带有视场光阑校正的 90 度目镜

opticsV

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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。
• 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。
这个宏将完成以下工作:
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“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：



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，'Effect '下的'Coherent '，HBAR = 1 的点光源，'Multicolor '，然后单击'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。


感谢
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