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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 LQ'VhNU  
    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。) }DzN-g<K  
    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。 zKf.jpF^  
        
        以下是DSEARCH上运行的输入,它将为我们找到配置。(C41M1.MAC) iTpK:p X  
    RI0 +9YJ  
        TIME =7P(T`j  
        CORE 12 >&DNxw  
        OFF 1 99 PTf.(B"z  
        DSEARCH 5 QUIET SHt#%3EU  
        SYSTEM f%ynod8  
        ID EYEPIECE EXAMPLE se^(1R k  
        OBD 1.0E9 45 1.27 M\w%c5  
        UNI MM 38HnW  
        WAVL CDF ANWUo}j  
        WAP 1 $ 8WJ$73  
        END W:XN!  
         1 z5\>F  
        GOALS N^U<;O?YDW  
        ELEMENTS 9 @uzzyp r>  
        TOTL 200 .01 -_xC,dwK  
        BACK 0 0 t^(#~hx  
        FNUM 7.0 10 ?:1)=I<A4  
        ASTART 5 GTBT0$9 g.  
        THSTART 5 Mz:t[rfs  
        RSTART 100 +/Vi"  
        RT 0.25 ;DN:AgXP  
        NPASS 80 :1(UC}v  
        ANNEAL 100 10 Q 100 DUOSL  
        SNAP 10 F?!  
        TOPD 4}>1I}!k  
        STOP FIRST         mzoNXf:x  
        STOP FREE ja|XFs~  
        QUICK 50 100 ?ybX &V  
        FOV 0 .3 .6 .75 .9 1.     #{L !o5  
        FWT 3 1 1 1 1 1 G ?&T0  
        END j9IeqlL  
         x|oa"l^JZ"  
        SPECIAL AANT 76M`{m  
        ACA 50 1 1 q=|0lZ$`V_  
        ADT 10 .1 10 Me|+)}'p5h  
        M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1     DHO+JtO  
        M -.008 10 A P HH 1         DJ#z0)3<p  
        M -.004 10 A P HH .5     ^FZ7)T  
        M -.0064 10 A P HH .8 D8I)3cXa'  
        M 0 1 A P YA 1         D_MNF =7  
        S GIHT OJH:k~]0!  
        END <(<19t5.  
        GO {x8UL7{  
        TIME xw%'R-  
    uY5Gn.Y  
    这是从DSEARCH 返回的图纸。 Hxm CKW!  
        
        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。 $={WtR  
        
        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。 !1M=9 ~$!  
         WP-'gC6K=  
        PANT }:5>1FfX=  
        VY 0 YP1 }hjJt,m  
        VLIST RD ALL gUq)M  
        VLIST TH ALL Q(e3-a  
        VLIST GLM ALL ?fXlrJ  
        END V^^nJs tV  
        AANT P L beMP  
        AEC P=jbr"5Q:  
        ACC 7:_\t!]  
        M   0.142857E+00  0.100000E+02 A CONST 1.0 / DIV FNUM G$buZspL'd  
        GSR     0.250000     3.000000      4  M     0.000000 s3LR6Z7;i  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.300000 QhHexr6  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.600000 cKj6tT"=O  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.750000 fWBI}~e  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.900000 L'JEkji"  
        GNR     0.250000     1.000000      4  M     1.000000 &xwAE*}  
        GSO     0.250000     0.246460      4  M     0.000000 }Pj3O~z  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.300000 Cl+TjmOV\`  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.600000 jKcnZu  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.750000 1wqsGad+;  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.900000 FrNW@  
        GNO     0.250000     0.082153      4  M     1.000000 Kb#}f/  
        M   0.200000E+03  0.100000E-01 A TOTL ]v^;]0vcr  
        ACA 50 1 1 W,^(FR.  
        ADT 10 .1 10 Va1 eG]jQ  
        M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1 EPz$`#Sh"  
        M -.008 10 A P HH 1   Czs4jHTa`  
        M -.004 10 A P HH .5 h4GR:`  
        M -.0064 10 A P HH .8 +c699j;[  
        M 0 1 A P YA 1   |x AwiF_  
        S GIHT E!4Qc+.   
        END g]g2`ab |  
        SNAP  10/DAMP    1.00000     FH'jP`  
        SYNOPSYS   80 gJy Ft8Z<  
    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: w:z@!<  
        
        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。     !S/hH%C  
    准备一个新的MACro 如下: <9S?wju4W'  
    U/B1/96lJ  
        STO 9 S"iQQV{)Z  
        CHG NAj1ORy4pX  
        NOP 1 D fB9n  
        18 TH 2000 fWR]L47n  
        19 YMT m4@y58n=  
        20 dJ#. m  
        END ua['rOnU  
        STEPS = 100 6NCa=9  
        PLOT YA ON 19 FOR HBAR = 0 TO 1 EX[X|"r   
        GET 9     1GY[1M1^  
    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 Musz+<]  
        
        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。 `F>1xMm  
    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。 #4{f2s[j6  
    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: ?wps_XU  
        
        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! %<e\s6|P:  
    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。 eB:obz  
    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。 -#b-@sD  
    Y.?|[x0Wh  
        CHG U/M(4H3>H  
        NOP ;<#fZ0(l;  
        END O\L(I079  
        MSW s &v<5W2P  
    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”。 xXK7i\ny  
        
        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。 '[p~| mX  
        
        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。 AAsl )  
        
        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 #](k,% 2  
        
        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。 @T1/S&F=  
    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。 /n7F]Ok'*  
    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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