Введение
Конструкция оптических линз — это процесс проектирования линзы для соответствия набору эксплуатационных требований и ограничений, включая стоимость и ограничения, связанные с производством. Параметры включают типы профилей поверхности (сферические, асферические, голографические, дифракционные и т. д.), а также радиус кривизны, расстояние до следующей поверхности, тип материала и, опционально, угол наклона и смещение. Этот процесс требует значительных вычислительных ресурсов и использует трассировку лучей или другие методы для моделирования влияния линзы на проходящий через неё свет.
Optical lens design is the process of designing a lens to meet a set of performance requirements and constraints, including cost and manufacturing limitations. Parameters include surface profile types (spherical, aspheric, holographic, diffractive, etc. ), as well as radius of curvature, distance to the next surface, material type and optionally tilt and decenter. The process is computationally intensive, using ray tracing or other techniques to model how the lens affects light that passes through it.
Оптимизация объектива
Простая двухэлементная линза с воздушным зазором имеет девять переменных (четыре радиуса кривизны, две толщины, одна толщина воздушного зазора и два типа стекла). Многоконфигурационная линза, скорректированная в широком спектральном диапазоне и поле зрения в диапазоне фокусных расстояний и в реалистичном температурном диапазоне, может иметь сложную область проектирования, включающую более ста параметров. Методы оптимизации линз, способные ориентироваться в этом многомерном пространстве и находить локальные минимумы, изучаются с 1940-х годов, начиная с ранних работ Джеймса Г. Бейкера, а затем Федера, Уинна, Глатцеля, Грея и других. До появления цифровых компьютеров оптимизация линз выполнялась вручную, с использованием тригонометрических и логарифмических таблиц для построения двумерных сечений в многомерном пространстве. Компьютерное трассирование лучей позволяет быстро моделировать характеристики линзы, что обеспечивает быстрое исследование пространства проектирования. Это позволяет оперативно совершенствовать конструкторские концепции. Популярное программное обеспечение для оптического проектирования включает OpticStudio от Zemax, Code V от Synopsys и OSLO от Lambda Research. В большинстве случаев конструктор сначала выбирает работоспособную конструкцию оптической системы, а затем использует численное моделирование для ее уточнения. Конструктор следит за тем, чтобы проекты, оптимизированные компьютером, соответствовали всем требованиям, и вносит корректировки или перезапускает процесс, если это не так.