SYNOPSYS 光学设计软件课程八:复消色差
iq$/6!t Fm"$W^H 本课程介绍比使用简单的双胶合透镜,使色差校正更好的透镜。Rutten&van Venrooij的书《望远镜光学》(Telescope Optics)给出了如何设计的简要描述。它的要点是,必须使用满足某些特性的三种不同玻璃。可以通过检查玻璃库显示器选择它们。为了说明,我们将从使用Schott目录中的玻璃类型N-SK4,N-KZFS4和N-BALF10开始设计。以下是初始透镜结构:  N;Bal/kd2 RLE tANG ] ID F10 APO ]_s]Q_+E WAVL .6500000 .5500000 .4500000 pC6_
jIZ APS 3 /7^~* UNITS INCH }8HLyK,4 OBB 0.00 0.5 2.00000 -0.01194 0.00000 0.00000 2.00000 YbKW;L&Ff 0 AIR
Xc!w
y9m 1 RAD -300.4494760791975 TH 0.58187611 4"sP= C 1 N1 1.60978880 N2 1.61494395 N3 1.62386887 (yfTkBy 1 GTB S 'N-SK4 ' *M:Bhw 2 RAD -7.4819193194388 TH 0.31629961 AIR 7nmo p7 2 AIR
cO:x{~ 3 RAD -6.8555018049530 TH 0.26355283 \"SI-`x 3 N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3 1.62823445 L6^h3*JyD 3 GTB S 'N-KZFS4 ' q`P:PRgM 4 RAD 5.5272935517214 TH 0.04305983 AIR Zu,f&smb 4 AIR [C$ 0HW 5 RAD 5.6098999521052 TH 0.53300999 }1V&(#H2 5 N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3 1.68543133 C7{w I`~ 5 GTB S 'N-BAF10 ' )-(NL!?` 6 RAD -27.9819596092866 TH 39.24611007 AIR e\<I:7%Rg 6 AIR C1=[\c~jw 6 CV -0.03573731 D)5wGp 6 UMC -0.05000000 7u zN/LAF 6 TH 39.24611007 iQKfx#kt 6 YMT 0.00000000 Z(L>~+% 7 RAD -11.2104527948015 TH 0.00000000 AIR uyj5}F+O END (I$hw"%& F<$&G'% H 打开此文件,打开SketchPAD(PAD),然后单击GlassTable按钮 。从打开的框中选择Schott列表。显示如下: DcOLK\ 这显示了Schott玻璃库,单击图表按钮... o! 8X< o ...然后选择Plot P(F,e) vs. Ve 4P8:aZM 显示发生了变化,现在横坐标是e线的V-number (0.54607 um),纵坐标是数量(NF – Ne)/(NF – NC)。 /SiQw7yp% 复消色差理论表明必须选择三个不在同一直线上的玻璃。 他们必须形成一个三角形,面积越大越好。 绿色圆圈显示的现有玻璃。他们工作得很好 - 但我们希望可以做得更好。 ?CIa)dhu 单击旁边带有数字“1”的绿色圆圈。 那是目前表面上的玻璃1,N-SK4。 现在单击Properties按钮,查看此玻璃的属性,如下所示。 5GKz@as8 这种玻璃物理性质不是那么稳定:湿度等级为3,酸敏感度为5.让我们看看我们是否能为第一个透镜找到更好的玻璃。 (第一个镜片将与空气接触,物理稳定性非常重要。)再次单击“图形”按钮,然后单击“酸敏感度”单选按钮,然后单击“确定”。 在绿色圆圈附近根据需要滑动鼠标滚轮,使局部图像变得更大,然后单击Full Name按钮。 6
