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

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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。

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。