一文了解光學系統設計過程

光學系統設計基本步驟：

1. 確定設計指標

2. 光學系統外形尺寸計算，可行性分析，設計指標修正

3. 光學系統初始結構設計

4. 像差平衡，必要時修改初始結構

5. 像質評價與公差分析

6. 繪制光學系統圖、零件圖

7. 完成設計報告

光學系統初始結構設計方法

? 計算法

? 計算結合經驗法

? 經驗法

? 查資料法 (孔徑、視場、波長、焦距，整體縮放 )

光學設計自動概述

一、結構參數和像差函數

二、評價函數——能綜合評價像質好壞的函數

三、自動設計的算法

優化算法中應用最多最成功的——加權阻尼最小二乘法

即：使像差函數平方和最小。

事實上，像差函數非常復雜，一般根本寫不出它的顯式。所以這個優化求解過程是對一個非線性方程組的求解，如有阻尼因子的牛頓迭代法。在線性比較好時，阻尼因子變小，使收斂速度快；線性比較差時，阻尼因子變大，使收斂速度慢。

四、邊界條件

二類邊界條件

第一類：中心厚度，折射率，半徑的變化范圍——凍結法，嚴格控制

第二類：邊緣厚度，后截距，系統總長度——作為像差處理

目前光學設計工作的過程

1. 由使用要求提出對光學系統的合理要求；

2. 用高斯光學對光學原理圖進行分析（物像關系、光束限制、能量、外形尺寸等；

3. 確定光學系統的初始結構，并求初始解；

4. 對初始解進行像差校正，得到光學系統結構參數；

5. 進行光學系統公差設計和分析；

6. 產生光學系統圖和零部件圖，并給出像差分析和公差設計等報告。

源自于：光行天下