<节选自许正光和胡绘珠的聊天纪录>

<文章有些零散,尚未整理,请读者谅解>

光学设计有三个阶段:

1、结构选择,确保高级像差能够满足要求;

2、整体上像质满足要求。结构稳定。易于加工;

3、工程化阶段。我说的第三个阶段,就是解决“加工难度”、“工程公差”、“成本控制”的问题。

镜片加工的过程,要考虑镜片的形状,胶合难易程度,装卡等等。所以设计的时候就要工程师想到。所以说,精密结构设计是光学人员必须掌握的知识之一。

我认为:设计过程中避免几种常见的情形是必要的。

1、镜片厚薄问题。例如边缘锋利。中间太薄。这是有国家标准的。

2、镜面曲率,由加工成本的问题。镜片曲率太小,加工难度高,加工难度高,造成误差概率也就大;且从光学设计角度来说,曲率小的面一般敏感度增加,这样造成的像质损坏也就大。一般而言,我们都要避开工厂能够加工的最小的曲率半径。当然特别大,例如动辄1000以上曲率也不对,到了那个程度你就干脆修改成为平面。

3、镜片的形状选择和设计中,要尽量减少同心镜片,曲率太小、太大的镜面。像差平衡过程中尽量使得镜片的敏感度均匀化。空气厚度、玻璃厚度的敏感性也要均匀化。否则,某一个地方的误差会导致成品率下降。

4、玻璃选择的考虑。光学玻璃是镜头的主要成本之一。当我们在成本、像质之间犹豫不决的时候,有的时候必须做出经验性的偏好选择。通常的做法是,宁可增加一个镜片也不要采用高折射率、异常相对色散的非常用玻璃。

常用的玻璃体系就是国家标准中给出的黑色加黑的推荐玻璃。这些玻璃之所以推荐使用,是因为生产批量大,工艺性能好,稳定性强,更为成熟,因此:物理化学性能都是可靠的,成本也是最便宜的。

我说的设计三原则:1、满足设计要求;2、性能价格比;3、加工装调可行性。我说的三个阶段,三个原则,要贯穿始终哦。每个阶段都要遵循三个原则,每个阶段工作重心不一样。

胶合镜片的成本比单个镜片大,所以不需要使用胶合的时候就不要使用胶合。你要明白为什么要使用胶合或者非用不可的时候才用。这样考虑兼顾了成本、工艺和设计要求。

NLAF10 首先:镧系玻璃,镧是一种稀土金属,本身就带有同位素,同位素是一种放射性金属;此外,火石玻璃都是含一定比例氧化铅的硅酸盐系玻璃。铅是有毒重金属。这种玻璃能够说是环保玻璃?我说的环保型是指符合欧盟最新环保电子仪器产品要求的RoSH指令。

光学设计笔记()

:RMS和GEO具体物理上是什么意思?在用来评价设计系统像质的时候如何使用?

:GEO大概是指若干个抽样光线经过镜头后落在像面上,形成了如敢离散点的分布,这个分布的最小外接圆半径。

RMS是指按照计算质心的方法先计算一个重心位置,然后以此位置作为坐标原点,按照平方和的方法将所有的抽样点进行计算,然后求方根。这样得到的半径。从这个半径我们可以了解光线的集中程度。

其实,RMS的数学概念就表明了该参数优化的目标是使得各个抽样点在像面上的分布为以重心为中心的紧密圆。它对非对称像差是比较敏感的,例如慧差,像散。而GEO相当于使得光线靠近真实像点。

这和Centroid参数以及Chief ray参数是相互关联的。在像差校正的后阶段,(初级像差基本满足要求)运用两者反复修正,有的时候效果是很不错的,不小心就跳过了高级像差导致的局部极小值。

:对于1/3inch的CCD芯片,虽然说0.7视场按对角线来算是2.1,也就是你说的内接圆的半径,但是认为应该按1.8来作为内切圆的半径,因为按你说的算圆的面积,再除以 CCD的面积,得到的结果有些牵强啊! 因为有一部分圆的的面积根本就没有显示到CCD上啊?

许:这不过是一个指导思想。也正就是说,安防镜头0.7视场覆盖,在垂直视场上已经覆盖全部高度4.2>3.6;而在水平视场上,已经覆盖87.5%。(2.1/2.4)。

至于四个角上,都不是我们平常监视的主要位置。这就是镜头检测都主要以这个视场为权衡的原因。大概是不能够过于较真的。主要是理解其思想。

其实,更为优秀的镜头也不过关注到0.85视场。下面计算一下0.85视场的比重。在水平视场、垂直视场上,0.85视场已经完全覆盖。只剩下小小的四个角。所以,如果不是复制用的镜头,也不是需要高保真的镜头。实际上,按照0.85去检测安防镜头,已经算是高品质或者说没有必要了。当然设计的时候你可以对自己提这个要求。下面做一个小结。

安防镜头设计一些总结

由此,安防镜头设计的思想可以归纳一下了:对于像质评价而言。一般重要关心中心视场,边缘视场一般关注到0.707左右,最多不超过0.85。设计人员要追求这个范围内的设计质量。

为什么这么做呢?一个因素,这是和使用特点相符合的;二个因素呢,因为设计人员追求的是最低成本、最简单结构,因此常常手中拥有的变量不会太多。那么在像差设计的时候,就会要有所偏重。

此外,对于图像畸变的看法。图像畸变不影响图像的清晰程度,因此并不影响安防监视。通常的照相镜头对畸变要求是非常严格的。安防镜头的行业标准并未统一建立起来。公安部第一研究所的标准认为:在40度视场下,边缘视场畸变不允许超过5%,每增加10度视场,允许畸变增加1%左右。实际上,允许畸变增加的范围在1.5%左右也没有关系,而且当视场增加到100度附近,有的时候畸变在12%~15%左右也是允许的。并未要求那么严格。这就给设计人员对初始结构的选择范围增加了,关注的像差放宽了很多。其实,归功到底,我们可以看得出来,光学设计思想就是“服务于使用目的,权衡使用要求”。仅仅坐在电脑旁边设计,不去生产一线看看加工和装配、不和客户了解一下需求,不愿意把理论基础打牢固。是不可能成为真正优秀的光学工程师的。