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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
eH{[C*  
EAM5{Nc  
1YH+d0UGn  
     .0es 3Rj  
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。     SJHr_bawd  
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。) R rda# h^  
     r(P(Rj2~  
    RLE [sW3l:^  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE @ta7"6p-i@  
    OBB 0 .25 3 |j,"Pl}il^  
    UNITS INCH , N)/w1?I  
    1 GLM 1.6 50 O&Y*pOg  
    3 GLM 1.6 50 /HaHH.e  
    5    GLM 1.6 50 MjU6/pO}L  
    6    UMC -0.0625 YMT 1u:< 25  
    7 ]?(-[  
    1    TH .6 s=;uc] 9g  
    2    TH .1 h D/*h*}T>  
    3    TH .6 `7r@a  
    4    TH .1 p9x(D/YP0  
    5    TH .6 \pVXimam  
    END Sn|BlXrey  
     r8xv#r1  
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。 *+#8mA(  
    
    
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 <P=twT;P  
    
hbY5l}\5  
oaIi2=Tf  
    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: T: =lz:}I  
     (^Y~/  
    LOG  A|<jX}  
    STO 9 )84~ugs  
    PANT ?k(7 LX0j  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 {y_98N  
    VLIST TH ALL AIR q-}Fvel u  
    VLIST GLM ALL Tu).K.p:  
    END 5?]hd*8   
    AANT zo4qG+>o  
    END G?Q3/y(  
    SNAP ;6>2"{NW  
    SYNOPSYS 50     +lHjC$   
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: X\bOz[\  
     ~?K~L~f5  
    LOG xLK<W"%0  
    STO 9 WE:24b6  
    PANT CEX " D`  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 hhCrUn"  
    VLIST TH ALL AIR VHIOwzC  
    VLIST GLM ALL B><d9d  
    END YQj2  
    AANT v>Q #B  
    AEC )b)-ZS7  
    ACC XAF+0 x!  
    LUL 4 1 1 A TOTL _({hc+9p  
    GSR .5 10 5 M 0 U:^PC x`  
    GNR .5 2 3 M .7  W\d{a(*  
    GNR .5 1 3 M 1 "@iK' c^  
    END x!5'`A!W%  
    SNAP um!J]N^  
    SYNOPSYS 50     w n/_}]T  
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: VY |_d k  
    
X=5xh  
Ya3C#=  
    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: "_-Po^u=r  
     Lr$go6s  
    STORE 9 p@xf^[50k  
    STEPS = 50 gOSJM1Mr3  
    CHG haK3?A,"_A  
    NOP %4et&zRC  
    END a&/#X9/  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET k_ & :24Lj  
    9     E8$20Ue  
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。     TN+iA~kQ  
这是色差校正后的曲线: 5:Z0Pt  
    
    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。     &Sw%<N*r  
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。     +6HVhoxU#  
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。     ^o3"#r{:+  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     RJ  8+h  
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。  M+||rct  
    
[ 9 {*94M  
X[]m _@v  
    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。 !t$'AoVBq  
    
8m2Tk\;:  
Mm.<r-b  
    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。     *W,]>v0%T  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 %b&". mN  
    
vK|E>nL  
+ga k#M"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: g!@<n1 L  
    
~.{/0T  
5na~@-9p  
    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。) \F1_lq;K  
     0m%|U'm|j  
    LOG 5D\f8L  
    STO 9 '\Giv!>  
     Uzz'.K(Mv|  
    CHG *"?l]d  
    1 GTB O 'S-FPL55' Jj!vh{  
    3 GTB S 'N-SSK8' s.bc>E0  
    5 GTB S 'SF1' v- T$:cL  
    END z>58dA@f  
     nKPYOY8^  
    PANT &]"  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 nzd2zY>V  
    VLIST TH ALL :o0JY= 5  
    !VLIST GLM ALL =XA;[PVx:#  
    END Oft-w)cYz,  
     B~]k#Ot)  
    AANT Y2a5bc P  
    AEC cii_U=   
    ACC O@u?h9?cf>  
    ADT 6 1 1 !\zWF  
    ACM .5 1 .1 *w^C"^*  
    LUL 4 1 1 A TOTL =5J7Hw&K  
     P\yDa*m  
    AEC "'c A2~  
    ACC RN$1bxY  
    GSR .5 10 5 M 0 5b*M*e&=C  
    GNR .5 5 3 M .7 ]RPs|R?  
    GNR .5 4 3 M 1 'n{Nvt.c  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 `|6'9  
    GNO 0 0.003 3 M .7 a|%J=k>>  
    GNO 0 0.002 3 M 1 ykl .1(  
     _,p/l&<  
    END ^V?<K.F  
     k.5u  
    SNAP %-)H^i~]%  
    SYNOPSYS 50     $;1#To  
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。 d74d/l1*{  
    
( }{G`N>.{  
]JCvyz H  
    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: <Wfx+F  
    
0"kbrv2y  
kStnb?nk  
    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?     I;e=0!9U  
输入 CnpV:>V=  
.X@FXx&  
    STORE 9 n"c)m%yZ  
    STEPS = 50 8K.R=  
    CHG _"E%xM*r  
    NOP v4u5yy_;(  
    END ^Y=\#-Dd  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET QN #U)wn:  
    
LCZ\4g05  
5]NqRI^0  
    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! e5*ni/P  
W=j[V Oq  
@OV|]u  
k_sg ?(-!o  

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