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    [原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程三十四:90度目镜 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-08
    在本课中,我们将设计一个目镜。我们将让计算机完成几乎所有工作。结果是一个具有良好性能的8片镜片的镜头 -m E  
    我们假设望远镜物镜图像直径为1.2英寸,我们希望观察者看到90度的无畸变图像。 这种镜头可以通过两种方式设计:从物镜到眼睛,或者从眼睛到物镜。 在这个例子中,我们将选择前一个方案。 (在第37课中,我们将以另一个方案进行。) bcUC4g\9N  
    我们将从远处的物镜将光线对准镜头,首先对准镜头内一英寸的一点,并要求光线以45度的角度从轴上射出。 >0kmRVd  
        
        以下是DSEARCH上运行的输入,它将为我们找到配置。(C41M1.MAC) H&~5sEGa  
    U? {'n#n 5  
        TIME <j{0!J@:  
        CORE 12 E]e, cd  
        OFF 1 99 GU:r vS!  
        DSEARCH 5 QUIET )!'Fa_$ e  
        SYSTEM @47[vhE  
        ID EYEPIECE EXAMPLE ;Fx')  
        OBD 1.0E9 45 1.27 P'-JbPXU  
        UNI MM tx2Vyu  
        WAVL CDF MF f05\aDu  
        WAP 1 hO5K\QnRL  
        END i7i|370  
         Uc_'3|e  
        GOALS \Oi5=,  
        ELEMENTS 9 XRClBTKF  
        TOTL 200 .01 ZM dM_i?  
        BACK 0 0 sKe9at^E]>  
        FNUM 7.0 10 b*btkaVue  
        ASTART 5 +vSCR (n  
        THSTART 5 5%2ef{T[  
        RSTART 100 HXD*zv@ *6  
        RT 0.25 9(QU2QY  
        NPASS 80 y%{*uH}SL  
        ANNEAL 100 10 Q 100 Y&oP>n! ei  
        SNAP 10 4w;r l(s  
        TOPD S^3g]5YX  
        STOP FIRST         t}5'(9  
        STOP FREE f}L>&^I)  
        QUICK 50 100 /Ki0+(4  
        FOV 0 .3 .6 .75 .9 1.     B, QC -Tn  
        FWT 3 1 1 1 1 1 yq/[/*7^  
        END r24\DvS  
         hEyX~f  
        SPECIAL AANT Y{%4F%Oy  
        ACA 50 1 1 UgF)J  
        ADT 10 .1 10 ]&3s6{R  
        M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1     Zp/qs z(]  
        M -.008 10 A P HH 1         I ybl;u  
        M -.004 10 A P HH .5     d[s;a.  
        M -.0064 10 A P HH .8 {B'Gm]4  
        M 0 1 A P YA 1         ,Hik(22  
        S GIHT aHBByH  
        END W /~||s  
        GO O vyB<r  
        TIME c7FfI"7HR  
    R-g>W  
    这是从DSEARCH 返回的图纸。 LV}UBao5n  
        
        这些都是合理的目镜配置。 最好的一个在顶部,名为DSEARCH09.RLE,它在PAD中自动打开。 H]% mP|  
        
        该程序创建了一个优化MACro并将其加载到编辑器窗口中。 在这里,您可以看到程序生成的目标以及DSEARCH输入中给出的特殊目标。 ^yn[QWFO  
         . 1{vpX  
        PANT jw`&Np2Q  
        VY 0 YP1 v`z=OHc  
        VLIST RD ALL y9V;IXhDc  
        VLIST TH ALL (&9DB   
        VLIST GLM ALL k#8S`W8^  
        END oiTMP`Y  
        AANT P ?`vM#)  
        AEC 1jZDw~  
        ACC |x _ -I#H  
        M   0.142857E+00  0.100000E+02 A CONST 1.0 / DIV FNUM /tId#/Y  
        GSR     0.250000     3.000000      4  M     0.000000 Z4wrXss~  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.300000 ;55tf l  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.600000 w*&n(zJF>  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.750000 s8f3i\1  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.900000 &J5-'{U|0  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     1.000000 gTmUK{y'  
        GSO     0.250000     0.246460      4  M     0.000000 wzNt c)~i  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.300000 ~xlMHf  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.600000 4e(9@OLP  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.750000 nJ'>#9~a'>  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.900000 Ovl?j&8  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     1.000000 }\PE {  
        M   0.200000E+03  0.100000E-01 A TOTL C$AIP\j- )  
        ACA 50 1 1 a0V8L+v(  
        ADT 10 .1 10  rvwl  
        M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1 ^|F Vc48{  
        M -.008 10 A P HH 1   1A`?y& Ll  
        M -.004 10 A P HH .5 C]\^B6l<  
        M -.0064 10 A P HH .8 .(MbP  
        M 0 1 A P YA 1   \Age9iz&  
        S GIHT 2-c U -i4  
        END PO1:9  
        SNAP  10/DAMP    1.00000     rHC+nou  
        SYNOPSYS   80 <WHs  
    让我们运行这个并观察镜头的改善结果。以下是我们在进行一些优化和模拟退火后得到的结果: RAv RNd  
        
