一文了解光学系统设计过程

光学系统设计基本步骤：

1. 确定设计指标

2. 光学系统外形尺寸计算，可行性分析，设计指标修正

3. 光学系统初始结构设计

4. 像差平衡，必要时修改初始结构

5. 像质评价与公差分析

6. 绘制光学系统图、零件图

7. 完成设计报告

光学系统初始结构设计方法

▷ 计算法

▷ 计算结合经验法

▷ 经验法

▷ 查资料法 (孔径、视场、波长、焦距，整体缩放 )

光学设计自动概述

一、结构参数和像差函数

二、评价函数——能综合评价像质好坏的函数

三、自动设计的算法

优化算法中应用最多最成功的——加权阻尼最小二乘法

即：使像差函数平方和最小。

事实上，像差函数非常复杂，一般根本写不出它的显式。所以这个优化求解过程是对一个非线性方程组的求解，如有阻尼因子的牛顿迭代法。在线性比较好时，阻尼因子变小，使收敛速度快；线性比较差时，阻尼因子变大，使收敛速度慢。

四、边界条件

二类边界条件

第一类：中心厚度，折射率，半径的变化范围——冻结法，严格控制

第二类：边缘厚度，后截距，系统总长度——作为像差处理

目前光学设计工作的过程

1. 由使用要求提出对光学系统的合理要求；

2. 用高斯光学对光学原理图进行分析（物像关系、光束限制、能量、外形尺寸等；

3. 确定光学系统的初始结构，并求初始解；

4. 对初始解进行像差校正，得到光学系统结构参数；

5. 进行光学系统公差设计和分析；

6. 产生光学系统图和零部件图，并给出像差分析和公差设计等报告。

源自于：光行天下