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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
]TOY_K8"z#  
sVnu Sm  
=h!m/f^x  
     r!uAofIi_  
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。     S"z4jpqn3  
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>q'Ymu~  
     sva$@y7b  
    RLE M 4?3l  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE 9q{dRS[A  
    OBB 0 .25 3 L+CSF ]  
    UNITS INCH 6w ,xb&S  
    1 GLM 1.6 50 sl 5wX  
    3 GLM 1.6 50 :gt wvM7/B  
    5    GLM 1.6 50 5+Ut]AL5  
    6    UMC -0.0625 YMT S22; g  
    7 jT0fF  
    1    TH .6 ZQ/5]]}3y  
    2    TH .1 ']D( ({%g  
    3    TH .6 HOG7||&y  
    4    TH .1 \I]'6N=  
    5    TH .6 S3f BZIPp  
    END t|lv6-Hy9  
     >?KyPp  
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。 W&#Nk5d  
    
    
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 DK1)9<  
    
q[ZYlF,Ho  
"{lnSLk  
    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: Lf9h;z>#  
     Sm5"Q  
    LOG yAe}O#dy  
    STO 9 (PF (,B  
    PANT Rz]bCiD3 B  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 3]P=co@  
    VLIST TH ALL AIR J)]W[Nk  
    VLIST GLM ALL 3u<2~!sR  
    END ?9"glzxr  
    AANT E~ kmU{D  
    END [R$4n-$  
    SNAP [<t*&Kr+o  
    SYNOPSYS 50     v\vn}/>*d  
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: |zE7W  
     u9Ro=#xt  
    LOG  VM`."un]  
    STO 9 b3H;Ea?^^<  
    PANT 0OXd*  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 QPn c "!  
    VLIST TH ALL AIR v:'y&yS  
    VLIST GLM ALL rxA<\h,A  
    END \JchcQ  
    AANT _"=~aMXC.)  
    AEC R.@GLx_zpQ  
    ACC _4+1c5Q!  
    LUL 4 1 1 A TOTL jBM>Pe^`3  
    GSR .5 10 5 M 0 )I@iW\`7  
    GNR .5 2 3 M .7 :([,vO:  
    GNR .5 1 3 M 1 iVRz  
    END \c)XN<HH  
    SNAP %?seX+ne  
    SYNOPSYS 50     Qk= w ,`  
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: iBCM?RiG  
    
/e}k7U,^  
X'Oo ogu  
    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: @gd-lcMYW  
     @47TDCr  
    STORE 9 7^1ikmYY  
    STEPS = 50 kI]1J  
    CHG p\ASf  
    NOP o?>)CAo  
    END Y+E@afsKs  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET r*Mm5QozA  
    9     9iUw7-)  
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。     I('l )^m%  
这是色差校正后的曲线: 1{*x+GC^/  
    
    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。     h W-[omr0  
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。     j>U.(K  
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。     >z2 {D7  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     xnArYm  
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。 :?,& u,8  
    
+{s^"M2`  
2:]Sy4K{  
    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。 x-"7{@lz  
    
FUQT,7CA  
C]k\GlhB  
    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。     uzS57 O%  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 D^pAf/ek@i  
    
,?}TSJKC  
Cs$g]&a  
    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: !j(R _wOq  
    
/w|YNDA]j  
}.Ug`7%G  
    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。) !"wIb.j }0  
     a P`;Nr=  
    LOG *Q)+Y&qn  
    STO 9 Lczcz"t  
     {*: C$"L  
    CHG giPyo"SD  
    1 GTB O 'S-FPL55' }"szL=s  
    3 GTB S 'N-SSK8' >uVG]  
    5 GTB S 'SF1' R\X J  
    END V3UEuA  
     aW"BN 5eM>  
    PANT g3y44G CV  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 yVW)DQ 4?  
    VLIST TH ALL \d6A<(!=v  
    !VLIST GLM ALL y(%6?a @  
    END =lzjMRX(?  
     ej0q*TH.  
    AANT Y,+$vj:y8  
    AEC H6L`239u  
    ACC ZqSczS7uf  
    ADT 6 1 1 >BiJ/[9  
    ACM .5 1 .1 P:Bg()  
    LUL 4 1 1 A TOTL c+q4sNnE  
     FvRog<3X  
    AEC CrK}mbe  
    ACC M]oaWQu  
    GSR .5 10 5 M 0 ?@tp1?)  
    GNR .5 5 3 M .7 T8v>J4@t  
    GNR .5 4 3 M 1 se_1 wCYz  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 ZM\Z2L]n  
    GNO 0 0.003 3 M .7 tFG&~tNc  
    GNO 0 0.002 3 M 1 |_Vlw&qu+  
     D&.+Dx^G  
    END 1B2>8 N  
     d^ w6_  
    SNAP /CH*5w)1   
    SYNOPSYS 50     gVb;sk^  
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。 Ty7x jIs  
    
-2f_e3jF  
KZ&{Ya  
    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*~M/vV`  
    
cZA l.}/  
*!vwW T  
    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?     6m?}oMz  
输入 G/b $cO}  
wD4Kil=v  
    STORE 9 >Ka}v:E  
    STEPS = 50 K;Fy&p^d  
    CHG l7\Bq+Q  
    NOP usU5q>1  
    END (r.[b  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET N_wB  
    
SIVzc Hm  
%A%^;3@  
    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! CnN PziB  
I~|.Re9a  
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