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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
2W}f|\8MX  
{Q&@vbw'  
TTJFF\$?  
     >O{[w'sWa  
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。     RY>BP[h  
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。) dW32O2@-  
     PWwz<AI+  
    RLE (Hr_gkGtM  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE AjTkQ)  
    OBB 0 .25 3 I$#B#w?!$r  
    UNITS INCH h\jV@g$  
    1 GLM 1.6 50 $yZ(c#L  
    3 GLM 1.6 50 IEx`W;V]K  
    5    GLM 1.6 50 bVB_KE  
    6    UMC -0.0625 YMT [a\U8 w  
    7 )9^0Qk' ]  
    1    TH .6 +w(sDH~kd  
    2    TH .1 =Me94w>G3X  
    3    TH .6 F~NmLm  
    4    TH .1 (1 L9K;  
    5    TH .6 Z*Sa%yf  
    END k *a?Ey$  
     'u \my  
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。 ZB+N[VJs)  
    
    
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 i; 8""A  
    
l17sJ!I  
kIm)Um  
    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: Ur`jmB  
     ,qx;kJJ  
    LOG {^r8uKo:~  
    STO 9 u afSz@`  
    PANT d)G' y  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 '7+e!>"  
    VLIST TH ALL AIR H`js1b1n  
    VLIST GLM ALL /M:R|91:_  
    END H nKO  
    AANT E3pnu.;U:_  
    END EFb1Y{u^\!  
    SNAP %gF; A*  
    SYNOPSYS 50     XHX\+&6  
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: *5SOXrvhu6  
     9WXJz;  
    LOG R]0p L   
    STO 9 i.eu$~F  
    PANT Ig9gGI,  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 RXMzwk  
    VLIST TH ALL AIR o%!8t_1mR  
    VLIST GLM ALL `/zx2Tkk  
    END ?2Q9z-$  
    AANT 9?VyF'r=  
    AEC wVI 1sR  
    ACC y7K&@ Y  
    LUL 4 1 1 A TOTL y"|QY!fK  
    GSR .5 10 5 M 0 d?j_L`?+  
    GNR .5 2 3 M .7 }y<p_dZI  
    GNR .5 1 3 M 1 dQ4VpR9|;  
    END v6gfyGCJ  
    SNAP  2 EG`  
    SYNOPSYS 50     fl{wF@C6  
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: bITc9Hqc  
    
6$1dd#  
&WSxg&YG)\  
    该透镜具有曲率求解,并且在每个波长下程序将重新计算它。(我们当然不希望这种情况发生!)因此,我们制作了第二个MACro,如下所示: f0uzoeL<%  
     ;Up'+[Vj'C  
    STORE 9 9y BENvq  
    STEPS = 50 'A0.(a5  
    CHG `rt  
    NOP ()< E?D=  
    END <kQ 5sG  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET X!}  t``  
    9     (x} >tm  
此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。     7M#eR8*[se  
这是色差校正后的曲线: v/n4Lp$W^  
    
    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。     SZO$#  
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。     AlW0GK=N-p  
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。     P8tpbdZE-  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     ^;";fr Vw  
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。 {1RI!#[\  
    
' `0kW_'  
)ZxDfRjL  
    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。 .A;e` cKb  
    
up[9L|  
Z(fXN$  
    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。     axJuJ`+Y  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 gyqM&5b  
    
.Dn.|A  
M2K{{pGJ[&  
    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: N=1zhI:VaQ  
    
Lu.D,oP  
?hpT"N,hF9  
    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。) !N\<QRb\q  
     bSOxM /N  
    LOG m3Mo2};?  
    STO 9 ET]PF,`  
     =o N(1k^  
    CHG tDWW 4H  
    1 GTB O 'S-FPL55' ?xftr(  
    3 GTB S 'N-SSK8' A 1b</2  
    5 GTB S 'SF1' W'aZw9  
    END \rXmWzl{  
     \!!qzrq  
    PANT XJx$HM&0M  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 .YV{wL@cB  
    VLIST TH ALL PI KQ}aq=  
    !VLIST GLM ALL !Zo we*`  
    END ;[-OMGr]#  
     ?hqHTH:PU  
    AANT D{-h2=V  
    AEC AYhWeI+  
    ACC #w%d  
    ADT 6 1 1 3Go/5X/  
    ACM .5 1 .1 ` Aa}q(}k  
    LUL 4 1 1 A TOTL f`r o {p  
     B3x4sK s  
    AEC Rm@#GP`  
    ACC [v@3|@  
    GSR .5 10 5 M 0 z\S#P|;  
    GNR .5 5 3 M .7 06ndW9>wD)  
    GNR .5 4 3 M 1 gN,O)@N'd3  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 %bu$t,  
    GNO 0 0.003 3 M .7 9v\x&h  
    GNO 0 0.002 3 M 1 dTV4 Q`Z  
     w=NM==cLj  
    END [HRry2#s  
     OyI?P_0u  
    SNAP o#"U8N%r  
    SYNOPSYS 50     o,-p[1b  
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。 TLcev*  
    
C bWz;$r  
~]sj.>P  
    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: b 7XTOB_HO  
    
% G'{G  
*~h@KQm7  
    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?     6tx5{Xl-o  
输入 ZmLA4<  
U0ZT9/4  
    STORE 9 *B4?(&0  
    STEPS = 50 ]%%I=r  
    CHG ~Q+E""  
    NOP 7 KuUV!\h`  
    END 6TR` O  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET d}RU-uiW  
    
CpE LLA<  
O{vVW9Q  
    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! :VkuK@Th`  
OLH[F  
?|i C-7{8L  
5dvP~sw  

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