SYNOPSYS 光学设计软件课程八：复消色差
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w^MiyX
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：  v(;n|=O
RLE ,"5][RsOn
ID F10 APO I ;F\'P)e
WAVL .6500000 .5500000 .4500000 z@[-+ Q:
APS 3 ht2J, 1t
UNITS INCH 8 *^*iEsR
OBB 0.00 0.5 2.00000 -0.01194 0.00000 0.00000 2.00000 M8${&&[;
0 AIR B^Hh rz!
1 RAD -300.4494760791975 TH 0.58187611 B/I1<%Yk
1 N1 1.60978880 N2 1.61494395 N3 1.62386887 ZMGC@4^F
1 GTB S 'N-SK4 ' #6@4c5{2=4
2 RAD -7.4819193194388 TH 0.31629961 AIR L [tq@[(IJ
2 AIR up2 wkc8
3 RAD -6.8555018049530 TH 0.26355283 UN|S!&C $
3 N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3 1.62823445 t**MthnW
3 GTB S 'N-KZFS4 ' h/]));p
4 RAD 5.5272935517214 TH 0.04305983 AIR GHpP
*x
4 AIR Hb\['VhzM
5 RAD 5.6098999521052 TH 0.53300999 7A^L$TY
5 N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3 1.68543133 $:D\yZ,
5 GTB S 'N-BAF10 ' V ^< Zs//7
6 RAD -27.9819596092866 TH 39.24611007 AIR ?hKpJA'%
6 AIR Sb^o`~ Eh
6 CV -0.03573731 GYtp%<<9;
6 UMC -0.05000000 >cH}sNHy
6 TH 39.24611007 O+t'E 9Fa
6 YMT 0.00000000 @s0 mX3P
7 RAD -11.2104527948015 TH 0.00000000 AIR |eqp3@Y1E
END _Uhl4Mh
yT[)V[}
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： "] ]aF1
这显示了Schott玻璃库，单击图表按钮... o,'Fz?[T%
...然后选择Plot P(F,e) vs. Ve |a=7P
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)。 ;0-R"c)-
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。 Y+Cv 9U0
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。 n(
zzH
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。 +|qw >1J(
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... 8|tnhA]~
...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。 @ zT2!C?^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。 aa}U87]k
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。 W !JEl|]
PANT Lc0=5]D
VLIST RAD 1 2 3 4 5 7 vw
:&c.zd
VLIST TH 2 4 END i<*W,D6
c9Q _Qr0'
AANT AEC ACC {Gw{W&<
GSO 0 1 4 M 0 0 V!QC.D<
GNO 0 .2 3 M .75 0 .@psW0T%
GNO 0 .1 3 M 1.0 0 EPU 3Jban
END \ lK `
:(;ho.zz
SNAP SYNO 30 |OIU)53A-
4ULdf|o P"
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： Y^eF(
RLE '?T<o
ID F10 APO 6
2t 9SY
WAVL .6500000 .5500000 .4500000 f |NXibmP
APS 3 D[` ~=y(
UNITS INCH S7b7zJ8A
OBB 0.000000 0.50000 2.00000 -0.00652 0.00000 0.00000 2.00000 'q l<R0g
0 AIR NMESGNa)z
1 RAD -167.6807592628928 TH 0.58187611 qUk-BG8^
1 N1 1.53742490 N2 1.54188880 N3 1.54960358 UQjYWXvi
1 CTE 0.800000E-05 AsR}qqG
1 GTB S 'N-BAK2 ' bd[iD?epD]
2 RAD -7.0647888938302 TH 0.36076391 AIR 0@RVM|
3 RAD -6.5538674975636 TH 0.26355283 TjOK8
t
3 N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3 1.62823445 m`n#Q#6
3 CTE 0.730000E-05 68~5Dx
3 GTB S 'N-KZFS4 ' f{h2>nEj \
4 RAD 5.3138288434095 TH 0.03937000 AIR f / U~X;
5 RAD 5.4083667709938 TH 0.53300999 R| XD #b G
5 N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3 1.68543133 d3NER} f4V
5 CTE 0.618000E-05 l7 U<]i GL
5 GTB S 'N-BAF10 ' =.qPjp_Q d
6 RAD -19.4177738787113 TH 39.42904372 AIR O$X^Ea7~
6 CV -0.05149921 @/xdWN! ,
6 UMC -0.05000000 u/%Z0`X
6 TH 39.42904372 Lm+E? Ca
6 YMT 0.00000000 ]PB95%
7 RAD -11.1931120564708 TH 0.00000000 AIR @{ L|&Mk!
END |][PbN
D
I( < Trn
让我们看看离焦在新设计中如何随色差变化。 O;.DQ
CHG oSl}A,aQ(
NOP 0Z{u;FI
END 1jd.tup
PLOT DELF FOR WAVL = .45 TO .65 lU.aDmy<
/sSM<r]5j
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）。 ? 3oUkGfn
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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