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optics1210 2019-01-24 14:34

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十二:鬼像分析

 $Jb+}mlT  
你的镜头看起来很好,光阑设计的很好。但是当你测试它的时候,每当一个明亮的光源进入到视场中,可以看到一个糟糕的鬼像。这不是一个好结果,而且这种情况经常发生。 *ubLuC+b  
为了避免这种意外,你可以在MGH对话框(菜单、鬼像),通过这些工具在设计的早期发现问题,并在完成前纠正它们。 iknBc-TLD  
简而言之,鬼像是由镜头系统内的两次不需要的反射光引起的光的聚焦图像。 如果您有3片透镜,则有15个可能的鬼像。 有6片透镜,你有66种可能性,依此类推。 要查看其中一些工具可以执行的操作,请使用ID MIT 1至2 UM镜头对镜头1.RLE进行FETCH。 然后看看PAD显示。 <\X4_sdy  
n U$Lp`  
打开MGH对话框 {r[ *}Bv  
[FF%HRce,.  
在左上角是GHOST按钮。这一特性用于近轴光线追迹来寻找鬼像,当然,它所发现的鬼像与真实光线形成的鬼像有所不同。尽管如此,结果通常很接近,你可以看到问题出现的地方。你可以给镜头中的任何一个或所有的表面分配反射系数,当程序估计它发现的每一个鬼像的强度时,它会考虑这些值。对话框以默认的1%反射率打开,应用于所有的镜头表面。单击GHOST按钮。 bC?t4-W  
你会得到如下数据。首先分析所有表面的组合;输出的一部分如下所示。

yK"U:X  
    --- GHOST R 0.01 -a&wOn-W  
    ID MIT 1 TO 2 UM LENS pR`.8MMc8  
r A0[y  
    GHOST IMAGE ANALYSIS 9zi/z_G  
.Pxb9mW  
    --- R 0.01 ALL (V{bfDu&h@  
    --- END |= N8X  
     NO.   GHOST SURF       Ymarg        U'marg        Ychief     INTENSITY WQiEQ>6(t(  
    _________________________________________________________________________ kl3#&>e  
Yfxc$ub  
    1        2 -   1       -30.0244       -0.3778        7.3095   1.10930E-11 *=@Z\]"?  
    2        3 -   1        27.2543       -0.3984        4.6907   1.34627E-11 qi7dcn@d  
    3        3 -   2        63.5945       -0.2721        4.1819   2.47264E-12 &>L\unS  
    4        4 -   1       -46.5167       -0.2920        4.9249   4.62149E-12  Gp@Y=mU  
    5        4 -   2       -25.1674       -0.3088        6.6272   1.57879E-11 ?P{C=Td2z  
    6        4 -   3       -75.6813       -0.4937        4.4156   1.74591E-12 VaVKWJg$  
    7        5 -   1       -45.8712       -0.2619        4.0455   4.75247E-12 |I)xK@7  
    8        5 -   2       -27.0481       -0.2839        6.4039   1.36686E-11 fm&l 0  
    9        5 -   3       -72.6068       -0.4577        2.7558   1.89691E-12 OaU} 9&  
    10        5 -   4        -3.4550       -0.3402        6.5304   8.37735E-10 cS QUK  
    11        6 -   1         0.5515       -0.5074        4.2824   3.28758E-08 m]7Y )&3  
    12        6 -   2        44.1259       -0.4028        8.4078   5.13585E-12 UO<uG#FB  
    13        6 -   3       -38.8865       -0.5677        1.4386   6.61305E-12 #\%Gr tM  
    14        6 -   4        67.9018       -0.0930        9.4364   2.16889E-12 4\Y=*X  
