揭秘光学设计过程：给光线“导航”的奇妙操作！

为确保光学系统能够符合规格要求，从事光学设计的人员需要对设计过程的几个方面进行充分可考虑，即光学系统初步设计，光学系统的优化设计，杂散光分析，以及系统公差分析。通过对设计过程的揭秘，揭开光线“轨迹”的神秘面纱，让我们对光学系统更加了解！

光学系统的设计需要不同且相互关联的步骤组成，需要为每个光学元件建立一组光学参数，以使设计的性能水平超过设计规格。经过容差分析，验证系统在考虑材料特性、制造和装配限制时是否仍能满足规格要求。

1. 初步设计的目的

• 仔细考虑设计规格的各个方面

• 确保提供了所有必要信息和设计规格要求

• 讨论任何缺失的不完整或不一致的要求

• 判断所需系统是否在物理上可以合理实现

2. 确定初步系统布局

在确定所有必要规格信息都可以使用后，对光学系统的规格和要求进行初步规划：

3. 进行光线追迹

初步设计通过追迹系统中的光线来定位孔径光阑，以及光学设计中的光瞳和图像位置，特别是使用两种特定的射线：边缘光线和主光线。

• 边缘光线：从轴上物点出射并在图像上重新与轴线交叉之前穿过光瞳或孔径光阑的边缘的主线，边缘主线可用于确定图像平面的位置和焦距。

• 主光线：从物体边缘出射并在孔径光阑或光瞳位置穿过光轴的主线，主光线可确定光瞳面的位置、视场和图像的高度。

4. 实际设计

在进行了用以确定包括元件数量、镜头和透镜的使用、相对光阑位置以及基本系统形状在内的系统总体结构的初步设计之后，就可以开始设计实际系统了。光学系统的合成从初步设计中所确定的基本布局开始，以此为基础，可使用镜头设计程序来确定满足性能规格所需的光学参数；然后，镜头设计程序将通过所提供的信息来查找最符合性能目标的参数值组合。这个阶段，需要确定最初的基本设计是否有足以提供可接受解决方案的自由参数。如果没有，则必须重新开始设计流程。

我们发现全面了解光学设计和分析过程以及正确使用可用的光学软件工具可保证每个特定应用最佳的光学设计。光学设计不仅是技术实现的桥梁，更是科技创新的核心驱动力。从基础科研到工业应用，从日常生活到未来科技，其重要性体现在提升系统性能、突破技术瓶颈、改善用户体验等多个层面。

鉴知技术简介：

北京鉴知技术有限公司是一家以光谱检测技术为核心的专业公司。基于高灵敏度拉曼光谱技术及智能定量算法，开发了在线气体分析仪和在线拉曼分析仪，已在精细化工，生物制药，钢铁冶金等行业的工艺在线监测中大量使用，为用户显著提升工艺效率和产能。

常见问题：

1. 问：光纤长度是否影响检测精度？

答：专业级光纤衰减率低于0.5dB/km，20米内信号损耗可忽略。通过光电补偿技术，百米级传输仍可保持信噪比>95%。

2. 问：该仪器能否检测深色或不透明样品？

答：可选用反射式探头或近红外激光（如1064nm），降低样品吸光度干扰，适用于煤炭、深色塑料等材料。

3. 问：在医疗应用中如何确保探头无菌？

答：探头可采用一次性鞘套，或耐受高压蒸汽灭菌（>121℃）。部分型号支持环氧乙烷气体消毒。

4. 问：与传统设备相比，价格差距是否显著？

答：初期投入高约15%-30%，但因减少取样损耗、提升生产效率，通常6-12个月即可收回成本差额。

5. 问：是否适合户外移动检测？

答：主机可便携化，探头防尘防水（IP67标准），已用于野外矿物勘探、污染场地应急检测等场景。