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    [原创]一路走来,我在哪里?我们又在哪里? [复制链接]

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    在线遥远的路
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2014-12-26
    — 本帖被 cyqdesign 设置为精华(2015-01-08) —
    那一年我大学毕业,我怀抱着我的梦想进入了相机产业。我梦想着有朝一日开发一款相机,是三维立体成像的,呈现的画面如人眼看到的现实世界一样,三维立体空间的。当然,那时,这只是我的梦想,当然,现在这也只是我的梦想。 ~TeOl|!lE+  
    yWE\)]9  
              我进入了一家公司,一开始这家公司于我而言是很糟糕的,因为他们的设计师不在中国大陆,而在台湾,在日本。在这里没人教我,我什么都靠我自己,那时候其实是很惶恐的,不知未来在哪里。那时候我只听说有人用降低塞得而系数的方法去设计镜头,而具体怎么做,我完全不知道。我知道会这样设计的人设计水平很高,因为我看过这样的设计。 23`salLclG  
    `Syfl^9B  
              后来,我在公司用了几个月的时间去破解塞得而系数,终于,我像独创了一套独孤九剑一样完成了我的研究,走上了我的设计之路。我第一个完全独立的设计是给日本的JVC设计两个镜头,规格极高,价格又低,一个是IR共焦的,广角的,一个是200度广角的,F都是2。而且用塑料镜片还要求保证高低温性能。开始塑料镜片的设计我也不知道如何保证,所以开始我用的是全玻,一个用五片,一个用六片,都是玻璃球面。那时接这个设计是临危受命,因为我们已经被竞争公司打得节节退败,无奈公司让我这个中国人,这个乳臭未干的毛孩练兵,基本不抱什么希望。结果,第一个设计出来后就是平地一声雷,竞争公司也吓到了。后来又做了多个版本,高低温保证性能的设计也是在没人会做的情况下我自己思考了很久开发的。 O8_! !Qd  
    IYXN}M.=  
              再后来公司来了个美能达的设计师,听管理层说是昔日美能达的设计部部长。他指导我关于变焦镜头的设计,后来我按照他的指导,一步步破解了他们日式变焦镜头的设计。在他们的眼里,变焦镜头的设计灵魂是关于曲线的计算,一个是要会计算变焦和聚焦曲线,一个是要懂得这些计算。只有懂得这些计算才能真正设计好变焦镜头。在他们的设计和计算中,并没有升力角的计算。甚至,在我们公司那么多变焦镜头中,从来就没有升力角这东西。另外,在这种计算种,根本就没有拟合这个词的存在,只要知道一个W端或T端或其中任何一个端的一些数值,就能推算剩下所以变焦端的曲线,和聚焦曲线。而国内有的是根据几个端的数据,用拟合方程求解变焦和聚焦曲线的。 jm@M"b'{  
    (_CvN=A  
               我感到不解,竟然国内很多人能做这个计算,又说这样求解是没有问题的。那么为何我们的变焦镜头跟日本的变焦镜头有较大的差距?要知道,其实日本很多东西都是对外开放的,高精度的模具你可以找日本开,镜片你可以跟HOYA买,只是他们的设计没有对外开放。另外,在日本人所奉为圭臬的计算,国内很多同行却不以为然。当然,你们不要问我日本人的计算是什么,人家教授我这些,算我三分之一个师傅,我不可能别人说计算之事。只是我看了陶纯堪变焦的理论,被写得实在太复杂,公式也跟日本人的很不一样。 '5[(QM5Gi&  
