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optics1210 2018-08-21 14:41

SYNOPSYS 光学设计软件课程八:复消色差

O W.CU=XU  
2+y wy^  
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:

1,=:an  
    RLE b|AjB:G  
    ID F10 APO a%c <3'  
    WAVL .6500000 .5500000 .4500000 +#wVe  
    APS    3 J\+fkN<.  
    UNITS INCH ^J>m4`  
    OBB    0.00    0.5    2.00000    -0.01194    0.00000    0.00000    2.00000 ]CNPy$>*  
        0 AIR JfkEJk<  
        1    RAD    -300.4494760791975    TH    0.58187611 0B8Wf/j?M  
        1    N1 1.60978880 N2 1.61494395 N3    1.62386887 S8AbLl9G@>  
        1    GTB S    'N-SK4    ' .t[u_tBL  
        2    RAD    -7.4819193194388    TH    0.31629961    AIR a^LckHPI>  
        2    AIR ]d(Z%  
        3    RAD    -6.8555018049530    TH    0.26355283 `scW.Vem  
        3    N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3    1.62823445 k(RKAFjY  
        3    GTB S    'N-KZFS4    ' ! xM=7Q k  
        4    RAD    5.5272935517214    TH    0.04305983    AIR W3[>IH"+  
        4    AIR 4~1b  
        5    RAD    5.6098999521052    TH    0.53300999 <m\Y$Wv  
        5    N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3    1.68543133 Z{vc6oj  
        5    GTB S    'N-BAF10    ' 8!35 K  
        6    RAD    -27.9819596092866    TH    39.24611007    AIR Ju#j%!  
        6    AIR 1.@{5f3T  
        6    CV    -0.03573731 j7E;\AZ^  
        6    UMC    -0.05000000 CC^]Y.9  
        6    TH    39.24611007 (7<G1$:z=  
        6    YMT    0.00000000 @nwVl8  
        7    RAD    -11.2104527948015    TH    0.00000000    AIR #f(tzPD  
    END
qQ]fM$!  
V?yQm4  
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:
aJv+BX_,  
这显示了Schott玻璃库,单击图表按钮...
Y>3zpeQ!&  
...然后选择Plot P(F,e) vs. Ve
0;LF>+fJ  
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)。 Q[3hOFCX  
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。 D8! Y0  
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。
?`Z:vqp>Z  
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。
G)YmaHeI;[  
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...
M*n94L=Sg&  
...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。 E8PwA.  
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。 }U=}5`_]D  
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。
"4xo,JUf  
    PANT ).GM 0-y  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 7 g:~q&b[q6  
    VLIST TH 2 4 END S=S/]]e  
-wH0g^Ed  
    AANT AEC ACC 61QA<Wb  
    GSO    0    1 4 M 0 0 Jm)7!W%3  
    GNO    0    .2 3 M .75 0 88:YU4:l`N  
    GNO    0    .1 3 M 1.0 0 zQO 1%g  
    END Ar~<l2,{r  
/+B6oE>8  
    SNAP SYNO 30
2A|mXWG}~  
~G8l1dD  
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:
s\~j,$Mm2  
    RLE -]}#Z:&  
        ID F10 APO 2s,cyCw&  
        WAVL .6500000 .5500000 .4500000 /ho7~C+H*e  
        APS    3 ze9n}oN  
        UNITS INCH pk'd& .  
        OBB    0.000000    0.50000    2.00000    -0.00652    0.00000    0.00000    2.00000 +8 "8s  
            0    AIR }+S~Ah?(  
            1 RAD    -167.6807592628928    TH    0.58187611 r/':^Ex  
            1 N1 1.53742490 N2 1.54188880 N3 1.54960358 v1+.-hO  
            1 CTE    0.800000E-05 @\gE{;a8  
            1    GTB S    'N-BAK2    ' L~h:>I+pG  
            2 RAD    -7.0647888938302    TH    0.36076391 AIR E0HE@pqr  
            3 RAD    -6.5538674975636    TH    0.26355283 qmPu D/ c  
            3    N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3    1.62823445 e\aW~zs 2  
            3    CTE    0.730000E-05 +-TEB  
            3    GTB S    'N-KZFS4    ' !"/"Mqs3$  
            4    RAD    5.3138288434095    TH    0.03937000    AIR ;H8`^;  
            5    RAD    5.4083667709938    TH    0.53300999 4_2oDcdf  
            5    N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3    1.68543133 "ivVIq2  
            5    CTE    0.618000E-05 ;D-k\kv  
            5    GTB S    'N-BAF10    ' =^Ws/k  
            6    RAD    -19.4177738787113    TH    39.42904372    AIR 1x/R  
            6    CV    -0.05149921 Exv!!0Cd^  
            6    UMC    -0.05000000 KCbOO8cQS  
            6    TH    39.42904372 u f<%!=e  
            6    YMT    0.00000000 l{?9R.L  
            7    RAD    -11.1931120564708    TH    0.00000000    AIR I5[@C<b  
        END
}h/7M  
c>c4IQ&d  
让我们看看离焦在新设计中如何随色差变化。
vd^Z^cpi p  
    CHG 6 3PV R"  
    NOP <WmjjD  
    END ]RadwH"0!  
    PLOT DELF FOR WAVL = .45 TO .65
Zs0;92WL  
Kx[+$Qt  
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)。 qKeR}&b  
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。

打怪 2021-08-20 15:17
色差公式
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