在本課中，我們將設(shè)計一個目鏡。我們將讓計算機完成幾乎所有工作。結(jié)果是一個具有良好性能的8片鏡片的鏡頭。

我們假設(shè)望遠鏡物鏡圖像直徑為1.2英寸，我們希望觀察者看到90度的無畸變圖像。 這種鏡頭可以通過兩種方式設(shè)計：從物鏡到眼睛，或者從眼睛到物鏡。 在這個例子中，我們將選擇前一個方案。 （在第37課中，我們將以另一個方案進行。）

我們將從遠處的物鏡將光線對準鏡頭，首先對準鏡頭內(nèi)一英寸的一點，并要求光線以45度的角度從軸上射出。

以下是DSEARCH上運行的輸入，它將為我們找到配置。

    CORE 16           ! if you have a multicore PC, by all means use it

     如果您有多核PC，請一定要使用它

    PROJECT

    DSEARCH 1 QUIET

    SYSTEM

    ID DSEARCH SAMPLE     ! to see how long the process took看看這個過程需要多長時間

    OBA -1 .6 .05      ! object starts 1 inch inside the lens物體在鏡頭內(nèi)1英寸開始

    WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 ! visible light 可見光

    AFOCAL           ! output will be collimated輸出將是準直的

    UNITS INCH      ! lens is in inches鏡頭以英寸為單位

    OSNA 0.08333

    END

     GOALS

     ELEMENTS 8     ! design for an F/6 objective lens設(shè)計用于F / 6的物鏡

     BACK 0 0

     TOTL 0 0          ! control these with limits in the special section

                                限制在特殊的部分控制這些

     STOP TELECENTRIC      ! the input beam comes from a distant objective  RT 0.5

                                                 輸入光束來自遠程物鏡RT 0.5

     FOV 0.0 .3 .6 .9 1 ! correct three field points 糾正三個視場點

     FWT 5.0 3.0 3 3 3 ! with these weights 和這些權(quán)重一起

     ANNEAL 200 20 Q          ! annealing is slower, but works better退火速度較慢，但效果更好

     SNAPSHOT 10           ! watch the progress 看進度

     QUICK 30 40           ! do a quick scan of all designs, 20 passes. Then 20 more with

            快速掃描所有設(shè)計，掃描20次。然后再來20次

     END

              ! real rays 真實的光線

     SPECIAL PANT

     VY 0 TH0  END          ! vary the object position within the eyepiece改變目鏡內(nèi)的物體位置

    SPECIAL AANT ADT 1 .1 1

    AEC .15 1 1           ! require edge thicknesses of 0.15 inches or more

            要求邊緣厚度為0.15英寸或更大

    ACA 60 1 1           ! stay away from critical angle refraction遠離臨界角度折射

    M .7 1 A BACK           ! specify 0.7 inch eye relief指定0.7英寸的出瞳距離

    LUL 6 1 1 A TOTL          ! allow lens length up to 6 inches鏡頭長度可達6英寸

    M -1 10 A P HH 1          ! require full-field ray angle of 45 degrees要求全場光線角度為45度

    M 0 1 A P YA 1 0 0 0 LB1 ! correct for pupil aberration at two fields糾正兩個視場的瞳孔像差

    M 0 1 A P YA .5 0 0 0 LB1 ! “LB1” means last surface but 1, or the eye point “LB1”

    M 0 1 A P YA 1           ! control distortion this way

    S GIHT

    END

    GO                    ! run the search

    PROJECT               ! see how long it took

這是從DSEARCH 返回的圖紙。

這些都是合理的目鏡配置。 最好的一個在頂部，名為DSEARCH08.RLE，它在PAD中自動打開。

該程序創(chuàng)建了一個優(yōu)化MACro并將其加載到編輯器窗口中。 在這里，您可以看到程序生成的目標以及DSEARCH輸入中給出的特殊目標。

    PANT

    VY 0 TH0

    VLIST RD ALL

    VLIST TH ALL

    VY   1 GLM

    VY   3 GLM

    VY   5 GLM

    VY   7 GLM

    VY   9 GLM

    VY  11 GLM

    VY  13 GLM

    VY  15 GLM

    END

    AANT P AEC

    ACC

    GSR     0.500000     5.000000      4  M     0.000000

    GNR     0.500000     3.000000      4  M     0.300000

    GNR     0.500000     3.000000      4  M     0.600000

    GNR     0.500000     3.000000      4  M     0.900000 GNR     0.500000     3.000000      4  M     1.000000

    ADT 6 .1 1

        AEC .15 1 1        ! REQUIRE EDGE THICKNESSES OF 0.15 INCHES OR MORE 需要0.15英寸或更大的邊緣厚度