    A9u>bWIE7  
              有时候我想,日本人的相机工业之所以强大,或许是因为日本人的奉献精神和日本公司的文化。有这样一件事,佳能有个设计师想去台湾一家光学公司做顾问,那老板问他;你这辈子设计了多少款镜头,有几个量产的?佳能的设计师回答说:我设计了几百款镜头,但没一个量产。台湾老板问:为什么?佳能的设计师答:我们佳能有一百个设计师,每次设计都是一百个设计师在设计,然后会有一百个设计方案,而每次只有两个设计方案拿来打样,一个拿来量产。 EzjK{v">  
    ~gGkw#  
               最后的情况是,台湾老板不敢用这个设计师。若在国内一个设计师若没有量产的东西恐怕很难被业界认同,甚至会被饿死。但日本的情况就不一样,日本的设计师即使一辈子没有量产的机种,他们也不觉得多少不妥,他们就是以在一家公司工作到退休为荣。很羡慕日本一家公司有很多设计师,像国内的,一家一般就几个设计师。 (xVx|:R[<H  
    (_>Su QK  
              其实,我到底处在什么位置,我所拥有的技能到底能支撑我在什么位置?我有时会想去创业,譬如我觉得我可以在一两年内培养一堆水平跟我相差无几的设计师。我掌握着的日本人的关于变焦镜头的计算到底有多重的分量?这些让我不知道我在哪里。 |YyNqwP`,  
    ID! S}D  
               我对国内的情况不太了解,平时太忙,没什么时间去交流。也做很多研究,几乎生活在自己的设计世外桃源之中。所以希望通过此帖子跟大家交流交流。 >A6W^J|[  
    9#&H'mG  
             今天醒来,我突然想对光学设计展开一些讨论。关于设计理论的问题,我主要对像差理论展开谈论。其实,镜头的像差被公式化后就表示为塞得而系数,在视场角比较小的时候,通过降低塞得而系数并优化镜头可以实现有效校正像差,但广角的时候,就有了一定的局限性,需要引入更多校正像差的方法。高老师有关于PWC方法的研究,并将它写成设计方法发帖在论坛上,以前我看过,但太过复杂。对很多人来说可能实用性不强,而且,你会发现,其实这个方法走到最后其实是胎死腹中。里面所提供的方法在最后竟然没有实现有效校正像差,反复强调在CODE V和ZEMAX间反复优化实现有效校正像差。所以这套方面其实更像是一套建立初始结构的方法,但问题是建立初始结构有很多种方法。一个好的设计,一半功劳来自好的初始结构,一半的功劳来自最后对像差的校正和对公差的修正,当然还有结构设计上的可行性等等。所以高老师那套方法的价值到底有多大,我也不太清楚。只是现成的专利,现成的结构已经很多很多。说得神秘,给看看一个设计,如下 bHE.EBZ  
    JJSE@$",\  
    可见光下 6o\uv  
    r<!nU&FPD:  
    ryh"/lu[B  
    X#JUorGp  
    H)gc"aRe;Y  
    Hv^Bw{"/R  
    tcv(<0  
    k_wcol,W  
    6Q]c}  
    g@4~,  
    !3k-' ),z&  
    9wldd*r  
    &;P\e  
    q mFbq<&  
    =d^hiR!GN  
    红外光下,同一像面 MQN~I^v3  
    vn$=be8l4  
    YARL/V  
    $9Bzq_!  
