光學(xué)設(shè)計的沉迷與愛戀
——光學(xué)設(shè)計何處去
《Whither Optical Design? 》
原文作者 Douglas C. Sinclair 發(fā)表于 Optics and Photonics News, June 2000
由 張靖 翻譯,僅供學(xué)習(xí)參考,謝絕轉(zhuǎn)載。
Xq[:GUnt 20世紀(jì)可能見證了傳統(tǒng)
鏡頭設(shè)計的生與滅。我所指的傳統(tǒng)鏡頭設(shè)計是平衡共軸球面系統(tǒng)的象差,獲得盡可能好的象質(zhì)。在傳統(tǒng)的鏡頭設(shè)計中,物理光學(xué)僅僅提供了優(yōu)化終點的條件。一旦達(dá)到瑞利極限,這個設(shè)計就足夠好了。
\z&03@Sw uv?8V@x2 直到最近,典型的
光學(xué)系統(tǒng)的尺度仍比波長長很多。幾何光學(xué)的專業(yè)人士采用象差和
光線的概念研究折射,物理光學(xué)方面的專業(yè)人士則使用波的概念來研究成像,兩者并沒有多少共同之處,F(xiàn)在的技術(shù)人員談?wù)摴獾牟ㄩL,相比起他們設(shè)計的光學(xué)系統(tǒng),并不像以前的人認(rèn)為的那么短了。與此同時,跨越幾何光學(xué)和物理光學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行設(shè)計的人卻十分少有。我們擁有工具,可以處理比以前更大范圍,更令人感興趣的問題,但是真正知道如何使用這些工具的人越來越少。大概二十年前,Warren Smith寫了一篇名為“鏡頭設(shè)計師的消失”的文章。今天,可以越來越強烈的感覺到專家級鏡頭設(shè)計人員數(shù)量減少的問題。
R994R@gz 上個世紀(jì)初,傳統(tǒng)鏡頭設(shè)計的數(shù)學(xué),物理框架已經(jīng)建立得比較完備。早期的設(shè)計,如消色差膠合
透鏡,Petzval鏡頭已經(jīng)被發(fā)展的很好了。但是,直到20世紀(jì)的前半,鏡頭設(shè)計的理論與實踐才真正建立,主要是在歐洲。
0-6:AHix vQ?MM&6 到了計算機出現(xiàn)的1950年,今天使用的基本鏡頭設(shè)計形式已經(jīng)發(fā)展完備。Cook式的三片鏡,Petzval鏡頭和雙高斯鏡頭直到今天還廣為使用,當(dāng)然具體的結(jié)構(gòu)形式經(jīng)由計算機優(yōu)化而略有調(diào)整,這一事實是對當(dāng)年的發(fā)明者工作的最佳肯定。當(dāng)然,現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)中也出現(xiàn)了一些全新的結(jié)構(gòu)形式。漸變折射率透鏡,衍射透鏡以及普遍使用的變焦鏡頭早已為人知,但直到20世紀(jì)下半才發(fā)展完備。采用計算機優(yōu)化,使得今天的鏡頭可以更加復(fù)雜。有意思的是,大多數(shù)鏡頭的結(jié)構(gòu)或多或少的遵循了傳統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則,這一點并不令人驚訝,F(xiàn)在的平版印刷鏡頭就是一個典型。平版印刷鏡頭通常擁有納米級的畸變象差容限,極高的
照明和波前質(zhì)量要求。這種鏡頭是遞進(jìn)發(fā)展中的一個重要環(huán)節(jié)--設(shè)計這種鏡頭用以制造更快的芯片,更快的芯片用以優(yōu)化下一代的平版印刷鏡頭。從另一方面看,這種鏡頭是double-humped Gauss lenses這種典型結(jié)構(gòu)的一種衍生結(jié)構(gòu)。
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