如何设计较好工艺性的光学元件

求知若渴

炬科君提示：一是此贴涉及内容较多，后续可能会反复修改更新；二是本人认知有一定的局限，期待并欢迎大家一起讨论交流，其中球面透镜方向的信息会相对多一些，我的初衷是希望可以帮助一些站友能够快速的大致了解怎么去提升产品的工艺性。

我曾想写一篇类似“降成本找研发”的公众号推文，恐于万一对看官大佬造成不好的影响而止于心头。炬科君在两年多的时间感觉社区是一个很纯粹的技术交流基底，故今在此斗胆与站友们分享交流。

光学项目的效果一般与设计、加工、装配有关，大致各占的比列在2:1:1左右，其中设计还会影响加工和装配，所以设计是十分关键的一环。市场化产品的性能和成本会直接影响产品的竞争力和利润，所以“降成本找研发”还是有一定的道理，研发可以从哪些方面来平衡好性能和成本？个人觉得设计是很复杂的系统性的工程。

一、基底材料

1、材料的成本：如果产品只有很小的批量，而且对精度要求较高，这个时候材料成本占整体成本比例较小，那么我们可以适当的选用好一些的材料；但如果已知会有中批量或大批量的量产，这个时候材料的成本占比相对会高不少，所以我们可以更多的考虑材料的成本。
材料成本一般与材料的重量、单价、等级、厚度、耗损、厂商有关系。重量与单价的乘积越小越好；大多数产品对材料的要求一般，普通等级的材料就可以满足。但有些高端镜头的精度较高，对材料的一致性和精度显得敏感，这种在设计的时候一定要重点考虑并给加工商特别说明其重要性！（一般是考虑nd、vd、条纹度等，石英有国产、肖特、日本产、贺利氏等等）厚度在大尺寸透镜的设计中对材料的成本影响较大，建议结合CDGM的块料厚度来设计。在用块料加工的情况下，材料的厚度和直径会直接影响其耗损。厂商当然优先选用国产的，成本和获取渠道有一定的优势。

2、材料特性：材料的磨耗度、化学腐蚀等特性会影响加工的难度，在性能满足的前提下：非环保与环保优先选环保材料，选择性的避免LAK系列、ZF数字较大的系列、FK系列等，加工经验来看这些材料存在易腐蚀、光洁度难控制、面形不稳定等问题，会直接提升透镜的成本。

二、零件要求（基于指标量化测试准确）

1、面形/PV/局部光圈：先说量产方面的结论，常规要求的pv0.4-0.7是最常见的范围，PV0.2-0.4要求很高了，要求较低的一般可以放宽到pv0.7-1.5的样子。精度要求与成本成正比，精度要求越高的时候增加成本更明显，0.3提升0.2的难度比0.5提升0.4会高很多；高性价比大透镜产品寻找思路在这个帖子中有和站友交流到胶合透镜胶合后面形变化的问题，因此胶合件的面形可以指明是胶合后的，多数时候加工商关注的是加工前的面形。有高要求的镜头在此不做总结。

2、曲率半径/光圈数：有些图纸会直接给出曲率半径的误差值，有的是给出样板的等级，有的是给出光圈数，我司现在用的是将光圈数公差转化为曲率半径的公差，然后用干涉仪直接测量曲率半径的值并控制在公差范围内。（需要注意的是很多工厂不具备测量曲率半径的条件，完全依靠外购工作样板的精度，样板的曲率精度就更加关键）

3、中心偏：偏心目前分为角偏心（弧度制）和线偏心（线偏量）两大表示方式，我更建议站友们用弧度制表示，因为焦距长短的关系，10mm焦距和500mm焦距都用线偏量0.01mm表示的话，其偏心角其是差别很大，有兴趣的朋友可以算算；偏心的测量常见的是透射式和反射式两种测量方法，相对而言反射式的测量方法因为测量了每个表面的偏移量，所以反射式的检测更为准确。常规的产品用透射式检测即可，要求高的还真得用反射式的检测；

goontwin

楼主说的“降成本找研发”，殊不知就领导就带着这句话的把小小的光学设计压成生么样了，设计是首要的是没错，后续的功课，领导们也要跟着来补补才能系统地做到真正的降成本而不牺牲性能。

求知若渴

goontwin 发表于 2019-10-28 09:52
楼主说的“降成本找研发”，殊不知就领导就带着这句话的把小小的光学设计压成生么样了，设计是首要的是没错 ...

特别能理解老铁的观点，所以认为需要采购或是领导的合理理解和参与，将性能和成本控制在一个比较平衡的位置最好。

jsmcu

goontwin 发表于 2019-10-28 09:52
楼主说的“降成本找研发”，殊不知就领导就带着这句话的把小小的光学设计压成生么样了，设计是首要的是没错 ...

楼主说的“降成本找研发” 是没有错的，只不过领导们想着刚毕业就能做到这句话，实属不易，一个好设计师设计的产品好是因为考虑了诸多因素，因而也说明了研发的价值也是极为高的，当然价值高了，责任也重了。

Aohle

正好在设计，表面看指标达标了。心里确一直没把握。能加工吗？易加工吗？为了能保证装配精度，且易于装配，还能做哪些修改？做到这里正好就论坛来看看，发现这篇 好文。