Qmtb2 现在,您可以看到穿过玻璃位置的红色垂直线,显示酸敏感度。玻璃N-SK4的线条相当长,因为该玻璃不是很耐用。在左边你看到N-BAK2,根本没有线(它是最好的类别)。在右侧窗口中显示玻璃名称的地方单击该位置... n#*cVB81 ...再次单击“属性”按钮。很好!该玻璃的酸等级为1,耐湿性更好,价格也更低。 我们没有理由不使用它而是去使用之前的N-SK4。 在表面框中输入表面编号(1),然后单击\Apply/。 玻璃N-BAK2现在分配给表面1。 sdb#K?l 现在通过删除名称(click Spots Only),选择Graph,来清除显示,然后选择No Graph and OK。 {}z7N~ 当然透镜没有针对这种玻璃进行优化,因此我们必须运行优化程序。 这是一个可以完成这项工作的MACro。 bu]bfnYi9 PANT `)'YU^s VLIST RAD 1 2 3 4 5 7 .MKxHM7 VLIST TH 2 4 END 8L:0Wp OHU(?TBo AANT AEC ACC 99`xY$ GSO 0 1 4 M 0 0 t?\osPL GNO 0 .2 3 M .75 0 @c.pOX[]m, GNO 0 .1 3 M 1.0 0 %\A~w3 E END {0?76| ,D8Tca\v SNAP SYNO 30 COap* 6Pz\6DU,I 运行此MACro。 我们得到一个更好的设计,制造更便宜,更耐用的元件,并在0.45至0.65微米的范围内进行校正。 这是该设计的RLE文件: aePk^?KbB RLE t4h* re+ ID F10 APO FGC[yz1g: WAVL .6500000 .5500000 .4500000 ){v nmJJ% APS 3 n'SnqJ&} UNITS INCH s^cHR1^ OBB 0.000000 0.50000 2.00000 -0.00652 0.00000 0.00000 2.00000 RW'QU`N[Y 0 AIR j:0z/gHp$ 1 RAD -167.6807592628928 TH 0.58187611 }u
:sh >2 1 N1 1.53742490 N2 1.54188880 N3 1.54960358 {J[0UZ6 1 CTE 0.800000E-05 CGQ`i 1 GTB S 'N-BAK2 ' h T<v8 2 RAD -7.0647888938302 TH 0.36076391 AIR i9d.Ls 3 RAD -6.5538674975636 TH 0.26355283 0VPa=AW 3 N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3 1.62823445 7z}NI,R}1 3 CTE 0.730000E-05 >6c{CYuT 3 GTB S 'N-KZFS4 ' hUqIjc uL4 4 RAD 5.3138288434095 TH 0.03937000 AIR 4XRVluD%W. 5 RAD 5.4083667709938 TH 0.53300999 z;T?2~g! 5 N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3 1.68543133 G3q\Z`|3h 5 CTE 0.618000E-05 0L'h5i>H) 5 GTB S 'N-BAF10 ' "bJW yUb 6 RAD -19.4177738787113 TH 39.42904372 AIR 4v;/"4)' 6 CV -0.05149921 (f7R~le 6 UMC -0.05000000 D ,nF0p 6 TH 39.42904372 [j):2 6 YMT 0.00000000 YM-,L-HMA 7 RAD -11.1931120564708 TH 0.00000000 AIR kEi!q END q%nWBmPZ~y LBTf}T\ 让我们看看离焦在新设计中如何随色差变化。 6:H@=fEv CHG tks1*I$S< NOP O9bIo]B END @,$>H7o PLOT DELF FOR WAVL = .45 TO .65 L+&$/1h] y\S}U{*Z' 该分析显示在设计范围内的离焦约为0.0026英寸,并且是一个完美的Airy斑。(后者由图像工具(MIT)计算,其中10个波长分配给透镜,在中心产生良好的白斑,具有相干效果。)离焦不为零,因为程序已经平衡了与球差随波长变化的小偏移。两者都很小。(此版本在L8L3.RLE。)我们如何分配10个波长? 使用Spectrum Wizard(MSW)。 }}<^fM 请注意我们如何在这种情况下绘制DELF而不是BACK,就像我们之前所做的那样。我们用NOP指令消除了所有的求解,所以后面的焦点现在已经固定了。但是,近轴离焦DELF现在随波长而变化。
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