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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
'Qm` A=  
/e-ka{WS  
R`0foSq \M  
     FRl3\ZDqrb  
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。     YQN]x}:E+4  
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。) ,pQ'w7  
     >P6^k!R1y  
    RLE -mev%lV  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE P!`Q_h6a  
    OBB 0 .25 3 Hs:4I  
    UNITS INCH viW~'}^k7  
    1 GLM 1.6 50 %NF<bEV  
    3 GLM 1.6 50 ]`#xR *a  
    5    GLM 1.6 50 S5:"_U  
    6    UMC -0.0625 YMT @ A~B ,  
    7 uE,i-g0$Id  
    1    TH .6 {AU` }*5  
    2    TH .1 Ns+)Y^(5  
    3    TH .6 jI*}y[o  
    4    TH .1 p56KS5duI.  
    5    TH .6 .4S^nP  
    END @Og\SZhn  
     Wo:zU  
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。 iQ]T+}nn_  
    
    
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 9TYw@o5V  
    
]p4`7@@)*  
aGq_hP   
    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: E %wV  
     TIK/%T  
    LOG 8! |.H p  
    STO 9 nZ2mEt  
    PANT ,\sR;=svK  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Bo](n*i  
    VLIST TH ALL AIR ifJv~asp   
    VLIST GLM ALL :wv :#EaH  
    END ^]#Ptoz^(l  
    AANT xh+AZ3  
    END 8!`7-  
    SNAP &.cGj @1!J  
    SYNOPSYS 50     zer&`Vr  
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: IEno.i\  
     )V[w:=*  
    LOG U<ku_(2"#  
    STO 9 0UM@L }L  
    PANT ++J Bbuzj!  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 n&2=6$*,k  
    VLIST TH ALL AIR b:}wR*Adc  
    VLIST GLM ALL (]zl$*k  
    END Xhq? 7P$3  
    AANT JqVBT+:  
    AEC mFgb_Cd  
    ACC ^G'yaaLXR  
    LUL 4 1 1 A TOTL )E[ Q  
    GSR .5 10 5 M 0 TRr4`y%  
    GNR .5 2 3 M .7 FT3,k&i  
    GNR .5 1 3 M 1 UZ4tq  
    END N8DiEB3~  
    SNAP /H\^l.|vk  
    SYNOPSYS 50     .  T6_N  
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: &;NNU T>Q  
    
~ X]"P4 u  
;9!yh\\   
    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: y]E)2:B[d  
     (?*mh?  
    STORE 9 H649J)v+m  
    STEPS = 50 $.r}g\43P  
    CHG K*HVn2OV  
    NOP  bbQ 10H  
    END AXNszS%4  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET PoBu kOv  
    9     A3 Rm 0  
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。     DMK"Q#Vw  
这是色差校正后的曲线: %~B)~|h  
    
    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。     Q8DQ .C  
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。     eBSn1n  
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。     3-9J "d !  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     AT8B!m   
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。 fr,CH{Uq  
    
9|G=KN)P:  
Ivt)Eg  
    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。 T_oW)G  
    
-pU\"$nuxH  
}'w^<:RSy  
    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。     V%{ 9o  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 5EV8zf  
    
+NzD/.gq  
of[|b{Ze4~  
    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: eLt Cxe  
    
Tl/Dq(8JH  
R^u^y{ohr  
    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。) AP?{N:+  
      h>L6{d1  
    LOG [r/Seg"  
    STO 9 JI[rIL \Ey  
     9TXm Z  
    CHG d'g{K]=tF  
    1 GTB O 'S-FPL55' qI V`zZc  
    3 GTB S 'N-SSK8' t#D\*:Xi  
    5 GTB S 'SF1' k+m_L{#m5  
    END T h- vG  
     "'H7F ,k'  
    PANT t-<[._:+  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 <8z[,X}bM  
    VLIST TH ALL P+zI9~N[  
    !VLIST GLM ALL nE "b`  
    END n nnA,  
     Nh7!Ah  
    AANT {'wU&!  
    AEC T=f;n;/>  
    ACC 7q{v9xKy  
    ADT 6 1 1 ! ,(bXa\^  
    ACM .5 1 .1 q@RY.&mgW  
    LUL 4 1 1 A TOTL Bdk{.oh6  
     5Ret,~Vs9|  
    AEC $85o%siS'  
    ACC iDkWW  
    GSR .5 10 5 M 0 T=p}By3a  
    GNR .5 5 3 M .7 CK`3   
    GNR .5 4 3 M 1 ,w58n%)H  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 OrH1fhh   
    GNO 0 0.003 3 M .7 $b 71  
    GNO 0 0.002 3 M 1 XY t8vJ  
     !#|fuOWe  
    END MIyLQ  
     gZ=9Y:$  
    SNAP T[!q&kFB  
    SYNOPSYS 50     7Hkf7\JY  
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。 w-Q 6 -  
    
+uGP(ONY  
kA :;c}p  
    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: yI|?iBc7nC  
    
+MoxvW6  
A[,"jh  
    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?     ^5@"|m1  
输入 !VZCM{  
i$ZpoM  
    STORE 9 H><mcah  
    STEPS = 50 PQ#-.K  
    CHG Hr,lA(  
    NOP E#V-F-@2  
    END  yURh4@  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET tlxjs]{0E  
    
Hr,gV2n  
4y}a,  
    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! te4"+[ $|  
iuk8c.TAR  
GDQg:MgX  
1#_j6 Q2  

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