    15        6 -   5        66.9185       -0.0241        8.9874   2.23310E-12 F[RhuNa&'W  
    16        7 -   1       -26.2150       -0.5336      -37.0598   1.45513E-11 -Ah\a0z  
    17        7 -   2        17.4775       -0.4677       31.7392   3.27372E-11 Zu&trxnNf[  
    18      7 -   3       -71.3906       -0.6925     -107.3067   1.96208E-12
Ls*.=ARq  
G\jr^d\  
在Ymarg标题下,注意表面6和1组合的最小值0.5515。这告诉您从表面6反射,然后从表面1反射的光将到达像面,形成(近轴)弥散斑半径约1/2毫米。 这可能是个问题。 如果您的镜头很长,通过检查第二个列表更容易找出问题鬼像:
hl6al:Y  
    CUMULATIVE GHOST DISTRIBUTION V %Y.N4H  
NORMALIZED FOR DETECTOR SEMI-APERTURE        0.0100 $dorE ~T  
PJO;[: .I  
  NO.  GHOST INTENS.  ACCUM. INTENS.  SURFACES oJyC{G  
_____________________________________________ "pMXTRb  
    6   1.74591E-12    1.74591E-12     4     3 8Q#&=]W$  
    9   1.89691E-12    3.64282E-12     5     3 PM%./  
    18   1.96208E-12    5.60491E-12     7     3 >tib21*  
    14    2.16889E-12    7.77380E-12     6     4 +n2x@ 0op  
    15    2.23310E-12    1.00069E-11     6     5 ,1^)JshZ~  
    3   2.47264E-12    1.24795E-11     3     2 05|t  
    20   3.94955E-12    1.64291E-11     7     5 ``aoLQc`  
    19   4.15611E-12    2.05852E-11     7     4 5'+g'9  
    4   4.62149E-12    2.52067E-11     4     1 oDKgW?x  
    7   4.75247E-12    2.99592E-11     5     1 .u W_(Rqg  
    12    5.13585E-12    3.50950E-11     6     2 i,;Q  
    13    6.61305E-12    4.17081E-11     6     3 ?G!^ |^S*  
    21   6.62606E-12    4.83341E-11     7     6 Z U f<s?  
    1    1.10930E-11    5.94271E-11     2     1 1D=My1B  
    2    1.34627E-11    7.28898E-11     3     1 Q6Jb]>g\H  
    8   1.36686E-11    8.65584E-11     5     2 LT'#0dCC  
    16   1.45513E-11    1.01110E-10     7     1 ,,fLK1  
    5   1.57879E-11    1.16898E-10     4     2 iDHmS6_c  
    25    2.20749E-11    1.38973E-10     8     4 _@?]!J[  
    26    2.25477E-11    1.61520E-10     8     5 Sq(=Bn6E  
    17   3.27372E-11    1.94257E-10     7     2 \Cx3^ i X  
    24   5.08281E-11    2.45085E-10     8     3 f4@Dn >BJ  
    23   5.72162E-11    3.02302E-10     8     2 kIXLB!L2b^  
    28   8.28536E-11    3.85155E-10     8     7 ^9cqT2:t  
    10   8.37735E-10    1.22289E-09     5     4 `I6)e{5t  
    27   3.67946E-09    4.90235E-09     8     6 B: {bmvy  
    22   1.09304E-08    1.58327E-08     8     1 2<u vz<B  
    11   3.28758E-08    4.87085E-08     6     1
Szwa2IdI.  
