SYNOPSYS 光学设计软件课程三十四：90度目镜
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JU%yqXO
在本课中，我们将设计一个目镜。我们将让计算机完成几乎所有工作。结果是一个具有良好性能的8片镜片的镜头。 y88}f&z#5
我们假设望远镜物镜图像直径为1.2英寸，我们希望观察者看到90度的无畸变图像。 这种镜头可以通过两种方式设计：从物镜到眼睛，或者从眼睛到物镜。 在这个例子中，我们将选择前一个方案。 （在第37课中，我们将以另一个方案进行。） "y
,(9 _#
我们将从远处的物镜将光线对准镜头，首先对准镜头内一英寸的一点，并要求光线以45度的角度从轴上射出。 :;#}9g9
以下是DSEARCH上运行的输入，它将为我们找到配置。 Ef*.}gcU
CORE 16 ! if you have a multicore PC, by all means use it kA :;c } p
yI|?iBc7nC
如果您有多核PC，请一定要使用它 + MoxvW6
PROJECT A[,"jh
^5@"|m1
DSEARCH 1 QUIET jeuNTDjeL
SYSTEM H2_>Av{m
ID DSEARCH SAMPLE ! to see how long the process took看看这个过程需要多长时间 )I
UWM
OBA -1 .6 .05 ! object starts 1 inch inside the lens物体在镜头内1英寸开始 hG3$ ]i9
WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 ! visible light 可见光 ]A<u eM
_.8]7f`*Gc
AFOCAL ! output will be collimated输出将是准直的 gl\{QcI8<
UNITS INCH ! lens is in inches镜头以英寸为单位 z^HlDwsbm
OSNA 0.08333 P;91C'T-x
END 9M~$W- 5
Eq.zCD8A
GOALS /g- X=|?F
ELEMENTS 8 ! design for an F/6 objective lens设计用于F / 6的物镜 J1ro\"
BACK 0 0 V^5k> `A
TOTL 0 0 ! control these with limits in the special section 6o23#JgN
限制在特殊的部分控制这些 3)MM5
b b$
STOP TELECENTRIC ! the input beam comes from a distant objective RT 0.5 "N:]d*A\
输入光束来自远程物镜RT 0.5 7ofH@U
FOV 0.0 .3 .6 .9 1 ! correct three field points 纠正三个视场点 PaI63 !
FWT 5.0 3.0 3 3 3 ! with these weights 和这些权重一起 8uD%]k= #!
ANNEAL 200 20 Q ! annealing is slower, but works better退火速度较慢，但效果更好 dSD}NM
SNAPSHOT 10 ! watch the progress 看进度 Uo)<_nG
QUICK 30 40 ! do a quick scan of all designs, 20 passes. Then 20 more with ` e;Sjf <
快速扫描所有设计，扫描20次。然后再来20次 [ Zqg"`
END 0YRYCO$
! real rays 真实的光线 r|BKp,u9
SPECIAL PANT b 020U>)v
VY 0 TH0 END ! vary the object position within the eyepiece改变目镜内的物体位置 | B WK"G
3A/MFQ#2
SPECIAL AANT ADT 1 .1 1 qvE[_1QCc
AEC .15 1 1 ! require edge thicknesses of 0.15 inches or more w)SxwlW}
要求边缘厚度为0.15英寸或更大 Vw@ x
ACA 60 1 1 ! stay away from critical angle refraction远离临界角度折射 F88SV6
M .7 1 A BACK ! specify 0.7 inch eye relief指定0.7英寸的出瞳距离 g#nsA(_L
LUL 6 1 1 A TOTL ! allow lens length up to 6 inches镜头长度可达6英寸 q$*_C kT
M -1 10 A P HH 1 ! require full-field ray angle of 45 degrees要求全场光线角度为45度 Kyiez]T6%q
M 0 1 A P YA 1 0 0 0 LB1 ! correct for pupil aberration at two fields纠正两个视场的瞳孔像差 )
G&3V
M 0 1 A P YA .5 0 0 0 LB1 ! “LB1” means last surface but 1, or the eye point “LB1” Vx8.FNJh
M 0 1 A P YA 1 ! control distortion this way TK ?N ^ly
S GIHT JKv4 }bv
END 7uH{UpslJ
GO ! run the search %31K*i/ ]
PROJECT ! see how long it took I,Y^_(JW
QN5N h s
这是从DSEARCH 返回的图纸。 U.} =j'Us+
这些都是合理的目镜配置。 最好的一个在顶部，名为DSEARCH08.RLE，它在PAD中自动打开。 ?bi^h/ f
该程序创建了一个优化MACro并将其加载到编辑器窗口中。 在这里，您可以看到程序生成的目标以及DSEARCH输入中给出的特殊目标。 l zkn B
PANT Mo
r-$a8
VY 0 TH0 lFt {:HfX-
VLIST RD ALL .f<,H+ m^
VLIST TH ALL Nxk' !:
VY 1 GLM MNE)<vw>
VY 3 GLM 62E(=l
VY 5 GLM Q*o4zW
VY 7 GLM S vrV5X
VY 9 GLM Rzj! ~`&N
VY 11 GLM
v^E2!X
VY 13 GLM :dc
J6
VY 15 GLM ozwqK oE
END ZI]K+jza
AANT P AEC oK[,xqyA
ACC QCnVZ" !(
GSR 0.500000 5.000000 4 M 0.000000 I#e *,#'S
GNR 0.500000 3.000000 4 M 0.300000 gvt 4'kp
GNR 0.500000 3.000000 4 M 0.600000 $
$+z^%'_
GNR 0.500000 3.000000 4 M 0.900000 GNR 0.500000 3.000000 4 M 1.000000 @&>
+`kgU-
ADT 6 .1 1 l'R`XGT
AEC .15 1 1 ! REQUIRE EDGE THICKNESSES OF 0.15 INCHES OR MORE 需要0.15英寸或更大的边缘厚度 ;!Bkk9r"H
ACA 60 1 1 ! STAY AWAY FROM CRITICAL ANGLE REFRACTION 远离临界角度折射 \wd`6
M .7 1 A BACK ! SPECIFY 0.7 INCH EYE RELIEF 指定0.7英寸的出瞳距离 b=go"sJ@>(
LUL 6 1 1 A TOTL ! ALLOW LENS LENGTH UP TO 6 INCHES 允许镜头长度达6英寸 DzOJ{dF
M -1 10 A P HH 1 ! REQUIRE FULL-FIELD RAY ANGLE OF 45 DEGREES 需要45度的视场光线角度 *xKR ;?.
