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做光学设计需要掌握的6种能力

2020-07-02 2280 0

       编者的话:对于“光学设计”,多少人在进入照明行业多年后仍然一知半解,时常保持敬畏之心;也有的人酷爱物理,愿意尝试学习甚至转行做光学设计。那么光学设计到底是做什么的?来听光学设计工程师卢卡说道说道,做光学设计需要掌握的6种能力是什么?

01对光学原理的理解 

      针对成像设计,要理解基本的像差理论,像质判定的方法和图表等等;针对非成像设计,要理解光学扩展量定义,理解材质散射模型等等。更重要的,做任何设计之前,是要从原理上判定设计的可行性,确定出设计的上限,避免一开始就定了一个不可实现的设计目标。

      另外,书上的知识只是很小一部分,在设计过程中,不断反复加深理解才是理解理论最关键的部分,当你焦头烂额身心疲惫的完成设计,并发现了一点点规律时,突然意识到“这不就是书里的XXX定理吗?!”,此时才能算真正的融会贯通。

02光学类设计软件理解和运用 

      这是光学设计工程师的基本能力,每个工程师都应该熟练掌握至少一种光学设计软件。至于软件的选择,随自己的学习环境和工作环境选择即可,简单来说,师兄师姐,同事前辈们用什么,你就学着用什么。

      这一点非常重要,没有沟通,你会多走很多弯路。另外值得注意的是,光学软件都是国外公司编写的,作为一种专业性非常强的软件,其与特定的理论、公式、模型乃至书籍高度绑定,遇到不可理解的问题时,不仅要多读软件的 Manual ,甚至还需要去查书籍与论文的出处。只有真正理解了,才能更好的运用软件。

03光学设计周边软件的运用能力 

      指的是与光学设计相关的机械设计、科学计算、软件编程等。机械设计对于成像设计来讲,不仅仅只是出几张光学图纸,还有至关重要的公差传递、杂散光控制等;对于非成像光学设计则更重要,不夸张的说,该类型的设计过程中80%的时间是在 3D 软件中进行的。

      具备科学计算和编程能力能够大幅提升光学设计能力的上限和效率,能否熟练编写各设计软件的宏语言是区分入门和高手的一个重要指标。

04对光学加工工艺的了解和掌握 

      设计出来的产品必须具备可制造型,这是常识,但这也是最容易被忽视的地方,在这地方栽跟头会造成时间和成本非常严重的损失。同时,这也是最容易出现技术创新的地方,新技术、新工艺的出现能够使得设计空间的边界被大幅拓展,从而产生新的想法、设计,乃至一个新领域。

      另外,检测设备和检测技术也属于工艺中非常重要的一部分,测得越准则加工精度就越高,设计-加工(试制)-调试-检测-改进设计形成闭环对提升产品品质至关重要。在我看来,每个光学设计工程师都应该能够自己操作测量设备。

05对专业细分领域知识的了解 

      光学各个细分领域之间可谓隔行如隔山。即使是看着很相似的结构和系统,由于应用和需求区别,关注点、性能判断乃至名称都是不一样的。一个简单的平凸透镜,可以作为成像镜头中的一个镜片,也可以成为一个汽车头灯的一部分,还可以用在激光系统中扩束整形。


      一个新领域的设计需求摆在面前时,必须同时去了解该领域内的制造工艺、关注点、法规、行业平均水平乃至国内外的差异,每一个设计中的遗漏点都是后期生产中的一颗雷。请对每一个领域都保持敬畏。

06动手调试的能力 

      很少有设计能够一蹴而就,都是一个个设计-加工(试制)-调试-检测-改进设计的循环堆叠而成,没有捷径。设计者如果有条件能够自己下场调试,一定要抓住机会去尝试,相信我,这样的机会不是在你职业生涯的每个阶段都有的。从调试中获得的细节信息会让你的设计考虑的更周到。

      话说回来,并不要求每一个光学设计工程师都从一而终,职业路线千万条,找到自己合适的就可以。我见过算法研究很深的同行转行去做了图像,也见过对行业理解深刻的同行转去做了产品经理,甚至动手能力很强的一个同事经营了一个小工厂。

      以上,是卢卡根据多年的实际经验为你展开的技术地图,对于一个光学设计者而言,要求确实是多方面多维度的,修行的道路蜿蜒而漫长,需要你有浓厚的兴趣和毅力去坚持,希望能够帮助到屏幕前的你。
 


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