在本課程中，我們將展示一個具有挑戰性的問題，然后利用這些工具，在短時間內，找到優秀的設計。我們將使用 DSEARCH 來獲取初始結構，然后使用其他功能來修改鏡頭結構，提高其性能。

（在本課中，我們將使用模擬退火功能進行搜索和優化，因為它通常會返回最佳結果。但是，由于流程的隨機性，該功能并不總是返回相同的結果，因此如果運行這個練習本身，結果可能會有所不同。但整體質量大致相同。）

根據下面要求設計一個廣角目鏡。

LOG

TIME

CORE 14

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 8.0 10

ASTART 10

THSTART 10

RSTART 400

RT 0.0

NPASS 80

DELAY OFF

ANNEAL 100 25 Q

SNAP 10

TOPD

STOP FIRST             

STOP FREE

QUICK 50 100

FOV 0 .3 .6 .75 .9 1.     ! 校正6個視場點

FWT 3 1 1 1 1 1

END


SPECIAL AANT

ACA 50 1 1

ADT 10 .1 1

M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1    ! 控制眼距

M -.008 4 A P HH 1         ! 將光瞄準物的右側

M -.004 4 A P HH .5        ! 控制光瞳像差

M -.0064 4 A P HH .8

M 0 1 A P YA 1            

S GIHT

END

GO

TIME

DSEARCH 返回的最佳設計，優化和退火

該圖顯示了波前差，均小于 1/4 波長。到現在為止還挺好。但是，還必須觀察并糾正這些廣角目鏡中的光瞳像差。如果這些像差太大，當用戶掃描視場時，視場的一部分會變黑。我們必須進行檢查。

準備一個新的 MACro 如下:

并運行它。這將進行下列工作:

1.去除表面18的YMT求解 (通過NOP，去除所有的求解)。

2.將表面19放置在距離為2000毫米的位置。這將模擬在該距離處的望遠鏡物鏡。

3.將YMT求解分配到表面19，然后聚焦于表面20。

4.聲明表面20。

5.繪制一幅在表面19上的主光線截距圖。如果光線都落在表面19的中心附近，像差就會得到控制。

運行此 MACro，您會看到物體處的光瞳像差，如下所示。F / 8，在 2000mm 的距離處，物鏡的直徑將為 250mm。因此，6 毫米的主光線誤差僅為物鏡尺寸的 2.4％ 左右，我們允許在 2.54 毫米的入瞳上存在約1/2毫米像差，或約 20％的像差，因此我們判斷這種修正程度令人滿意。然而，這并不是沒有代價的; SPECIAL AANT 部分的 HH 目標對任何表現出大的光瞳像差的解進行了控制。您可以隨意調整這些目標的權重，根據您的喜好平衡所有誤差。
在命令窗口中輸入 PLOT YA  ON 19 FOR  HBAR  =  0  TO  1 

為目鏡計算的物鏡上的光瞳像差

目鏡已經處于衍射極限，但尚未完成，因為我們沒有控制在視場光闌處的圖像質量。

我們必須控制它 - 但是鏡頭還沒有視場光闌。在 WorkSheet 中，單擊“添加表面”按鈕，如下所示

然后單擊曲面 3 和 4 之間的軸。如圖所示，添加表面

帶有附加表面的鏡頭

現在在 WS 編輯窗格中輸入 5 FLAG

并點擊更新。現在您可以在 AANT 文件中使用該名稱引用該表面。編輯 DSEARCH 為您生成的 MACro。

PANT
VY 0 YP1
VLIST RD ALL
VLIST TH ALL
VLIST GLM ALL
END
AANT P
AEC 3 1 1 
ACM 3 1 1
ACC
GTR 0 2 4 P 1 0 FLAG 
GTR 0 2 4 1 1 0 FLAG 
GTR 0 2 4 3 1 0 FLAG 
M 0 10 A 1 YA 1 0 0 0 FLAG 
S 3 YA 1 0 0 0 FLAG
M   0.125000E+00  0.100000E+02 A CONST 1.0 / DIV FNUM
GSR     0.000000     3.000000      4  M     0.000000
GNR     0.000000     1.000000      4  M     0.300000
GNR     0.000000     1.000000      4  M     0.600000
GNR     0.000000     1.000000      4  M     0.750000
GNR     0.000000     1.000000      4  M     0.900000
GNR     0.000000     1.000000      4  M     1.000000
GSO     0.000000     0.281753      4  M     0.000000
GNO     0.000000     0.093918      4  M     0.300000
GNO     0.000000     0.093918      4  M     0.600000
GNO     0.000000     0.093918      4  M     0.750000
GNO     0.000000     0.093918      4  M     0.900000
GNO     0.000000     0.093918      4  M     1.000000
M   0.200000E+03  0.100000E-01 A TOTLACA 50 1 1
M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1        ! 控制眼距
M -.01 5 A P HH 1              
M -.005 5 A P HH .5            ! 控制光瞳像差
M -.008 5 A P HH .8
M 0 1 A P YA 1                 ! 控制畸變
S GIHT
END
SNAP/DAMP 1
SYNOPSYS   80

