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小火龙果 2023-07-25 11:15

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差
B|AV$N*  
 XJ5 .  
x`IEU*z#  
     4^OY C  
本课将探索SYNOPSYS的一个独特功能,当您需要出色的色差校正时,它可以提供帮助,甚至比复消色差更好。     M b1s F  
假设您正在设计一个在0.4到0.9微米范围内使用的镜头。你能用复消色差吗?让我们来看看。这是一个初始结构的RLE文件,除了最后一个表面外,所有表面都是平的,这将为我们提供一个6英寸孔径 F / 8望远镜物镜。(复制这些行并将它们粘贴到MACro编辑器中。) v(D;PS3r 7  
     0f>5(ek  
    RLE )$bS}.  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE tlp@?(u  
    OBB 0 .25 3 @w!PaP  
    UNITS INCH T+k{W6  
    1 GLM 1.6 50 X~,aNRy  
    3 GLM 1.6 50 r7,t";?>  
    5    GLM 1.6 50 y (pks$  
    6    UMC -0.0625 YMT jc f #6   
    7 #!KE\OI;@5  
    1    TH .6 E5lBdM>2  
    2    TH .1 6}Y#=}  
    3    TH .6 |(LZ9I  
    4    TH .1 oVe|M ss6  
    5    TH .6 Um-[~-  
    END tX %5BTv  
     KOuCHqCfq  
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。打开光谱向导(MSW)对话框,然后更改指示的点。 Z//+Gw<'  
    
    
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 JU5C}%Q6  
    
aL&7 1^R,  
in-HUG  
    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: -Z Ugx$  
     hUMf"=q+  
    LOG #c?j\Y9nz  
    STO 9 aAMVsE{  
    PANT pF Rg?-  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Pjjewy1}^  
    VLIST TH ALL AIR 2=`o_<P'"  
    VLIST GLM ALL t+iHQfuP9A  
    END <drODjB  
    AANT TS9|a{j3!  
    END =i*;VFc  
    SNAP m6CI{Sa](l  
    SYNOPSYS 50     #& Rw&  
现在将鼠标放在AANT命令后的空行上,然后单击按钮。默认选择评价函数6,因此只需单击返回宏编辑器按钮即可。这给了我们一个简单的评价函数: b8SHg^}  
     (l- ab2'  
    LOG ,+xB$e  
    STO 9 m?fy^>1  
    PANT v,{yU\)  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 A.F738Zp{Z  
    VLIST TH ALL AIR sN2p76KN  
    VLIST GLM ALL /%TI??PGu  
    END FZ,#0ZYJGP  
    AANT W=vP]x >J  
    AEC (ECnM ti+  
    ACC ;n=.>s*XL'  
    LUL 4 1 1 A TOTL {~s DYRX  
    GSR .5 10 5 M 0 %<*g!y `  
    GNR .5 2 3 M .7 @u]rWVy;\[  
    GNR .5 1 3 M 1 P5nO78  
    END cm[&?  
    SNAP ZR]25Yy  
    SYNOPSYS 50     $?<Z!*x  
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: a8iQ4   
    
<_tT<5'[$u  
\6<=$vD  
    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: YSh+pr  
     V7P&%oz{C  
    STORE 9 =L:4i\4  
    STEPS = 50 }O^zl#  
    CHG Q[pV!CH  
    NOP vUU9$x  
    END .my0|4CQ#@  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET U`d5vEhT  
    9     db6b-Y{   
此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。     ie\"$i.98H  
这是色差校正后的曲线: ?$^2Umt 0  
    
    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。     9qz6]-K  
首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的玻璃地图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。     D+z?wuXk  
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。     YWe"zz  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     #9xd[A : N  
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。 T' &I{L33Y  
    
/8g^T")  
g,95T Bc  
    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。 -VTkG]{`Ir  
    
tj4VWJK  
Z2='o_c  
    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。     i2(1ki/|O  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 }mdAM6  
    
U,q\em R  
i Ae<&Ms  
    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。在命令窗口中输入FST,该程序发现以下内容: {v2|g  
    
?zVL;gVWA  
M8Z2Pg\0  
    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。) "zFNg';  
     #KXa&C  
    LOG >W`4aA  
    STO 9 *"n vX2iz  
     "7V2lu  
    CHG BT"42#7_  
    1 GTB O 'S-FPL55' [YT>*BH?  
    3 GTB S 'N-SSK8' RYl>  
    5 GTB S 'SF1' aZ'Lx:)R  
    END $8[r9L!  
     e9[|!/./5  
    PANT )>-ibf`#?  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 <l9-;2L4  
    VLIST TH ALL :WL'cJ9a  
    !VLIST GLM ALL "D=P8X&vs  
    END fUQ6Z,9  
     `zXO_@C  
    AANT ,gOOiB }  
    AEC D{d>5P?W  
    ACC XW s"jt  
    ADT 6 1 1 xz{IH,?IG  
    ACM .5 1 .1 p4i]7o@  
    LUL 4 1 1 A TOTL ?0oUS+lU  
     Bw64  
    AEC z0*_^MH  
    ACC e=;AfK  
    GSR .5 10 5 M 0 {=-\|(Bx  
    GNR .5 5 3 M .7 mJ`A_0  
    GNR .5 4 3 M 1 'hv k  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 L^4-5`gj  
    GNO 0 0.003 3 M .7  n>`as  
    GNO 0 0.002 3 M 1 jSuL5|Gui  
     JPWOPB'H  
    END &F5@6nJ`  
     B0!"A  
    SNAP O Wj@< N  
    SYNOPSYS 50     -7&Gi +]  
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。 +_xOLiu  
    
X2i}vjkY  
V-r3-b  
    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: b2=0}~LK  
    
{ e5/+W  
-cm$[,b6  
    现在我们在整个(非常宽)光谱区域上校正到大约四分之一波长。我们的第二个MACro现在展示了什么?     h=_0+\%  
输入 0 Ir<y  
`TPOCxM Mo  
    STORE 9 fH ?ha  
    STEPS = 50 ee#): -p  
    CHG <K4 ,7J$}h  
    NOP lP!;3iJ B  
    END P?]aWJ  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET \7 NpT}dj  
    
13&0rLS  
gxMfu?zk"  
    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! FSb Hn{@  
Uyr3dN%*r  
k8uvNLA)a  
gOK\%&S]  

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