這是每個
鏡頭設計師應該意識到并遵循的概念和實踐的列表。鼓勵那些想更深入地探討這些主題的人閱讀有關這個主題的近期的書籍,這些書建立了這些概念背后的數學理論。在我們看來,一個實踐設計師不需要研究的那么深。
9*BoYFw92* 1.
透鏡是通過觀察“
光線”的路徑而設計的,它并不真正存在,但有用而且非常精確,只要不用光
波長相比擬的尺寸檢查細節(jié)。
W&HF?w}s 2. 復雜透鏡的性能取決于每個單片透鏡的像差貢獻。正和負透鏡對像差的貢獻符號相反,因此通常需要光焦度的組合。
,<7"K& 3. 像差會在三種情況下出現:
f+{c1fb>s a) 相對于表面法線的陡的光線入射角有助于高階像差,因為折射定律更強烈地偏離近軸版本。這樣的角度通常是需要避免的。這些像差更難以校正,需要更復雜的透鏡去平衡它們。有時它們是無法避免的,然后必須努力平衡許多像差。這通常需要許多透鏡元件。
qi(&8in b) 單片透鏡的彎曲影響了Abbe正弦條件是否滿足,并且是校正許多像差的有用變量。
2=jd;2~ c) 玻璃的色散產生并且可以用來校正色差。
@mvIt 4. 如果鏡頭顯示在孔徑上變化但在視場上相對恒定的像差,用光瞳或光闌附近的透鏡來校正它們。
T@B"BoKU 5. 如果像差隨視場角而強烈變化,而不隨光闌位置變化,則用像平面附近的透鏡校正它們。
,NjX&A@ 6. 上述兩種情況都可以通過自動透鏡插入(AEI)功能來檢測和處理。
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X?so 7. 如果你的透鏡性能良好,有時可以刪除一個元件,并且?guī)缀鯚o像質損失。自動元素刪除(AED)功能可以測試這種可能性。
dz{#"No0 8. 有時可以通過反復運行AEI和AED來改善透鏡,從而逐步改變透鏡結構。
Dq{:R 9. 如果一片透鏡是強彎曲的,有時可以通過翻轉彎曲來找到不同的求解區(qū)域。彎曲翻轉
優(yōu)化(BFO)功能可以自動做到這一點。
(}9cD^F0n 10. 如果你的透鏡中的每一片透鏡都造成大量的像差,即使最終圖像看起來很好,你也可能會得到嚴格的公差,因為即使這樣的設計中的一個小的錯位也會造成失衡。需要公差脫敏技術。只要滿足
成像目標,就希望元件的像差影響盡可能弱。THIRD CPLOT命令將顯示每個表面的三階像差貢獻,并且可以看到它們最大的位置。如在第10章和第13章中討論的,評價函數中的脫敏目標常常可以放寬公差。
nUiS<D2 11. 用不太接近于光闌的元件校正畸變,如上面的第5條所述。
;+TMx( 12. 如果可能的話,嘗試使用DSEARCH或ZSEARCH。這些功能是能夠快速和良好的尋找透鏡結構。(除非你已經有了一個好的結構,那么問題就很簡單。)
X'YfjbGo 13. 如果問題的幾何特性允許的話,目標是具有某種對稱性的透鏡。這將使許多視場像差更容易校正。
-FQC9~rR;g 14. 如果二次色差是一個問題,嘗試第12章和第34章中描述的玻璃類型。搜索有時會自動找到這些組合,并且可以按照這些章節(jié)中的指導來控制這個過程。
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G 15. 忘記早期文章所建議的內容。其中一個是在開始設計時首先選擇玻璃類型。今天,讓程序用GLM變量或搜索找到玻璃庫的最佳區(qū)域,然后在最后一步給設計賦予真實玻璃。另外有文章說,在設計四片式透鏡時,應該設計兩個雙透鏡,分別校正它們,然后組合它們。這是胡說八道。DSEARCH可以自行設計透鏡,效果會更好。
W,xi>5k 16. 如果需要或接近衍射極限的性能,請確保您的評價函數包含OPD目標。有時,用OPD和TAP目標的組合來獲得最好的結果。有時GO2目標將產生比GNO更好的圖像。這個選項的目標是OPD的平方,它傾向于忽略小誤差并集中處理較大的誤差上。誰也無法預測哪種方法最好,你只需嘗試一下。
