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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
\\B(r  
Tqn@P  
+E(L\  
     <&g,Nc'5C  
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。     |~mOfuQb  
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。) >$/>#e~  
     N]=q|D  
    RLE ,w:U#r~s"  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE 84zSK)=Y  
    OBB 0 .25 3 [MM~H0=s  
    UNITS INCH 1JG'%8}#8  
    1 GLM 1.6 50 ['tY4$L(  
    3 GLM 1.6 50 ^ EQ<SCh  
    5    GLM 1.6 50 ?Z[[2\DR  
    6    UMC -0.0625 YMT `% "\@<  
    7 j@3Q;F0ba  
    1    TH .6 ShP^A"Do  
    2    TH .1 TpwkD_fg  
    3    TH .6 czgO ;3-C  
    4    TH .1 b&N'C9/8  
    5    TH .6 ZdWm:(nkU  
    END M; tqp8  
     Ee%%d  
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。 U@)eTHv}6  
    
    
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 ,~@X{7U  
    
$AjHbU.I{  
:g=qz~2Xk  
    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: .|>3k'<l  
     cO+qs[ BQ  
    LOG Y0dEH^I  
    STO 9 ' ;FnIZ  
    PANT DGn;m\B  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Eib5  
    VLIST TH ALL AIR a;qryUyG  
    VLIST GLM ALL +YKi,  
    END Q}K"24`=  
    AANT m{cGK`/\  
    END CMG&7(MR  
    SNAP S8wLmd>  
    SYNOPSYS 50     5o'FS{6U  
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: :tB1D@Cb6  
     ;dtA4:IRZ4  
    LOG l<LP&  
    STO 9 kY|utoAP  
    PANT mt+Oi70  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 RSyUaA  
    VLIST TH ALL AIR %G/ hD  
    VLIST GLM ALL 17[3/m8a  
    END oAJM]%g{  
    AANT )@l%  
    AEC z2_*%S@  
    ACC bz2ztH9 n  
    LUL 4 1 1 A TOTL ~Z?TFg  
    GSR .5 10 5 M 0 F^t DL:  
    GNR .5 2 3 M .7 [P=Jw:E  
    GNR .5 1 3 M 1 HV!m8k=6  
    END gx8ouOh  
    SNAP t?x<g<PJ4  
    SYNOPSYS 50     Sw8]EH6  
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: , j2Udn}  
    
fF$<7O)+]  
0w \zLU  
    该透镜具有曲率求解,并且在每个波长下程序将重新计算它。(我们当然不希望这种情况发生!)因此,我们制作了第二个MACro,如下所示: ~Ei$nV  
     g1/[eoZzk  
    STORE 9 vv3* j&I  
    STEPS = 50 h-#6av :  
    CHG t7dt*D_YqK  
    NOP Ustv{:7v  
    END ,.83m%i  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET X<`  
    9     Pmr5S4Ka  
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。     @uqd.Q  
这是色差校正后的曲线: I {S;L  
    
    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。     h5{'Q$Erl  
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。     G_3O]BMKd)  
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。     ?cBwPetp  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     !*F1q|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。 fo*2:?K&  
    
SO|NaqWa  
fNli  
    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。 '8RsN-w  
    
E:sf{B'&  
53;}Nt#R  
    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*@s\'  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 p*R;hU  
    
lk^Ol&6  
b,l$1{  
    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: 0U(@= 7V  
    
G\/zkrxmv  
o]J{{M'E  
    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。) F'={q{2wH  
     V%7WUq  
    LOG Gv!2f  
    STO 9 9-VNp;V  
     qOIyub  
    CHG j\[dx^\=  
    1 GTB O 'S-FPL55' :}L[sl\R  
    3 GTB S 'N-SSK8' KVoS C @w  
    5 GTB S 'SF1' r_)' Ps  
    END `quw9j9`C\  
     0rQMLx  
    PANT |B?m,U$A!  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 fy>{QC\  
    VLIST TH ALL . oF &Ff/[  
    !VLIST GLM ALL e8>})  
    END -]N x,{  
     Maha$n*  
    AANT oA7tE u   
    AEC [`#CXq'  
    ACC z\\[S@>pt  
    ADT 6 1 1 6y-@iJ*ld;  
    ACM .5 1 .1 !fV+z%:  
    LUL 4 1 1 A TOTL )!th7sH  
     FZ{h?#2?  
    AEC uanhr)Ys  
    ACC !hA-_  
    GSR .5 10 5 M 0 & TCkpS  
    GNR .5 5 3 M .7 }kw#7m54  
    GNR .5 4 3 M 1 A9KET$i@v  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 afCW(zH p  
    GNO 0 0.003 3 M .7 \#8D>i?m  
    GNO 0 0.002 3 M 1 JU4<|5H  
     a(m2n.0'>  
    END b <tNk]7  
     N~nziY*C,*  
    SNAP paA(C|%{  
    SYNOPSYS 50     KaLzg5is  
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。 k%]3vRo<  
    
{X!r8i  
SpIv#?  
    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: f%A;`4 `q  
    
k90YV(  
I {SjlN}d  
    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?     <.%4 ! }f8  
输入 WJ]T\DI  
: p1u(hflS  
    STORE 9 =1@u  
    STEPS = 50 ,5P0S0*{  
    CHG s-NX o  
    NOP >1X|^  
    END H-!,yte  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET Ucb F|vkI  
    
~V:\ _{mE  
h,(26 y/s  
    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! ]]HNd7Vh  
Ex.yU{|c  
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nd`1m[7MNu  

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