wx<5*8zP  
在这里,鬼像被分类,最严重的鬼像显示在数据底部,并且它们计算累积的强度,并列出和总结。实际上,累积的鬼像强度,4.87E08主要是来自于那个单独的鬼像,它的强度是3.29E-9。现在我们知道鬼像从哪里来了。让我们看看效果。 `DWzp5Ax  
为此,打开名为GHPLOT.MAC的MACro。 (通过本课程,您应该知道如何使用MACro编辑器,您可以使用命令EE打开它。)这是MACro:
Zh3]bg5  
    ; GHPLOT.MAC MzJ5_}  
    ; THIS EXAMPLE EXAMINES THE GHOST IMAGE IN A LENS ; IT RUNS GHPLOT IN ALL FOUR MODES. CZwZ#WV6  
%,6@Uu#%6  
    CCW      ! CLEAN UP FIRST; CLEAR COMMAND WINDOW M{O2O(  
    KAG ?;^_%XSQ*  
    FET 1 QD\S E  
    CHG     ! AND CLOSE GRAPHICS WINDOWS $t}L|"=8X  
    CFIX      ; FIX CLEAR APERTURES TO DELETE VIGNETTED GHOSTS NbkWy  
    VIG DrMcE31  
    END T3M 4r|  
         ; AND TURN ON VIG MODE IF OFF _|*3uGo:  
    SSS .003 { " $2  
           ; SMALL SPOT SIZE HERE #;?z<  
    GAW      ; NEED NEW WINDOW FOR EACH PICTURE (GRAPHICS ADD WINDOWS) Z)6bqU<LQE  
    GHPLOT 4000 P 10 .5 0 1   ; SELECT MODE 1, INDIVIDUAL RAYS nNBxT+3*i  
    R .01 ALL   ; THIS IS ALSO THE DEFAULT REFLECTANCE 9J2% 9,^  
    PLOT G=~T)e  
;'=!Fv  
    GHPLOT 20000 P 1 .5 0 2 L   ; NOW GET AN OBLIQUE PERSPECTIVE VIEW DRAD .0004 (CuaBHR  
    PLOT iW)FjDTP  
N;Hf7K  
    GHPLOT 20000 P 1 .5 0 3 L   ; THIS MAKES COLORED BINS ijyj}gpWha  
    DRAD .0004 Y*J`Wf(w  
    PLOT $9Z8P_^.0(  
)O2^?Q quS  
    GHPLOT 400 P 1 .5 0 4 L        ; AND THIS DRAWS A SINGLE GHOST WITH PER SINGLE 6 1 2!&:V]  
    PER 0 0 0 1 99 ^f3F~XhY3  
    PLOT Q v{q:=k  
<=19KSGFt  
    GRW      ; RESTORE GRAPHICS OPTION (GRAPHICS REUSE WINDOW)
L$(W* PG}  
1j0yON  
GHPLOT有四种模式,在继续之前,最好先阅读他们。 由于此MACro已经在编辑器中,只需选择字符GHPLOT,然后查看TrayPrompt 。 tYmWze. j  
,`-6!|:  
于这是一个多行命令,因此提示无法显示整个格式,但如果在显示提示时按F2键,则帮助文件将打开索引中的该部分。 我们将在本课中使用所有四种模式。 对GHPLOT的第一次调用使用模式1,生成在图像平面上HBAR = 0.5处的对象点叠加的所有鬼像图像: 4(B,aU>y  
8?I(wn  
在视场中间确实有一个黑色的斑点。 这可能是我们之前标记过的鬼像。 模式2分析显示与倾斜透视图相同的能量分布: 3n6_yK+D  
q;B-np?U  
那个尖峰确实是我们的鬼像。 另一种查看它的方法显示在mode-3图中: gDAA>U3|$  
UN,@K9  
最后,模式4绘图选出了特定的一组反射(我们所需要的)并绘制出一组子午面的扇形光线。 2psLX  
!>t |vgW  
在这里,光从左边进入变为红色,从表面6反射后变成蓝色,然后在表面1处第二次反射后变成绿色。它确实在像面聚焦,但是有很多球差 所以鬼像不是很尖锐。 z,DEBRT+  
再看一下MGH对话框,您会看到我们还没有使用过的其他四个功能。 让我们在0.5视场区域追迹真实鬼影的路径。填写框 如图所示,然后单击RGHOST按钮。 "d.qmM  
2v%~KV  
输出数据:
,h>0k`J:a  
    --- RGHOST 6 1 0 .5 SURF b/O~f8t  
                           RAY VECTORS          (X DIR TAN)  (Y DIR TAN)  (INC. ANG.) O\lt!p3F  
     SURF             X             Y            Z           ZZ           HH          UNI JNX7]j\  
    _____________________________________________________________________________________ t3U*rr|A  
    OBJ       0.000000     0.000000     0.000000     0.000000 8.750000E-12 i~l0XjQbs  
    1    0.000000     8.750000     0.442564     0.000000    -0.056702     5.790967 fE_QB=9 cz  
    2    0.000000     8.540210     0.142402     0.000000    -0.086503     1.334779 ,|T   
    3    0.000000     8.256701     1.510615     0.000000    -0.246653    15.791928 4y)"IOd#|  
    4    0.000000     6.624679     0.478579     0.000000    -0.384916     5.591649 dw Aju:-H  
    5    0.000000     6.274262     0.388953     0.000000    -0.226690    13.957837 A")B<BK  
     --- RAY REVERSES AFTER NEXT SURFACE --- {\lu; b!  
