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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
E7XFt#P.  
:3,aR\  
~"<AYJlO  
     gtcU'4~  
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。     Lyx \s;  
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。) HzW`j"\  
     7 TTU&7l~  
    RLE y~&R(x~w  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE 1:.0^?Gz  
    OBB 0 .25 3 L_>j SP  
    UNITS INCH DI P(  
    1 GLM 1.6 50 {=(GY@yU/  
    3 GLM 1.6 50 1 LgzqRq  
    5    GLM 1.6 50 yq3i=RB(  
    6    UMC -0.0625 YMT JN{.-k4Ha  
    7 4X0k1Fw)Y  
    1    TH .6 c,$ >u,4  
    2    TH .1 G0Q8"]  
    3    TH .6 2#sJ`pdQ  
    4    TH .1 63ig!-9F  
    5    TH .6 (GLd" Zq  
    END ^Vl{IsY  
     s!\:%N  
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。 4g}eqW  
    
    
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 |Rh%wJ  
    
X8TwMt  
-t92!O   
    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: 9=(*#gRd  
     R$'0<y8E*]  
    LOG ZDVz+L|p  
    STO 9 F`l r5  
    PANT ,W"[q~  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 wS Ty2Oyo;  
    VLIST TH ALL AIR 4I"p>FIkY  
    VLIST GLM ALL ;&|MNN^  
    END xWY%-CWY.  
    AANT ;\N{z6  
    END "3kIQsD|j  
    SNAP D49yV`  
    SYNOPSYS 50     HPGMR4=ANS  
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: @M[t|  
     |1sl>X,  
    LOG M.|@|If4?  
    STO 9 oDY $F%  
    PANT |hsg= LX  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 $wL zaZL|  
    VLIST TH ALL AIR &|;XLRHP}  
    VLIST GLM ALL aCu 8 D!  
    END K{eq'F5M  
    AANT Ga5O&`h  
    AEC N5>ioJj  
    ACC D0'L  
    LUL 4 1 1 A TOTL FLT4:B7  
    GSR .5 10 5 M 0 o!q3+Pp;}  
    GNR .5 2 3 M .7 Pr |u_^  
    GNR .5 1 3 M 1 3b1;f)t  
    END F iZe4{(p  
    SNAP RAw/Q$I  
    SYNOPSYS 50     xgw[)!g^\  
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: rJ2yi6TB\  
    
#S?xRqkc  
K `|%-k+D  
    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: Czj]jA(0f  
     :VP*\K/:  
    STORE 9 q*`1<9{H  
    STEPS = 50 A4Dj4n0  
    CHG ~p9nAACU  
    NOP W(^R-&av  
    END :#CQQ*@  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET xcBV,[E{  
    9     ,(h:0L2v7d  
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。     u9-:/<R#}y  
这是色差校正后的曲线: H/qv%!/o  
    
    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。     5F#Q1gP-  
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。     nE$8-*BZ_  
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。     :bJT2o[  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     oMM+af  
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。 05]y*I  
    
.Ux bwTup  
-0Ws3  
    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。 L>4!@L5)  
    
&NvvaqJ  
\UBTNY,  
    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。     3em&7QM  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 #$vQT}  
    
A1VbqA  
}n!$)W*?  
    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: dj>ZHdTn  
    
\Y37wy4  
,;RAPT4  
    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。) j c%  
     u"WqI[IV  
    LOG \^l273  
    STO 9 x~!gGfP  
     pDw^~5P  
    CHG >!o||Yn  
    1 GTB O 'S-FPL55' 4z {jWNM)N  
    3 GTB S 'N-SSK8' 28/At  
    5 GTB S 'SF1' 7iI6._"!w  
    END ]UtfI  
     3&39M&  
    PANT B,2oA]W"S  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 tc.`P]R   
    VLIST TH ALL ;|C[.0;kgv  
    !VLIST GLM ALL ],!7S"{97  
    END %Z:07|57I[  
     ; M)l7f  
    AANT x{GKz#  
    AEC }"QV{W  
    ACC rMV<}C ^  
    ADT 6 1 1 %jS#DVxBR  
    ACM .5 1 .1 #CRAQ#:45(  
    LUL 4 1 1 A TOTL hxt,%al  
     nnw5 !q_  
    AEC Wciw6.@  
    ACC ]]R!MnU:$  
    GSR .5 10 5 M 0 khXp}p!Zm  
    GNR .5 5 3 M .7 {pzu1*  
    GNR .5 4 3 M 1 e!eUgD  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 APne!  
    GNO 0 0.003 3 M .7 HB/q v IzB  
    GNO 0 0.002 3 M 1 Qp]-:b  
     fo$5WTY  
    END [ X7LV  
     oBBL7/L  
    SNAP <'Ppu  
    SYNOPSYS 50     -Hx._I$l  
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。 D&)w =qIu  
    
>Rnj6A|Q  
tf:4}6P1  
    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: RV%aFI )  
    
nQ\)~MKd  
lZ\Si  
    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?     J)148/  
输入 1vy*u  
2r 0u[  
    STORE 9 Y{Yp N  
    STEPS = 50 /4Df 'd  
    CHG Ts~MkO  
    NOP J2va Kl  
    END iC$mb~G  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET c:$W5j('Z  
    
}@ +{;"  
"Z\^dR  
    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! ,(D:cRN  
$L@os2  
MDyPwv\  
P S$6`6G  

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