投影镜头设计(1)-架构分析及对焦考量

海绵宝宝

icetea522 发表于 2023-4-26 15:25
楼主是设计光学几年了？写的非常深刻，学习学习！

2018年正式走上设计岗位

icetea522

设计也看悟性啊，像差理论分析及其到位。学习从底层逻辑设计的思路。

海绵宝宝

icetea522 发表于 2023-4-26 17:21
设计也看悟性啊，像差理论分析及其到位。学习从底层逻辑设计的思路。

我觉得光学设计能力提升的一种方式是理论和实践的结合。理论的学习我一般是记结论，并且思考该结论如何在优化过程中进行实际的验证和使用，理论的推导过程我经常是忽略的，一个是没看懂，另一个是看懂了但没想到可以怎样在实际设计时利用起来。
至于实践，多做项目或者练习是有必要的，在各种项目做得比较多的基础上，架构也就多了，再比较不同的架构差异以及优缺点，猜测其可能的原因以及做适当的延伸，考虑目前的优化结果或者方向是否可以为以后的设计提供另一种思路。最好是可以通过自己所掌握的理论知识为其提供基础支撑，有时自己的想法可能不对，但一步步修正，在这个不断跌倒重来的过程中，慢慢地会形成自己的理论体系，优化变得更有章法，而不是仅仅停留在玄学的阶段。

西光光设计

小白向大佬赐教了，我看您常说校正场区要正透镜边缘光纤高度高于负透镜，请问这两个公式如何推到来的？

海绵宝宝

西光光设计 发表于 2023-6-1 10:26
小白向大佬赐教了，我看您常说校正场区要正透镜边缘光纤高度高于负透镜，请问这两个公式如何推到来的？

您说的应该是第二个公式，第二个公式是保证正负透镜组合之后可以获得正光焦度的一种方式，与场曲校正无关，具体推导见截图。
第一个公式描述的才是场曲为零。大体上看，在忽略折射率的差异前提下，只要负的光焦度大于正光焦度，则会聚系统的场曲可以被有效校正。
引入了负光焦度来校正场曲，那么就需要引入更多的正光焦度来抵消掉这部分负光焦度，孔径像差会首当其中，意思是场曲小了，但极有可能球差更大了。我们想的是，有没有一种方式是既可以校正场曲，同时尽量少地引入负光焦度。
这里把这两个式子放在一起，是想说明，一种性价比比较高的方式就是让正光焦度透镜处光线高度更高，而负光焦度透镜处光线高度更低。这样既没有违背场曲校正的原则（场曲校正与光线高度无关），同时可以获得正的组合光焦度，并不会增加系统的负担，是一举两得的方式。
当然，让负光焦度表面光线高度高于正光焦度表面，也是可以校正场曲的，只是这样会引入很大的负光焦度，造成比较大的内耗，因为绝大多数成像镜头最终的光焦度都是正的。

西光光设计

海绵宝宝 发表于 2023-6-1 11:19
您说的应该是第二个公式，第二个公式是保证正负透镜组合之后可以获得正光焦度的一种方式，与场曲校正无 ...

感谢您的回答，边缘光高度这个我明白了，当正负光焦度绝对值一样时，负在前正在后会让两透镜具有正透镜的汇聚作用，承担一部分正光焦度。但是，我又想了一下，校正场曲，要高折射率的正透镜配低折射率的负透镜么，那根据场曲校正公式，正透镜光焦度要大于负透镜，如此，再看两透镜合光焦度，在入射高度一样时，两透镜总光焦度已然大于0，那我要想要更大的正光焦度，就可以让正透镜高度大些；假如系统需要这两块承担负光焦度，同时还要校正场曲，那就得让负透镜的高度更高，所以感觉让哪块透镜高度更高，是看系统需要正的还是负的光焦度吧？
还有就是，校正场曲，用低折射率的正透镜、高折射率的负透镜也可以吧，这就是您说的“大体上看，忽略n的影响，要负的光焦度大些”，，那到底该正的大还是负的大？
期待您的回复！谢谢

海绵宝宝

西光光设计 发表于 2023-6-2 10:31
感谢您的回答，边缘光高度这个我明白了，当正负光焦度绝对值一样时，负在前正在后会让两透镜具有正透镜的 ...

当正负光焦度绝对值一样时，负在前正在后会让两透镜具有正透镜的汇聚作用。
正负透镜组合具有会聚还是发散作用与哪个透镜在前是没有关系的，和它们之间的距离是有关系的。


但是，我又想了一下，校正场曲，要高折射率的正透镜配低折射率的负透镜么，那根据场曲校正公式，正透镜光焦度要大于负透镜，如此，再看两透镜合光焦度，在入射高度一样时，两透镜总光焦度已然大于0，那我要想要更大的正光焦度，就可以让正透镜高度大些；假如系统需要这两块承担负光焦度，同时还要校正场曲，那就得让负透镜的高度更高，所以感觉让哪块透镜高度更高，是看系统需要正的还是负的光焦度吧？还有就是，校正场曲，用低折射率的正透镜、高折射率的负透镜也可以吧，这就是您说的“大体上看，忽略n的影响，要负的光焦度大些”，，那到底该正的大还是负的大？
以上的场曲校正是有前提的，默认镜头总体光焦度为正。正光焦度系统天然具有负场曲，所谓场曲校正，并非是指自身不产生场曲，而是指要产生正场曲来补偿系统本身存在的负场曲。至于材质折射率的高低和哪块镜片的光线高度需要更高往往不是设计者考虑的事情。我们是在讨论场曲，但并不意味着所有的资源都需要朝着对场曲校正有利的方向去倾斜，还需要考虑其他像差的折中与平衡，尤其是球差。因此，建议不要刻意控制透镜的材质和光线高度，软件可以帮我们优化出一个合理的结果。

creol

海绵宝宝 发表于 2023-4-26 17:44
我觉得光学设计能力提升的一种方式是理论和实践的结合。理论的学习我一般是记结论，并且思考该结论如何在 ...

“我觉得光学设计能力提升的一种方式是理论和实践的结合。理论的学习我一般是记结论，并且思考该结论如何在优化过程中进行实际的验证和使用，”
帖主这句话深有同感，光学工程（工程技术） 不同于 光学（光只是工具，更多的是研究光与物质相互作用），说到底理论要联系实际，理论要为实践服务，否则理论学习就变成了“屠龙术”。。。
有鉴于此，可否请列出作者本人青睐或者推荐的一些书单或者文献，请不吝赐教哈~~~

creol

海绵宝宝 发表于 2023-6-1 11:19
您说的应该是第二个公式，第二个公式是保证正负透镜组合之后可以获得正光焦度的一种方式，与场曲校正无 ...

此 snapshot，来自于那本教科书，可否明示？

海绵宝宝

creol 发表于 2023-10-11 17:04
此 snapshot，来自于那本教科书，可否明示？

《几何光学.像差.光学设计》李晓彤.岑兆丰