    6    0.000000     5.481374    -0.886627     0.000000     0.444814 M;3uG/E\  
        5       0.000000     6.994957    -0.483893     0.000000     1.206445 0XXu_f@]9  
        4       0.000000     7.951450    -0.691073     0.000000     0.498903 CS6,mX  
        3       0.000000    10.791512    -2.647176     0.000000     0.470102 bU_9GGG|  
        2       0.000000    12.783436    -0.319172     0.000000     0.221387 CQ3;NY=o  
    1    0.000000    13.505397     1.058091     0.000000    -0.095157 u49/LtB\  
    2    0.000000    13.193103     0.339970     0.000000    -0.151262 &t%ICz&3  
    3    0.000000    12.414364     3.579028     0.000000    -0.404621 Mx$VAV^\  
    4    0.000000    10.296378     1.164810     0.000000    -0.674892 pBmacFP  
    5    0.000000     9.767857     0.947929     0.000000    -0.369535 }bix+/]  
    6    0.000000     8.241826     2.077523     0.000000    -0.148082 ]km8M^P  
    7    0.000000     4.247415     0.334421     0.000000    -0.153884 xN2{Vi{ad  
    8    0.000000     3.743737     0.107527     0.000000    -0.282387 yrkd#m  
    GHOST REFLECTED FROM SURFACES    1    6 AT SURFACE    9 R.> /%o  
         X              Y               ZZ             HH oa;[[2c  
    --------------------------------------------------------------- [/5>)HK} C  
        0.00000       -0.828738         0.00000       -0.282387
{kW!|h&'  
37 M7bB0  
光线从表面6反射,然后再从表面1反射,并进入像面,其Y坐标为-0.829mm。 这确实是一个糟糕的鬼像。 #2x\d  
如果你在设计过程的早期就发现了这个问题,那么它很容易控制。键入HELP GHOST,然后选择描述控制鬼像的链接。 Cw Z{&  
,:;nq>;  
这将打开一个描述如何控制鬼像的页面。 "L{;=-e  
10.3.1.5 鬼像图像控制 下一个已有目录 Jq?ai8  
鬼像图像由来自一个或多个折射表面的反射引起。 SYNOPSYS可以评估和控制两种类型:GHOST程序可以显示哪些表面的组合会导致鬼像的产生,而BGI可以评估在镜头系统内的另一个位置形成的鬼像的属性。 6RzTSb  
从一个选定的近轴鬼像,为了控图像制弥散斑的大小,输入是
: <m0 GG  
    M TAR WT A PGHOST JREFH JREFL
B8[H><)o\y  
i,* DWD+  
在这里,您可以看到控制鬼像所需的简单输入。 您的AANT文件中的命令是
vxbO>c   
   M    5 0.1 A PGHOST 6 1
183'1Z$KA  
^B]M- XG  
调整权重使其他像差很好地平衡。 如果我们达到这个目标,鬼像将是以前的1%。 5的目标有点随机; 一个面积更大的鬼像也是一个更暗的鬼像,这猜测是一个很好的开始。 WY<ip<  
我们发现,这个过程通常会对指定的鬼像产生很大的改进。然而,另一种反射组合通常会产生新的鬼像,这就需要在优化函数中使用鬼像和另一种PGHOST像差进行另一种评估。当它们出现的时候,你把它们加起来,直到你到达一个点,在这个点上,许多鬼像的强度大致相同。我们从来没有遇到过这样的情况:这种强度高到足以成为一个问题。如果是的话,那么是需要在问题表面上使用镀膜来解决了。

asdoptics 2019-03-03 21:58
优秀文章,支持!
double17 2019-03-05 21:50
大佬啊,来膜拜一下
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