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optics1210 2018-09-21 10:53

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差

THp_ dTD  
Xb%q9Z  
本课将探索SYNOPSYS的一个独特功能,当您需要出色的色差校正时,它可以提供帮助,甚至比复消色差更好。 RW. qw4  
假设您正在设计一个在0.4到0.9微米范围内使用的镜头。 你能用复消色差吗? 让我们来看看。 这是一个初始结构的RLE文件,除了最后一个表面外,所有表面都是平的,这将为我们提供一个6英寸孔径 F / 8望远镜物镜。 (复制这些行并将它们粘贴到MACro编辑器中。)

Ayw_LCUD  
    RLE 't5ufAT  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE p|-MwCeH  
    OBB 0 .25 3 @|anu&Hm  
    UNITS INCH #c^]p/  
    1 GLM 1.6 50 .[O{,r  
    3 GLM 1.6 50 ZL6HD n!  
    5    GLM 1.6 50 \%a0Lp{ I  
    6    UMC -0.0625 YMT c`!e#w  
    7 x|~8?i$%  
    1    TH .6 [`\VgKeu  
    2    TH .1 Ay?<~)H  
    3    TH .6 L7C ;l,ot  
    4    TH .1 2<EV iP9  
    5    TH .6 [gmov)\c  
    END
%Rc#/y  
oe|#!SM(  
我们还没有指定波长,所以我们得到了默认的CdF光线。 我们需要改变这一点。 打开Spectrum Wizard(MSW),然后更改指示的点。
6!m#;8 4  
单击“获取光谱”按钮后,单击“应用于镜头”按钮。 镜头现在有更广泛的光谱。 这是我们的起始镜头,在SketchPad显示屏中
6dIPgie3w  
结果很差,需要优化。 让我们优化它,改变玻璃模型。 制作一个MACro:
U#[&(  
    LOG hJEd7{n  
    STO 9 0Qt!w(  
pWV_KS  
    PANT MYS`@%ZV#k  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 4E^ ?}_$  
    VLIST TH ALL AIR e'3V4iU]  
    VLIST GLM ALL >3uNh:|>/  
    END /mex{+p>tO  
BIWe Hx  
    AANT yJ $6vmQ  
^1S{::  
    END |(>`qL{|  
BPO5=]W 7  
    SNAP DhyR  
    SYNOPSYS 50
n~I-mR)"  
xuK"pS  
现在将鼠标放在AANT命令后的空行上,然后单击按钮。 默认选择Merit功能编号6,因此只需单击Back to MACro编辑器按钮即可。 这给了我们一个简单的评价函数:
GTdoUSUq  
    … HOP*QX8C%  
    AANT FCE y1^u  
    AEC m)Plv+R}  
    ACC 8fXiadP#  
    LUL 4 1 1 A TOTL  k[r^@|  
    GSR .5 10 5 M 0 &b} \).5E  
    GNR .5 2 3 M .7 cRT'?w`}  
    GNR .5 1 3 M 1 +fKOX#%  
M=^d  
    END e(0OZ_w  
    …
_Si=Jp][  
o$No@~%v  
在这里,要校正所有10种波长。是时候进行优化了。 运行MACro并模拟退火。 镜头变得更好,但仍然不太理想:
U~x]2{}  
该透镜具有曲率求解,并且在每个波长下程序将重新计算它。 (我们当然不希望这种情况发生!)因此,我们制作了第二个MACro,如下所示:
<\&9Odqc  
    STORE 9 \d@5*q  
    STEPS = 50 hq=;ZI  
    CHG :21d  
    NOP *fg2bz<~[B  
    END <s9{o uZ  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET ;,f\Wf"BW  
    9
C"I jr=w  
X8)k'h  
此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。 然后,它以相同的方式得到镜头。 这是色差校正后的曲线:
QLd*f[n  
当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。 因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。 我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 AF'<  
首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的glassmap功能自己找到合适的镜片组合。 然后我们将展示程序如何自动完成任务。 q1}!Okr"2  
超消色差一词是马克斯•赫茨伯格在1963年在《应用光学》上发表的一篇论文中首创的。他的理论说,如果你制作一个玻璃库的图表,其中的坐标轴是P*和P**的值,然后选择三个在一条直线上的玻璃,就有可能同时校正四个波长。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC),其中F和C为0.4861和0.6563的夫琅和费谱线,N*为1.014的IR谱线。N**是0.365 um的UV线,给你一个类似的P**的方程。 Q~,Mzt"}W  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 h&0zR#t  
屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。 显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。
Q~N,QMr)k&  
在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。 他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。 您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。 您往往选择靠近的底部的火石玻璃,,并按单击其中一个。 这就把线的底部放在那个玻璃上。 然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。 现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。 写下这三个玻璃的名字。
