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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
+ZR>ul-c  
fLZ99?J  
0.&-1pw  
     s;#,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。     [$@EQ]tt/  
假设您正在设计一个在0.4到0.9微米范围内使用的镜头。你能用复消色差吗?让我们来看看。这是一个初始结构的RLE文件,除了最后一个表面外,所有表面都是平的,这将为我们提供一个6英寸孔径 F / 8望远镜物镜。(复制这些行并将它们粘贴到MACro编辑器中。) L=gG23U&  
     )T@?.J`  
    RLE ?(Xy 2%v  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE N_E)f  
    OBB 0 .25 3 |<JBoE]3B  
    UNITS INCH )O8w'4P5  
    1 GLM 1.6 50 QTU$mC]  
    3 GLM 1.6 50 M4e8PRlI  
    5    GLM 1.6 50 C3KAQ U  
    6    UMC -0.0625 YMT :464~tHI[`  
    7 a&Me#H{  
    1    TH .6 h>A~yDT[  
    2    TH .1 !1#=j;N`  
    3    TH .6 sY* qf=  
    4    TH .1 ,WE2MAjhT  
    5    TH .6 5Vr#>W  
    END t')%; N  
     ,"5xKF+cS  
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。 7 b{y  
    
    
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 or(P?Ro  
    
p3qKtMs0!  
f%yNq6l  
    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: |`d-;pk!%  
     rxOv YF  
    LOG ZQyXzERp  
    STO 9 \*Z:w3;r  
    PANT \"P$*y4Le  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 ]?_V+F  
    VLIST TH ALL AIR QG5 c>Q  
    VLIST GLM ALL ]'<"qY  
    END u6 4{w,  
    AANT :H/Rhx=  
    END j rg B56LL  
    SNAP {(Ba  
    SYNOPSYS 50     Y ^5RM  
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: ^2nH6,LPS  
     R#Z m[S  
    LOG ufN`=IJ%  
    STO 9 HBZtg  
    PANT {w ]L'0ES[  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5  dK]#..  
    VLIST TH ALL AIR !Hj 7|5  
    VLIST GLM ALL TlC? ?#  
    END )!5"\eys  
    AANT fz rH}^  
    AEC <-HWs@8#  
    ACC !3\( d{  
    LUL 4 1 1 A TOTL [jTZxH<  
    GSR .5 10 5 M 0 X\5EF7:S  
    GNR .5 2 3 M .7 oot kf=  
    GNR .5 1 3 M 1 7TA&u'  
    END mzcxq:uZ5  
    SNAP Y r8gKhv W  
    SYNOPSYS 50     yS4nB04`=  
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: W,.Exh  
    
)jMk ~;'r  
/KhY,G'Z  
    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: 7lAnGP.;  
     *enT2Q  
    STORE 9 F ZN}T{<  
    STEPS = 50 /p)y!5e  
    CHG $HAwd6NI  
    NOP y7LM}dH#m  
    END >viLvDng  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET VW:Voc  
    9     k!!d2y6  
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。     4TcW%  
这是色差校正后的曲线: c  
    
    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。     =!=DISPo  
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。     @Z89cTO  
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。     :-j/Y'H_  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     qR^+K@ *|  
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。 {mA#'75a#  
    
XW*d\vDun  
}KV)F,`  
    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。 /Mw0<#  
    
Gk)6ljL  
U)SQ3*j2D  
    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。     &izk$~  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 cB2~W%H  
    
$~/x;z:  
;eP. B/N  
    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: xsg55`  
    
wfM|3GS+.  
}5y ]kn  
    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。) <^adt *m  
     _p%@x:\  
    LOG tS[@?qP  
    STO 9 mnM$#%q;%  
     p:Zhg{sF  
    CHG }SGb`l  
    1 GTB O 'S-FPL55' /+f3jy:d  
    3 GTB S 'N-SSK8' 1P/4,D@  
    5 GTB S 'SF1' 78E<_UgcB  
    END t8Giv89{  
     .7n`]S/  
    PANT I_ na^s h*  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 _%<q ZT  
    VLIST TH ALL /?:q9Wy  
    !VLIST GLM ALL y&2O)z!B  
    END O2Tna<cR&  
     i",oPz7  
    AANT t,qz%J&a  
    AEC CoM?cS S  
    ACC 7@ mP;K0  
    ADT 6 1 1 m"~),QwF9  
    ACM .5 1 .1 Y NGS"3F  
    LUL 4 1 1 A TOTL 3E;<aCG?  
     [?F]S:/i  
    AEC Og"\@n  
    ACC Wp//SV  
    GSR .5 10 5 M 0 Wq*W+7=.  
    GNR .5 5 3 M .7 /Xw wB  
    GNR .5 4 3 M 1 0zXF{5Up  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 JPkI+0  
    GNO 0 0.003 3 M .7 ]]|vQA^  
    GNO 0 0.002 3 M 1 01o,9_|FL  
     a`zw5  
    END * v u  
     eed!SmP  
    SNAP  ),f d,  
    SYNOPSYS 50     qr?RU .W  
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。 q#.+P1"U  
    
q%MLj./?[  
w(nQ:;oC  
    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: .$"69[1H  
    
]f3R;d  
A]OVmw  
    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?     X8(WsN  
输入 1'9YY")#  
*x&y24  
    STORE 9 JAI;7  
    STEPS = 50 D,, x<JG|  
    CHG HH'5kE0;d  
    NOP j'|`:^ Sy  
    END O:W4W=K  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET x-@6U  
    
W> rx:O+  
ph=U<D4  
    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! H?j!f$sw  
ftbOvG/ I  
)n17}Qm`V  
C/A~r  

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