初级像差理论的困境与新生

海绵宝宝

cq20150401 发表于 2020-5-15 18:25
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 ...

高老师会很欣慰有你这样的认真钻研的学习者。
AI这个想法不错。
细想一下，这需要软件开发人员和设计人员的共同努力，更有赖于社会的进步，但社会进步的最终结果竟然是消灭大部分普通的设计人员。
就像商人的存在是为了降低交易成本，交易成本降到零，商人也就消失了。我们正在努力地消灭自己。

wlopt

楼主文采很不错，很有画面感，对于光学设计，我只是想说，人类太渺小了，一堆镜片的最优解都找不到，即使找到了一个，也不确定是最好的一个，对于每个设计者而言，都有一个自己心目中的最优解，我们似乎生活在了一种无形的能量当中，被这些无形的能量控制着，就像很难从局部最小值中跳出来一样，对于这个问题，我觉得作为一名光学设计人员，如果不掌握熟练的光学相差知识，就不会被这些控制着，控制你的，往往都是你认知里的，真的很奇妙

海绵宝宝

wlopt 发表于 2020-5-16 11:04
楼主文采很不错，很有画面感，对于光学设计，我只是想说，人类太渺小了，一堆镜片的最优解都找不到，即使找 ...

最优解是近似于乌托邦的存在。
在商业社会，性价比是一项更重要的目标。在限定的时间内，把客户提供的指标完成几乎是硬性的要求。
追求完美是要以更多的时间和精力为代价的。对人是这样，对计算机也是这样。
正如文中末尾提到的，完成比完美更重要。

cc940264057

不错的见解。

cq20150401

有句话叫做实践是检验真理的唯一标准……可惜的是这个理论经不起实践的检验，但凡它有一点儿效果也不至于在今天沦落到如此地步。无论是相关研究人员还是从业者几乎抛弃了这个理论，选择拥抱现代光学设计方法。至于提到的最后一公里的作用，到底是程序计算的功劳还是像差理论的功劳，就好比程序干了90%的活，最后10%沾了点像差理论的东西，就去夸大像差理论的作用？我觉得有待讨论。

海绵宝宝

cq20150401 发表于 2020-5-29 00:46
有句话叫做实践是检验真理的唯一标准……可惜的是这个理论经不起实践的检验，但凡它有一点儿效果也不至于在 ...

这种怀疑和思考的精神是值得称赞的。
为何我们我们觉得像差理论没有用呢？
我也翻过一些关于初级像差理论的书籍，一般来说，大多数是对单透镜、双胶合透镜和三片式的初阶计算，或者是折射表面、反射表面或者是非球面的计算，我个人觉得这里有两个很大的问题，一是单独讨论单个元件的功能而忽视其在系统中所能发挥的作用和极限，考虑个体而忽视生态，二是仅仅针对初级像差来说明问题，忽略了高级像差。这两个原因很大程度上造成了像差理论的不实用。
书上讲的都没错，它教会了我们基础，却没教我们如何实用起来。
我们缺乏了对知识在软件优化中的思考和延伸。我们还在重复发明轮子，却很少关注它可以怎么用。
举个例子。
初级像差理论中，不要去推导和记忆双胶合透镜的材质搭配和组合，这属于重复发明轮子的工作，并且是可以交给计算机去做的。要做的事情是思考如何应用这个轮子。这就需要记住胶合透镜的功能和分类，根据软件优化，看到胶合透镜的折射率和色散的变化趋势，判断系统在像差校正过程中面临的困难。
比如，对一个会聚系统校正初级色差时，要求双胶合透镜的正透镜低折射率高阿贝数，负透镜高折射率低阿贝数，但是软件在优化的过程中，正透镜的折射率逐渐上升，负透镜的折射率逐渐下降，最后正透镜的折射率居然高于负透镜，并且胶合表面半径逐渐变得平坦。
请问发生了什么事情？我该怎么做？
软件没有告诉我它这样变化的原因，但我可以有自己的判断。
按照初级像差理论，胶合透镜中正透镜折射率高于负透镜，分类上来说，属于新胶合透镜，新胶合透镜的特点是无色差校正功能，仅对场曲有校正作用。那么我可以有这样的猜测，这个系统目前色差已经矫正得很好了，不需要多出一个胶合透镜来额外校正，反而是系统的场曲校正不足。也是根据初级像差理论的推论，校正场曲的方式是正负光焦度分离，并且让正透镜的边缘近轴光线高度高于负透镜。另外，胶合半径的增大意味着高级像差的减小，胶合面的本质工作就是保持较小的半径，让光线产生大的偏折角从而产生高级像差，那现在，软件的优化提示我，这里可能不再需要高级像差了。针对以上情况，我要采取的措施应该是将这个胶合透镜分离开来，让它成为一正一负的单透镜，这样会更有利于像差的校正。当然，我们没有必要刻意控制轴上边缘光线在这两个透镜上的高度，相信软件自己可以优化出来。我们要做的事情，只是拆分胶合透镜。
在你的设计里，有你读过的理论和走过的路。
人的知识体系和演化路径大约是：数据→信息→知识→智慧，初级像差理论目前对大部分设计者而言还处于信息阶段，只是知道这个存在。希望有一天，大家可以将信息提炼成知识，然后站在智慧的塔顶。
对于像差理论，在读的时候不妨多想一下，这个知识点在软件设计时可能会有哪些应用，可能会在哪些场合帮你跳出局部极小值。
像差理论对很多人来说还是挺神秘的，晚些时候我会找个实例来做逐步的分析和优化，帮助大家理解和应用。

楚静竹

感觉好像华山的剑宗气宗之争啊。
有的东西确实是计算量上不去的时候的无奈办法，做过的人在有了软件之后就不去提了，所以后来人读文献不知道这个已经废弃了。有些思路是现在还有用的。无非是个尺度问题，用多少，怎么用，没法一棍子打死。
武无高下，看人。

道阻且长

海绵宝宝 发表于 2020-5-29 09:03
这种怀疑和思考的精神是值得称赞的。
为何我们我们觉得像差理论没有用呢？
我也翻过一些关于初级像差理 ...

讲的太好了，我们需要运用自己对理论的理解来指导软件下一步的方向

liuwei01

唉，积分高于1才能看

dengjian5128

大佬不愧是大佬，经历过才知道每一个细节