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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
H gMLh*  
#`5{?2gS9  
}qlU  
     n$Z@7r  
本课将探索SYNOPSYS的一个独特功能,当您需要出色的色差校正时,它可以提供帮助,甚至比复消色差更好。     TY[1jW~{r  
假设您正在设计一个在0.4到0.9微米范围内使用的镜头。你能用复消色差吗?让我们来看看。这是一个初始结构的RLE文件,除了最后一个表面外,所有表面都是平的,这将为我们提供一个6英寸孔径 F / 8望远镜物镜。(复制这些行并将它们粘贴到MACro编辑器中。) MR/jM@8  
     R9o3T)9V  
    RLE ~y%8uHL:  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE yjODa90!G  
    OBB 0 .25 3 ngoo4}  
    UNITS INCH pOlo_na}[  
    1 GLM 1.6 50 w#w lZ1f  
    3 GLM 1.6 50 9 WsPBzi"T  
    5    GLM 1.6 50 |;o#-YosP  
    6    UMC -0.0625 YMT f} g)3+i  
    7 cg$@x\fJ  
    1    TH .6 5 T1M:~u i  
    2    TH .1 6R V]9  
    3    TH .6 o0b}:`  
    4    TH .1 [H5TtsQ[  
    5    TH .6 sw{,l"]<  
    END ps1ndGp~#  
     +!IIt {u  
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。 %"~\Pu*>  
    
    
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 V`$Jan  
    
|Ui1Mm  
kVk^?F  
    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: 6/@"K HHVe  
     lwhAF, '$  
    LOG jA R@?X  
    STO 9 8munw  
    PANT OI"vC1.5  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 vdrV)^  
    VLIST TH ALL AIR nYG$V)iCb  
    VLIST GLM ALL ,Ju f  
    END [$)C(1zY  
    AANT fyIL/7hzf4  
    END (#FWA<o  
    SNAP bj4cW\b(  
    SYNOPSYS 50     ^& ZlV  
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: ri&B%AAc  
     {"l_x]q  
    LOG z"8%W?o>  
    STO 9 ; mF-y,E  
    PANT Mw2?U>h1  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 )tGeQXVhbJ  
    VLIST TH ALL AIR f^il|Obzl  
    VLIST GLM ALL 4*W ??(=j  
    END ,:UoE  
    AANT qy=4zOOD#  
    AEC @K/}Ob4   
    ACC Tct8NG  
    LUL 4 1 1 A TOTL ~Emeo&X  
    GSR .5 10 5 M 0 Reca5r1O  
    GNR .5 2 3 M .7 ,<*n>W4|  
    GNR .5 1 3 M 1 #?.Yc%5B  
    END @Ong+^m|PC  
    SNAP ~TwjcI*/  
    SYNOPSYS 50     7UvfXzDNC  
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: 4VINu9\V  
    
UR6.zE4=_  
<wUDcF  
    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: z?`&HU Nf  
     z><=F,W  
    STORE 9 & .VciSq6  
    STEPS = 50 22S4q`j  
    CHG o@j]yA.5)  
    NOP ^l|{*oj2  
    END H%NIdgo}  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET @sRRcP~  
    9     K5gh7  
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。     @ SaU2  
这是色差校正后的曲线: ?#"rI6  
    
    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。     4hdxqI!y2  
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。      {h/[!I `  
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。     lR[[]Yn  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     PPO*&=!]  
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。 e9/:q"*)/  
    
^lhV\YxJ  
j:K>3?   
    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。 uu L"o  
    
7K3S\oPej  
<EFA^,3t%  
    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。     IiTV*azVh  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 NNSHA'F,.\  
    
wYy=Tl-N  
k4jZu?\C]  
    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: !'uL  
    
eS(\E0%QI  
p2 u*{k{  
    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。)  ZaJg$  
     ^6j: lL  
    LOG Iko1%GJ1Z  
    STO 9 -Yx'qz@  
     8&?Kg>M  
    CHG 'fO[f}oa_.  
    1 GTB O 'S-FPL55' "L^]a$&  
    3 GTB S 'N-SSK8' 0nUcUdIf+  
    5 GTB S 'SF1' 6L[Yn?;  
    END 1y@d`k`t:  
     $sK8l=#  
    PANT /H.w0fu&.S  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 vAWJP_;J  
    VLIST TH ALL g bDre~|  
    !VLIST GLM ALL c,nE@~ul2  
    END uFQ;}k;}  
     C3q}Dh+]  
    AANT l,j7I3&~%  
    AEC wdg,dk9e$  
    ACC \6o%gpUkD  
    ADT 6 1 1 iJ n<  
    ACM .5 1 .1 2"+8NfFl  
    LUL 4 1 1 A TOTL 4po zTe  
     q5C(/@)^  
    AEC BSt^QH-'  
    ACC j"6r]nc&  
    GSR .5 10 5 M 0 ybLl[K(D=  
    GNR .5 5 3 M .7 KMC]<  
    GNR .5 4 3 M 1 lz2B,#  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 4/UY*Us&  
    GNO 0 0.003 3 M .7 Xg+Eeg#  
    GNO 0 0.002 3 M 1 Y,BzBUWK  
     }ie  O  
    END `-@8IZ7  
      v?Dc3  
    SNAP {l$DNnS  
    SYNOPSYS 50     EB R,j_  
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。 .Z%y16)T  
    
SFhi]48&V  
cV]c/*z A  
    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: dH:z _$Mg  
    
k1Z"Qmz  
@BQJKPF*  
    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?     Mttt]]  
输入 cGF_|1`  
;75m 9yGo  
    STORE 9 g7\MFertR^  
    STEPS = 50 ='r86vq  
    CHG Gy}WZ9{  
    NOP h-r\ 1{Q1]  
    END )~W 35  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET sBUK v(U)  
    
fny|^F]w  
&1nZ%J9  
    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! {qxFRi#\k  
2gP^+.  
p;8I@~dh  
])`+ 78  

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