在論壇上看到不少光學(xué)設(shè)計(jì)已經(jīng)入門或者剛剛?cè)腴T的同行的苦惱和壓抑，我就不由自主地想起自己目前同樣的窘境。正如論壇上一位同行說的，當(dāng)光學(xué)軟件較為熟悉了之后，突然發(fā)現(xiàn)自己進(jìn)入了一個(gè)平臺(tái)或者高原期，那就是腦子中間一片空白。 XhN{S]Wn  
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在光學(xué)設(shè)計(jì)行業(yè)以外，有這么一種趨勢：認(rèn)為鏡頭設(shè)計(jì)是一個(gè)已經(jīng)被解決的問題，那些人相信只要你買上一套光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，然后按一下“全局優(yōu)化”的按鈕，你就可以解決所有鏡頭設(shè)計(jì)的問題。當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)情況是相反的。光學(xué)設(shè)計(jì)軟件無法提供設(shè)計(jì)結(jié)果：軟件的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置功能是不充分的，它需要在設(shè)計(jì)者的指導(dǎo)下工作。 v%nP*i9  
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“尋找專利，用軟件優(yōu)化，能否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)基本上靠運(yùn)氣”以及“苦惱于光焦度分配等等設(shè)計(jì)”似乎成為了最現(xiàn)實(shí)兩大障礙。于是很多同仁發(fā)出呼聲：走向光學(xué)工程師的路在何方？我想在這里以一位光學(xué)初學(xué)者的角色和大家淺探一下光學(xué)工程師的成長之路，希望對這些同行、光學(xué)朋友有所裨益。 #ua^{OrC/  
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很遺憾的說，以上兩大障礙并不是一名成為光學(xué)工程師最根本的障礙，雖然這也許是我們滿腔熱忱信心十足的投入到一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化中所面臨的最直接的困難。實(shí)際上，缺乏實(shí)習(xí)，對于能否實(shí)現(xiàn)我們的光學(xué)設(shè)計(jì)所缺乏的必要的基本了解，是造成我們迅速進(jìn)入“技術(shù)困境”的本質(zhì)原因。 -?z\5z  
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我參與過一個(gè)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)一款“10X變焦，相對孔徑在1:1.4、焦距范圍20~200mm”的偵察用照相鏡頭。這個(gè)項(xiàng)目是在一位頂尖級(jí)別的光學(xué)方面的研究員指導(dǎo)完成的。眾所周知，當(dāng)接到這個(gè)任務(wù)的時(shí)候，首先我就是去尋找一個(gè)完全有潛力、并且有一定余量的初始系統(tǒng)。然而，很悲觀的是，公開的專利中很少有“大相對孔徑、高變倍、焦距范圍從短焦到中長焦的好結(jié)構(gòu)”。我覺得這應(yīng)該是最困難的地方了。然而到了鏡頭出樣出來的時(shí)候，我才發(fā)現(xiàn)，這個(gè)東西的設(shè)計(jì)困難不是因?yàn)槲以谑褂密浖��?yōu)化時(shí)候的困難、也不是進(jìn)行光焦度分配的困難，而是如何在工程上實(shí)現(xiàn)它。這成為了我這個(gè)“鏡頭設(shè)計(jì)工程師”最最困窘的地方。 |z*>ixK  
因?yàn)椋�通過計(jì)算就可以知道，第一組鏡片的尺寸在１４３ｍｍ以上，這個(gè)尺寸，一個(gè)鏡片就足有１斤重，通常３～４片的話，前固定組就足有２公斤。要知道，這還不包括外面的鏡筒。 >Nh`rkR2[  
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鏡頭調(diào)焦是通過前組微量的前后移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)后才發(fā)現(xiàn)，支撐變焦組、凸輪、主鏡筒、補(bǔ)償組那么一個(gè)笨重的結(jié)構(gòu)是一件非常困難的事情。前組和支撐后面一系列鏡組的主鏡筒之間會(huì)由于支撐的原因出現(xiàn)下沉的問題，導(dǎo)致光軸出現(xiàn)偏差。 Ha)np  
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凸輪曲線槽的設(shè)計(jì)，可能是整個(gè)這個(gè)變焦鏡頭的難點(diǎn)之一了。直徑達(dá)到１４０ｍｍ的凸輪，是一個(gè)不折不扣的笨重東西。０．５ｍｍ的壁厚增量，都相當(dāng)于１００克以上的增重。然而，即算是達(dá)到了５ｍｍ的厚度，對于整個(gè)龐然大物來說也是薄壁零件。在薄壁零件上要加工出兩條沒有位置變形的曲線槽，可是一件非常困難的事情。尤其是其中一條在低倍端帶有一段負(fù)的升角的曲線槽的加工，國內(nèi)自產(chǎn)的銑床很困難去除絲杠空回的誤差。最后，我們在天津一家研究所找到了一臺(tái)日本產(chǎn)的能夠自動(dòng)補(bǔ)償空回的數(shù)控銑床，完成了這個(gè)工作。 G?ig1PB"#  
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曲線槽的形狀、壓力角、凸輪的材料、設(shè)計(jì)精度、強(qiáng)度等等，都是凸輪設(shè)計(jì)要考慮的問題。我曾經(jīng)開發(fā)過一個(gè)這個(gè)方面的程序，結(jié)果經(jīng)過完成這個(gè)項(xiàng)目之后才發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槲覍��?shí)現(xiàn)光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)的一知半解，就是造成實(shí)現(xiàn)一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的最大困境所在。 j^