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[原創(chuàng)]掌握光學(xué)設(shè)計原理，獲得光學(xué)設(shè)計樂趣 [復(fù)制鏈接]

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只看樓主倒序閱讀樓主發(fā)表于: 2014-04-30

可能很多人都覺得光學(xué)設(shè)計是很枯燥的工作。
或許因為一直在和軟件作斗爭,不斷的設(shè)置像差控制參數(shù)、優(yōu)化。
能不能獲得好的結(jié)果大部分時間也是靠運氣。
看到某像差不合適的時候，就去用像差控制操作數(shù)，設(shè)置操作數(shù)，添加巨大的權(quán)重，優(yōu)化結(jié)果卻很差，此像差或許確實有提高，整個光學(xué)系統(tǒng)卻基本崩潰掉了。

這樣做，確實很枯燥。

我們崩潰，軟件也很崩潰.
巧婦難為無米之炊：
在設(shè)置操作數(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)之前，有沒有去想過，正在優(yōu)化的這個光學(xué)系統(tǒng)，是否有足夠的能力滿足我們提出的所有要求呢？是否設(shè)置了相互矛盾的要求（比如用兩個分離的薄透鏡同時校正軸向色差、垂軸色差）？設(shè)置變量的時候，哪些應(yīng)該固定，哪些應(yīng)當放開，交給軟件優(yōu)化呢？包括玻璃折射率、阿貝數(shù)應(yīng)該固定，還是設(shè)置為變量？等等。
得不到要的效果，原因很多，但大多是因為對光學(xué)設(shè)計原理的不了解造成的。

光學(xué)設(shè)計，以及軟件使用，其實是很有講究的，是需要設(shè)計理論作支撐的。

就拿玻璃的選擇來說吧，大家都知道：
合適的玻璃對，比如K系列和F系列，可以用來消除色差；并且也知道：舊的玻璃對組合，可以使透鏡在消除像差的時候，同時獲得小的球差和小的彗差，但同時會增大Petzval和，比同焦距單透鏡的還要大；也可以根據(jù)實際要求，選擇不同的折射率、阿貝數(shù)組合，使球差較小時，有大的彗差，彗差為正或者為負，均可實現(xiàn)；新的玻璃對組合：高折低色散為正片，低折高色散的玻璃為負片的膠合片，可降低Petzval和，但是球差會是欠校正的，孔徑增大時，或許還會帶來更高級的像差。
以上這些，以及選擇合適玻璃組消除二級光譜，這些大家應(yīng)該都非常了解了。

以上并不是玻璃選擇對光學(xué)系統(tǒng)影響的全部作用。

玻璃的選擇在一些光學(xué)系統(tǒng)中，有其他方面的作用：玻璃的選擇，會影響到透鏡長度（在這里，指：第一片玻璃到最后一片距離）、視場角，相對孔徑等等，或者說，為了達到某一設(shè)計要求，要盡量選擇這樣的玻璃組合。
以三片鏡為例，這個比較典型：玻璃的折射率，對三片鏡光學(xué)系統(tǒng)整體性能影響很大，大家可以對三片鏡的個專利比較一下，相似結(jié)構(gòu)，采用K9和ZK或者LAK系列的玻璃，獲得的光學(xué)性能差距很大。在設(shè)計三片鏡時，正透鏡最好選擇玻璃圖左上方的玻璃。負透鏡可以設(shè)置為變量優(yōu)化，或者直接按照其他光學(xué)要求、經(jīng)驗選取，盡量不要把正片的材料當做變量來優(yōu)化（負片優(yōu)化，一般能獲得普通F或者ZF玻璃）。選擇高折射率的玻璃作為正透鏡，有利于提升三片鏡的整體光學(xué)性能。


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