    z|%Pi J ,  
    63Gq5dF  
          上面是我那个IR工焦镜头最初的版本,5G,我承认还存在一些问题,后来也没采用这个版本,我只是贴出来让大家看看塞得而系数的威力。很多人会不厌其烦的给我说理论的重要性,但光学设计最重要的像差理论塞得而系数理论你是否能掌握,你掌握不了,其实上你根本就掌握不了像差校正的精髓。当然,像差校正只是一方面,对于公差的调整,你是否知道怎么调整公差,是否有能力调整公差,也决定了你这个设计有多大的价值。 xp95KxHHo  
    譬如我对上面这个镜头1.0像高进行公差分析,结果是这样的: {fHor  
    !0Nf`iCQ(  
    Worst offenders:Type                      Value      Criterion        Change f*Q9u>1p  
    TEDY   1   2         0.02000000     0.12077411    -0.25883716TETX   8  10         0.15000000     0.15970293    -0.21990834 ^?""'1iuQx  
    TETX   6   7         0.15000000     0.17721875    -0.20239252TETX   3   4         0.15000000     0.18020783    -0.19940344 &k}B66  
    TEDY   3   4        -0.02000000     0.18327897    -0.19633230TEDY   1   2        -0.02000000     0.18394304    -0.19566823 sZ&|omN  
    TETX   6   7        -0.15000000     0.18472350    -0.19488777TEDY   8  10        -0.02000000     0.18827202    -0.19133925 J.4U;A5  
    TETY   6   7        -0.15000000     0.22543354    -0.15417773TETY   6   7         0.15000000     0.22543354    -0.15417773 U.t][#<3  
    TETX   1   2        -0.15000000     0.23637697    -0.14323430TEDY   6   7         0.02000000     0.26734696    -0.11226431 %?gG-R  
    TEDY   8  10         0.02000000     0.28719491    -0.09241636 fTy:Re  
    "ufSHrZv  
    可见L1和胶合镜片和L3敏感,那就要降低敏感度,它们的焦距如下 E#rQJ  
    ]9w)0iH  
       qX-5/;n  
    b=MW;]F  
          降低敏感度的方向是这样的,将L1 L2看成一组,合成焦距控制它不变,慢慢提高L1的焦距。后面的也按同样的道理。之所以写降低公差方面的东西,其实我发现挺多人不懂这个。以前我网上搜过这方面的东西,但没搜索到。而有些人,我不知道他们是真不懂还是假不懂。不过,其实优化公差不是件简单的事,要求设计者要有挺高的水平,不然真是白费工夫。 aQx6;PC  
    }'x)e  
          但其实,塞得而系数也面临越来越多的局限性。其建立是在一百多年前,那时候还没有非球面镜片。所以它是建立在球面的基础之上。现在软件在计算塞得而系数时,是没办法计算非球面高阶系数的塞得而系数的。而现在非球面的应用也越来越多。当然,由于公差的原因,一个镜头最多就能用三片左右的非球面镜片,当然塑胶有可以用四五片的,但调机调面型也就够你调的了。不过其实一个球面镜片主要带着哪些塞得而像差,它的非球面系数也是同样主要带有这些像差的,这个是我的经验。关于非球面高阶塞得尔像差的理论,这部分的欠缺,希望将来有人能去完成,非球面技术发展了几十年,却没人去推进,研究,完成这部分欠缺的理论,实在让我感到不解。 |f$+|9Q?  
