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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
AYLCdCoK.  
cc|"^-j-7  
j9IeqlL  
     D|BP]j}6  
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。     4t;m^Iv  
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。) ~!G&K`u  
     xB&6f")  
    RLE 0Fi&7%  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE OJH:k~]0!  
    OBB 0 .25 3 B%e#u.'6  
    UNITS INCH bAl0z)p  
    1 GLM 1.6 50 9X2 lH~C  
    3 GLM 1.6 50 J@I-tS  
    5    GLM 1.6 50 e2xqK G  
    6    UMC -0.0625 YMT /\B[lRn  
    7 LN?b6s75U  
    1    TH .6 @`X-=GCl  
    2    TH .1 )5M9Ro7  
    3    TH .6 ZdJer6:Z}  
    4    TH .1 _Di}={1[.  
    5    TH .6 @Fl&@ $  
    END oQvG3(.  
     7v~\c%1V  
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。 &$ ?i  
    
    
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 e!5nz_J1}  
    
Kb#}f/  
9N[vNg<n  
    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: ?=]*r>a3  
     :K3nJ1G&  
    LOG h69: Tj!  
    STO 9 rX%qWhiEJ  
    PANT [Q/')5b  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 =9 TAs? =  
    VLIST TH ALL AIR d`| W6Do  
    VLIST GLM ALL I54O9Aoy  
    END %^l77 :O  
    AANT #pxc6W /  
    END j${:Y$VmE  
    SNAP dm Lgt)-t  
    SYNOPSYS 50     <[^nD>t_  
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: yD`{9'L -  
     Dk|<&uVV  
    LOG p;VqkSQ76  
    STO 9 .~ a)  
    PANT Y"mD)\Bw?  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 ] t|KFk!)  
    VLIST TH ALL AIR i&^?p|eKa  
    VLIST GLM ALL (~TP  
    END H{x}gBQ  
    AANT &b}!KD1  
    AEC Y#c11q Z  
    ACC jow^~   
    LUL 4 1 1 A TOTL }0uSm%,"  
    GSR .5 10 5 M 0 sp[nKo ^  
    GNR .5 2 3 M .7 _c%]RE  
    GNR .5 1 3 M 1 3Fh<%<=  
    END C%v@ u$N  
    SNAP ?M7nbfy[A@  
    SYNOPSYS 50     C9Fc(Y?_  
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: [*?P2.bf  
    
f9D7T|J?10  
)xP]rOT  
    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: oCSf$g8q  
     [j}%&$  
    STORE 9 '[5tc fG#z  
    STEPS = 50 6%ID*  
    CHG ,y2ur2  
    NOP "S[VtuxPCU  
    END xzMa[D4(  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET Y*f7& '[  
    9     ^gkyi/z  
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。     1WcT>_$  
这是色差校正后的曲线: uz Z|w+3O  
    
    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。     IQScsqM  
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。     K( 6=)  
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。     =q[3/'2V$?  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     v1 oSf  
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。 <2H 0m  
    
[Bpgb57En  
N4fuV?E`  
    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。  }tv-  
    
PU?kQZU~)  
2E2J=Do  
    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。     g-}Vu1w0{6  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 "t"dz'  
    
f^%vIB ~[  
b;m6m4i'f{  
    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: [(btpWxb^  
    
:?RK>}4|F  
\3)%p('  
    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。) 4f"be  
     fEQ<L!'  
    LOG w0*6GCP  
    STO 9 #C>pA<YJzK  
     v S%+  
    CHG },i?3dSvl  
    1 GTB O 'S-FPL55' D;d;:WT5  
    3 GTB S 'N-SSK8' 79x^zqLb  
    5 GTB S 'SF1' -BoN}xE4  
    END B[$KnQM9Y  
     })!n1kt  
    PANT e2B~j3-?z  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 u5R^++  
    VLIST TH ALL 5@Py`  
    !VLIST GLM ALL ~s5Sk#.z5  
    END ;[9cj&7C<  
     j6v +S  
    AANT >eUAHmXQ|  
    AEC zcZr )Oh  
    ACC /VJ@`]jhDf  
    ADT 6 1 1 _t;w n7p  
    ACM .5 1 .1  WHpbQQX  
    LUL 4 1 1 A TOTL /5J! s="  
     dR=SW0Oa{  
    AEC ZcdS?Z2k  
    ACC ?tSY=DK\n  
    GSR .5 10 5 M 0 u YH{4%  
    GNR .5 5 3 M .7 vF([mOZ  
    GNR .5 4 3 M 1 H"&N<"hw  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 <B``/EX^  
    GNO 0 0.003 3 M .7 d+^4 ;Hv4  
    GNO 0 0.002 3 M 1 fi,=z  
     L$ ON=$q5  
    END 6U""TR!   
     \+>b W(  
    SNAP $==hr^H  
    SYNOPSYS 50     MBwp{ET!p  
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。 om/gk4S2  
    
f'.yM*  
}3i@5ctQ  
    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: \NSwoP  
    
uV\=EDno  
<w:fR|O  
    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?     LvAIAknc  
输入 #/1Bam6  
:?^(&3;  
    STORE 9 9GGBJTk-  
    STEPS = 50 dZYS5_wr  
    CHG 0loC^\f  
    NOP 1ii.nt1 u  
    END Ri3m438  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET Q^ F-8  
    
# K-Q/*  
cN :;ir  
    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! i4-L!<bJ  
cK?t]%S  
3 (<!pA  
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