| wavelab86 |
2024-02-18 11:54 |
光学镜头设计的基本思路
光学镜头设计的基本思路有哪些，希望这篇文章能够帮助到各位朋友们！ D fb& / }
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思路大致可以分为： s{/ nO)
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第一步，根据要求的设计指标，确定镜头设计的初始结构，计算当前镜头结构的像差等评价指标； =[WccF
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第二步，判断是否满足评价指标； iT%UfN/q=I
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第三步，当不满足评价指标时，选择部分结构参数作为变量； EPI*~=Z.U
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第四步，修改前一步选出的变量，并且重新计算像差等评价指标；循环第二步至第四步，直至得到满足成像质量要求的镜头。 Ov9.qNT
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第一步中获得初始结构的方法有两种：第一种，人工解析计算法，即已知设计指标，由人工根据相关的光学公式，采用解析计算的方法确定系统的结构参数；第二种，缩放法，根据设计指标从现有的镜头中，寻找性能参数比较接近的已有镜头结构作为初始结构，通常光学工程师会采用自己以前设计过的镜头，或者从光学镜头专利中寻找。 g41LpplX
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目前第一种方法已经很少应用，一般只能用来设计非常简单的光学系统，比如一块或两块反射镜甚至单片透镜的系统，第二种方法由于其便捷性被广泛接受。另外，随着计算机辅助设计的发展，计算像差等评价指标的工作已经被计算机所承担，这样大大提高了光学系统设计的效率。 ]?r8^L yZ4
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由于计算机计算速度的不断提高，计算像差等评价指标所需要的时间越来越少，而分析计算结果和决定下一步选择哪些结构参数作为变量是光学设计工程师面临的主要问题。 I #0. 72:[
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既然能够想到用计算机辅助计算像差，自然就能够想到利用计算机自动选择变量并且修改变量，这其中最关键的问题是如何找出像差等评价指标与结构参数之间的函数关系，但是，直至今天仍然无法给出两者之间具体的函数关系式，在这种情况下，光学设计软件就选择采用工程数学的方法，通过线性近似和逐次渐近的方式，从初始结构出发，在选定数量的变量空间中求出最优解，虽然相比于人工修改参数有了很大的提高，但是变量空间的选择还是需要依赖人工参与，这也正是光学镜头类专利能够产生创造性的贡献点。 pv T!6+
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如果两个光学镜头的结构差异不大的情况下，可能无需付出创造性的劳动来选取优化变量，直接采用光学设计软件（如Zemax等）自动优化，即可得到。 '>6-ie^0
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由此可见，当前光学设计的难点主要在于初始结构的选择和优化变量的选取，由于光学自动设计软件采用的算法的局限性，通常软件只能在初始结构附近找到局部最优解。 =$'Zmb
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因此，需要光学设计工程师通过优化变量的选取来促使软件跳出局部最优解，寻找全局最优解。 uC3$iY:_e
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这一影响光学设计工程师的难题，恰恰给出了创造性评判的新思路，初始结构的选取就像是检索最接近的现有技术，本领域技术人员获知了与本申请结构相似的最接近现有技术的情况下，两者的差异足够小，完全有可能在对比文件的基础上，通过光学自动设计软件的自动优化设计，无需付出创造性劳动即可得到本申请，即本申请是在对比文件附近的局部最优解。另外，这种结构的相似性的判断，完全可以通过附图对比，轻松实现，无需进行复杂的参数计算，这样就避免了出现前面提及的大量的参数计算比对与检索和筛选对比文件带来的困难。 O []+v
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反之，如果找不到整体结构差异很小的对比文件，光学设计工程师需要付出创造性的劳动选取优化变量，经过一系列优化，跳出局部最优解，才能获得本申请这种全局最优解，这样的工作显然是需要付出创造性劳动的。这种情况下，实际上就检索不到能够完全否定申请文件整体创造性的对比文件，审查员需要做的工作更多的是，通过基于对权利要求限定的参数的检索，采用非三性法条的约束，使最终授权的权利要求的保护范围清晰适当。
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