光学设计中的布局设计

WANGLAB

小弟上次写了一篇《光学设计的几个优化策略》，有站友问其中“布局设计”这一块是咋回事，今天周末有空，提起笔来，用一个例子说一说！

我们知道，做光学设计的，一般分为民品和jun品。这两种的区别还挺大的，我自己总结，jun品一般在布局设计上要尤为认真，才能事半功倍，不然后续所有优化都是徒劳！
而一般的民品（手机镜头/Lidar镜头/监控镜头/微单镜头/显微物镜）是不会出现复杂的多镜组配合的情况的，但是对良品率/成本控制等要求严格。
小弟所在课题组做jun品民品7：3分吧，所以对布局设计的重要性略有体会。
一百个理论不如一个例子，比如我们现在需要做一个投影系统（因保密需求，不能公开具体指标），它的布局设计相对简单，没有出现多光组配合的情况，拿来做说明很合适；
它有如下几个特点：
1.长出瞳距；
2.后工作距比焦距长；（一般采取反远结构）
3.较大的视场角；
4.有最大口径限制（甲方表示镜头的空间已限定）；
好，我们分析一下：一般的长出瞳距系统，视场角都不太大，3~5度左右，如下图

但是我们的系统，长出瞳、大视场、长工作距（一般采取反远结构），这样会发生什么？

明显，不可接受！如果不做布局设计，闷头找初始结构就是干，要猴年马月能交付？
那怎么办，我们并不想让前组出来的的光翘上去，能不能向下压？可以的，我们试一试二次成像方案。

是不是合理多了？于是我当时向导师汇报，说清楚了这两个方案，于是决定采用二次方案。
布局设计结束了，现在需要开始光组设计，具体我们下篇再说~

adx_183

厉害，这种二次成像也可以算一种初始架构吧，他能满足更大的fov，牺牲的是总长；如内窥镜，fov大，直径小，中继组多，也是你说的布局设计吧

WANGLAB

adx_183 发表于 2025-7-28 09:00
厉害，这种二次成像也可以算一种初始架构吧，他能满足更大的fov，牺牲的是总长；如内窥镜，fov大，直径小， ...

对滴对滴，大家一说起初始结构的寻找就是什么专利检索+放缩，但是我们做的很多系统的应用场景太细化了，不可能找到合适的专利，不去做布局设计想一下整体设计思路，那根本没法做了

tinyheaven

adx_183 发表于 2025-7-28 09:00
厉害，这种二次成像也可以算一种初始架构吧，他能满足更大的fov，牺牲的是总长；如内窥镜，fov大，直径小， ...

二次成像的确能满足更大的FOV，保证口径，但是牺牲的是总长，同时镜片数直接翻倍，要考虑的公差也要翻倍了。
所以这种布局设计，相当于是一直全局的初始架构设计，更考验光学工程师自己对各个性能之间权衡取优的理解。

不过大多数人，包括我，没做过之前，也只是想到因为要先满足口径/FOV，至于其它的影响，还是需要软件模拟加实际打样才知道。
这对于工程师来说是宝贵的经验，但是对于客户确实比较大的风险，
作为一个负责人的工程师，需要提前与销售、客户沟通清楚性能、风险、成本等等。

WANGLAB

tinyheaven 发表于 2025-7-28 09:19
二次成像的确能满足更大的FOV，保证口径，但是牺牲的是总长，同时镜片数直接翻倍，要考虑的公差也要翻倍 ...

前辈说的对，可以说我现在的甲方一直是我导师，他就相当于我的客户经理+产品经理，所以还真没太接触过客户，我们的客户一般是各种所，也轮不到我去接触了，不过所的特点就是他们也不太细抠成本，公差这方面一般就打样几套，都是一装一调，所以公差要求也不很高，等到工作之后应该就不会这样了，我要学习的还很多啊！

cq20150401

理想透镜能说明一定的问题，但用理想透镜来估计孔径可能会错过很方案