通常，光學(xué)設(shè)計(jì)師會使用光線追蹤軟件來構(gòu)建光學(xué)設(shè)計(jì)，但是，該軟件所提供的系統(tǒng)基本上是置于空氣中的。最終購買和/或制造光學(xué)組件時，您需要采用某種方式對該系統(tǒng)進(jìn)行安裝、裝配，以及可能需要執(zhí)行的對準(zhǔn)操作。如果在光學(xué)設(shè)計(jì)階段納入針對機(jī)械設(shè)計(jì)、裝配以及對準(zhǔn)的各項(xiàng)考量，您可以大幅節(jié)省時間，降低后期對代價高昂的更改與組件重新設(shè)計(jì)的需求.

1. 考慮封裝大小與重量

在規(guī)劃光學(xué)組件的安裝方式時，首先應(yīng)考慮的因素之一是可能的大小或重量限制，該限制會針對光學(xué)元件機(jī)械安裝設(shè)計(jì)所采用的整體方法產(chǎn)生推動作用。您是否在可使用整個桌面的試驗(yàn)板上設(shè)置原型組件？空間大小是否有限制？該組件是否由人為攜帶？這些類型的考量也許會限制可能采用的安裝和/或?qū)��?zhǔn)組件的數(shù)量。如果您需要在最終裝配后仍然能訪問到物體、成像以及系統(tǒng)光闌，您還應(yīng)該考慮它們的所處位置。光闌（固定大小或可調(diào)整的實(shí)際光圈，可限制能通過系統(tǒng)的光束）可以位于光學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)的某個位置或位于任一端。請務(wù)必確保光闌的位置在您的光學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)有足夠的空間，以便在機(jī)械設(shè)計(jì)時可實(shí)現(xiàn)該位置的設(shè)計(jì)。如圖 1 所示，左側(cè)的光學(xué)設(shè)計(jì)示例是可行的設(shè)計(jì)，而右側(cè)示例中，不可能做到將可調(diào)光圈恰當(dāng)?shù)胤胖迷陔p合透鏡之間。在光學(xué)設(shè)計(jì)階段可以輕松滿足可能的空間限制，但在之后的步驟中則很難做到這一點(diǎn).

圖 1: 1:1 像傳遞系統(tǒng)的示例，其中包括插入可調(diào)光圈可行（頂部）與不可行（底部）的設(shè)計(jì).

2. 設(shè)計(jì)目的是用于重新裝配嗎?

對光學(xué)設(shè)計(jì)的裝配流程進(jìn)行規(guī)劃時，可以推動設(shè)計(jì)決策的一個細(xì)節(jié)在于裝配是否僅僅是一次性的，或者是否會進(jìn)行拆卸與重新裝配。如果不需要拆卸，那么使用粘合劑或其他永久/半永久安裝方法可能不會有問題。但是，如果需要拆卸或改裝系統(tǒng)，請預(yù)先考慮將如何執(zhí)行。如果要置換零件，例如要輪換使用同一設(shè)置中的不同鍍膜反射鏡，請確定您是否能輕松接觸到這些組件，以及是否需要使組件保持對準(zhǔn). 動態(tài)安裝選件或TECHSPEC® 光學(xué)籠式系統(tǒng)（如圖 2 中所顯示的系統(tǒng)）可以在這方面為您節(jié)省大量時間，避免許多挫折.

圖 2: 動態(tài)安裝選件或TECHSPEC® 光學(xué)籠式系統(tǒng)可以簡化系統(tǒng)調(diào)整

3. 了解運(yùn)動需求與對準(zhǔn)需求

對于一些簡易系統(tǒng)來說，只需將光學(xué)組件置于其固定器或管中，就可以完成裝配和對準(zhǔn)，不需要進(jìn)行調(diào)整。但是在許多情況下，在使用時必須對光學(xué)組件進(jìn)行正確對準(zhǔn)，可能還需進(jìn)行調(diào)整，以保持所需的設(shè)計(jì)性能。創(chuàng)建光學(xué)設(shè)計(jì)時，請考慮是否需要調(diào)整離心（X 與 Y 方向的平移）、軸向運(yùn)動（Z 方向的平移）、角向運(yùn)動（俯仰/傾斜），以及是否需要調(diào)整諸如偏振片、波片或衍射光柵等組件的方位。可能需要對個別組件、光源、相機(jī)/像平面或整個系統(tǒng)進(jìn)行此類調(diào)整。充分了解所需進(jìn)行的調(diào)整是非常重要的，除此之外，機(jī)械結(jié)構(gòu)件越昂貴，我們所需的裝配者技能水平就越高。了解運(yùn)動需求有助于節(jié)省時間與資金.

4. 避免雜散光

雜散光是光學(xué)系統(tǒng)中不需要的光線的總稱。如果光線傳播到光學(xué)設(shè)計(jì)目的之外的位置，會產(chǎn)生各種問題，包括重（多）像、像對比度降低，甚至在高功率激光應(yīng)用中出現(xiàn)玻璃故障。標(biāo)準(zhǔn)光線跟蹤軟件套件通常會進(jìn)行某種程度的一階雜散光分析，可用于評估對于您的光學(xué)系統(tǒng)來說，這是否是一個潛在的問題。使用非序列光線跟蹤分析還可以完成更全面的調(diào)查。圖 3 展示了在 FRED（光學(xué)設(shè)計(jì)軟件）中完成的雜散光分析，以調(diào)查從特定金屬表面反射的光產(chǎn)生的影響.

圖 3: 雜散光分析有助于在最終設(shè)計(jì)中避免產(chǎn)生像對比度問題

如果雜散光是您光學(xué)系統(tǒng)的潛在問題，可以采用一些方法來減輕雜散光產(chǎn)生的影響。例如，在管的內(nèi)徑添加螺紋或放置額外的光圈以防止雜散光射出系統(tǒng)，這些方法可用于防止產(chǎn)生不需要的光線。此外，可將安裝組件涂黑（即對鋁進(jìn)行黑色陽極氧化或?qū)︿撨M(jìn)行黑色氧化）或以黑色材料覆蓋。也可如圖 4 所示，使用油漆或油墨將邊緣或透鏡涂黑。理想情況下，應(yīng)該在設(shè)計(jì)階段即意識到所有雜散光問題，并可通過移動或修改元件或像平面來解決這些問題.

圖 4:將邊緣涂黑的透鏡（左）與標(biāo)準(zhǔn)透鏡（右）進(jìn)行比較，前者可減少雜散光，提高光學(xué)系統(tǒng)的信噪比

5. 注意環(huán)境影響

如上文所述，使用建模軟件設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)通常會被置于不會受到環(huán)境影響的空氣中進(jìn)行作業(yè)。但是在實(shí)際情況中，光學(xué)系統(tǒng)可能會面對許多不良的環(huán)境條件，包括壓力、加速/震動（若跌落）、振動（在運(yùn)送或工作時）、溫度波動，或可能需要在水中或其他物質(zhì)中工作。如果您預(yù)期光學(xué)系統(tǒng)在受控條件下的工作狀況與空氣中的工作狀況不同，應(yīng)完成進(jìn)一步分析，以便通過設(shè)計(jì)來最大限度降低環(huán)境影響（被動解決方案），或采用主動反饋回路來維持系統(tǒng)的性能。多數(shù)光學(xué)設(shè)計(jì)程序可以應(yīng)對其中某些方面（諸如溫度和壓力）的問題，但是其他程序則可能需要進(jìn)行全面的環(huán)境分析.