光學(xué)鏡頭設(shè)計的基本思路有哪些,希望這篇文章能夠幫助到各位朋友們! k
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思路大致可以分為: )3cAQ'w
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第一步,根據(jù)要求的設(shè)計指標(biāo),確定鏡頭設(shè)計的初始結(jié)構(gòu),計算當(dāng)前鏡頭結(jié)構(gòu)的像差等評價指標(biāo); $o+j
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第二步,判斷是否滿足評價指標(biāo); L^1NY3=$
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第三步,當(dāng)不滿足評價指標(biāo)時,選擇部分結(jié)構(gòu)參數(shù)作為變量; {i;r
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第四步,修改前一步選出的變量,并且重新計算像差等評價指標(biāo);循環(huán)第二步至第四步,直至得到滿足成像質(zhì)量要求的鏡頭。 k
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第一步中獲得初始結(jié)構(gòu)的方法有兩種:第一種,人工解析計算法,即已知設(shè)計指標(biāo),由人工根據(jù)相關(guān)的光學(xué)公式,采用解析計算的方法確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù);第二種,縮放法,根據(jù)設(shè)計指標(biāo)從現(xiàn)有的鏡頭中,尋找性能參數(shù)比較接近的已有鏡頭結(jié)構(gòu)作為初始結(jié)構(gòu),通常光學(xué)工程師會采用自己以前設(shè)計過的鏡頭,或者從光學(xué)鏡頭專利中尋找。 NDN7[7E
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目前第一種方法已經(jīng)很少應(yīng)用,一般只能用來設(shè)計非常簡單的光學(xué)系統(tǒng),比如一塊或兩塊反射鏡甚至單片透鏡的系統(tǒng),第二種方法由于其便捷性被廣泛接受。另外,隨著計算機(jī)輔助設(shè)計的發(fā)展,計算像差等評價指標(biāo)的工作已經(jīng)被計算機(jī)所承擔(dān),這樣大大提高了光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的效率。 !Jo_"#5
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由于計算機(jī)計算速度的不斷提高,計算像差等評價指標(biāo)所需要的時間越來越少,而分析計算結(jié)果和決定下一步選擇哪些結(jié)構(gòu)參數(shù)作為變量是光學(xué)設(shè)計工程師面臨的主要問題。 * `JYC
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既然能夠想到用計算機(jī)輔助計算像差,自然就能夠想到利用計算機(jī)自動選擇變量并且修改變量,這其中最關(guān)鍵的問題是如何找出像差等評價指標(biāo)與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系,但是,直至今天仍然無法給出兩者之間具體的函數(shù)關(guān)系式,在這種情況下,光學(xué)設(shè)計軟件就選擇采用工程數(shù)學(xué)的方法,通過線性近似和逐次漸近的方式,從初始結(jié)構(gòu)出發(fā),在選定數(shù)量的變量空間中求出最優(yōu)解,雖然相比于人工修改參數(shù)有了很大的提高,但是變量空間的選擇還是需要依賴人工參與,這也正是光學(xué)鏡頭類專利能夠產(chǎn)生創(chuàng)造性的貢獻(xiàn)點。 aS>u,=C
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如果兩個光學(xué)鏡頭的結(jié)構(gòu)差異不大的情況下,可能無需付出創(chuàng)造性的勞動來選取優(yōu)化變量,直接采用光學(xué)設(shè)計軟件(如Zemax等)自動優(yōu)化,即可得到。 em y[k
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由此可見,當(dāng)前光學(xué)設(shè)計的難點主要在于初始結(jié)構(gòu)的選擇和優(yōu)化變量的選取,由于光學(xué)自動設(shè)計軟件采用的算法的局限性,通常軟件只能在初始結(jié)構(gòu)附近找到局部最優(yōu)解。 P9R9(quI
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因此,需要光學(xué)設(shè)計工程師通過優(yōu)化變量的選取來促使軟件跳出局部最優(yōu)解,尋找全局最優(yōu)解。 })'B<vq
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這一影響光學(xué)設(shè)計工程師的難題,恰恰給出了創(chuàng)造性評判的新思路,初始結(jié)構(gòu)的選取就像是檢索最接近的現(xiàn)有技術(shù),本領(lǐng)域技術(shù)人員獲知了與本申請結(jié)構(gòu)相似的最接近現(xiàn)有技術(shù)的情況下,兩者的差異足夠小,完全有可能在對比文件的基礎(chǔ)上,通過光學(xué)自動設(shè)計軟件的自動優(yōu)化設(shè)計,無需付出創(chuàng)造性勞動即可得到本申請,即本申請是在對比文件附近的局部最優(yōu)解。另外,這種結(jié)構(gòu)的相似性的判斷,完全可以通過附圖對比,輕松實現(xiàn),無需進(jìn)行復(fù)雜的參數(shù)計算,這樣就避免了出現(xiàn)前面提及的大量的參數(shù)計算比對與檢索和篩選對比文件帶來的困難。 Z3Og=XHR
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反之,如果找不到整體結(jié)構(gòu)差異很小的對比文件,光學(xué)設(shè)計工程師需要付出創(chuàng)造性的勞動選取優(yōu)化變量,經(jīng)過一系列優(yōu)化,跳出局部最優(yōu)解,才能獲得本申請這種全局最優(yōu)解,這樣的工作顯然是需要付出創(chuàng)造性勞動的。這種情況下,實際上就檢索不到能夠完全否定申請文件整體創(chuàng)造性的對比文件,審查員需要做的工作更多的是,通過基于對權(quán)利要求限定的參數(shù)的檢索,采用非三性法條的約束,使最終授權(quán)的權(quán)利要求的保護(hù)范圍清晰適當(dāng)。