        ACA 60 1 1         ! STAY AWAY FROM CRITICAL ANGLE REFRACTION 遠離臨界角度折射

        M .7 1 A BACK       ! SPECIFY 0.7 INCH EYE RELIEF 指定0.7英寸的出瞳距離

    LUL 6 1 1 A TOTL   ! ALLOW LENS LENGTH UP TO 6 INCHES 允許鏡頭長度達6英寸

    M -1 10 A P HH 1   ! REQUIRE FULL-FIELD RAY ANGLE OF 45 DEGREES 需要45度的視場光線角度

    M 0 1 A P YA 1 0 0 0 LB1  ! CORRECT FOR PUPIL ABERRATION AT TWO FIELDS 正確處理兩個錯誤行為

    M 0 1 A P YA .5 0 0 0 LB1  !  LB1  MEANS LAST SURFACE BUT 1, OR THE EYE POINT LB1意味著最后的表面，而不是出射點

    M 0 1 A P YA 1       ! CONTROL DISTORTION THIS WAY 以這種方式控制畸變

    S GIHT

    END

    SNAP/DAMP 1

    SYNOPSYS   25

讓我們運行這個并觀察鏡頭的改善結(jié)果。 以下是我們在進行一些優(yōu)化和模擬退火后得到的結(jié)果：

我們想要進一步改進。將OPD光扇圖分配到PAD 2上，我們在全視場看到一個波長的誤差。

我們將一些OPD目標函數(shù)添加到評價函數(shù)中？ 在AANT文件中添加如下內(nèi)容

    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

經(jīng)過多次優(yōu)化和模擬退火后，鏡頭更好：

我們想要避免 “蕓豆”效應，如果瞳孔有很多球像，就會出現(xiàn)這種效應。 隨著你的眼睛移動，視場的一部分圖像會消失。

在眼睛位置放大圖像，然后單擊按鈕運行Pad Scan™ 。 光線可以很好地瞄準眼點。 雖不完美——但是，鏡頭的設(shè)計是關(guān)于權(quán)衡的，不是嗎?我們認為這些小錯誤已經(jīng)足夠好了。

接下來我們要檢查畸變。 一些質(zhì)量差的目鏡顯示出明顯的畸變，因此我們必須進行檢查。 命令GDIS 21 G將生成如下圖片：

我們通過在評價函數(shù)中加入一個項目得到了良好的性能，該項目取全局Y坐標并減去GIHT的值�？梢赃@么做么?單位都錯了！

該鏡頭處于AFOCAL模式，輸出Y坐標實際上是來自軸的光線角度，以弧度為單位。 GIHT類似地是在近軸上的弧度角。 如果兩者數(shù)值相同，則系統(tǒng)沒有畸變。

現(xiàn)在難點是， 我們必須檢查圖像質(zhì)量。 這是大約1/2波長的橫向色差。為了分析這一點，我們給鏡頭設(shè)置了10個波長，根據(jù)天文物體和人眼的光譜進行加權(quán)。 首先，我們刪除曲率求解，因此半徑不會隨光譜改變。

    CHG

    NOP ! delete all pickups and solves 刪除所有拾取和解

    END

    MSW

當光譜向?qū)Т蜷_時，我們選擇天文學資源例如太陽，月亮，行星。 然后我們單擊Visual并選擇Visual，Bright light。 單擊10個波長的選項，然后單擊“獲取光譜”。

這是光源和探測器組合的光譜。 單擊精細設(shè)置，將光譜向右移動一點。 然后對鏡頭單擊Apply并關(guān)閉對話框。

關(guān)閉向?qū)Р⒋蜷_MPF對話框。 這將顯示衍射點在視場上的擴散。 選擇外觀顯示，通過4放大，然后執(zhí)行。

0.9視場的圖像不如全視場的圖像好。讓我們回到3個波長的版本，將OPD的權(quán)重增加到0.02，然后重新優(yōu)化。

衍射限制了大部分視場的清晰度。我們必須判斷目標值。這里顯示的彌散斑與你眼睛能查看的清晰度相當。

這個鏡頭是DSEARCH列表上的頭一個鏡頭，但是我們有時會嘗試其他初始結(jié)構(gòu)的鏡頭。請檢查它們——并注意，由于我們在本課中使用了模擬退火特性，每次返回的結(jié)果都會有所不同。所以多運行DSEARCH幾次，每次都要優(yōu)化和檢查結(jié)果。并嘗試使用RSTART的值。

如果我們對這個目鏡的結(jié)果滿意的話，下一步就是把它優(yōu)化成可加工的鏡頭。閱讀有關(guān)IRG和ARGLASS的內(nèi)容，您將了解更多。