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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
7%5EBH &  
%VS+?4ww  
> mEB,  
     VVk8z6 W  
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。     {`V ^V_  
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。) Sw`+4 4  
     $t.M `:G  
    RLE ?D=C8EX  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE c.}#.-b8  
    OBB 0 .25 3 ~c@@m\C"b  
    UNITS INCH j5G=ZI86y  
    1 GLM 1.6 50 GxA[N  
    3 GLM 1.6 50 6b\JD.r*{  
    5    GLM 1.6 50 %wN*Hu~E  
    6    UMC -0.0625 YMT Rln% Y  
    7 iIc/%< ;  
    1    TH .6 yo :63CPP  
    2    TH .1 wS+j^ ;"  
    3    TH .6 cN~F32<  
    4    TH .1 I.kuYD62  
    5    TH .6 HH|N~pBJB  
    END J6Nhpzp  
     LQJC]*b1  
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。 bOD] `*q  
    
    
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 ~;0W +  
    
w6|l ~.$=  
4c@_u8  
    结果很差,需要优化。让我们优化它,改变玻璃模型。制作一个MACro: ;jFUtG  
     kn}bb*eZ  
    LOG C&;m56  
    STO 9 K?*p|&Fi?8  
    PANT d?)Ic1][  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 +f'@  
    VLIST TH ALL AIR rbI 7 3'  
    VLIST GLM ALL drS>~lSxB  
    END wLy:S.r  
    AANT LKYcE;n  
    END z4JhLef%  
    SNAP o>A']+`E u  
    SYNOPSYS 50     {2L V0:k2  
现在将鼠标放在AANT命令后的空行上,然后单击按钮。默认选择评价函数6,因此只需单击返回宏编辑器按钮即可。这给了我们一个简单的评价函数: [midNC+,  
     +<fT\Oq#  
    LOG VM w[M^  
    STO 9 x]vyt}oCmk  
    PANT d)L,kzN  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 B* k|NZj  
    VLIST TH ALL AIR fHXz{,?/w  
    VLIST GLM ALL )p[Qj58  
    END SyI i*dH  
    AANT W$:D#;jz`h  
    AEC L | #"Yn  
    ACC Tfw5i,{  
    LUL 4 1 1 A TOTL pd.5  
    GSR .5 10 5 M 0 aEdc8i ?  
    GNR .5 2 3 M .7 scZ&}Ni  
    GNR .5 1 3 M 1 fK+[r1^  
    END iw I}  
    SNAP }ni@]k#q<  
    SYNOPSYS 50     CIAKXYM  
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: L[MAc](me-  
    
R_b)2FU1y  
ww)ow\  
    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: `Db%:l^e  
     U,Th-oU  
    STORE 9 1HUe8m[#3  
    STEPS = 50 W/u_<\  
    CHG `Wp y6o  
    NOP +q] kpkG!  
    END z;\,Dt  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET fcw/l,k9  
    9     IY}{1[<N  
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。     bM"d$tl$?'  
这是色差校正后的曲线: ;9hS_%ldX4  
    
    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。     -P28pVX`  
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。     % E 8s>D  
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。     ? J6\?ct4  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     l|fb;Giq=D  
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。 @-XMox/  
    
ogG:Ai)90  
*yN#q>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。 lSBu,UQP  
    
tW%!|T5/  
{r:5\  
    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。     o^+g2;Ro  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 +4V"&S|&  
    
oFp4* <\  
q=;U(,Y  
    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: o= &/ ;X  
    
3($tD*!o  
sDjbvC0  
    这种方法优于手工操作,因为它可以将不同厂家的玻璃结合在一起。例如,组合5是由一个Ohara玻璃和两个来Schott的玻璃。让我们试试这个组合。我们编辑优化MACro,如下所示。(这里,我们使用了现成的评价函数8,它校正了横向色差和OPD畸变的组合,然后调整了权重。) YeB)]$'?u`  
     L+.-aB2!d  
    LOG :@^T^  
    STO 9 {r_x\VC=p  
     ||'A9  
    CHG j~#v*qmDU  
    1 GTB O 'S-FPL55' 4*?i!<N9  
    3 GTB S 'N-SSK8' 'nfdOX.d  
    5 GTB S 'SF1' < [q{0,  
    END h{?cs%lZ  
     d ZxrIWx  
    PANT hh<ryuZ  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 #* Iyvx  
    VLIST TH ALL Y >U_l:_^  
    !VLIST GLM ALL tWA<OOl  
    END no7Q%O9  
     C@rIyBj1g  
    AANT Jf@~/!m}'  
    AEC Y#rd' 8  
    ACC imZ"4HnPP  
    ADT 6 1 1 !z"nJC  
    ACM .5 1 .1 H+ 7Fw'u  
    LUL 4 1 1 A TOTL %dq |)r  
     jGtu>|Gj  
    AEC II{"6YI>  
    ACC oZw#]Q@  
    GSR .5 10 5 M 0 R|-!5J4h  
    GNR .5 5 3 M .7 ^) 5*?8#  
    GNR .5 4 3 M 1 )KUEkslR:  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 SH;:bLk_  
    GNO 0 0.003 3 M .7 tWITr  
    GNO 0 0.002 3 M 1 m&k l_f7  
     }PxP J$o  
    END KdLj1T  
     o*:D/"gb  
    SNAP O.$OLK;v  
    SYNOPSYS 50     I0}G, q  
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。 mC./,a[  
    
,`ju(ac!  
i`7:^v;  
    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: ]ujXPK=t  
    
+lw*/\7  
SVqKG+{My  
    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?     <L:}u!  
输入 ; nYR~~  
3(=QY)  
    STORE 9 pu Z0_1uN  
    STEPS = 50 "~6IjW*/  
    CHG {i/7Nx  
    NOP {{ +8oRzY  
    END Z>J3DH  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET _E4_k%8y  
    
Q=F^Y f  
F tay8m@f  
    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! !X+}W[Ic^  
&?3P5dy_  
Ed>n/)Sm  
0"DS>:Ntk  

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