初级像差理论的困境与新生

海绵宝宝

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大佬不愧是大佬，经历过才知道每一个细节。文采飞扬，潇洒自由。这些分享很棒，值得晚辈借鉴与深究，加油。阿达西阿达西。。

jnu-cgl

可见作者对光学设计的深刻理解，不过回顾了初级像差光学设计的困境，也展望了光学设计的未来，不可谓不强的啊。刚开始我也学习了高老师的PWC方法，也设计按着要求设计了一些例子，感觉这种方法太难接受，虽然也可以设计满足要求的系统，但是操作数的编辑还是过于繁杂，一不小心就容易错，其解PWC系数的过程更是依赖PWC的初值。

cq20150401

写的很好啊，不过现在软件的优化方法也许更值得我们研究，特别是codev，官方有很多优化的办法，比如优化权重调节，导数增量，加权惩罚函数等等，只不过就像像差理论一样枯燥且乏味，再加上傻瓜式的基本优化就能满足大多数设计，所以深入研究的并不多。

海绵宝宝

jnu-cgl 发表于 2020-5-15 13:52
可见作者对光学设计的深刻理解，不过回顾了初级像差光学设计的困境，也展望了光学设计的未来，不可谓不强的 ...

PWC法确实比较繁杂，几年前我也试过，但是没有做出来。原因是多方面的，大概有以下3点吧：
1、PWC在某些细节上没有理解到位。比如，PWC法在使用时是需要给定几种初级像差的目标值的，但全部给零是不合适的，那究竟给多少我没搞明白。只能说要驾驭好还是需要很丰富的设计经验和软件操作能力的；
2、PWC感觉有点低估了非球面的复杂程度和软件的局部极小值。我在做投影镜头的时候，看到2个镜片数量和正负透镜排布都一样的镜头，效果还会有比较大的差异，那么从近轴系统到最后的实际系统，其实更遥远，还有好多的未知性；
3、PWC法也还只是在初级像差理论的范畴，对于高级像差和初级像差的平衡这一段还是需要设计者慢慢感悟。
最后，觉得从像差理论推导到最后的实际系统，这种工作更适合专家级别的设计人员，像我这种普罗大众没有那种操控能力，很是担心画虎不成反类犬。但学习一些理论的东西对提高自己的认识还是有用的，关键时候很可能是跳出局部极小值的救命稻草。

海绵宝宝

cq20150401 发表于 2020-5-15 14:10
写的很好啊，不过现在软件的优化方法也许更值得我们研究，特别是codev，官方有很多优化的办法，比如优化权 ...

是的，学好软件的应用比研究像差本身，对于一般设计者来说意义更大。

jnu-cgl

海绵宝宝 发表于 2020-5-15 14:23
PWC法确实比较繁杂，几年前我也试过，但是没有做出来。原因是多方面的，大概有以下2点吧：
1、PWC在某些 ...

用高老师的pwc方法设计了一些例子，还是很耗费时间的，要不断修改，调权重，最后如果效果不好，还得推导重来。其实这个解PWC的过程也就是一个多元非线性系数的求解问题，用DLS方法这种局部优化算法还是局限性的，用全局优化算法来解，效果比这个好的多。

jnu-cgl

海绵宝宝 发表于 2020-5-15 14:23
PWC法确实比较繁杂，几年前我也试过，但是没有做出来。原因是多方面的，大概有以下2点吧：
1、PWC在某些 ...

还有一点就是随着一些全局优化算法的出现，用一些约束和目标描述光学系统，不用很久都能得到很满意的结果，感觉初级像差理论都没啥用了，比如算个DUV镜头，十几二十几个镜片的镜头要是用初级像差理论都不知道要到猴年马月。

海绵宝宝

jnu-cgl 发表于 2020-5-15 15:35
还有一点就是随着一些全局优化算法的出现，用一些约束和目标描述光学系统，不用很久都能得到很满意的结果 ...

球面系统现在软件都能处理得比较好，设计者已经可以很省心了。比较难的是有那种有非球面的，而且不止一个非球面的。这些领域还是比较需要设计者的经验和判断。

cq20150401

PW好像都是规划物距到无穷远，以变焦系统为例，变焦结构中的变倍和补偿组物距却是有限距离成像，这和实际情况也差的太远了，每个组元分开优化都不知道该怎么设置物距，还有光栏的位置应该怎么放也是问题，即使用像差理论配合ZEMAX做都很复杂。其实我挺期待现在的人工智能和机器学习在光学设计上的应用，比如让机器观看大量的实际镜头例子来训练AI，让他像人一样知道什么是好的光学设计，什么是不好的，而不是像现在只知道对比目标值与实际值的差值来判断。