上一期文章中我们已经介绍了之晓光学工具箱！本期文章将进一步结合实际工程项目，针对特定场景，给出利用之晓光学工具箱【计算页】快速验证指标和方案选型的四个案例。全程零手算，只用工具箱“计算”页点点滑滑，10分钟拿到全套光学指标。看完你也能像资深设计师一样，边喝咖啡边把需求拆成可落地的焦距、F数、视场、口径。接下来，直接上手！
一.某折反式天文望远镜
根据任务需求，可以认为所需设计的光学系统即为一个望远镜物镜，把无穷远低亮度目标成像到探测器焦平面上。针对这一功能，通常有多种设计方案可供选择，提出功能性需求如下：
根据上述指标，可以进行指标分解，天文望远镜中需要关注的核心指标为角分辨率，可以根据瑞利判据进行计算，根据体积要求，取望远镜入瞳大小为200mm，中心波长取550nm，此时角分辨率满足指标要求：
确定口径后，需要进一步选取系统的F数，探测器规格已知，若要满足视场要求，取F数为5.6，则此时有：
根据给定参数，视场满足指标要求：
最终光学系统的外部参数可以确定：
二.某可见光成像物镜
设计任务给出需求如下：
根据上述要求，首先需要选取探测器，根据焦距和视场计算，我们可以得到探测器规格，选取探测器大小为512*512，像元大小为9.7um，以上述数据匹配，满足视场要求：
此时像元大小固定，则有特征频率如下，与指标中对分辨率的要求匹配：
三.某监视相机
若应用需求中要求光学系统需要同时在近点2m处到无穷远都清晰成像，根据其他指标已经确定探测器采用1920*1080，像元3.45um规格，要求全视场大于90度，则首先可以确定F数上界：
进一步可以根据视场要求确认，若要求全视场大于90度，则有焦距上界：
考虑到全视场90°属于较大视场，畸变需要适当放宽，若考虑到存在30%左右畸变，则焦距可以视场放宽（大家想想焦距可以更大还是更小）
取焦距为4mm，则此时可以验证景深和F数选取，只要F数大于1.2，即可满足理论上的景深需求：
但是考虑到镜头同时满足大视场，大口径，设计难度过高，同时场曲等像差因素将极大影响实际景深，因此F数只要满足特定积分时间或工作模式下像面信噪比需求即可，取F数为3，对10m处对焦，此时理论上可以同时满足前后景深需求，但实际设计时仍需考虑实际畸变及各个视场情况。
四.某遥感相机
根据应用场景，相机需满足以下需求：
该指标中的核心要求是目标探测识别能力，可以根据约翰逊准则进行判断，若需辨认型号，考虑50%概率，则需要在目标范围内覆盖12.8个像元，取13像元，则单个像元单个像元大小直接影响了焦距选取。
上面给出了两种常用像元大小对应的最小焦距要求，为了减小光学系统体积，取像元大小接近2.5um的探测器，此时焦距大于320mm即可满足目标探测要求。
用这样的像元大小检索可能采用的相机，若需要同时满足幅宽要求，保留一定设计余量，选取探测器规格5120×5120，焦距取360mm：
焦距取360mm即可满足目标探测识别需求，此时可计算物方幅宽：
目前若要覆盖1km宽度，仅需4800像素，存在一定视场余量，可以满足需求，可以进一步光学系统总视场以及口径选取。F数取3.6时即可满足像元分辨率与奈奎斯特频率的匹配。此时总视场为2.88°，入瞳口径为100mm，以下指标采用折射式系统较为容易实现，若总长要求严格，也可以考虑采用折反式，但视场在同轴折反式中属于较大视场
论证得到光学系统指标如下：
以上通过四个案例，进一步说明了之晓光学工具箱的【计算】页一部分模块功能和具体的使用方法~