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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
G)?j(El  
g:.LCF  
G5|'uKz2"  
     yRi5t{!V  
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。     .:XXc  
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。) DxD\o+:r  
     39m8iI%w[  
    RLE Z<W f/  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE qo}yEl1  
    OBB 0 .25 3 |'lNR)5  
    UNITS INCH ^hsr/|  
    1 GLM 1.6 50 NiEz3ODSi  
    3 GLM 1.6 50 Ve qB/Q X  
    5    GLM 1.6 50 OJ7 Uh_;/  
    6    UMC -0.0625 YMT >sdF:(JV&  
    7 lKf kRyO_S  
    1    TH .6 8QMMKO ui\  
    2    TH .1 m^zD']  
    3    TH .6 8#R%jjr%T  
    4    TH .1 &> _aY #  
    5    TH .6 FRL;fF  
    END X40JCQx{+  
     Q"Exmn3p  
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。 JvEW0-B^l,  
    
    
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 N?8nlrDQ  
    
H@1qU|4  
Unansk  
    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: xXnSo0`L F  
     YzJWS|]  
    LOG \ KsKb0sM  
    STO 9 S|;}]6p  
    PANT C?MKb D=K  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 w11L@t[5W8  
    VLIST TH ALL AIR NG RXNh+  
    VLIST GLM ALL 8Ht=B,7T  
    END <;@E .I\N  
    AANT zsj]WP6 j  
    END !]9qQ7+R%  
    SNAP ?=1i:h  
    SYNOPSYS 50     >s!k"s,  
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: 6;@:/kl t  
     _,v>P2)  
    LOG +;)Xu}  
    STO 9 1D2RhM%  
    PANT R&:Qy7"  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 P(o>UDy  
    VLIST TH ALL AIR C!nbl+75  
    VLIST GLM ALL /1m+iM^V  
    END ^jcVJpyT@R  
    AANT %tPy]{S..  
    AEC GO*D4<#u  
    ACC :T>OJ"p  
    LUL 4 1 1 A TOTL L^PBcfg  
    GSR .5 10 5 M 0 t\PSB  
    GNR .5 2 3 M .7 1(_[awBx  
    GNR .5 1 3 M 1 YG5mzP<T  
    END **oDQwW]*  
    SNAP IFZw54  
    SYNOPSYS 50     b\kA  
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: .]a`-Ofn  
    
c>! ^\  
<]_[o:nOP  
    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: D{q r N6g#  
     ]3 Ibl^J  
    STORE 9 jK%Lewq  
    STEPS = 50 XeslOsHh  
    CHG K|Xe)  
    NOP Q~n%c7  
    END *.VNyay  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET !w0=&/Y{R  
    9     ] r%fAm j  
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。     jLY$P<u?%P  
这是色差校正后的曲线: 3<[q>7X  
    
    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。     16nU`TN  
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。     PsS.lhj0"  
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。     FF7?|V!Q  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     ,Ij/ ^EC}  
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。 gR_Exs'K  
    
]US!3R^  
NO/5pz}1  
    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。 glkH??S  
    
OB^j b8  
gNkBHwv  
    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。     '$ z@40u  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 \C2HeA\#SW  
    
~fzuz'"^  
~zvZK]JoX  
    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: {Q`Q2'@  
    
[By|3 bI  
JL<<EPC  
    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。) A!uiM*"W  
     IJ:JH=8  
    LOG 0,8RA_Ca}  
    STO 9 Adfnd  
     M~y}0Ik  
    CHG gO@LJ  
    1 GTB O 'S-FPL55' M6V^ur 1  
    3 GTB S 'N-SSK8' *D`$oK,U  
    5 GTB S 'SF1' N| P?!G-=  
    END C}pQFL{B5  
     =rkW325O  
    PANT F[)tg#}@G  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 F ^m;xy  
    VLIST TH ALL PeLzZ'$D  
    !VLIST GLM ALL TQ%F\@"  
    END t8.3  
     f|3LeOyz  
    AANT Mp[2Auf  
    AEC LW9F%?e!>  
    ACC o!c~"  
    ADT 6 1 1 Pmd5P:n*,  
    ACM .5 1 .1 >McEuoZx9  
    LUL 4 1 1 A TOTL lg{/5gQG  
     zH#urF6<  
    AEC 3BF3$_u)o  
    ACC R:f ,g2  
    GSR .5 10 5 M 0 OsRizcgdA  
    GNR .5 5 3 M .7 _NpxV'E  
    GNR .5 4 3 M 1 e5'U[ bQm  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 <,U$Y>  
    GNO 0 0.003 3 M .7 T {=&>pNK[  
    GNO 0 0.002 3 M 1 9oG)\M.6w  
     %J9+`uSl  
    END : JSuC  
     1S yG  
    SNAP s k3 AwG;A  
    SYNOPSYS 50     /bo`@ !-#  
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。 eax"AmO  
    
6fC Hd10!  
L@ejFXQg  
    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: A5_r(Z-5  
    
["<'fq;PJ  
~)6EH`-  
    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?     GLMpWD`Wo  
输入 IA`Lp3Z  
|=V~CQ]  
    STORE 9 <\P `<  
    STEPS = 50 *55unc  
    CHG -D%mVe)&+  
    NOP wyLyPJv  
    END q0NToVo@  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET ?0qP6'nWx  
    
.nEiYS|T  
Z'|k M!  
    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! 3 .KNAObO  
dQO 5  
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}02(Y!Gh  

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