我就是个光学设计的本科大三(四)新手小白。这里仅介绍传统的基于几何光学的镜头设计
个人理解的光学设计工程师的工作:
1.根据用户的需求，确认镜头的性能指标，包括视场角，焦距，相对孔径，数值孔径，出瞳距，光照度等等；还有光学像质要求，包括MTF要求，点列图，畸变，色差等等。
2.根据镜头的性能要求查阅相关的文献资料进行镜头初始结构确定，比如确定照相物镜选用是光角型还是摄远型等等。
3.在光学设计软件(CodeV,zemax)中，选择优化操作数与优化算法，选择透镜的厚度，曲率半径等作为变量进行不断优化，同时查看其各像差曲线与结构，直至满足设计要求。
4.之后依据透镜加工厂给出的样板，进行套样板，之后再以厚度为变量进行优化校正。
5.对其进行公差分析，分析透镜加工误差，镜头装配误差以及温度应力等对镜头像质的影响，使用zemax的多重结构进行仿真分析，若不达标则重新进行优化设计。
6.估算镜头成本，若透镜的玻璃较为罕见昂贵(缺货)，考虑更换玻璃重新校正。
7.若镜头较复杂且像质依然不达标，考虑引入非球面与二元衍射面。
8.根据国家标准与前述的公差分析绘制光学镜头零件图，包括对透镜材料要求以对加工的要求及其他技术要求等。再绘制光学系统装配图(包含所有光学零件)。
9.与机械结构工程师一起合作，确认镜头的配套机械结构设计。
10.与光学制造，工艺人员沟通确认透镜的加工制造方式等等。
前八条是光学设计师必做的工作，第九条可以自己设计解决(更好)，也可以交由机械设计师解决。但个人还是推荐真正的光学设计师要精通机械设计相关知识。因为光机设计中的光学设计与机械设计与相辅相成，缺一不可的，不能顾此失彼。第十条偏向实际加工应用，对于高级光学设计师而言也是蛮重要的，可能你设计的透镜的加工公差太小，无法加工制造，此时就需要与工艺制造部门进行沟通，搞不好还要重新优化设计。
光学设计师工作包括但不仅限于次，可能还需要与采购部，市场部等进行沟通。
总之，光学设计的流程是个循环往复，不断优化设计折中的过程，往往不能一蹴而就，很考验个人的耐力，经验以及团队合作能力等等。
感觉实践中的一些做的不对的地方:
1.过于依赖光学设计软件如zemax等，疯狂进行若干次的优化操作，一顿操作下来可能像质还是不行(这点在设计复杂镜头时尤为显著感觉)，缺乏像差校正的经验，很容易陷入局部最优结构
2.优化操作数选择的不对，只用zemax默认的两个操作数系列(点rms与波前优化)，或者只会使用一些基本都控制初级像差的赛德和系数，其各权重也不会分配，导致高级像差可能非常大
3.优化完之后忘记对透镜结构进行校验，导致透镜结构错误，无法加工或者透镜边缘中心过薄不满足强度要求
4.在镜头像质优化时只一味追求成像质量高，没有进行公差分析，导致像质对透镜的加工的各项误差和镜头装配误差异常敏感，透镜镜头存在一点的误差，其像质将显著降低，从而给镜头加工装配带来了难度。
5.只进行序列分析优化，不进行非序列杂光鬼像分析优化
6.不知道选用含有非球面，二元衍射面的简单镜组，还是选择复杂球面镜组
7.不能综合考虑镜头像质与镜头的成本，往往顾此失彼
8.镜头参考的初始选型不正确(不知道初始选型的依据且缺乏经验)，导致后续的像差校正过程很困难
目前想到这么多 |
