SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡

在本課中,我們將設計一個目鏡。我們將讓計算機完成幾乎所有工作。結果是一個具有良好性能的8片鏡片的鏡頭。

我們假設望遠鏡物鏡圖像直徑為1.2英寸,我們希望觀察者看到90度的無畸變圖像。 這種鏡頭可以通過兩種方式設計:從物鏡到眼睛,或者從眼睛到物鏡。 在這個例子中,我們將選擇前一個方案。 (在第37課中,我們將以另一個方案進行。)

我們將從遠處的物鏡將光線對準鏡頭,首先對準鏡頭內一英寸的一點,并要求光線以45度的角度從軸上射出。

1.jpg

以下是DSEARCH上運行的輸入,它將為我們找到配置。(C41M1.MAC)

    TIME

    CORE 12

    OFF 1 99

    DSEARCH 5 QUIET

    SYSTEM

    ID EYEPIECE EXAMPLE

    OBD 1.0E9 45 1.27

    UNI MM

    WAVL CDF

    WAP 1

    END

    

    GOALS

    ELEMENTS 9

    TOTL 200 .01

    BACK 0 0 

    FNUM 7.0 10

    ASTART 5

    THSTART 5

    RSTART 100

    RT 0.25

    NPASS 80

    ANNEAL 100 10 Q 100

    SNAP 10

    TOPD

    STOP FIRST

    STOP FREE

    QUICK 50 100

    FOV 0 .3 .6 .75 .9 1.

    FWT 3 1 1 1 1 1

    END

    

    SPECIAL AANT

    ACA 50 1 1

    ADT 10 .1 10

    M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1

    M -.008 10 A P HH 1

    M -.004 10 A P HH .5

    M -.0064 10 A P HH .8

    M 0 1 A P YA 1

    S GIHT

    END

    GO

    TIME

這是從DSEARCH 返回的圖紙。

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖2

這些都是合理的目鏡配置。 最好的一個在頂部,名為DSEARCH09.RLE,它在PAD中自動打開。

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖3

該程序創建了一個優化MACro并將其加載到編輯器窗口中。 在這里,您可以看到程序生成的目標以及DSEARCH輸入中給出的特殊目標。

    PANT

    VY 0 YP1

    VLIST RD ALL

    VLIST TH ALL

    VLIST GLM ALL

    END

    AANT P

    AEC

    ACC

    M   0.142857E+00  0.100000E+02 A CONST 1.0 / DIV FNUM

    GSR     0.250000     3.000000      4  M     0.000000

    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.300000

    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.600000

    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.750000

    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.900000

    GNR     0.250000     1.000000      4  M     1.000000

    GSO     0.250000     0.246460      4  M     0.000000

    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.300000

    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.600000

    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.750000

    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.900000

    GNO     0.250000     0.082153      4  M     1.000000

    M   0.200000E+03  0.100000E-01 A TOTL

    ACA 50 1 1

    ADT 10 .1 10

    M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1

    M -.008 10 A P HH 1  

    M -.004 10 A P HH .5

    M -.0064 10 A P HH .8

    M 0 1 A P YA 1  

    S GIHT

    END

    SNAP  10/DAMP    1.00000    

    SYNOPSYS   80

讓我們運行這個并觀察鏡頭的改善結果。以下是我們在進行一些優化和模擬退火后得到的結果:

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖4

我們想要進一步改進。將OPD光扇圖分配到PAD 2上,我們在全視場看到一個波長的誤差。

準備一個新的MACro 如下:

    STO 9 

    CHG 

    NOP 

    18 TH 2000 

    19 YMT 

    20 

    END 

    STEPS = 100 

    PLOT YA ON 19 FOR HBAR = 0 TO 1 

    GET 9

運行這個宏。這將完成以下工作: 1.刪除表面 18上的YMT解(通過 NOP, 刪除所有解)。 2.把19號表面放在2000毫米的距離。 這將模擬假定在那個距離的望遠鏡目標。 3.將一個稍后會聚焦于表面20的YMT解賦給表面 19。 4.聲明表面20,因此它是存在的。 5.在視場上制作表面19的主光線攔截圖。如果光線全部撞擊在表面19的中心附近,則像差將受到控制

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖5

我們想要避免 “蕓豆”效應,如果瞳孔有很多球像,就會出現這種效應。 隨著你的眼睛移動,視場的一部分圖像會消失。

在眼睛位置放大圖像,然后單擊按鈕運行Pad Scan?↑。光線可以很好地瞄準眼點。雖不完美——但是,鏡頭的設計是關于權衡的,不是嗎?我們認為這些小錯誤已經足夠好了。

接下來我們要檢查畸變。一些質量差的目鏡顯示出明顯的畸變,因此我們必須進行檢查。命令GDIS 21 G將生成如下圖片:

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖6

我們通過在評價函數中加入一個項目得到了良好的性能,該項目取全局Y坐標并減去GIHT的值??梢赃@么做么?單位都錯了!

該鏡頭處于AFOCAL模式,輸出Y坐標實際上是來自軸的光線角度,以弧度為單位。GIHT類似地是在近軸上的弧度角。如果兩者數值相同,則系統沒有畸變。

現在難點是,我們必須檢查圖像質量。這是大約1/2波長的橫向色差。為了分析這一點,我們給鏡頭設置了10個波長,根據天文物體和人眼的光譜進行加權。首先,我們刪除曲率求解,因此半徑不會隨光譜改變。

    CHG

    NOP 

    END

    MSW

當光譜向導打開時,我們選擇天文學資源例如太陽,月亮,行星。然后我們單擊視覺,并選擇視覺,明視覺。 單擊10個波長的選項,然后單擊“獲取光譜”。

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖7

這是光源和探測器組合的光譜。單擊精細設置,將光譜向右移動一點。然后對鏡頭單擊應用于鏡頭并關閉對話框。

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖8

關閉向導并打開MPF對話框。這將顯示衍射點在視場上的擴散。選擇外觀顯示,通過4放大,然后執行。

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖9SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖10

我們可以通過打開對話框MGS,選擇繪制條紋 X設置為3,然后點擊OK來顯示圖形系統總結

SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖11SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十四:90度目鏡的圖12

衍射限制了大部分視場的清晰度。我們必須判斷目標值。這里顯示的彌散斑與你眼睛能查看的清晰度相當。

這個鏡頭是DSEARCH列表上的頭一個鏡頭,但是我們有時會嘗試其他初始結構的鏡頭。請檢查它們——并注意,由于我們在本課中使用了模擬退火特性,每次返回的結果都會有所不同。所以多運行DSEARCH幾次,每次都要優化和檢查結果。并嘗試使用RSTART的值。

如果我們對這個目鏡的結果滿意的話,下一步就是把它優化成可加工的鏡頭。閱讀有關IRG和ARGLASS的內容,您將了解更多。

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