SYNOPSYS™寬光譜超消色差顯微鏡物鏡

SYNOPSYS™寬光譜超消色差顯微鏡物鏡

概述

 

我們將進行一項高階的鏡頭設計任務，該任務將利用您在前幾章中學到的許多強大工具。

鏡頭要求在0.38-0.9μm 的波長範圍內工作，鏡頭F/#為0.714。其他要求：

1.物距無限遠，0.8度半場，1.26毫米半孔徑。

2.光譜範圍0.38 - 0.9微米。

3.F/number 0.714。

4.總長小於25 毫米。

5.畸變校正良好。

6.像方遠心。

7.沒有羽狀邊緣，中心厚度不超過8毫米。

 

設定工作目錄

選擇Dbook工作目錄

參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第35章

 

Dsearch優化

我們預估要達到設計要求，可能需要十片透鏡，但是想逐步增加透鏡數量。設DSEARCH 的輸入，搜尋八片透鏡的結構。 這將為您提供一些潛在的初始結構，一旦知道進度的情況，就可以根據需要增加設定。由於光譜範圍很寬，因此請設定五個波長而不是設定常用的三個波長， 以避免中間波長處的大焦點誤差。執行MACro（C35M1），模擬退火 （50,2,50）。

 

GSEARCH準備

色差校正是一項大挑戰，下一步是找到一些有可能製造寬光譜的玻璃。我們將通過兩種方式做到這一點：首先使用超消色差理論，然後通過讓 GSEARCH 自動發現玻璃的組合。 儲存此版本，以便後面可以再次呼叫：STORE 1

接下來，建立兩個檔案。第一個是一個普通的優化檔案。使用 DSEARCH 建立的巨集，只需稍微編輯 一下:如果任何組合最初都不追跡(很可能追跡)， 請優化程式執行自動 ray-failure 修復例程(C35M2); 折射率的大變化會使光線向不同的方向發射，從而導致失敗）。

 

GSEARCH優化

將C35M2使用名稱 GSOPT.MAC 儲存，然後建立第二個 MACro（C35M3），優化 GSEARCH ，經過優化和模擬退火後。

 

進一步優化

這是一個相當不錯的設計，因為超消色差理論只適用於超薄透鏡，而這些透鏡顯然並不薄。看看如果 GSEARCH 自己找到玻璃會發生什麼。回到您儲存的版本，然後編輯您的 MACro，以便 GSEARCH 搜尋光明玻璃庫中三個玻璃最接近的組合，而不是我們在上面選擇的三個玻璃的組合（注意 SKIP 指令，它忽略了 EOS 命令列的輸入; 使用NEAREST 選項時，USE 指令不適用）：

 

精簡刪除鏡片

結果更好。GSEARCH不使用薄透鏡假設，而使用超消色差理論的數值方法。 這 種方法可以超越傳統的技術方法。

這款鏡頭基本上是完美的。但是：我們可以用更少的透鏡來實現嗎？使用自動透鏡刪除功能很容易找到可以被刪除的透鏡。使用模型玻璃返回您儲存的版本，並在優化MACro (C35M2)的頂部新增一個新行：

AED 3 QUIET 1 16.

 

MTF圖

讓我們看看MTF在這個視場的情況。鍵入 MMF，選擇“多色”，然後單擊“ 執行”。

 

後焦VS波長

讓我們看看後焦位置與波長的函式有多穩定。輸入AI句子

STEPS = 100 PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9

 

總結

我們還試著讓DSEARCH 尋找一個七片式透鏡組，而不是像上面那樣找到一個八片式透鏡組，然後用AED 刪除一片透鏡。很難預測在混亂的設計樹中哪條路徑會是最好的，而我們所能做的就是不斷嘗試。 我們嘗試了幾種透鏡，並將它們與Ohara玻璃庫匹配。 還有其他我們可以嘗試的事情。如果7片透鏡的結果不夠好，我們可以嘗試自動插入透鏡，新增一行命令：

AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50

光學設計，是個靈活的過程，只有多去嘗試不同的路徑，才會更有可能設計出更好的設計出來。