 22:23
杀阡陌:学习中，非常感谢LZ的分享，谢谢……[表情] (2015-10-10 23:36) v?L`aj1ox \1MMz Z4rf 常交流。。。

加油学光设	2021-01-23 01:42
谢谢分享

缘随樱花舞

2021-01-30 14:33

phoenixzqy:因为大学的老师，尤其是年轻的老师，光学方面的，已经很少做传统光学设计（成像、照明光学设计）了。 e .(
他们对光学设计书籍，哪些是重要的内容，哪些不重要，已经没有正确的认识了。 D:.1Be`Tv
学习光学原理的话，还是看老教授写的比较好。分析到位。扎实。除了张教授的，王之江的也不错。 ~fz9AhU8
. .. (2015-04-15 09:15) h7 c

能分享或者推荐一下国外的经典教程吗？或者在哪搜索？有链接没有？

查看本帖完整版本: [-- 光学设计师的怀疑精神 --] [-- top --]