針對成像設計,要理解基本的像差理論,像質判定的方法和圖表等等;針對非成像設計,要理解光學擴展量定義,理解材質散射模型等等。更重要的,做任何設計之前,是要從原理上判定設計的可行性,確定出設計的上限,避免一開始就定了一個不可實現的設計目標。
另外,書上的知識只是很小一部分,在設計過程中,不斷反覆加深理解才是理解理論最關鍵的部分,當你焦頭爛額身心疲憊的完成設計,並發現了一點點規律時,突然意識到「這不就是書裡的XXX定理嗎?!」,此時才能算真正的融會貫通。
這是光學設計工程師的基本能力,每個工程師都應該熟練掌握至少一種光學設計軟體。至於軟體的選擇,隨自己的學習環境和工作環境選擇即可,簡單來說,師兄師姐,同事前輩們用什麼,你就學著用什麼。
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這一點非常重要,沒有溝通,你會多走很多彎路。另外值得注意的是,光學軟體都是國外公司編寫的,作為一種專業性非常強的軟體,其與特定的理論、公式、模型乃至書籍高度綁定,遇到不可理解的問題時,不僅要多讀軟體的 Manual ,甚至還需要去查書籍與論文的出處。只有真正理解了,才能更好的運用軟體。
指的是與光學設計相關的機械設計、科學計算、軟體編程等。機械設計對於成像設計來講,不僅僅只是出幾張光學圖紙,還有至關重要的公差傳遞、雜散光控制等;對於非成像光學設計則更重要,不誇張的說,該類型的設計過程中80%的時間是在 3D 軟體中進行的。
具備科學計算和編程能力能夠大幅提升光學設計能力的上限和效率,能否熟練編寫各設計軟體的宏語言是區分入門和高手的一個重要指標。
設計出來的產品必須具備可製造型,這是常識,但這也是最容易被忽視的地方,在這地方栽跟頭會造成時間和成本非常嚴重的損失。同時,這也是最容易出現技術創新的地方,新技術、新工藝的出現能夠使得設計空間的邊界被大幅拓展,從而產生新的想法、設計,乃至一個新領域。
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另外,檢測設備和檢測技術也屬於工藝中非常重要的一部分,測得越準則加工精度就越高,設計-加工(試製)-調試-檢測-改進設計形成閉環對提升產品品質至關重要。在我看來,每個光學設計工程師都應該能夠自己操作測量設備。
光學各個細分領域之間可謂隔行如隔山。即使是看著很相似的結構和系統,由於應用和需求區別,關注點、性能判斷乃至名稱都是不一樣的。一個簡單的平凸透鏡,可以作為成像鏡頭中的一個鏡片,也可以成為一個汽車頭燈的一部分,還可以用在雷射系統中擴束整形。
一個新領域的設計需求擺在面前時,必須同時去了解該領域內的製造工藝、關注點、法規、行業平均水平乃至國內外的差異,每一個設計中的遺漏點都是後期生產中的一顆雷。請對每一個領域都保持敬畏。
很少有設計能夠一蹴而就,都是一個個設計-加工(試製)-調試-檢測-改進設計的循環堆疊而成,沒有捷徑。設計者如果有條件能夠自己下場調試,一定要抓住機會去嘗試,相信我,這樣的機會不是在你職業生涯的每個階段都有的。從調試中獲得的細節信息會讓你的設計考慮的更周到。
話說回來,並不要求每一個光學設計工程師都從一而終,職業路線千萬條,找到自己合適的就可以。我見過算法研究很深的同行轉行去做了圖像,也見過對行業理解深刻的同行轉去做了產品經理,甚至動手能力很強的一個同事經營了一個小工廠。
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以上,是盧卡根據多年的實際經驗為你展開的技術地圖,對於一個光學設計者而言,要求確實是多方面多維度的,修行的道路蜿蜒而漫長,需要你有濃厚的興趣和毅力去堅持,希望能夠幫助到屏幕前的你。
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