鏡頭在增加一個透鏡之前，優化視場光闌

是時候運行自動元件插入功能了。在 PANT 命令之前，添加如下命令行

AEI 6 1 123 0 0 1 0 0

再次運行 MACro。該程序在前端附近添加了一個火石玻璃元件，像更好了。注釋掉 AEI 命令行，再次優化，然后模擬退火。評價函數降低了。

鏡頭通過添加新鏡片后重新優化

你還必須注意像這樣的廣角設計中的中間視場點。運行 PAD 掃描，您會看到校正的像差仍然低于 1/4 波長。

創建一個檢查點并輸入 MRG 以打開 Real Glass 菜單。選擇 Ohara 目錄，玻璃庫 6，安靜，SORT，然后單擊 OK。

讓我們來看看畸變。輸入 GDIS 21 G. 基本沒有畸變。

最終設計的畸變圖

現在我們必須檢查在視場光闌處圖像的校正。制作一個檢查點并輸入

這會截斷表面 11 處的鏡頭（它是暫時的，因此我們可以在視場光闌處評估圖像）。只有 TFAN 會影響目視光闌處的清晰度。

使用光譜向導模擬 10 個波長，可見光譜，強光。然后打開圖像工具菜單（MIT），選擇 0.1 mm 的參考尺寸，相干效果，HBAR = 1 的點光源，多波長，然后單擊處理。

MIT 對話框，帶有視場光闌邊緣上的點的圖像?？雌饋砗芮逦?。

實際上，視場光闌處的彌散斑接近于 Y 方向上的衍射極限?；謴蜋z查點，以便評估最終圖像。

這個鏡頭似乎符合我們的每一個要求。要進行驗證，請運行 Spectrum Wizard（MSW）以定義可見光譜間隔的 10 個波長，然后運行 OFPSPRD 功能以顯示視場上的衍射圖案。（使用 MPF 對話框;選擇顯示視覺外觀, 放大 4）結果如下所示。

這個目鏡將產生一個無畸變的像。對光瞳像差的檢查顯示，在視場中光瞳的偏離小于允許的 1/2 毫米。

DSEARCH 可以在幾秒鐘內探索設計樹的數百個分支，使用不同的輸入將探索其他分支。對于設計空間的研究，這是一個可以使用的工具。

這節課我們講了好幾次;有時結果并不像這個那么好，在一種情況下，我們只有9個元件的透鏡幾乎和這個 10 個元件的透鏡一樣好。DSEARCH 可以在幾秒鐘內探索設計樹的數百個分支，使用稍微不同的輸入將探索其他分支。對于設計空間的研究，這是一個好用的工具。

新用戶可能想知道為什么本課要求物方類型 OBD 并激活 WAP 1 選項。對于一些光學器件，在設計這樣的目鏡時，就是所謂的“Ftheta”鏡頭。在普通的相機鏡頭中，人們希望像高與物高成比例;那么沒有畸變。但是這在目鏡中是行不通的，因為目鏡需要物和像的角度成比例，而不是高度成比例。OBD 指定物體角度（此處為 45 度，從眼點追蹤），然后視場參數 HBAR 也指歸一化角度，也不是高度。當糾正畸變時，角度是成比例的，并且視場星點之間的明顯角度間隔是恒定的，無論它們出現在視場中的哪個位置，正如人們所期望的那樣。由于角度放大率在視場上是恒定的，根據拉格朗日定律，入射光束（在眼睛處）的直徑也是恒定的。WAP 1 選項負責這一點。

我們從這節課中學到了什么？很明顯，數值方法是有效的。經典的設計師將在這樣的設計上工作很多天，如果他們成功，他們會為結果感到自豪。他們將對哪些元件糾正哪些像差等有所了解。另一方面，本課中使用的數值工具將在很短的時間內產生出色的設計。如果你的目標是以最低的成本獲得產品，不管它是如何工作的，那么數值方法顯然是最有效的。如果您想知道它是如何工作的，請查看第三個 CPLOT 功能。