在論壇上看到不少光學(xué)設(shè)計已經(jīng)入門或者剛剛?cè)腴T的同行的苦惱和壓抑，我就不由自主地想起自己目前同樣的窘境。正如論壇上一位同行說的，當光學(xué)軟件較為熟悉了之后，突然發(fā)現(xiàn)自己進入了一個平臺或者高原期，那就是腦子中間一片空白。 EVNY*&p  
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在光學(xué)設(shè)計行業(yè)以外，有這么一種趨勢：認為鏡頭設(shè)計是一個已經(jīng)被解決的問題，那些人相信只要你買上一套光學(xué)設(shè)計軟件，然后按一下“全局優(yōu)化”的按鈕，你就可以解決所有鏡頭設(shè)計的問題。當然，現(xiàn)實情況是相反的。光學(xué)設(shè)計軟件無法提供設(shè)計結(jié)果：軟件的標準內(nèi)置功能是不充分的，它需要在設(shè)計者的指導(dǎo)下工作。 p+Y>F\r&w  
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“尋找專利，用軟件優(yōu)化，能否達到設(shè)計目標基本上靠運氣”以及“苦惱于光焦度分配等等設(shè)計”似乎成為了最現(xiàn)實兩大障礙。于是很多同仁發(fā)出呼聲：走向光學(xué)工程師的路在何方？我想在這里以一位光學(xué)初學(xué)者的角色和大家淺探一下光學(xué)工程師的成長之路，希望對這些同行、光學(xué)朋友有所裨益。 XZ5 /=z  
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很遺憾的說，以上兩大障礙并不是一名成為光學(xué)工程師最根本的障礙，雖然這也許是我們滿腔熱忱信心十足的投入到一個光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化中所面臨的最直接的困難。實際上，缺乏實習(xí)，對于能否實現(xiàn)我們的光學(xué)設(shè)計所缺乏的必要的基本了解，是造成我們迅速進入“技術(shù)困境”的本質(zhì)原因。 +tD[9b! m  
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我參與過一個項目，設(shè)計一款“10X變焦，相對孔徑在1:1.4、焦距范圍20~200mm”的偵察用照相鏡頭。這個項目是在一位頂尖級別的光學(xué)方面的研究員指導(dǎo)完成的。眾所周知，當接到這個任務(wù)的時候，首先我就是去尋找一個完全有潛力、并且有一定余量的初始系統(tǒng)。然而，很悲觀的是，公開的專利中很少有“大相對孔徑、高變倍、焦距范圍從短焦到中長焦的好結(jié)構(gòu)”。我覺得這應(yīng)該是最困難的地方了。然而到了鏡頭出樣出來的時候，我才發(fā)現(xiàn)，這個東西的設(shè)計困難不是因為我在使用軟件優(yōu)化時候的困難、也不是進行光焦度分配的困難，而是如何在工程上實現(xiàn)它。這成為了我這個“鏡頭設(shè)計工程師”最最困窘的地方。 Q"7Gy<  
因為，通過計算就可以知道，第一組鏡片的尺寸在１４３ｍｍ以上，這個尺寸，一個鏡片就足有１斤重，通常３～４片的話，前固定組就足有２公斤。要知道，這還不包括外面的鏡筒。 ?Sb8@S&J  
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鏡頭調(diào)焦是通過前組微量的前后移動實現(xiàn)的。設(shè)計后才發(fā)現(xiàn)，支撐變焦組、凸輪、主鏡筒、補償組那么一個笨重的結(jié)構(gòu)是一件非常困難的事情。前組和支撐后面一系列鏡組的主鏡筒之間會由于支撐的原因出現(xiàn)下沉的問題，導(dǎo)致光軸出現(xiàn)偏差。 o#hjvg  
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凸輪曲線槽的設(shè)計，可能是整個這個變焦鏡頭的難點之一了。直徑達到１４０ｍｍ的凸輪，是一個不折不扣的笨重東西。０．５ｍｍ的壁厚增量，都相當于１００克以上的增重。然而，即算是達到了５ｍｍ的厚度，對于整個龐然大物來說也是薄壁零件。在薄壁零件上要加工出兩條沒有位置變形的曲線槽，可是一件非常困難的事情。尤其是其中一條在低倍端帶有一段負的升角的曲線槽的加工，國內(nèi)自產(chǎn)的銑床很困難去除絲杠空回的誤差。最后，我們在天津一家研究所找到了一臺日本產(chǎn)的能夠自動補償空回的數(shù)控銑床，完成了這個工作。 z1
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曲線槽的形狀、壓力角、凸輪的材料、設(shè)計精度、強度等等，都是凸輪設(shè)計要考慮的問題。我曾經(jīng)開發(fā)過一個這個方面的程序，結(jié)果經(jīng)過完成這個項目之后才發(fā)現(xiàn)，因為我對實現(xiàn)光學(xué)機械結(jié)構(gòu)的一知半解，就是造成實現(xiàn)一個光學(xué)系統(tǒng)的最大困境所在。 $/7pYl\n  
在這款鏡頭檢測的時候，我和光學(xué)檢測人員一塊待了一段時間。一段時間的探討和學(xué)習(xí)，我對光學(xué)材料以及光學(xué)鏡片的加工有了長足的了解。例如，鏡片設(shè)計的形狀、公差的給予等等，我才知道，即算是做一位專職的“光學(xué)鏡頭設(shè)計”工程師，我都是不合格的。對光學(xué)加工和檢測的無知或者一知半解，是造成我在光學(xué)設(shè)計中陷入困境的第二大因素吧。 <3j"&i]Tm*  
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我曾經(jīng)拘泥于幾位光學(xué)大師的經(jīng)典著作，例如《光學(xué)設(shè)計手冊》、袁旭倉先生、張以謨先生、薛明球先生等等；我也熱衷于光學(xué)軟件如何使用熟練。然后，相當長一段時間，我就呆在電腦面前閉門造車，手頭有一些經(jīng)典的專利或者光學(xué)鏡頭的例子。現(xiàn)在才明白，原來這些軟件、書籍、專利，只不過是我剛剛對光學(xué)系統(tǒng)的一個概念了解而已；要成為一位優(yōu)秀的光學(xué)工程師，我剛剛起步。 3q?\r` a  
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此外，我回憶起來我在大學(xué)和研究生期間學(xué)習(xí)過的光譜學(xué)知識、微光與紅外理論以及薄膜理論，現(xiàn)在才一長串的連接起來。那些理論知識，約隱約現(xiàn)，霧里看花。而真真實實讓我感覺自己有些突破的和底氣的就是在光學(xué)加工、光學(xué)機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)、光學(xué)檢測的這段時間的工廠實踐，我才真正知道：如果我要成為一名優(yōu)秀的光學(xué)工程師，我首先應(yīng)當知道自己要掌握些什么？ >|Cw\^  
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