物理光学工程中的光学镜头设计及使用

郭跃武

【摘  要】随着时代的发展和社会的进步，使得当前人们对于镜头设计方面的要求得到了极大的提升，从实际情况分析可知，对于所有的光学镜头，无论该镜头是新镜头还是较为老旧的镜头，都可以通过镜头描述的方式对其镜片数量以及比例角度等进行描述，同时还能表述镜头的镜片直径以及不同镜片之间的距离等，当外界的光线穿过镜头的时候，由于玻璃材质的折射作用，因此使得光线会出现一定的折射，折射的角度等知识与初中所学习的东西相同，也就是说，光线的折射量与比例的折射率之间存在着直接的联系。笔者主要根据实际的设计经验以及相关的理论分析对当前物理光学工程中的光学镜头设计及使用进行一定的分析，希望能够为后期的研究者提供一定的参考。

【关键词】光学工程;光学镜头;设计;应用

引言

镜头的主要材质是玻璃，不同镜头之间质量的额差距不仅表现在其所使用的材质方面，更多的是从其光学镜头的设计方面得到体现，当在对光学镜头进行设计的过程中能够提前知道外界光线入射到镜头中的确切的位置，同时对光线的入射角度能够有一定的预知，就可以在设计的过程中经过一定的详细设计对其光路进行追踪，相关的理论都能够利用一定的三角函数等数学以及物理知识进行计算，而通过这种设计就能够使得其实际的镜头质量得到较大的提升。

1、光学镜头的设计原理

在进行设计的过程中，为了使得其实际的设计效果更好，相关的光学镜头设计人员就应该首先对镜头的使用需求进行详细的了解，并且通过其用途对其设计效果进行了解，在进行实际设计的过程中应该对其镜头所需要的焦距以及孔径等于光学镜头设计相关的参数有一定的了解，同时还需要对分辨率以及光学传递函数等光学专有的参数有一定的了解。在进行实际设计的过程中应该从光轴上对某个点进行追踪。在进行设计的过程中应该所有的物象点都会在胶片上形成响应的点，因此相关的光线都会在相同的位置出现。需要注意的是，光线的组成是由不同的波长以及颜色光所组成的，并且不同的光线所形成的光学路径都存在着极为明显的差别。由于镜头本身就是一个存在一定杂质率的材料，因此即使是理想光线在经过镜头的过程中也会被镜头造成一定的干扰。在对光学镜头进行光学设计的最为主要的要素就是对上述的成象差别进行了解。在进行实际设计的过程中，通过详细的三角函数的计算就能够使得其实际的相差得到一定的控制，提升光学镜头的设计质量，光学件镜头在进行实际设计的过程中应该考虑到现实的偏移量，而这兩者在实际中也被称为是光学的路径，主要使用在对相差的控制方面。常用的像差包含球面像差以及失光。

根据笔者的调查可知，在上世纪三十年代，虽然光学设计人员对像差进行了一定的量化，但是控制像差仍然是光学镜头设计过程中面临的十分重要的难题，对于光学镜头的设计人员来说，也是设计工程中的主要困恼其设计的因素。设计人员在进行调整的过程中就需要对其像差所产生的影响有详细的了解。在进行光学镜头设计的过程中，镜头镜片的增多就使得设计人员在设计方面更加自由，在进行镜片设计的过程中，很多镜片都需要经过表面的处理，因此在这个过程中也能帮助设计人员对其实际的像差控制更加精准。目前对于镜头的光学设计的要求也得到了较大的提升。为了使得其实际的设计质量得到较大的提升，因此光学镜头设计人员已经采用了计算机进行设计，这将在某种程度上对大大的提升其光学镜头的设计质量。

2、提升光学镜头的设计与使用结合

光学镜头的使用于多个方面有着极大的关系，例如前期设计以及后期使用等，两者之间关系十分紧密。在进行光学镜头设计的过程中，设计人员应该更加深入的对其实际使用情况进行分析以及调研，根据使用的要求来指导其实际的设计，在设计的过程中设计人员还应该多与使用人员进行沟通，这将帮助设计人员真正的站在使用人员的角度进行光学镜头的设计。在沟通的过程中，通过不断的对使用人员的要求进行分析，就能够及时的将用户的使用要求转化为设计人员的设计指标，通过一定的设计手段使得用户的需求得到满足。只有设计人员真正的了解了使用的需求之后，才能真正的从设计的角度对其进行完善，并且根据照相差的设计原则对其相关的方案进行平衡，帮助使得其设计的结果更加符合客户的妖气。在对光学镜头的质量进行评价得到过程中，经过长时间的发展，使得其光学产品制造能够通过多种的检验设备进行检查，并且使得其实际的效果更好。一般来说，通过实际的使用需要进行设计是十分必要的。站在系统设计的角度进行分析可知，整个光学镜头设计的质量评价往往并没有采用当前最为前沿的科技，而是设计人员能够在最低的成本条件下使得用户的需求能够得到满足。而在对其设计结果进行分析的过程中，其实际设计结果应该真正的满足用户的需求，设计结果体现使用要求的成像质量评价问题极为重要，它需要设计人员不断摸索实践.而这也是需要设计人员进行不断的探索。

3、结语

总而言之，光学镜头是由一系列透镜单元组合而成的，其设计是极具创造力的工作，设计人员必须基于经验和敏锐的洞察力来了解各种各样光学象差的特性。据了解，现代光学镜头的设计是可以用来挑战胶片颗粒的极限的。透镜从理论上讲町以有效地集中光线。可以制成完美无缺的光学镜片，但理想化的完美镜片实际上至今尚未被设计成功，因为在实际生产时.限于材料和条件因素，制造出来的光学镜片并不能达到完全理想的状态.多少会存在偏差现象。

参考文献：

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（作者单位：沂普光电（天津）有限公司）