SYNOPSYS 光学设计软件课程四: 业余望远镜
光学设计中最强最快优化算法
本课程适用于那些有兴趣设计或分析业余天文学家喜爱的小型望远镜的人。
牛顿望远镜
可能最流行的是牛顿式望远镜，除了光滑的反射镜之外，还有最简单的系统。 以下是典型望远镜的输入RLE文件：
这是由PAD显示屏显示的系统：
通过OBB线将视野设置为距离轴½度：
参数在哪里
要在TrayPrompt中显示此信息，只需在编辑器中选择字符“OBB”即可。然后程序会为您查找格式。在这个输入中，
·ump0是入射的边缘光线角度，对于无穷远处的物体为零。（OBB格式主要用于那种情况。）
·•upp0是入射的主光线角度，这里是0.5度
·ymp1是入射的边缘光线高度，这里是5英寸，使入射光束直径为10英寸。
其他论点在这里都无关紧要; yp1是表面1上的主光线高度，为零是因为它是光阑，其余的是指X-Z平面，我们忽略它，因为输入是轴对称的。如果您已经感到困惑，只需打开对象向导1（MOW）即可查看所有内容并在那里为您解释。
RLE输入被设计的易于阅读，无需任何解释。平面1和2是声明的反射面，主镜上的圆锥常数是-1.0，使其成为抛物面。然而，EFILE数据有点神秘; 这些数据用于定义透镜的边缘几何形状，而且定义反射镜的基板厚度。当然，这对光线追迹没有任何影响，但是如果你想为工厂制作反射镜的图纸，那么合适的边缘会产生不错的画面并且很重要。我们将在第23课更详细地讨论该主题。
让我们注意上面的文件是为了响应命令LEO（LEns Out）或LE（透镜编辑）而产生的，并且包含系统的完整描述，包括所有默认值 - 如果你想输入，你可以省略你自己的数据。在这种情况下，文件会短得多。
当然，图像在轴上是完美的，但是有很多慧差，这是这个简单系统的一个众所周知的缺陷。
慧差有多严重？ 在PAD中，选择视图2，（在PAD工具栏中单击该编
），然后单击PAD Bottom按钮。在打开的对话框中，选择OPD Fan Plots选项，然后单击OK。
是的，在外视场似乎有两波彗星。
像往常一样，如果你愿意，你可以自己输入相同的东西而无需自己输入命令。转到对话框MRR（菜单，实时光线）或导航菜单树，然后在那里进行选择。在这种情况下，输入命令实际上更快，所以我们选择这样做。
让我们更详细地看一下这个图像。有几个工具用于此目的，但我们喜欢图像工具（MIT）对话框。输入MIT，然后进行如下所示的选择。
这是消除三阶慧差的一个非常好的例子。
只是为了好玩，尝试使用“效果”部分中的“几何”和“衍射”选项。相干分析稍微平滑一些。它使用2-D FFT算法，而衍射方法评估衍射积分，削减约为Airy斑半径的6倍。这个图像略大于此，并且点光源总是与其自身一致 - 因此相干选择通常最适合点源，并且在这里肯定更好。
图像质量如何随着圆锥常数的变化而变化？ SYNOPSYS可以很好地回答这类问题好。在PAD中，单击“检查点”按钮
，然后转到“工作表”。单击表面1（或在数字框中输入该数字，然后单击“更新”）。现在，使用鼠标，选择给出圆锥常数的整数：
然后单击SEL按钮。顶部滑块现在控制该数字串。慢慢向左和向右拖动，观察PAD显示。这些滑块为您提供了一种很好的方式来评估几乎所有透镜变化的效果。
我们现在将评估轴上的图像质量。在这里，我们将使用不同的工具，但首先我们需要分辨程序输入文件中没有给出的信息。在WS仍处于打开状态时，在编辑窗格输入：
然后单击“更新”按钮。（CAI表示Clear Aperture，Inside。）现在，一个孔出现在主镜像中。再次单击“检查点”按钮。（每当我们做出可能要返回的更改时，我们都会单击它。）在CW中输入CAP，您会看到列出的CAI数据：
该系统主要具有默认孔径，尽管现在在表面1上存在用户输入的内孔径（CAI）以及表面2上的外椭圆孔径（EAO），即对角镜。（菜单MLL（菜单，透镜列表）也允许您运行CAP命令。）让我们在主镜像上创建一个足迹。使用菜单树导航到MFP（或在CW中输入MFP）。进行下面的选择，然后单击“执行”。
现在你看到没有光线的内部孔径。 这是一个巧妙的技巧：假设你不知道光线在哪里产生渐晕（有时会发生复杂的透镜里）。以下是如何找到：首先点击 Enter 键（当你使用对话框运行任何东西时，你会回到那里。这样可以节省时间）。现在，单击“开关”按钮
