SYNOPSYS 光学设计软件课程三十四：90度目镜

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。
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。）
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。

[attachment=119408]

    以下是DSEARCH上运行的输入，它将为我们找到配置。（C41M1.MAC）

    TIME
    CORE 12
    OFF 1 99
    DSEARCH 5 QUIET
    SYSTEM
    ID EYEPIECE EXAMPLE
    OBD 1.0E9 45 1.27
    UNI MM
    WAVL CDF
    WAP 1
    END

    GOALS
    ELEMENTS 9
    TOTL 200 .01
    BACK 0 0
    FNUM 7.0 10
    ASTART 5
    THSTART 5
    RSTART 100
    RT 0.25
    NPASS 80
    ANNEAL 100 10 Q 100
    SNAP 10
    TOPD
    STOP FIRST
    STOP FREE
    QUICK 50 100
    FOV 0 .3 .6 .75 .9 1.
    FWT 3 1 1 1 1 1
    END

    SPECIAL AANT
    ACA 50 1 1
    ADT 10 .1 10
    M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1
    M -.008 10 A P HH 1
    M -.004 10 A P HH .5
    M -.0064 10 A P HH .8
    M 0 1 A P YA 1
    S GIHT
    END
    GO
    TIME

这是从DSEARCH 返回的图纸。

[attachment=119412]

这些都是合理的目镜配置。最好的一个在顶部，名为DSEARCH09.RLE，它在PAD中自动打开。

[attachment=119413]

    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。

    PANT
    VY 0 YP1
    VLIST RD ALL
    VLIST TH ALL
    VLIST GLM ALL
    END
    AANT P
    AEC
    ACC
    M   0.142857E+00  0.100000E+02 A CONST 1.0 / DIV FNUM
    GSR     0.250000     3.000000      4  M     0.000000
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.300000
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.600000
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.750000
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     0.900000
    GNR     0.250000     1.000000      4  M     1.000000
    GSO     0.250000     0.246460      4  M     0.000000
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.300000
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.600000
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.750000
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     0.900000
    GNO     0.250000     0.082153      4  M     1.000000
    M   0.200000E+03  0.100000E-01 A TOTL
    ACA 50 1 1
    ADT 10 .1 10
    M 15 1 A P YA 1 0 0 0 1
    M -.008 10 A P HH 1
    M -.004 10 A P HH .5
    M -.0064 10 A P HH .8
    M 0 1 A P YA 1
    S GIHT
    END
    SNAP  10/DAMP    1.00000
    SYNOPSYS   80
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：

[attachment=119414]

    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。
准备一个新的MACro 如下：

    STO 9
    CHG
    NOP
    18 TH 2000
    19 YMT
    20
    END
    STEPS = 100
    PLOT YA ON 19 FOR HBAR = 0 TO 1
    GET 9
运行这个宏。这将完成以下工作: 1.删除表面 18上的YMT解(通过 NOP，删除所有解)。 2.把19号表面放在2000毫米的距离。这将模拟假定在那个距离的望远镜目标。 3.将一个稍后会聚焦于表面20的YMT解赋给表面 19。 4.声明表面20，因此它是存在的。 5.在视场上制作表面19的主光线拦截图。如果光线全部撞击在表面19的中心附近，则像差将受到控制

[attachment=119415]

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。
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。
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：

[attachment=119416]

    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！
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。
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。

    CHG
    NOP
    END
    MSW
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。然后我们单击视觉，并选择视觉，明视觉。单击10个波长的选项，然后单击“获取光谱”。

[attachment=119417]

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。然后对镜头单击应用于镜头并关闭对话框。

[attachment=119418]

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。

[attachment=119419]

[attachment=119420]

我们可以通过打开对话框MGS，选择绘制条纹 X设置为3，然后点击OK来显示图形系统总结

[attachment=119421]

[attachment=119422]

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。
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。
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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