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&l0
    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 #\%GrtM
    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

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^ iX
    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

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。
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)

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 。

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：

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：

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：

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。

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。
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。

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 dwAju:-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

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。
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。

这将打开一个描述如何控制鬼像的页面。
10.3.1.5 鬼像图像控制下一个已有目录
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。
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

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

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。
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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