設計與製造

成像資源指南第3.6部份

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設計規格與實際性能

"這個鏡頭表現如何？"這問題聽起來或許簡單，但答案卻很複雜。對機器視覺鏡頭而言，必須先考慮某些因素，例如使用的照明光源、物件工作距離、鏡頭 f/# 和傳感器尺寸。接著，還需清楚界定這個問題：這個鏡頭和設計規格比起來的實際表現如何。

設計規格

設計規格是假設鏡頭完全依設計製造：透過光學模擬軟體(如Zemax、Code V 或其他種軟體)，設計人員可以預估鏡頭在任何情境下的表現，模擬相關資料。然而，這不是最佳的性能資料，現實中不可能所有因素都符合設計規格。

實際性能

相反地，「實際性能」是透過真實的製造公差，預測鏡頭的性能數值。實際性能很難預測，因為要考慮很多影響鏡頭性能的公差，例如鏡片的組裝位置和形狀，以及所使用玻璃的折射率和色散係數。Zemax 模擬的公差分析 (用來設定鏡頭公差參數) 通常約有 100 -200 個指令，Code V 公差分析也有 200 - 400 個指令，依鏡片數量和組裝方法而有很大差異。

簡而言之，在實際性能的模擬中，每一參數都會在公差範圍內隨機變化，接著再以數據評估性能，判斷多少隨機組裝鏡頭滿足性能。過程中會評估某些特定參數，例如特定頻率和視場位置的MTF，藉此瞭解鏡頭符合性能要求的可能性。

藉由鏡頭的設計檔案，可以輕易模擬其在任何給定條件 (如MTF、畸變或光斑大小)下的設計性能。雖然這不如帶公差、實際性能的預測精準，但在特定情況下仍可得到近似值，是相當實用的比較工具。預知更多詳情請參見設計可製造鏡頭和組件的技巧。

設計可製造的鏡頭和結構件

成功的鏡頭設計不僅成功地創造出設計圖紙，還包括製造，組裝，測試，和實作。有時，鏡頭可能會設計規格上成功，但在隨後的製造階段(組裝或測試)之中失敗。因此，必須認識光學製造的細節差別，要特別注意對設計和製造的統計模型假設實用性。 從一開始設計鏡頭時，設計人員必須考慮每個鏡片外型限制，組裝生產條件和公差分析。

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