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optics1210 2018-08-21 14:41

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    ' _$By c(.c  
        2    RAD    -7.4819193194388    TH    0.31629961    AIR l'VgS:NT  
        2    AIR ,*r"cmz  
        3    RAD    -6.8555018049530    TH    0.26355283 C8y 3T/G  
        3    N1 1.60953772 N2 1.61628830 N3    1.62823445 8<k0j&~J  
        3    GTB S    'N-KZFS4    ' *L/_ v  
        4    RAD    5.5272935517214    TH    0.04305983    AIR (^Xp\dyZL  
        4    AIR `pN"T?Pk  
        5    RAD    5.6098999521052    TH    0.53300999 Lm9y!>1"O  
        5    N1 1.66610392 N2 1.67304720 N3    1.68543133 *~M=2Fj;i  
        5    GTB S    'N-BAF10    ' B N@*CG  
        6    RAD    -27.9819596092866    TH    39.24611007    AIR %WCA?W0:4  
        6    AIR x$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。
09eS&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  
W cPDPu~/  
    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 $f*N  
        ID F10 APO @YMef `T:  
        WAVL .6500000 .5500000 .4500000 7tfMD(Q]e/  
        APS    3 ^u:7U4  
        UNITS INCH 782be-n  
        OBB    0.000000    0.50000    2.00000    -0.00652    0.00000    0.00000    2.00000 fr;>`u[;  
            0    AIR @ _U]U  
            1 RAD    -167.6807592628928    TH    0.58187611 = I Ls[p  
            1 N1 1.53742490 N2 1.54188880 N3 1.54960358 V z8o  
            1 CTE    0.800000E-05 *&+e2itmp  
            1    GTB S    'N-BAK2    ' nyi}~sB  
            2 RAD    -7.0647888938302    TH    0.36076391 AIR XN5EZ#  
            3 RAD    -6.5538674975636    TH    0.26355283 kUmrJBh$  
            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 &v Lz{  
            6    TH    39.42904372 3DV';  
            6    YMT    0.00000000 _Buwz_[&  
            7    RAD    -11.1931120564708    TH    0.00000000    AIR e ,/I}W  
        END
}\:3}'S.$  
LUl6^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 @v ss:'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。

打怪 2021-08-20 15:17
色差公式
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