[原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程三十四：90度目镜 [复制链接]

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。 _\LAWQ|M4[  
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。） s0"1W"7vh  
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。 kSw.Q2ao  
        以下是DSEARCH上运行的输入，它将为我们找到配置。（C41M1.MAC） cv["Ps#;`W  
&u_f:Pog  
    TIME Dl%NVi+n  
    CORE 12 qyuU  
    OFF 1 99 dLm~]V3  
    DSEARCH 5 QUIET PGHl:4`Es!  
    SYSTEM 
3l 0>  
    ID EYEPIECE EXAMPLE OE/O:F:1j  
    OBD 1.0E9 45 1.27 xAD:Z"  
    UNI MM ]W%<<S  
    WAVL CDF PQ|kE`
'  
    WAP 1 jC<!Ny-$  
    END GKwm %A  
     X] &Q^  
    GOALS @DrMaTr  
    ELEMENTS 9 ]J C}il_b  
    TOTL 200 .01 fG5U' Vw  
    BACK 0 0 Pz1pEyuL  
    FNUM 7.0 10 ,!3G  
    ASTART 5 Jx@3zl  
    THSTART 5 iFW)}_.  
    RSTART 100 N$H0o+9-Y  
    RT 0.25 j']m*aM1>  
    NPASS 80 `2?9eXC  
    ANNEAL 100 10 Q 100 T'l >$6  
    SNAP 10 @twClk.s  
    TOPD nmVL%66K  
    STOP FIRST         Z*QsDS  
    STOP FREE _d&FB~=  
    QUICK 50 100 %uyRpG3,  
    FOV 0 .3 .6 .75 .9 1.     jyf[O -  
    FWT 3 1 1 1 1 1 'tp1|n/1  
    END :0j9  
     }}v;V*_V  
    SPECIAL AANT %9xz[Ng  
    ACA 50 1 1 a="Z]JGk  
    ADT 10 .1 10 x(7K=K']  
    M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1     $z]gy]F  
    M -.008 10 A P HH 1         B8:_yAv o  
    M -.004 10 A P HH .5     mV} peb  
    M -.0064 10 A P HH .8 x5k6yHn  
    M 0 1 A P YA 1         i!<,8e=  
    S GIHT u~6`9'Ms  
    END #z)@T  
    GO h84}lxT^]  
    TIME `
ej  
M& GA:`  
这是从DSEARCH 返回的图纸。 G@anY=D\EB  
        这些都是合理的目镜配置。 最好的一个在顶部，名为DSEARCH09.RLE，它在PAD中自动打开。 Pm6/sO  
        该程序创建了一个优化MACro并将其加载到编辑器窗口中。 在这里，您可以看到程序生成的目标以及DSEARCH输入中给出的特殊目标。 <1VzQH!o  
     T&I*8 R~  
    PANT 1GVJ3VXt  
    VY 0 YP1 `itaQGLD  
    VLIST RD ALL 0}k[s+^  
    VLIST TH ALL C+$dm)M/q  
    VLIST GLM ALL ](4V3w.  
    END (CS"s+y1  
    AANT P Iw8;",e2  
    AEC 1"009/|  
    ACC 6|t4\'  
    M   0.142857E+00  0.100000E+02 A CONST 1.0 / DIV FNUM R}a,.C  
    GSR     0.250000     3.000000      4  M     0.000000 l)fF)\|;=  
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.300000 eP$0TDZ  
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.600000 R 28v5  
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.750000 Zi[@xG8dm  
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.900000 p mcy(<  
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     1.000000 aHe/MucK  
    GSO     0.250000     0.246460      4  M     0.000000 5@bLDP  
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.300000 y iE[^2Pv  
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.600000 8'_>A5L/C  
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.750000 PmO ut
YV  
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.900000 1g5%Gr/0$5  
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     1.000000 r}MXXn,f  
    M   0.200000E+03  0.100000E-01 A TOTL /pZLt)=P  
    ACA 50 1 1 bWo-( qxq  
    ADT 10 .1 10 kN>%y&cK  
    M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1 yv^j~  
    M -.008 10 A P HH 1   V}=9S@$o  
    M -.004 10 A P HH .5 0F6^[osqtl  
    M -.0064 10 A P HH .8 &i4*tE3],  
    M 0 1 A P YA 1   ZFNM>C^  
    S GIHT E8u:Fgs  
    END *<#jr  
    SNAP  10/DAMP    1.00000     n;)!N  
    SYNOPSYS   80 _ro^<V$%  
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： So\(]S  
        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。     2Otd  
准备一个新的MACro 如下： i)g=Lew  
I.A7H'j  
    STO 9 4<)%Esyb  
    CHG wG
D".CS0  
    NOP m+||t  
    18 TH 2000 uOc:^  
    19 YMT ehl){Dd^  
    20 \:]Clvc  
    END ifl`QZp_  
    STEPS = 100 EFu2&P  
    PLOT YA ON 19 FOR HBAR = 0 TO 1 FA<|V!a  
    GET 9     d76k1-m\o  
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 Ol6jx%Je`  
        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。 b2
6#0;i  
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>M<BO  
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： (wU<Kpt?J  
        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！ ?*|AcMw5
 
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。 n~l9`4wJY  
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,tzt ]>  
'8K5=|!J  
    CHG q  9lz  
    NOP t=o0 #jo  
    END Mh"DPt9@J  
    MSW 'd4I/  
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”。 @H
2c77%  
        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。 [74HUw>  
        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。 F
]DRT6)  
        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 =/Pmi_  
        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。 8TGO6oY+=  
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。 +>h}Uz  
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。