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光学设计 第三章 典型镜头设计 谭峭峰 tanqf@mail.tsinghua.edu.cn 清华大学精密仪器系 光电工程研究所 计算机的巨大进展和新一代光学设计软件的开 光学设计的特点和必威体育精装版进展 发，使光学设计的观念和流程发生重大的改观。 传统的光学系统设计，是从理想光学公式出发得 流行的、实用化的光学设计流程如下： 出系统初始结构框架，再以初级像差理论为基 础，“ 由像差决定光学结构系统”，也就是由初级 设置技术指标 根据使用要求设置技术指标 像差确定结构参数，例如PWC方法，并通过预先 Specifications 的估算和多次光线追迹对高级像差进行补偿。 理想光学 建立理想光学模型 设计困难，要求熟悉像差理论并有丰富经验。 Paraxial optics 由于光学设计没有解析解，且高级像差复杂和不 根据技术指标和要求选型， 可预知，任何一个系统的设计，特别是像差的优 选型 从数据库中找到透镜实例作 化平衡，都颇费时日，也很难达到最高的性能。 Modeling 为初始结构的部件（不再进 行三级像差和PWC计算）。 优化 设置评价函数(Merit Optimazation Function)直接进入像差平衡 对设计人员要求：仍然需要学好《应用光学》和 和全局优化。 《物理光学》，懂得像差，了解加工工艺。 设计人员的基础越好，设计经验越丰富（设计“时 像质评价 S-P-M-O-A Assessment 其中O-A环节反复多次，直 数”，完成的“系统数”越多），手头的参考资料越 多，就越能做出不同凡响的系统。 Modification 至达到技术指标。 新的设计观念和流程，是充分利用计算机软件的功 能，把计算机能做的事尽量交给计算机去做。 在完成理想光学计算后，设计工作的重点将放在参 考系统选型、评价函数的设置和动态修改上，使系 3D-printing 物镜 统快速收敛。 设计一个光学系统就是在满足系统全部要求的前提 光学自动设计原理 下，确定系统的结构参数。 对光学系统两方面的要求：光学特性和成像质量 像差：F ,...,F 1 m 光学特性：不随系统结构参数改变的常数。如：物