    F=e;[uK\  
            谈了挺多,希望多交流。 8el6z2  
    vkGF_aenk  
             再补充一下,关于敏感度,我的观点是,这块镜片在镜头中充当的作用太大,光焦度太小,要将与它相邻的镜片的组合焦距控制好,降低那块镜片的光焦度,将其承担的作用分配一些给相邻同等作用的镜片。但这种分配也是有限的,到一定程度,分配了,也无法再降低敏感度。若从像差的角度,你可以这样去理解,其承担的某种像差对敏感度影响很多,须分配给其它镜片。其中是要控制组合焦距,不然是没效果的。另外有些人设计很喜欢拆开胶合镜片,其实这是很不好的,一般情况下,胶合一旦拆开,公差性就会打折扣,在高低温的性能方面,是非常容易离焦的。所以在设计时,选择初始结构时,不要选择胶合镜片多的初始结构。 }?mSMqnB  
    (!{*@?S  
              关于光焦度分配的问题,大家一直谈得很多,这方面我不是专家,我只说说我的经验,镜头的初始结构确定后我不会去考虑光焦度分配的问题,我不认为设计上要老是反复强调这个问题,这个问题其实应该放在初始结构的建立上,比如广角镜头,前组一般是几块负透镜,后组一般是几块正镜片,这样能有效消除场曲,因为广角镜头场曲的校正是个大问题。而且前组的负透镜也是大视角所要求的。而其实说到底,初始结构的建立要涉及到经验的东西,小角度的,我做的比较少,还比较少研究。但在初始结构的优化和修改镜头时,镜片的材质我也是会优化的,当然不是每一块玻璃都会去设为变量,附件是我在优化初始结构或修改镜头时用到的玻璃优化参考表格,各位可以下载看看,怎么用,自己想想就知道。边设计,边优化玻璃也是很重要的。另外若你在光焦度问题上真要找个理论基础,那你可以参考http://www.opticsky.cn/read-htm-tid-65959.html 这是我以前发过的,我在做初始结构的时候也会参考这里面的东西。 TM#L.xPMf  
              对于光焦度的分配,我认为更多的学问是在变焦领略里面,当然我对这方面的研究还没完成,还在进行中。小倍率的变焦还好,这种分配很多初始结构,很多专利就已经做得很好。但对于大倍率的变焦镜头(15倍以上),若你不懂光焦度的分配,那么就很危险了。设计的好算你走运,你选择结构很好,设计的不好完全是你活该。所以大家别误以为会设计大倍率变焦镜头的人很了不起,有的人设计过,但搞砸了,找不到原因,原因很多时候就是因为光焦度分配不好。你设计得了20倍的变焦镜头,但你设计得了50倍,200倍的变焦镜头吗?设计不了,说明你光焦度的分配还没走到家。还有,大家别误以为做大倍率变焦镜头是多优化几个焦距就好,这是一个很大的误区,日本的设计师用ZEMAX设计200倍的变焦镜头,你觉得他能优化几个焦距,ZEMAX优化5个多重结构就已经很难跑动了。 K(u pz n*a  
              还有,这种分配要好,并不能完全看镜片的数量,很多人喜欢用一个镜头用了多少片去评价一个个设计师的水平,这是不对的。 d"-I^|[OM  
    Posz|u<x  
    玻璃优化 玻璃优化参考表格.zip (16 K) 下载次数:342 +0%r@hTv&>  
    klQmo30i  
            其实我写这个帖子的初衷是希望高人能跟我说说为何日本的镜头设计比我们领先那么多,另外就是关于变焦曲线的问题,日本人将其奉为圭臬,而为何我们不以为然? PV~D;  
    L1!~T+%uQ  
           我在网上跟别人交流的时候,我问别人这样一个问题:“你们说我们的设计跟日本人没有太大差距,那么我想问,那为什么中国那么多做镜头设计的公司(在全球可能就中国散落着最多的镜头公司),没有诞生一家能在相机镜头领域能挑战日企的公司?要知道,日本的光学工艺其实在很多方面是开放的,非球面镜片你可以跟HOYA买,高精度的镜筒你可以在日本公司那里开,比如日本长津,日本唯独没有对外开放的是其镜头的设计。” 对于这个问题我也希望大家能在此讨论讨论。 7=?!B#hm !  
           我们公司有台湾设计师,日本设计师,对于同样的精度要求,我们供应商给我们的精度是一样的。同样一个几百万像素的变焦镜头,也是三倍的,日本人的设计,量产良率百分之九十以上,而台湾人呢,良率百分之二十左右。这就是最大的差距。当然,日本设计师有的水平很高,有的也是半个水货,也在兜售设计,我们以前也被坑害过,望大家不要一概而论。   X5.9~  