        我们想要进一步改进。将OPD光扇图分配到PAD 2上,我们在全视场看到一个波长的误差。     iS:PRa1  
    准备一个新的MACro 如下: :N+#4rtgUY  
    *Lb(urf  
        STO 9 xu_XX#9?b  
        CHG :YRzI(4J  
        NOP Vtz yB  
        18 TH 2000 s5zGg]0  
        19 YMT ,/w852|ub  
        20 #T$'.M  
        END )bIK0h  
        STEPS = 100 7&RJDa:a7T  
        PLOT YA ON 19 FOR HBAR = 0 TO 1 9(N)MT5F  
        GET 9     XTi0,e]5{u  
    运行这个宏。这将完成以下工作: 1.删除表面 18上的YMT解(通过 NOP, 删除所有解)。 2.把19号表面放在2000毫米的距离。 这将模拟假定在那个距离的望远镜目标。 3.将一个稍后会聚焦于表面20的YMT解赋给表面 19。 4.声明表面20,因此它是存在的。 5.在视场上制作表面19的主光线拦截图。如果光线全部撞击在表面19的中心附近,则像差将受到控制 r 0?hX  
        
        我们想要避免 “芸豆”效应,如果瞳孔有很多球像,就会出现这种效应。 随着你的眼睛移动,视场的一部分图像会消失。 ) v[Knp'  
    在眼睛位置放大图像,然后单击按钮运行Pad Scan™↑。光线可以很好地瞄准眼点。虽不完美——但是,镜头的设计是关于权衡的,不是吗?我们认为这些小错误已经足够好了。 y-)+I<M  
    接下来我们要检查畸变。一些质量差的目镜显示出明显的畸变,因此我们必须进行检查。命令GDIS 21 G将生成如下图片: Z68Wf5@to&  
        
        我们通过在评价函数中加入一个项目得到了良好的性能,该项目取全局Y坐标并减去GIHT的值。可以这么做么?单位都错了! ^qId]s  
    该镜头处于AFOCAL模式,输出Y坐标实际上是来自轴的光线角度,以弧度为单位。GIHT类似地是在近轴上的弧度角。如果两者数值相同,则系统没有畸变。 }TX'Z?Lq  
    现在难点是,我们必须检查图像质量。这是大约1/2波长的横向色差。为了分析这一点,我们给镜头设置了10个波长,根据天文物体和人眼的光谱进行加权。首先,我们删除曲率求解,因此半径不会随光谱改变。 _#^A:a^e8  
    >QZt)<[  
        CHG x3I%)@-Z  
        NOP ?{.b9`  
        END Wf`Oye Rz  
        MSW $5Y^fwIK  
    当光谱向导打开时,我们选择天文学资源例如太阳,月亮,行星。然后我们单击视觉,并选择视觉,明视觉。 单击10个波长的选项,然后单击“获取光谱”。 ,# jOf{L*  
        
        这是光源和探测器组合的光谱。单击精细设置,将光谱向右移动一点。然后对镜头单击应用于镜头并关闭对话框。 Xb+if  
        
        关闭向导并打开MPF对话框。这将显示衍射点在视场上的扩散。选择外观显示,通过4放大,然后执行。 xo)?XFM2  
        
        我们可以通过打开对话框MGS,选择绘制条纹 X设置为3,然后点击OK来显示图形系统总结 *09\\ G  
        
        衍射限制了大部分视场的清晰度。我们必须判断目标值。这里显示的弥散斑与你眼睛能查看的清晰度相当。 Y9H *S*n  
    这个镜头是DSEARCH列表上的头一个镜头,但是我们有时会尝试其他初始结构的镜头。请检查它们——并注意,由于我们在本课中使用了模拟退火特性,每次返回的结果都会有所不同。所以多运行DSEARCH几次,每次都要优化和检查结果。并尝试使用RSTART的值。 GdfK xSO  
    如果我们对这个目镜的结果满意的话,下一步就是把它优化成可加工的镜头。阅读有关IRG和ARGLASS的内容,您将了解更多。
     
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