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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
|;J`~H"K  
Wps^wY  
X!hzpg(`hR  
     6GuTd  
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。     myo4`oH  
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。) |21V OPBS  
     +=W(c8~P  
    RLE pauO_'j_1p  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE H7uh"/A  
    OBB 0 .25 3 kiF}+,z"  
    UNITS INCH ` 0 @m,  
    1 GLM 1.6 50 'z9 1aNG]  
    3 GLM 1.6 50 O=K0KOj  
    5    GLM 1.6 50 VK/L}^=GOO  
    6    UMC -0.0625 YMT whN<{AG  
    7 6 (7 56  
    1    TH .6 \6AM?}v  
    2    TH .1 7jw+o*;  
    3    TH .6 W /v &V#  
    4    TH .1 ea{zL  
    5    TH .6 8}BM`@MG  
    END gR/?MJ(v  
     ,./ n@.na  
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。 ~;b}_?%o  
    
    
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 _o w7E\70  
    
# ,H!<X;SS  
#bcZ:D@FC  
    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: `)$G}7cRUH  
     E;H9]*x/  
    LOG ~|<'@B!6  
    STO 9 LT)I ?ud  
    PANT SP<(24zdd  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Y{~`g(~9_A  
    VLIST TH ALL AIR B3yTN6-  
    VLIST GLM ALL `s69p'<;p  
    END pcIS}+L  
    AANT { Mf-?_%  
    END $J<WFDn9  
    SNAP \R9izuc9  
    SYNOPSYS 50     AP`1hz4].-  
现在将鼠标放在AANT命令后的空行上,然后单击按钮。默认选择评价函数6,因此只需单击返回宏编辑器按钮即可。这给了我们一个简单的评价函数: u[SqZftmO  
     K/(QR_@?  
    LOG By9CliOy:  
    STO 9 2WLLI8  
    PANT "1\GU1x  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Sz|kXk6&9  
    VLIST TH ALL AIR EhKG"Lb+  
    VLIST GLM ALL K8&) kfyI  
    END UvU@3[fw  
    AANT T++q.oFc  
    AEC '5Kj "aD%  
    ACC "J*>g(H53  
    LUL 4 1 1 A TOTL ?v:FGO  
    GSR .5 10 5 M 0 HNc/p4z  
    GNR .5 2 3 M .7 o&M.9V?~~  
    GNR .5 1 3 M 1 LRaO}-<b  
    END YvuE:ia  
    SNAP E`xpZ>$mPx  
    SYNOPSYS 50     ]1zud  
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: y8C8~-&OK  
    
]a.^F  
3mopTzs)  
    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: ,cS_687o  
     J"S(GL  
    STORE 9 +*`kJ)uP  
    STEPS = 50 +84 p/ B#  
    CHG r9! s@n  
    NOP :.=j)ljTx  
    END ShlTMTgS  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET 8mLW^R:`  
    9     \M|:EG%  
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。     ai?N!RX%H  
这是色差校正后的曲线: (GGosXU-v  
    
    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。     HCkfw+gaV  
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。     N^wHO<IO 1  
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。     ;ThFB  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     t,r:= '  
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。 8lDb<i  
    
Sp?e!`|8  
^~vM*.j~j  
    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。 PJ?C[+&  
    
p_]b=3wt~  
,~1sZ`C  
    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。     x@/:{B   
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 -I6t ^$HA  
    
_Yp~Oj  
JKrS;J^97v  
    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: T>b"Gj/  
    
\X! NoF  
5a@9PX^.J  
    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。) h<>yzr3fN  
     Wb cm1I)  
    LOG E8R;S}P A  
    STO 9 Ya!%o> J%t  
     olL? 6)gC  
    CHG `$6~QLUf  
    1 GTB O 'S-FPL55' Wi!"V cn  
    3 GTB S 'N-SSK8' <-N2<s l  
    5 GTB S 'SF1' KUm?gFh  
    END %yjD<2J;  
     e3p:lu  
    PANT aHYISjZ]>  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 bX:h"6{=R  
    VLIST TH ALL U~"Y8g#qgy  
    !VLIST GLM ALL f.66N9BHL,  
    END gGMQRRq  
     k 9z9{  
    AANT SA=>9L,2  
    AEC [2Nux0g  
    ACC y@LiUe5  
    ADT 6 1 1 G-RDQ  
    ACM .5 1 .1 |KS,k|).  
    LUL 4 1 1 A TOTL 0x]?rd+q8Q  
     1^= QIX  
    AEC +DR$>a  
    ACC NsM`kZM4H  
    GSR .5 10 5 M 0 [ >\|QS|  
    GNR .5 5 3 M .7 j4 #uj[A  
    GNR .5 4 3 M 1 8=joVbs  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 !d!u{1Y&  
    GNO 0 0.003 3 M .7 vW vu&3tx  
    GNO 0 0.002 3 M 1 qnj'*]ysBC  
     A%$~  
    END r@Jy*2[-Jq  
     Dat',5  
    SNAP fHH  
    SYNOPSYS 50     i 61k  
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。 S 593wfc  
    
#eJ<fU6Da  
324XoMO  
    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: ;`:YZ+2 Z  
    
>X05f#c"v/  
0NC70+4L  
    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?     B,w ZI4oi*  
输入 rZaO^}u]  
|b.xG_-s1  
    STORE 9 MsP6C)dz  
    STEPS = 50 =D Q :0w  
    CHG }(ORh2Ri  
    NOP 9CeR^/i  
    END A!x&,<  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET 1nskf*Z  
    
q=BljSX  
 G7a l@  
    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! z^Ikb(KC  
LjG^c>[:m  
 L1 /`/  
ZDR@VYi+~  

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