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[原創(chuàng)]采用現(xiàn)成光學(xué)器件（Off-the-shelf Optics）設(shè)計(jì)光路 [復(fù)制鏈接]

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只看樓主倒序閱讀樓主發(fā)表于: 2019-08-19

簡(jiǎn)述：采用現(xiàn)成透鏡設(shè)計(jì)光路，可壓縮開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約資金成本。然而，采用已有鏡片設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)難度較大，對(duì)設(shè)計(jì)師理論及經(jīng)驗(yàn)要求較高。本文針對(duì)此類設(shè)計(jì)需要的理論知識(shí)進(jìn)行講解，并分享設(shè)計(jì)中的操作經(jīng)驗(yàn)和小竅門。

光學(xué)透鏡加工工藝復(fù)雜、周期較長(zhǎng)（約6-8周），且造價(jià)高昂。若能采用已有鏡片設(shè)計(jì)光路，將節(jié)約時(shí)間和成本。

圖 1：透鏡加工工藝一

圖 2：透鏡加工工藝二

然而，采用已有鏡片設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)難度較大，對(duì)設(shè)計(jì)師理論及經(jīng)驗(yàn)要求較高。除了對(duì)光學(xué)設(shè)計(jì)像差基本理論的掌握之外，需要設(shè)計(jì)師對(duì)鏡片形狀及擺放方向引起的像差變化有進(jìn)一步的、更深入的了解；也需要設(shè)計(jì)師多查閱專利文件，觀察、分析各經(jīng)典設(shè)計(jì)的透鏡擺放次序、方向，并進(jìn)行設(shè)計(jì)練習(xí)。
很多光學(xué)設(shè)計(jì)相關(guān)書籍，對(duì)像差理論有詳細(xì)論述，請(qǐng)查閱。
此處，僅對(duì)透鏡彎曲和像差的關(guān)系，略作介紹。如圖示：
當(dāng)物距較遠(yuǎn)時(shí)，光線平行入射，采用整體形狀向右側(cè)彎曲的透鏡，像差較小；
當(dāng)物像距接近時(shí)，光線發(fā)散入射，采用對(duì)稱的雙凸透鏡，像差較小；
當(dāng)物距較近時(shí)，光線發(fā)散角度持續(xù)增大，采用整體形狀向左側(cè)彎曲的透鏡，像差較小。
也就是說(shuō)，光線以哪種方式入射（平行、發(fā)散、匯聚），透鏡彎曲方向如何，均會(huì)影響到光路的像差、光斑大小、清晰度。

圖3、物距及透鏡彎曲對(duì)像差的影響

圖 4 、透鏡組的彎曲方向

圖 5 高斯物鏡中透鏡組的彎曲方向


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