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Text File  |  1993-05-31  |  7KB  |  142 lines
  1.  
  2. Using LENSCAD:
  3.  
  4. LENSCAD is a stand alone program which will calculate the focal 
  5. lengths of a lens system with up to three variable parameters and 
  6. three wavelengths of light.  The only limit to the number of elements 
  7. is the memory capacity of your computer and the stack size, which has 
  8. been set at 3000.  
  9.  
  10. To start LENSCAD type lc <enter>.  You will be asked if you want to 
  11. use your old data.  If you enter 'n' you will be asked how many 
  12. elements in the system you want to design.  If at any time you need to 
  13. change the number of elements you must restart the program.  Once you 
  14. tell the program how many elements in your design you will be asked 
  15. how many wavelengths of light you want to test the system for and you 
  16. will enter those wavelengths.  The red, yellow and blue menu choices 
  17. enter hydrogen red, sodium yellow, and hydrogen blue spectral line 
  18. wavelengths, respectively.  You will then be in the main menu. Select 
  19. the parameters to enter for the system.  You will be prompted for 
  20. element and surface numbers, etc.
  21.  
  22. CONVENTIONS:
  23.  
  24. The element the ray goes through first is element #1 and the first 
  25. surface the ray passes through is surface #1.  The space between 
  26. elements is identified by the greatest element number of the elements 
  27. adjoining the space. Thus the greatest number of the elements 
  28. adjoining the space between elements #1 and #2 is #2.  Rays are 
  29. considered to be coming from the left.  The radius of curvature of an 
  30. element is negative if the center of the curve is to the left of the 
  31. element.  Thus a biconvex lens will have a positive radius of 
  32. curvature for surface #1 and a negative radius of curvature for 
  33. surface #2.
  34.  
  35. No space between lenses may be set at zero.  For elements in contact 
  36. set the space to a very small number such as .000001. Note that mks 
  37. units are used for all entries (distances in meters).  For a plane 
  38. surface where the radius of curvature is effectively infinity, use a 
  39. large number such as 1000000000 for the radius of curvature.  
  40.  
  41. Any of the three parameters curvature, distance, and element thickness 
  42. may be made a variable.  You name which curvature, etc. you want to 
  43. vary, and give the range.  Depending on the number of variables, the 
  44. program will calculate over either 11 or 101 points over each range.  
  45. If you have one variable parameter the program will divide the range 
  46. into one hundred regions and will calculate the focal distance over 
  47. 101 points.  For two or three variable parameters the program divides 
  48. the ranges into ten regions and calcualates the focal distance over 11 
  49. points.  The focal distance given is the distance from the last 
  50. surface.
  51.  
  52. You may review the parameters you have entered by choosing selection 5 
  53. in the menu.  It is recommended that you save the data for the system 
  54. you design prior to calculating the focal length(s) for the system. 
  55. Use the SAVE DESIGN PARAMETERS option.  Then if you crash the program 
  56. you can restart it and use the old data. This is quite handy with a 
  57. very large system!
  58.  
  59. You may choose from a list of standard glass types to establish the 
  60. indices of refraction for the elements in your system or you may enter 
  61. the indices of refraction for the different wavelengths you are 
  62. testing your system for. You must also enter the index of refraction 
  63. for the media between elements.
  64.  
  65. In order to calculate the focal distance of the system you must set 
  66. the input to the system.  If you forget to do this the program will 
  67. prompt you for the information prior to doing the calculations.  The 
  68. input information for the system consists of the angle the input ray 
  69. subtends with the optical axis of the system (in radians) and the 
  70. height above the axis the ray enters the system.
  71.  
  72. If you want to change the number of variable paramters or the 
  73. parameter(s) to vary select CHANGE OPTIONS from the menu.  You will 
  74. then be asked which parameters to vary and the variable ranges.
  75.  
  76. The MAKE REPORT option will create an ascii text file with a summary 
  77. of the design information on your system.  You will be prompted for 
  78. the filename under which to save the report.  
  79.  
  80.  
  81. TIPS FOR USING LENSCAD:
  82.  
  83. Always review the paramaeters of the system you are designing prior to 
  84. calculating the focal distance.  This will avoid a system crash should 
  85. you forget to enter a value for a parameter.  Always save your design 
  86. parameters before making the focal distance calculation.  
  87.  
  88. The output of LENSCAD consists of the wavelength and variable values 
  89. for each variable parameter, and the associated focal distance for 
  90. that set of variable values.  This format is repeated for all the 
  91. wavelengths the system is being tested for.  LENSCAD makes all 
  92. calculations for one wavelength before making calculations for the 
  93. next wavelength.  The output for one variable and two wavelengths 
  94. would have all the results for the first wavelength in the first half 
  95. of the file and all the results for the second wavelength in the last 
  96. half of the file,  making it very easy to extract the data.
  97.  
  98. The output for a three variable paramater system with two or more 
  99. wavelengths of light is in excess of 360 kilobytes, therefore the data 
  100. must be written to a hard disk or a high capacity floppy disk if you 
  101. choose this option. If you have only 360kb drives you might run the 
  102. program once for each wavelength.
  103.  
  104. LENSCAD displays the elements of the system matrix during the 
  105. calculation of the focal distances.  You may see the system matrix for 
  106. a particular system by changing options to make all the parameters 
  107. constant.  The system matrix contains four elements:
  108.  
  109.      SYSTEM(1,1) is the angular magnification of the system.
  110.  
  111.      SYSTEM(1,2) is the equivalent power of the system.  Its 
  112.      reciprocal is the equivalent focal length.
  113.  
  114.      SYSTEM(2,1) is the negative, reduced thickness of the lens.
  115.  
  116.      SYSTEM(2,2), along with (1,1) and (1,2), give the front vertex 
  117.      length:
  118.  
  119.      a1=        SYSTEM(1,1)*n
  120.                 SYSTEM(1,2)
  121.  
  122.      and the back vertex focal length:
  123.  
  124.      a2=       SYSTEM(2,2)*n
  125.                SYSTEM(1,2)
  126.  
  127. The algorithm used by the program was derived from the matrix method
  128. outlined by Jurgen R. Meyer-Arendt, M.D in the 2nd ed. of Introduction
  129. to Classical and Modern Optics (pp.78-89). It is my understanding he 
  130. dropped the technique in the 3rd ed. which is a real shame because it
  131. lends itself well to computer approaches to lens design.
  132.  
  133.  
  134. ****************************************************************************
  135. INTERESTED IN NEURAL NETWORKS? NNET IS A THREE LAYER BACKPROPAGATION NEURAL
  136. NETWORK SHELL DEVELOPED FOR RESEARCHING NEURAL NETWORKS. INCLUDED WITH NNET
  137. IS A VERSION COMPATIBLE WITH THE HP95LX PALMTOP COMPUTER FOR TRULY PORTABLE
  138. NEURAL NETWORKING. SEND $54 FOR EXPRESS SHIPMENT TO J. MICHAEL, BOX 941124,
  139. ATLANTA, GA 3O341.
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