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looker

2019-05-14 21:58

值得認真對待的光學設計方法，變焦設計也許沒有那么困難？

光學設計的現(xiàn)狀
一個科班畢業(yè)的軟件工程師，如果在學校里系統(tǒng)學習了JAVA，C#的基礎，到工作崗位后，熟悉一下公司的代碼規(guī)范和原先的代碼庫，一個星期左右就能上手工作；而一個光學工程的畢業(yè)生，面對實際的設計工作，在經(jīng)歷了一段時間的困惑和迷茫后，會領悟到一個事實：光學理論和光學設計是兩回事。這里我們只談成像設計，對于非成像光學設計，其實境況也差不多。

成像光學的底層原理非常簡單。從斯涅耳推導出折射定律開始，一個折射公式就可以計算幾乎所有光學透鏡對于光線路徑的影響，光學設計的工作用最簡單的大白話來說就是運用折射定律，使得光線按我們的意愿到達相應的位置。

早期，還在牛頓、伽利略時期，受限于當時的計算能力，鏡頭設計者們期望用通過最少的計算獲得一個鏡頭設計結(jié)果。隨著設計理論的發(fā)展，設計師們發(fā)現(xiàn)了其中的竅門：只需計算一根中心視場的邊緣光線和一根邊緣視場的主光線，就可以獲得鏡頭焦距、主面位置、光闌孔位置和大小、入瞳出瞳位置、景深等描述鏡頭性能的框架性數(shù)據(jù)；在這基礎上再計算兩根邊緣視場的邊緣光線和弧式方向的主光線，就能獲得包括球差、慧差、像散等基礎像差在內(nèi)的像質(zhì)評估數(shù)據(jù)；基于這些數(shù)據(jù)，根據(jù)實際的焦距、工作距等需求，列出方程，即可求解出鏡頭結(jié)構(gòu)。這些是我們在學習光學理論時的主要理論框架，一系列經(jīng)典鏡頭結(jié)構(gòu)也由此而來。