    t6+W  
           你说你的设计没问题,是镜筒的精度不够,螺杆的精度不够。这是我常听到的国内的设计师对于它们品质无法达到要求的解释! c;q=$MO`  
    JGvhw,g  
           有时候,落后不可怕,可怕的是我们不知道我们落后在哪里!差距在哪里! 6ZHeAb]"  
    GP4!t~"1  
    {u y^Bui}  
           几天过去了,还是没在这里找到答案,但幸运的事,关于曲线的问题,我想我有很好的领悟。我的领悟是这样的:变焦的灵魂在其曲线,曲线的灵魂在其思想,而非其计算。其思想蕴藏着光焦度分配,像差互补之原理。日本设计师所崇尚为其思想,此为日本镜头设计之灵魂之一。 9rz$c, Y(  
           拿个镜头举个例子,下面是一个20倍变焦镜头的聚焦群间隔图。就是一个四群组的变焦镜头,其中二群是变焦群,四群是聚焦群,一三群不动,图是三群跟四群的间距,在变倍时,一二群的间距是递增的,大部分变焦镜头变倍时变焦群都是如此。下图是计算聚焦曲线后的结果,结合像差互补的理论,这个镜头的开发潜力就10倍左右,可设计者却做到了20倍,结果这个设计就这么砸了,甚至直到现在原设计者还不知道问题出在此处。为什么就只能开发10倍左右,自己去思考吧,结合像差互补的理论去思考。所以日本人对变焦曲线看得很重,看重的非其计算,而是其中的思想,一个结构拿过来,计算一下,就可以知道光焦度是否合理,若不合理,可以推算光焦度如何分配才是合理。当然这种合理还不止看曲线的计算的结果,还要看像差补正是否合理。这就是我对于这点的思考,大家可以参考参考,祝各位新年快乐! n!Y_SPg   
    %JSRC<,a  
    #3_g8ni5X  
          回看此帖子本人的回复,我似乎对学校里的老师有些冒犯之处,其实我只是想表达理论学得深,跟镜头设计还有有一些区别的。如有冒犯的地方,在此致歉,真是对不起啊,我表达的不好,希望不要介意。
    6条评分光币+37
    songyang1169 光币 +5 看第二遍了,谢谢分享! 2018-04-12
    maiwudi 光币 +5 谢谢楼主分享 2017-03-06
    goontwin 光币 +5 - 2016-08-23
    linlin911911 光币 +1 你所说那套理论应该就是田中一夫创建的 2016-03-30
    goontwin 光币 +1 优秀文章,支持! 2015-09-30
    cyqdesign 光币 +20 原创内容,奖励! 2014-12-26
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    离线huppert
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    只看该作者 置顶 (来自164楼) 发表于: 2017-09-21
    — (cyqdesign) 执行 帖内置顶 操作 (2017-09-21 17:18) —
    作为一个刚涉足光学的本科生,全篇文章看下来,似懂非懂的感觉,总的还是受益良多。我相信楼主主平面的计算这个说话。我没做过什么设计,但我清楚一个好的初始结构的确能更好地完成设计。那何为好呢?相信就是在理论计算下的推导。 -eK0 +beQ  
    我读过PW法以及高老师的计算方法,深刻认识到光焦度分配以及赛德尔函数的重要性;也正是这些理论指导指引我成功完成一个简单的定焦镜头设计。陶老师的变焦虽还没看,不过待我有更坚实的基础后,我必定会更努力学习。 [g@qZ5I.  
    楼主提醒一位刚毕业想进光学的同仁三思而后行,在读之前我也是不敢轻易踏进光学大门,不过我现在坚信这是我们的时代,如果所有人都不敢踏入,那光学该何去何从。 FLQke"6i0:  
    最后我想说,中国光学之所有没有国外发达。一是缺乏国外的资源。国外文献更新速度比国内快很多,许多光学小伙只能看着几年前的资料,谈何进步。二是门槛高,无数希望在光学领域发展的有志青年都被进门门槛击倒,一句没经验便一棍子打死。老师傅的技术不轻易传授,剩下无经验的人才纷纷投靠其它产业。三则是思维固化,就如楼主带着先进的思想来论坛讨论,引来的不是共鸣,而是一大堆怀疑,质疑。键盘侠如果自己有能力请拿出来,别在一个劲地怀疑。这里是光学圈,不是娱乐圈。 Jgr;'U$  
    各位共勉!!!
