成像光學設計學習過程及方法概要
光學設計,是一個理論與實踐結合的東西,成像光學設計的目的就是減小各種像差對成像的影響。
但是理論這個方面,極其簡單。一個是初級像差理論,也就是各個像差各自的關系、之間的關系、與視場與孔徑的關系。一個是一些計算公式,如焦距像高視場的關系、奈奎斯特頻率計算公式、定芯系數計算、半球率計算。一個就是與設計經驗相關的指標,什么是消色差、什么是半復消色差、什么是復消色差、什么是場鏡等等,當然這些東西可以邊做邊積累。
接下來從小白開始,某一天,你知道的光學設計并下定決心要去學好,那么你可以按一下步驟。
①打開微信,搜索“球差”,去了解什么是球差,然后怎么消除,然后自己去軟件里面試一試,是不是確如網上所說,然后搜索“慧差”、"像散"、“場曲”、“畸變”、“色差”....諸如此類。一周后,你知道了像差是一個什么樣的東西,并且知道了你應該如何去矯正這些像差,也可以參考前文。鏈接如下:
https://max.book118.com/html/2017/0102/79201913.shtm
②你了解了這些像差,并且你對光學設計有了一定的興趣或愛好,你就可以開始看一本書了,此書名為:《光學設計實用技術》,此書通俗易懂,你會慢慢的接觸到了比較簡單的像差理論,看完你就知道光學設計是一個什么東西了。
③然后你也去學著做做設計,然后你會遇到一些問題,你不知道軟件怎么操作,這個時候應該去看:《超級學習手冊》,然后慢慢的,你學會了操作,會輸入透鏡、會設置視場了,但是你不會優化,這個時候你就可以去看本公眾號光學設計中的優化思路或三片式和雙高斯物鏡的搭建和優化這兩篇文章,正優化著,你不知道要優化成什么樣,你經驗不足也不知道目前還存在哪一種急需矯正的像差,你很想去學會如何辨別軟件里面的各類評價圖,這個時候你可以去下面鏈接學習:
https://wenku.baidu.com/view/690ddf32763231126edb11f8.html
④現在你大概知道了光學設計是在干什么,于是你就開始思考了,你不想天天跟著書上的東西走了,你想形成自己的一套優化體系,于是你開始想了,評價函數為何要這樣設置、要怎么設置,這個時候可以去看此書:《ZEMAX軟件在像差設計中的應用》-高志山教授。
⑤到現在,你做雙膠合、準直鏡、庫克鏡已經沒有問題了,于是你開始做更高難度的東西,你去到處逛社區、泡論壇,與他人交流,看本公眾號文章,慢慢的你接觸到了具體指標的鏡頭,有人讓你去做一個工業相機,于是你去找了論文,查了專利,然而你還是一無所獲,還是不知道該怎么做,于是很多人止步不前了,于是不斷地渴望交流和學習,然而沒人帶你玩。
⑥于是你去看書,看各種書,你渴望從光學原理、數學模型的角度去理解光學設計,做了很多功課,吃了很多苦,以為自己懂了,卻又發現能用上的東西極少,于是開始了惡性循環。你開始抱怨沒人帶,開始抱怨行業大佬過于保守,開始抱怨學習資料過少,開始抱怨為什么學習書籍、培訓課程都要收費。于是就在各個群聊里面侃侃而談,抱怨行業不公,自己都不明白,就開始勸人轉行。于是你的光設之路就此停步。
于是你去看書,看各種書,你渴望從光學原理、數學模型的角度去理解光學設計,做了很多功課,吃了很多苦,以為自己懂了,卻又發現能用上的東西極少,于是你開始郁悶地自己嘗試、撤回、嘗試,慢慢地,你好像領悟到了為什么要這樣設置變量、知道了光斑半徑和波前怎么用、知道了為什么這個結構為什么長這樣、為什么少一片就不行。慢慢地,你知道該怎么去設置多重結構了,你在雙高斯后面加了兩塊透鏡,加了多重結構,發現,居然勉勉強強把工業相機的指標跑出來了,你很有成就感。(如果在不斷地嘗試中,你并沒有領悟到什么東西,這個時候就需要外力幫助了,比如靜水流深光學的《講義》,入門必看,聽說過有人抱怨自己優化出來的結果不一樣,其實,光學系統的解有很多,優化這種東西,能教的只有優化思想,把優化思想都告訴你了,已經是全盤托出了。)
⑦你開始思考,工業相機里面,畸變是怎么消掉的,于是你開始對結構產生的疑問,你開始嘗試各種結構,慢慢地,雖然還是沒有明白結構的奧妙,但是在這不斷嘗試的過程中,你發現你已經把優化掌握得很熟練了,你慢慢的開始形成了自己的一套優化體系。
⑧在這之間,你同時看了很多書,袁旭滄的《光學設計》、毛文煒的《方法與實例》、或許還拜讀了外文書籍《lens design》,從每本書里面或多或少領悟了一些東西,你的目標,也從最開始的如何去優化,變成了如何去挑選比較合適的初始結構。
⑨當你拿到一個較為正確的初始結構,且毫不費力地把它優化出來的時候,你就已經入門了。
一定要去思考!
光學設計入門后,后面的路就很好走了。
來源:瑞雪紛飛光學
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