现在研二，当初选导师没认真调研，现在这个弄的东西也不是自己感兴趣，老师也不管，纯放养，每次汇报就说要发一区，现在只想赶紧毕业，每天都感觉有点混混噩噩的。回想当初自己学习光学设计时，遇到问题的求索，解决问题的喜悦，满满的怀念。。。唉
结合相关大佬的资料和自身的感悟，也想对自己学习光学设计那段时间进行一个总结：
1.镜头设计的起点
镜头设计的优化始于我们所说的起点，其能很大程度上决定镜头的最终性能。因此，明确镜头设计的出发点很重要。 确定起点就是确定镜头设计形式。需要什么性能？是否与某种镜头设计形式相匹配？，很多时候往往就是直接找专利，找到能符合设计所需要的参数。但镜头设计形式有很多，而且在优化过程中，我脑海中有时还会在想“如果，我把这个参数变一下，会不会影响整体结构的变化啊，到时会不会优化不出来”。 我感觉自己脑海出现这样的问题，主要是因为没有找到“正确”镜头设计的单一途径，因为同一镜头设计问题有多种解决方案，没有一套能够为我们提供“最佳镜头设计”的理论，因为十个镜头设计师可以制作十种不同的镜头设计。于我而言，就是自己对这种镜头的架构没有进行深入的分析和了解，没建立好整体优化路径。 一个具有良好像差矫正的起点固然好。然而，仅凭这个起点并不意味着可以设计出一个好的镜头。另一方面，在某些情况下，起点镜头数据的像差有点大，但仍然可以设计出具有低像差的镜头。
2.镜头架构的潜力
目前镜头设计都是用计算机完成的，最新的还有AUTOLENS的全自动镜头设计程序，这意味着甚至不需要对像差优化有什么过多的了解，就能自动的设计出镜头，着实令人兴奋但又感觉到慢慢的危机感。 而对于镜头架构潜力的分析，往往是非计算的部分起到了最大的作用，其中包括直觉，有根据的猜测，设计者的经验水平，以及在镜头设计过程中做出决策的逻辑思维。镜头设计架构可以教会我们很多事情，为什么某种镜头组合对预期性能有用。这也意味着，仅仅拥有计算能力或像差校正或波前分析是不够的。我们不能只评估当前镜头设计的像差，还需要确定镜头设计的像差校正潜力。 那么想要提高自身对于这种判断镜头架构的潜力的能力，那就有必要对自身进行逻辑训练（有目的性的练习，总结）。
3.镜头设计的逻辑训练
3.1镜头结构的历史演变 在进行文献调研后，不难发现现在的镜头设计很大多数都是基于过去的设计。当然，不了解镜头设计背后的历史、过程和理论的情况下，如今借助软件强大的优化手段，设计镜头是可能的。但，我们翻一些经典的光学书籍，我们很容易的看到文章花了很大篇幅在介绍镜头的结构变化，这也是有原因的。了解镜头设计的历史和步骤，并分析镜头设计的结构分配，都有助于理解为什么某个镜头设计成的这样结构，以及后续的潜力。而某些新的镜头类型诞生之前的结构，但作为新的镜头设计形式其具有新的信息，这也是多看一下新专利的重要性。 3.2镜头设计中的矛盾
在有了分析镜头结构的历史变化的基础后。对于单个镜头的结构，分析其结构中存在的矛盾，对后续的设计有很好的帮助。例如： 双胶合透镜中的色差：两片胶合镜能有效的消除色差，但当两片镜片单独使用，各自的色散都比我们开始时的要差。通过生成相反的像差，我们能够消除整体像差。 双高斯透镜：在双高斯透镜光阑处的强凹面，其可以有效的减少了Petzval和，但会增加了彗差。 短焦透镜：对于短焦镜头，它引入了一个强负透镜来增加视野，但需要校正这种强负透镜引起的桶形畸变。 长焦镜头：对长焦镜头，其后组有一个负透镜，与其焦距相比，它缩短了镜头的长度，但也增加了正镜头的光焦度。 。。。。。。
3.3镜头设计中的独特性和通用性 例如库克三片式镜头开始，其第一片镜头和第二片镜头的组合是有特色和独特的。 而典型变焦镜头的第一组和第二组镜头也具有独特的关系。并且长焦镜头中的第一镜头和第二镜头也具有独特的关系，如下图。 这种独特的关系可以看作是镜头设计中的普遍属性。相当于库克3片式结构的延伸，并应用到了复杂一点的长焦镜头，这点是通用的，将帮助我们理解更复杂的镜头设计，例如后来出现的长焦镜头和变焦镜头设计。这对我们理解一些镜片数量复杂的镜头有很大的启发，这样可以利用数量少的镜头的优化思路来指导复杂透镜的优化。
3.3镜头设计的各个部分和整体 这点主要是针对相对复杂的镜头设计形式，如变焦镜头组、长焦镜头，需要镜头设计师查看镜头的不同部分，同时查看整个镜头。这是因为这些小部分在整个镜头设计中以及彼此之间具有位置和作用，理解这一点有助于推动镜头设计向前发展，同时有助于建立像差校正策略。
例如，4组变焦镜头具有整个变焦部分和对焦部分。变焦部分的作用是最小化变焦时的像差和像差变化。焦点部分的作用是校正缩放部分中的剩余像差。每个部分在大局中都有自己的作用，镜头的选择和形状在执行镜头设计时必须反映这些属性。但计算机无法正确判断这一点，这就需要人为的进行调控。
当然最终要的还是进行自主的练习，多去跑结构，总结经验，不断地提升改进。有时候每次焦虑的时候，跑一跑镜头的结构，有个较好的优化结果，内心也得到了一定的舒缓，这也许也就是一种自我感觉的满足吧。（ps；也想问一下大家如何看待AUTOLENS的全自动镜头设计程序呢？是惊喜还是忧虑呢）
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发表于 2023-10-17 15:12