    1条评分光币+10
    cyqdesign 光币 +10 精彩回帖,奖励! 2017-09-21
    在线遥远的路
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    只看该作者 190楼 发表于: 02-13
    回 jigsaw 的帖子
    jigsaw:楼主天资聪慧,又有幸得高人指导,现在是大神级别了吧 (2018-04-17 11:42)  rf^IJY[  
    W1M Bk[:Q  
    几年没怎么做设计,以前的设计和计算方法忘了很多,不过现在又有很多进步了,大神级远远算不上,厉害的人还是挺多的
    在线遥远的路
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    只看该作者 189楼 发表于: 02-13
    回 hs507xxx 的帖子
    hs507xxx:楼主, =|3*Y0  
           我没有做过变焦设计,看了你们这么多年的讨论,结合我自己的经验,我觉得,在变焦设计过程中,除了合理分配光焦度,还有就是看变焦过程中整个镜片组所在位置的走势。 Ij7[2V]c  
           在补偿镜头设计时,我们 .. (2020-01-22 13:58)  KN\tRE  
    @t#Ju1Y  
    额,其实,你说的跟我以前做的可能有点不一样。以前我们计算变焦聚焦的曲线,只要能计算出连续曲线,变焦过程中聚焦群又能补偿空气间隔所带来的的像差(我的理解吧),那这个变焦镜头就是能做的。你可以看看我最近写的新帖子,做初始结构的和改善公差的,可以了解下,
    在线hs507xxx
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    只看该作者 188楼 发表于: 01-22
    回 遥远的路 的帖子
    遥远的路:我不会日语,以后学会了希望能翻译一些吧。 (2015-07-25 13:46)  W}@IUCRs  
    1G )I|v9R  
    楼主, 2BV]@]qB  
           我没有做过变焦设计,看了你们这么多年的讨论,结合我自己的经验,我觉得,在变焦设计过程中,除了合理分配光焦度,还有就是看变焦过程中整个镜片组所在位置的走势。 8T88  
           在补偿镜头设计时,我们移动镜片微小量,所以在小区间内,镜片的补偿灵敏度是个定值。而变焦镜头,他的行程是个很大的范围,意味着他对像差的灵敏度是变化的。 j%=X ps  
           所以我们在设计时,要评估这个灵敏度变化范围内的趋势是如何的,是递增递减还是二次曲线等等。 Tb\<e3Te_  
          只有两个变焦组的趋势是接近的,才能在整个变化范围内去匹配,这样就算是拟合几个点的变焦曲线也是合理的。 S ^$!n,  
           如果两个变焦组,他的灵敏度曲线特性都不一样,那样去他整体匹配,就毫无逻辑了。 kO4'|<  
           至于如何看变焦透镜的灵敏度变化趋势,第一看的是在镜头中,对入射光线和出射光线的改变趋势。要结合入射角和出射角,然后自身的焦距,来判断他是出于一个什么区间。如果两个变焦透镜组处于的区间不一致,其变化速率和趋势就会存在问题。相当于在优化几个点时,他的灵敏度完全互补,但是在其他点时,灵敏度互补后存在巨大残差。  w>\_d  
           综合,还得综合评估该两个镜片组公差影响趋势和自身的调试趋势,是否能够匹配起来。 t8M\  
          其实总的来看是综合评估镜片组的光焦度,至于如何评价,要么有着经验公式,要么就评估该镜头中镜头组的变化灵敏度是否合适,这个是可以快速评估的。毕竟在局部特性一致的情况下,他的变化趋势是可以估算的。 WV}HN  
    离线箜尘april
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    只看该作者 187楼 发表于: 01-19
    才看到这么一个神仙贴
    离线xtzxwwb
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    只看该作者 186楼 发表于: 2019-12-31
    看了部分讨论,深有感触,从业四年,前两年在一家镜头厂工作,光学设计没师傅带,全靠自己摸索,所有理论重刷一遍还是眼高手低。一个人的成长除了和自己的坚持有关,还要看其他人是否愿意教你,环境允不允许。
    离线张泽平
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    只看该作者 185楼 发表于: 2019-11-15
    哪一个方向想吃透都得下功夫
    离线didiao136
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    只看该作者 184楼 发表于: 2019-05-23
    谢谢,学习了!
    离线liqiuguo
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    只看该作者 183楼 发表于: 2019-05-21
    学习下学习下
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