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SYNOPSYS 光学设计软件课程三十四：90度目镜

墨光科技

1年前浏览977

光学设计中最强最快优化算法

在本课中，我们将设计一个目镜。为了说明这种工作在现代镜头设计软件上有多么容易，我们将让计算机完成几乎所有工作。（我们更喜欢让电脑完成所有的工作！）结果将是一个具有良好性能的8片透镜的镜头。

我们假设望远镜物镜形成的图像直径为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，或相反。在这个例子中，我们将选择前者。（在第37课中，我们将以相反的方式进行。）

我们将光从远处的物镜对准镜头，最初在镜头内一英寸处，并要求光线从轴线45度出射。

以下是DSEARCH上运行的输入，它将为我们找到配置。

这是从DSEARCH 返回的图纸。

这些都是合理的目镜配置。最好的一个在顶部，在这种情况下保存为DSEARCH08.RLE，它在PAD中自动打开。对于初学者来说，这还不错。

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。

让我们运行这个并观察镜头的改善。以下是我们在进行一些优化和模拟退火后得到的结果：

想做得更好。将OPD光扇图分配给PAD显示器编号2，我们在全场看到一个波长的误差。如果我们将一些OPD目标添加到评价函数中会发生什么？在AANT文件中添加：

GNO 0 .01 4 M 0
GNO 0 .01 4 M .3
GNO 0 .01 4 M .6
GNO 0 .01 4 M .9
GNO 0 .01 4 M 1

经过更多优化和退火后，镜头更好：

这足够好吗？我们来检查一下。我们想要避免令人讨厌的“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，视场的一部分在这里和那里消失。

这很容易检查。在眼睛位置放大，然后单击按钮运行Pad Scan™。如所希望的那样，光线可以很好地瞄准眼点。不是很完美，可以肯定 - 但是，镜头设计就是要权衡，不是吗？我们判断出小错误是非常好的。

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，我们必须检查。命令GDIS 21 G生成此图片：

哇！这几乎是完美的！我们通过在评价函数中包含一个项来获得了良好的性能，该函数采用全场Y坐标并减去GIHT。但这怎么能奏效呢？单位都错了！

不是这样。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类似地是在近轴上发现的弧度角。如果两者匹配，那么！没有畸变。

现在难点的部分。我们必须检查图像质量。这是大约1/2波的横向色差，这可能很多也可能不是太多。为了分析这一点，我们将为镜头设置了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，因此半径不会像光谱那样改变。

CHG
NOP ! delete all pickups and solves 删除所有拾取和解
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Visual并选择Visual，Bright light。单击10个波长的选择，然后单击“获取光谱”。

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。然后单击应用于镜头并关闭。

关闭向导并打开MPF对话框。这将显示衍射点在场上的扩散。选择显示外观，通过4放大，然后执行。

嗯....大约0.9视场的图像不如全视场的好。让我们回到3色版本，将OPD的权重增加到0.02，然后重新优化。是的,绝对值得去做!

虽然这不是完美的，但是衍射限制了大部分视场。在实践中，很少有望远镜能做到这一点，所以我们必须判断是否值得将目标定得更高。这里显示的模糊度与你眼睛的清晰度相当，所以图像看起来可能和你看到的一样清晰。

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找到更好的镜头。请随意检查它们——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。所以无论如何要运行DSEARCH几次，每次都要优化和检查结果。并尝试使用RSTART的值。(本例使用的是默认值，但值从5到10要短得多，这将提供另一组可能性。)

如果我们对这个目镜满意的话，下一步就是把它换成真正的镜头。阅读有关IRG和ARGLASS的特征。他们使这部分工作变得容易。同样明智的做法是，用一个入口瞳孔在与目镜的预期距离上形成的真实的OBA物体来取代远心物体。这将使你的眼睛稍微向外移动，你可能会从中受益，然后让它再次回来。