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W 17. 為了在一個給定的MTF頻率上實現性能峰值,首先應該使設計盡可能接近OPD像差,然后使用GSHEAR射線柵格選項。當MTF非常接近目標時,可以切換到MTF像差,看看情況是否有所改善。GSHEAR以光瞳中分離點的OPD差為目標,這個差在截止頻率上控制MTF。
gmXy>{T 18. 不要嘗試將三階像差校正為零;你需要它們來平衡更高階像差。有時可以通過減少給定元件或組的像差貢獻來減少間距和對準靈敏度,但是要小心,因為像差平衡可能被丟棄。
ue,#,3{m 19. 如果在設計中允許使用非球面,逐步增長他們。使用自動非球面分配(AAA)來確定哪個表面應該是非球面的。該功能將添加一個圓錐常數到最佳位置,然后可以運行自動G變量測試(AGT)來確定哪個非球面系數在那個表面上是最有用的。例如,使用高階非球面項來校正離焦是沒有意義的,所以只有當透鏡在沒有非球面已經盡可能好時添加非球面。設計塑膠元件是例外,塑膠元件在早期通常是非球面,但即使如此,開始僅用幾個高階項,當需要時添加更多高階項。
F~tm`n8Z 20. 評價函數應該包含一個完整的問題描述,這包括機械要求以及
光學需求。一些設計者只想要在MF中的圖像質量,但是如果透鏡不滿足需求,獲得一個完美的圖像是沒有意義的。如果程序知道你所有的目標,它會傾向于滿足這些目標的設計。這正是你想要的。
_`TepX R 21. 人們無法總是預測一個給定的優(yōu)化運行的結果,并且通常會出現一個事先沒有預料到的新的問題。透鏡設計的過程主要包括當發(fā)現缺陷時根據需要修改MF。所以改變MF并繼續(xù)前進。如果你走進一條死胡同,什么也不起作用,是時候嘗試不同的搜索結果了。
`)0Rv|? 22. 經常使用檢查點,并保存你的透鏡的中間版本,只要你有實質性的改進。如果以后版本中出現了意想不到的問題,你可能希望再回到那個版本。
!y.ei1diw 23. 除非你做完一張公差表,否則你的工作還沒有完成。我們知道一個專家設計師把他的設計發(fā)送給客戶——期望客戶計算預估公差。這是不專業(yè)的。如果可以通過適當改變設計來放松公差,那就是你的工作。顧客不知道怎么做。BTOL是在大多數情況下使用的工具。
`2Wl 24. 熟悉加工工廠實踐是個好主意。觀看裝配師制作精確的表面使設計師虛心。然后,設計師可能對他送去加工工廠的設計中固有的挑戰(zhàn)更加敏感。設計師應了解他們什么容易加工,什么加工困難,并盡量減少他們加工的困難地方。例如非常薄的邊緣,這對透鏡制造商提出了挑戰(zhàn),即使優(yōu)化程序本身沒有問題。觀察半月板透鏡,其中兩個邊緣的曲率中心彼此非常接近。這種透鏡很難制造,因為用于消除楔形誤差的方法不能很好地工作,如第50章所解釋的那樣。AMS監(jiān)控器可以幫助這種情況。如果表面幾乎是平的,使它完全平坦。如果一片透鏡具有兩個幾乎相等的半徑,使它們完全相等。然后沒有機會將鏡頭插入到裝配組中。
3"^a
rK^N 25. 如果你的DSEARCH或者ZSEARCH運行的結果不是你想要的,是時候改變一些輸入的
參數了。即使是很小的變化可以產生極大的效果。需要考慮的內容包括
?R dmKA 光闌固定STOP FIX或者自由Free
Is4%}J!8 RSTAR值,可能多于一個值
Gtj( TSTART值
83mlZ1jQz ASTART值
l\q*%'Pe RT值
OAmES;Ck$( 包括OPD,TOPD,OPSHEAR,或者 TOSHEAR
r~8D\_=s FOVs的數目
^>3tYg&7 視場的權重
5x:Ift
* 網格內的光線數量
*jYHd#UZx4 迭代次數
Dm7Y#)%8 打開或者關閉QUICK模式
ST[2]
模擬退火迭代次數
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