&hYgu3O  
我们有三种潜在的超消色差镜。它们是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您还可以显示相对成本和其他属性,以帮助您选择三个可接受的玻璃。然后你把这三种玻璃镜插入镜头并进行优化。如果不能得到满意的镜头,你可以根据相同的操作选择不同的三个的组合。这个过程相当繁琐,但通常都很有效。 K<>kT4  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
F 3|^b{'zO  
    FST =[( 34#  
    PREF `_\KN_-%Vu  
    CAT O bU=Utniq  
    CAT S o"VKAP  
    GO
i7Qb~RW  
6<lo0PQ"Z  
FST的意思是找到超消色差三片镜。该输入将检查Ohara和Schott编目中所有玻璃类型的组合,并对最适合超消色差的10种进行评级。该程序发现以下内容:
%qc_kQ5%  
    SYNOPSYS AI>FST F1Z'tjj+  
oZBD.s  
    FST>PREF '(vZfzc{J  
ER"69zQg|2  
    FST>CAT O K\K& K~Z  
    FST>CAT S 0m_yW$w  
:q9!  
    FST>GO "jL>P )  
 +mocSx[  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) `ASDUgx Mq  
'_c/CNs  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET .+:iAnf  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 :&BPKqKp  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 v=llg ^  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 '`jGr+K,wU  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 & zDuh[j}  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 i'ap8Dr  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 Ta?J;&<u]/  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 dFz"wvu` o  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 <h#*wy:o2  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 V*?cMJ_G  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
7]VR)VAM  
<C`bf$ak  
这种方法优于手工操作,因为它可以将不同厂家的玻璃结合在一起。例如,组合5是由一个Ohara玻璃和两个来Schott的玻璃。让我们试试这个组合。我们编辑优化MACro,如下所示。(这里,我们使用了现成的评价函数8,它校正了横向色差和OPD畸变的组合,然后调整了权重。)
)iN;1>  
    LOG CS[]T9|_  
    STO 9 Df6i*Ko|  
{$frR "K  
    CHG 2-4N)q  
    1 GTB O 'S-FPL55'  Vl_6nY;  
    3 GTB S 'N-SSK8' 7b"fpB  
    5 GTB S 'SF1' w#.3na  
    END o}AXp@cqi  
 [Sm<X  
    PANT Tz,-~mc  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 U)(R4Y6 v  
    VLIST TH ALL ,.)wCZ,wca  
    !VLIST GLM ALL {5 dVK  
    END a{8a[z  
Hx#YN*\.M  
    AANT ]Uv,}W  
    AEC !#0)`4O  
    ACC 2 }xePX9?  
    ADT 6 1 1 ^Om}9rXw1  
    ACM .5 1 .1 _}R$h=YD  
    LUL 4 1 1 A TOTL I}8e"#  
lSX1|,B7:]  
    AEC 7@c!4hmrU  
    ACC K=f4<tP_  
    GSR .5 10 5 M 0 K,S4  
    GNR .5 5 3 M .7 j97+'AKX  
    GNR .5 4 3 M 1 lNe4e6  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 LLx0X O@  
    GNO 0 0.003 3 M .7 ,3:f4e\<  
    GNO 0 0.002 3 M 1 !u7KgB<=/F  
)LP'4*  
    END NpVL;6?7T  
VEWW[ T  
    SNAP vj?{={Y  
    SYNOPSYS 50
fJ}e  
u&~Xgq5[  
在运行了这个程序和模拟退火之后,我们得到了一个透镜,在从第一个波长和中间波长,在全场上都被校正的很好,尽管第10个波长(0.4um)并没有像其他波长那样被矫正的那么好。
cK$yr)7  
我们猜测三种玻璃的顺序。有六种可能的组合,通过尝试,我们发现5 1 3的顺序更好。我们以同样的方式进行,查看FST返回的每个组合。第六组更好:
m H:Un{,  
现在我们在整个(非常宽)光谱区域上校正到大约四分之一波长。 我们的第二个MACro现在展示了什么?
?b_E\8'q]  
当然,它是在三种波长上校正的,但我们的目标是四种波长。为什么曲线在右端不会再上升,就像一个真正的超消色差设计?这个程序在评价函数中平衡了一切,而不仅仅是轴向色差,少量的色球差使它稍微偏离。不过,这是一个很好的镜头!

打怪 2021-08-20 15:16
学习一下
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