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optics1210 2018-08-21 14:41

SYNOPSYS 光学设计软件课程八:复消色差

QvlV jDIy  
n/% M9osF  
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:

mJsU7bD`  
    RLE <Kk?BRxi  
    ID F10 APO !^Q4ZL,-  
    WAVL .6500000 .5500000 .4500000 4p>,  
    APS    3 |W5lhx0U  
    UNITS INCH 8`Tj*7Y=  
    OBB    0.00    0.5    2.00000    -0.01194    0.00000    0.00000    2.00000 _TbvQ Y  
        0 AIR n m.5!.  
        1    RAD    -300.4494760791975    TH    0.58187611 U[hokwZ  
        1    N1 1.60978880 N2 1.61494395 N3    1.62386887 LRSt >; M  
        1    GTB S    'N-SK4    ' 88l{M[B2  
        2    RAD    -7.4819193194388    TH    0.31629961    AIR ,hCbx #h  
        2    AIR Q>WnSm5R  
        3    RAD    -6.8555018049530    TH    0.26355283 dA0o{[o=  
        3    N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3    1.62823445 R+9 hog  
        3    GTB S    'N-KZFS4    ' 72= 4#  
        4    RAD    5.5272935517214    TH    0.04305983    AIR QiNLE'19^  
        4    AIR so A] f  
        5    RAD    5.6098999521052    TH    0.53300999 07>D G#  
        5    N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3    1.68543133 Q$Q:Jm53  
        5    GTB S    'N-BAF10    '  K"Gea`I  
        6    RAD    -27.9819596092866    TH    39.24611007    AIR dlMjy$/T  
        6    AIR )+f"J$ah  
        6    CV    -0.03573731 p@wtT"Y  
        6    UMC    -0.05000000 ?8q4texf[  
        6    TH    39.24611007 b\H,+|i K  
        6    YMT    0.00000000 B+2.:Zn6  
        7    RAD    -11.2104527948015    TH    0.00000000    AIR s^/2sjoL  
    END
SU(J  
pAyUQe;X#  
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:
}*7Gq  
这显示了Schott玻璃库,单击图表按钮...
WPPD vB  
...然后选择Plot P(F,e) vs. Ve
ONLhQJCb  
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)。 >P-'C^:V=  
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。 |wuN`;gc"  
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。
o}yA{<"  
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。
uIR   
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...
b6'ZVB  
...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。 NFI~vkk'G  
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。 tD]vx`0>  
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。
 ;ih;8  
    PANT !ozHS_  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 7 /Ur]U w  
    VLIST TH 2 4 END :d@RN+U  
>n%ckL|rG  
    AANT AEC ACC %< Jj[F  
    GSO    0    1 4 M 0 0 4r9AUmJqw  
    GNO    0    .2 3 M .75 0 hO(A_Bw  
    GNO    0    .1 3 M 1.0 0 )Zrn?KM  
    END @`HW0Y_:  
@ZtvpL}e  
    SNAP SYNO 30
pK)!o  
;kD Rm'(  
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:
DK#Tr: 7  
    RLE Qi|k,1A0  
        ID F10 APO f5'vjWJ30  
        WAVL .6500000 .5500000 .4500000 *?o 'sTH  
        APS    3 R)%I9M,  
        UNITS INCH `(~oZbErM  
        OBB    0.000000    0.50000    2.00000    -0.00652    0.00000    0.00000    2.00000 'fY29Xr^  
            0    AIR y>ePCDR3  
            1 RAD    -167.6807592628928    TH    0.58187611 m4G))||9Q  
            1 N1 1.53742490 N2 1.54188880 N3 1.54960358 cY.5z:7u~v  
            1 CTE    0.800000E-05 A9LVS&52  
            1    GTB S    'N-BAK2    ' COA>y?  
            2 RAD    -7.0647888938302    TH    0.36076391 AIR 5B;;{GR  
            3 RAD    -6.5538674975636    TH    0.26355283 JC7:0A^  
            3    N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3    1.62823445 aQ0pYk~(  
            3    CTE    0.730000E-05 l$C Y gm  
            3    GTB S    'N-KZFS4    ' !~Kg_*IT  
            4    RAD    5.3138288434095    TH    0.03937000    AIR Bu4@FIK!C  
            5    RAD    5.4083667709938    TH    0.53300999 H )Ze{N  
            5    N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3    1.68543133 v R ! y#  
            5    CTE    0.618000E-05 {%6g6?=j  
            5    GTB S    'N-BAF10    ' KR>o 2  
            6    RAD    -19.4177738787113    TH    39.42904372    AIR MK <\:g  
            6    CV    -0.05149921 "fu@2y4^  
            6    UMC    -0.05000000 B9]bv]  
            6    TH    39.42904372 c+:^0&l  
            6    YMT    0.00000000 6Z{(.'Be  
            7    RAD    -11.1931120564708    TH    0.00000000    AIR %t]{C06w+{  
        END
ZN!<!"~  
!'a <Dw5  
让我们看看离焦在新设计中如何随色差变化。
LB^xdMXi  
    CHG U"L-1]L  
    NOP Bx|h)e9  
    END 5)ooE   
    PLOT DELF FOR WAVL = .45 TO .65
2FR 5RG oD  
fRp(&%8E  
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)。 cpphnGj5  
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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