，然后单击单选按钮以打开开关21. SYNOPSYS™具有近100个模式控制开关，此功能可使多个功能显示光线停止的表面编号。单击“应用”，然后再次运行“足迹”命令。它创造了一个新的视图，在中心我们看到：
数字“1”现在显示每个渐晕光线的位置。
好的，是时候进行一些图像分析了。使用菜单树或命令MOP转到MOP对话框（Mtf OPtions）。选择MTF的Multicolor选项，然后单击MTF按钮。
这个遮挡确实在中频处产生了MTF下降，就像每个人都知道牛顿望远镜会发生这种情况的那样。
讨论表面上的椭圆孔径2。在WS中，选择表面2，然后单击按钮
以打开“编辑孔径”对话框。选择用户输入的椭圆孔径选项; 单击该按钮可显示另一个对话框，您可以根据需要更改数字。对角镜通常采用椭圆形边缘，您可以在此处输入数据。（或者，只要您识别出WS编辑窗格中的数字，就可以编辑它们。）
施密特 - 卡塞格林望远镜
注意如何在PAD中的光扇图上识别渐晕光线。在这里也将遵循Switch 21（如果您更愿意看到默认显示，可以将其关闭）。
在SPEC列表中，您会看到表面2和4是非球面的，在半径列后面用“O”表示：
透镜规格：
表面2被定义为Zernike多项式非球面。让我们看看那个表面是什么样的。 输入：
上图中的黑色曲线显示了表面如何偏离最贴近的球体，在这种情况下，球体非常接近平坦。
PAD中的光扇图显示系统没有彗差和球差，尽管有一点点的色球差。（这是球差的术语，其大小随色差而变化。）引人注目的是场曲，由几乎平行的S光扇图和T光扇图表示。因此，具有良好目镜的观察者将在整个场地上看到清晰的图像，因为年轻的眼睛可以适应焦点偏移。另一方面，如果没有重新聚焦，较老的观察者将面临大约1.5波的离焦。让我们来看看这个领域会是什么样子。
在这里，最简单的方法是从菜单树开始，然后转到MDI（菜单，衍射图像），在那里你可以获得很多选择。选择靠近底部的MPF（或只在CW中输入MPF）。选择Show visual appearance并单击Execute：
左下角的图像是轴上图像，而右上角是视场的边缘。那不是太尖锐。让我们以不同的格式来检查它。返回MPF，选择Show as surface选项，并将Height从默认值1更改为0。
实际上，图像上的视场边缘非常模糊。
您可以通过更改WS中的值来最轻松地编辑Zernike项，但是还有一个对话框，按多项式列出它们，您可以通过单击按钮 从WS到达，并按照跟踪的方式跟踪孔径对话框，上面。您到达此对话框，您可以根据需要更改内容：
继电器望远镜
这个例子是几年前作者在地下室建造的中继望远镜。1977年在Sky＆Telescope中描述了早期版本，但是这个版本有一个额外的中继透镜并且更好地校正。它的文件名为4.RLE，您可以使用该命令打开它：
您还可以打开MWL（菜单，窗口，透镜）以查看当前用户目录中的所有透镜文件，并为您单击的任何文件提供预览窗格。
这里显示的版本有一个16英寸直径的平面镜，所有表面都是球形的，与非球面设计相比，它易于构建。
到目前为止，你应该能够在没有太多指导的情况下输入，修改和评估这样的设计。该设计的有趣之处在于使用Mangin镜子，从表面2到4.表面3是反射面，表面4与表面2重合。利用该元件，可以很好地校正球差和二次色差。这台望远镜给了我和我的朋友多年来对天空的精美观察体验。打开文件时，在CW中输入LEO以检查输入文件。
透镜形状分析，主镜的形状在背面被磨成锥形，用EFILE输入数据，用于描述元件的边缘。在PAD中，单击按钮
， 打开“边缘向导”（或输入MEW，菜单，边缘向导），如果未在WS中选择，则选择表面1。
您可以在此对话框中定义透镜和镜子上最多五个点，如小图所示。在反射表面的情况下，两个编辑框分配给镜子厚度（这里是3英寸）和背面的锥角（这里是28度）。在这种情况下，点E标记锥体的起点，距轴线4英寸。单击Next el 按钮，程序跳转到下一个透镜的第一侧。跳转，看看参数A到E如何定义透镜边缘的形状。然后单击按钮，可以阅读有关边缘定义或EFILE数据可以执行的所有操作。
在本课中，我们仅介绍了SYNOPSYS™中许多强大功能中的一些功能。您可以随意在其他对话框中查看，并亲自查看您现有的许多工具。
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