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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

ph5rS<  
uC2-T5n'  
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。 ()cqax4  
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。)

S! Z2aFj  
    RLE 4 C7z6VWg  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE |:[ [w&R  
    OBB 0 .25 3 6 +2M$3_U  
    UNITS INCH (-e*xM m  
    1 GLM 1.6 50 N A`qC.K   
    3 GLM 1.6 50 >)+ -:  
    5    GLM 1.6 50 +Y|1 7 n  
    6    UMC -0.0625 YMT o$Jop"To  
    7 $27QY  
    1    TH .6 8x,{rS qq  
    2    TH .1 [v%j?  
    3    TH .6 4Y.o RB  
    4    TH .1 655OL)|cD6  
    5    TH .6 )0\"8}!  
    END
kiP-^Wan  
-% ,3qhsd  
我们还没有指定波长,所以我们得到了默认的CdF光线。 我们需要改变这一点。 打开Spectrum Wizard(MSW),然后更改指示的点。
D# Gf.c  
单击“获取光谱”按钮后,单击“应用于镜头”按钮。 镜头现在有更广泛的光谱。 这是我们的起始镜头,在SketchPad显示屏中
9^4BqAWYrV  
结果很差,需要优化。 让我们优化它,改变玻璃模型。 制作一个MACro:
VMZUJ2Yj/&  
    LOG zxD~W"R:s  
    STO 9 / %9DO  
@,\J\ rb  
    PANT awC:{5R8v  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 c04;2gR  
    VLIST TH ALL AIR |qAU\m"Pc  
    VLIST GLM ALL le*'GgU#  
    END *mVQN1  
2d60o~ E  
    AANT Sy0-tK4  
S A\_U::T  
    END [ 11D7L%1t  
Y<WA-dYoF  
    SNAP Tu[I84  
    SYNOPSYS 50
j=U^+jAn  
?cvV~&$gc  
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:
{^ jRV@  
    … lK2=[%,~  
    AANT +qiI;C_P\  
    AEC c|2+J :}p  
    ACC \r5L7y$9 h  
    LUL 4 1 1 A TOTL *U}cj A:ZN  
    GSR .5 10 5 M 0 . l>.  
    GNR .5 2 3 M .7 tmgZNg  
    GNR .5 1 3 M 1 tupAU$h?!  
7W]0bJK+E  
    END l2h1CtAU  
    …
.`TDpi9OB  
`D,mZj/b  
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:
Co^^rd@  
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:
h2_A'  
    STORE 9 |e+r|i]  
    STEPS = 50 9Z^\b)x  
    CHG ,T;T %/ S  
    NOP zPyN2|iFah  
    END M/5+AsT  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET &^hLFd7j/  
    9
&0k`=?v$  
GS@ Zc2JPF  
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:
C lWxL#L6~  
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。 Kj/{V  
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。 szw|`S>o  
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。 `Re{j{~s  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 x4Wu`-4^  
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。
3:mZ1+  
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。
Dwa.ZY}-  
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。 =>Q$S  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
M'sq{K9  
    FST +d'1  
    PREF l\"wdS}  
    CAT O 4%"Df1 U  
    CAT S  8\Uy  
    GO
Fu\!'\6  
-Crm#Ib~  
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:
8k9q@FSln  
    SYNOPSYS AI>FST i~i ?M)  
Qk?J4 B  
    FST>PREF pdq5EUdS  
^tRy6zG  
    FST>CAT O I2^@>/p8\(  
    FST>CAT S VxqoE]Dh  
xWxgv;Ah  
    FST>GO B.F~/PET  
|h%0)_  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) t+IrQf,P[  
_`d=0l*8  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET J}Ji /  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 qE@H~&  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 a?]~Sw"@  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 9w}_CCj3  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 0kxe5*-|  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 +T8]R7b9  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 v%4zP%4Ak[  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 R&@NFin  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 wCw_aXqq  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 :)j& t>aP  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
Nf1&UgX  
kB]?95>Wx  
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。)
@s8wYcW  
    LOG #]}]ZE  
    STO 9 SS7C|*-Zd  
m* rw?nLZ  
    CHG ueu=$.^;g  
    1 GTB O 'S-FPL55' /ULO#CN?;  
    3 GTB S 'N-SSK8'  E-L>.tD  
    5 GTB S 'SF1'  IcUE=J  
    END ,nGZ( EBD  
(5efNugc  
    PANT 8ps1Q2|  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 .&;:X )  
    VLIST TH ALL ~4=XYYcka  
    !VLIST GLM ALL mt]50}eK  
    END $&KiN82,  
PmlQW!gfBi  
    AANT 6T-iBJT  
    AEC F ,h}HlU  
    ACC e?\34F  
    ADT 6 1 1 ,.TwM;w=  
    ACM .5 1 .1 {PS|q?  
    LUL 4 1 1 A TOTL I!Uj~jV  
n{E9p3i  
    AEC CooOBk  
    ACC [5wU0~>'  
    GSR .5 10 5 M 0 sV-UY!   
    GNR .5 5 3 M .7 TykY>cl   
    GNR .5 4 3 M 1 <~P([5  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 8 _|"+Ze  
    GNO 0 0.003 3 M .7 R/ 3#(5  
    GNO 0 0.002 3 M 1 'tMS5d)4:  
2,e>gP\]  
    END c'uDK>  
WlRaD%Q  
    SNAP gbu@&   
    SYNOPSYS 50
Mk|*=#e;  
wOrpp3I  
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。
t[%ELHV  
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:
]tc Cr;  
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?
mL]5Tnc  
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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