SYNOPSYS 光学设计软件课程八:复消色差
s&p*.I]@> 0CxQ@~ttl 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:  W 0Q-&4 RLE y5.Z <Y ID F10 APO mk1;22o{TX WAVL .6500000 .5500000 .4500000 Ay!=Yk^~ APS 3 S?%V o* Y UNITS INCH O k_I}X OBB 0.00 0.5 2.00000 -0.01194 0.00000 0.00000 2.00000 1<^"OjQ 0 AIR 8f% @ 1 RAD -300.4494760791975 TH 0.58187611 TdP_L/>|J 1 N1 1.60978880 N2 1.61494395 N3 1.62386887 s@f4f__(] 1 GTB S 'N-SK4 ' _$By c(.c 2 RAD -7.4819193194388 TH 0.31629961 AIR l'VgS:NT 2 AIR ,*r"cmz 3 RAD -6.8555018049530 TH 0.26355283 C8y 3T/G 3 N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3 1.62823445 8<k0j&~J 3 GTB S 'N-KZFS4 ' *L/_ v 4 RAD 5.5272935517214 TH 0.04305983 AIR (^Xp\dyZL 4 AIR `pN"T?Pk 5 RAD 5.6098999521052 TH 0.53300999 Lm9y!>1"O 5 N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3 1.68543133 *~M=2Fj;i 5 GTB S 'N-BAF10 ' BN@*CG 6 RAD -27.9819596092866 TH 39.24611007 AIR %WCA?W0:4 6 AIR x$AF0xFO 6 CV -0.03573731 Y*3qH] 6 UMC -0.05000000 Fm{Ri=X<: 6 TH 39.24611007 tsU.c"^n 6 YMT 0.00000000 qI<6% ^i 7 RAD -11.2104527948015 TH 0.00000000 AIR r~u/M0h ` END /Yc!m$uCW 31wact^ 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: {.z2n>1J{T 这显示了Schott玻璃库,单击图表按钮... =lS~2C ...然后选择Plot P(F,e) vs. Ve _$0<]O$ 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)。 H]Q Z4( 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。 8[ 1D4d 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。 `Qv7aY 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。 09 eS&J<R 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... Uq~{=hMX ...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。 J:'cj5@ 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。 WhSQ>h!@s 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。 HLAWx/c,j" PANT 9<WMM) VLIST RAD 1 2 3 4 5 7 [L|H1ll VLIST TH 2 4 END b'O>&V` 4<70mUnt AANT AEC ACC xqO'FQO% GSO 0 1 4 M 0 0 6/T
hbD-C GNO 0 .2 3 M .75 0 3otia;&B
GNO 0 .1 3 M 1.0 0 #wNksh/J^ END %U)/>Z WcPDPu~/ SNAP SYNO 30 NUEy0pLw 8Cs)_bj#! 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: lOPCM1Se RLE $f*N ID F10 APO @YMef`T: WAVL .6500000 .5500000 .4500000 7tfMD(Q]e/ APS 3 ^u:7U4 UNITS INCH 782be-n OBB 0.000000 0.50000 2.00000 -0.00652 0.00000 0.00000 2.00000 fr;>`u[; 0 AIR @ _U]U 1 RAD -167.6807592628928 TH 0.58187611 =ILs[p 1 N1 1.53742490 N2 1.54188880 N3 1.54960358 V
z8o 1 CTE 0.800000E-05 *&+e2itmp 1 GTB S 'N-BAK2 ' nyi}~sB 2 RAD -7.0647888938302 TH 0.36076391 AIR XN5EZ# 3 RAD -6.5538674975636 TH 0.26355283 kUmrJBh$ 3 N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3 1.62823445 {^Vkxf] 3 CTE 0.730000E-05 =2\k
Jv3 3 GTB S 'N-KZFS4 ' ^L+*}4Dr 4 RAD 5.3138288434095 TH 0.03937000 AIR wRgmw
4 5 RAD 5.4083667709938 TH 0.53300999 ANc)igo 5 N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3 1.68543133 (LA%q6 5 CTE 0.618000E-05 Y]P';C_eP 5 GTB S 'N-BAF10 ' ~urIA/ 6 RAD -19.4177738787113 TH 39.42904372 AIR Ha@'%<gFe 6 CV -0.05149921 Q'~kWmLf 6 UMC -0.05000000 &vLz{ 6 TH 39.42904372 3DV'; 6 YMT 0.00000000 _Buwz_[& 7 RAD -11.1931120564708 TH 0.00000000 AIR e ,/I}W END }\:3}'S.$ LU l6^JU 让我们看看离焦在新设计中如何随色差变化。 =zDU!< U CHG \-0@9E<D NOP -/ ;y*mP END @vss:'l PLOT DELF FOR WAVL = .45 TO .65 -X'HZ\) @HxEp;*NH" 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)。 zIi|z}WJ 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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