M 0 1 A P YA 1 0 0 0 LB1 ! CORRECT FOR PUPIL ABERRATION AT TWO FIELDS 正确处理两个错误行为 _~<TAFBr
M 0 1 A P YA .5 0 0 0 LB1 ! LB1 MEANS LAST SURFACE BUT 1, OR THE EYE POINT LB1意味着最后的表面，而不是出射点 AG=1TZI"
M 0 1 A P YA 1 ! CONTROL DISTORTION THIS WAY 以这种方式控制畸变 Ctx K{:
S GIHT _CT |5wQF<
END -p~B
-,
SNAP/DAMP 1 AIo;\35
SYNOPSYS 25 (#BA{9T,^
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让我们运行这个并观察镜头的改善结果。 以下是我们在进行一些优化和模拟退火后得到的结果： >0$5H]1u
我们想要进一步改进。将OPD光扇图分配到PAD 2上，我们在全视场看到一个波长的误差。 LRgk9*@,
我们将一些OPD目标函数添加到评价函数中？ 在AANT文件中添加如下内容 6P $q7G
GNO 0 .01 4 M 0 S)h1e%f,
f
GNO 0 .01 4 M .3 ,^T2hY`
GNO 0 .01 4 M .6 r73Xh"SL
GNO 0 .01 4 M .9 81g0oVv
GNO 0 .01 4 M 1 /iy/2x28>
)E|Bb=%
经过多次优化和模拟退火后，镜头更好： 93,ExgFt
我们想要避免 “芸豆”效应，如果瞳孔有很多球像，就会出现这种效应。 随着你的眼睛移动，视场的一部分图像会消失。 CiF bk&-g
在眼睛位置放大图像，然后单击按钮运行Pad Scan™  。 光线可以很好地瞄准眼点。 虽不完美——但是，镜头的设计是关于权衡的，不是吗?我们认为这些小错误已经足够好了。 v]sGdZ(6-
接下来我们要检查畸变。 一些质量差的目镜显示出明显的畸变，因此我们必须进行检查。 命令GDIS 21 G将生成如下图片： xbIA97g-O,
我们通过在评价函数中加入一个项目得到了良好的性能，该项目取全局Y坐标并减去GIHT的值。可以这么做么?单位都错了！ Su^Z{ Ud`
该镜头处于AFOCAL模式，输出Y坐标实际上是来自轴的光线角度，以弧度为单位。 GIHT类似地是在近轴上的弧度角。 如果两者数值相同，则系统没有畸变。 A&#Bf#!G
现在难点是， 我们必须检查图像质量。 这是大约1/2波长的横向色差。为了分析这一点，我们给镜头设置了10个波长，根据天文物体和人眼的光谱进行加权。 首先，我们删除曲率求解，因此半径不会随光谱改变。 }%|OnEk"
CHG Nrh`DyF0D!
NOP ! delete all pickups and solves 删除所有拾取和解 _l<"Qqt
END 7dIDKx
MSW ~*Wb MA
S([De"y
当光谱向导打开时，我们选择天文学资源例如太阳，月亮，行星。 然后我们单击Visual并选择Visual，Bright light。 单击10个波长的选项，然后单击“获取光谱”。 zSO9 U
这是光源和探测器组合的光谱。 单击精细设置，将光谱向右移动一点。 然后对镜头单击Apply并关闭对话框。 ==9Ez
关闭向导并打开MPF对话框。 这将显示衍射点在视场上的扩散。 选择外观显示，通过4放大，然后执行。 1owoh,V6
0.9视场的图像不如全视场的图像好。让我们回到3个波长的版本，将OPD的权重增加到0.02，然后重新优化。 =X):Zi
Pr"ESd>Y
衍射限制了大部分视场的清晰度。我们必须判断目标值。这里显示的弥散斑与你眼睛能查看的清晰度相当。 g;1
UZE;
这个镜头是DSEARCH列表上的头一个镜头，但是我们有时会尝试其他初始结构的镜头。请检查它们——并注意，由于我们在本课中使用了模拟退火特性，每次返回的结果都会有所不同。所以多运行DSEARCH几次，每次都要优化和检查结果。并尝试使用RSTART的值。 v4G kf
如果我们对这个目镜的结果满意的话，下一步就是把它优化成可加工的镜头。阅读有关IRG和ARGLASS的内容，您将了解更多。
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