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SYNOPSYS™带有视场光阑校正的 90 度目镜

概述


在这里,我们提出了一个具有挑战性的问题,然后展示了 这些工具如何使使用经典设计方法的人,仅用一小部分时 间,找到出色的设计。 毕竟,时间就是金钱。 在本课程 中,您将使用 DSEARCH 导出初始结构,然后使用其他 功能修改镜头结构,始终提高其性能。 我们希望目镜受 衍射限制,并且还必须确保视场光阑的图像对光瞳是明显 的。这更复杂,也是一种很好的锻炼方式。

根据下面光学规格设计一个广角目镜:

视场角: 90 度。

视场角: 90 度。

出瞳距离:15mm 或更大

F/number : F/7.

可见光谱:C,d 和 F Fraunhofer 谱线。

在 0.58756μm 的 d 光下校正为 1/4 波长或更好。

在 C(0.6563μm)和F(0.4876μm)光下校正为 1/2 波长或更好。

光瞳像差不大于 0.5 mm。

视场光阑内置,其中子午方向图像误差在光束的局部上 F/number 不得大于艾里斑的两倍。

望远镜的目标距离是 2000 毫米。

目镜必须不超过 10 片透镜。

目镜的总长度不超过 200 毫米。


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参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第41章


Dsearch优化

点击 打开C41M1,点击

点击 ,模拟退火(50,2,50)


检查

OPD 错误都小于 1/4 波长,直接来自 DSEARCH。到目前为止,一切都很好,但我们还 必须观察和纠正这些广角目镜中的光瞳像差。如果这些像差太大,目镜就会受到臭名昭著 的“kidney bean”效应的影响,当用户移动光瞳时,部分视场就会变黑。

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、 并运行它。

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。


光瞳像差

运行此 MACro,您会看到物镜处的光瞳像差,如图所示。在F/7处,在2000mm的距离处,物镜的直径将为285.7mm。因此,4mm 的主光线误差仅约为物镜尺寸的2%,并且我们允许在 2.54mm 的入瞳上约 0.5mm,或约 20%,因此我们判断这种校正程度是令人满意的。当然,这不是自由的; 特殊 AANT 部分的 HH 目标对任何表现出大的光瞳像差的解决方案进行了控制。


增加虚拟面

我们必须这样做 - 但镜头甚至还没有视场光阑。 在工作表中,单击“添加表面 Add Surface”按钮,然后单击表面 6 和 7 之间的轴(或中间图像在镜头中的任何位置)。 添加一个表面,如图所示。

现在在WS编辑窗格中键入 7 FLAG 然后单击“更新 Update”。现在,您可以使用该名称引用 AANT 文件中的该表面。


色差校正

在为您准备的 MACro 中编辑 DSEARCH。 在这里,您可以添加一些 GTR 光线集来控制标志表面处的子午方向模糊。我们不关心 x 方向的误差,因为它们不会 影响光瞳看到的场光阑的清晰度。 此外,校正视场光阑时波长 1 和 3 中的全视场主光线之间的差异,因此光圈的图像不会显示明显的色差错误:

透镜优化视场光阑,在新增元件之前。


改进镜头

我们能改进这个镜头吗?

是时候运行自动透镜插入功能了。专家系统会观察到,如果没有左边的火石透镜,你就无法在视场光阑外修正横向色散。让我们看看 AEI 是否可以解决这个问题。 添加行,在 PANT 命令之前再次运行 MACro。

AEI 6 1 123 0 0 0 10 2


替换真实玻璃

键入 MRG 以打开 Real Glass 菜单。选择 Ohara 目录,‘Library 6’ ,‘QUIET’,‘SORT’,然后选择‘OK’。 镜头将分配真正的玻璃:


畸变

镜头现在几乎是完美的。让我们来看看畸变。输入 GDIS 21 G.光瞳根本不会发现任何变形,如图:


检查光阑校正

现在我们必须检查视场光阑时图像的校正情况。制作一个检查点并输入CHG、 7 MXSF、 END 。

这会截断表面 9 处的透镜。只有 TFAN 会影响光瞳看到的视场光阑的锐度。我们纠正了上面的那些光线,但现在想看看它的效果如何。

使用光谱向导模拟 10 个波长,可见光谱,强光,“Get Spectrum”和“Apply to lens”。然后打开图像工具菜单(MIT),选择0.2 mm 的参考尺寸,'效果Effect '下的'相干 Coherent ',HBAR = 1 的点光源,'多色Multicolor ',然后单击'处理 Process ',如图 所示。实际上,视场光阑处的弥散斑接近于 y 方向上的衍射极限。恢复检查点,以便评估最终图像。


总结

我们从这个练习中学到了什么?显然数值方法是有效的。 传统的设计师将在这样的设计上工作很多天,并且如果他 们成功的话,他们会为结果感到自豪。 他们将会发展出 一些能够纠正哪种像差的透镜的方法。这些数字工具在 另 一方面,本课程将在很短的时间内产生出色的设计。 如果你的目标是以最低的成本获得产品,不管它是如何工作的,那么数值方法显然是优越的。但是,如果您确实想知道它是如何工作的,请查看第三个CPLOT 功能。一切都在那里,以生动的色彩。