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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
a!u5}[{  
8a8D0}'  
j}tGcFwvSN  
     LH_ U#P`E  
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。     c 8Q2H  
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。) km^ZF<.@  
     >@?mP$;=  
    RLE !z2xm3s{]p  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE d9jD?HgM(  
    OBB 0 .25 3 : #n>Q1}x  
    UNITS INCH `0_ Y| 4KB  
    1 GLM 1.6 50 %yfl-c(u  
    3 GLM 1.6 50 c`S+>:  
    5    GLM 1.6 50 O<@L~S]  
    6    UMC -0.0625 YMT -h ^MX  
    7 :w|=o9J  
    1    TH .6 EX, {1^h  
    2    TH .1 s?9Y3]&+&M  
    3    TH .6 ~FXq%-J  
    4    TH .1 [,ulz4"  
    5    TH .6 d, ?GW  
    END ij3W8i9'  
     Q]K$yo  
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。 &{qKoI]  
    
    
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 ^k^?>h  
    
1#+|RL4o  
:1bDkoK  
    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: vE#8&Zq  
     mZ:#d;0  
    LOG fshG ~L7S9  
    STO 9 '<ZHzDW@  
    PANT 9Nv?j=*$  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 kv?DE4=;  
    VLIST TH ALL AIR jpW_q+^?  
    VLIST GLM ALL PVljb=8F  
    END Tj<B;f!u  
    AANT "VoufXM:  
    END *0V'rH)  
    SNAP WMWMb3  
    SYNOPSYS 50     @}{uibLD\  
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: Wy-y-wi:p  
     5.yiNWh  
    LOG ouFKqRs;  
    STO 9 j]R[;8g  
    PANT <X& fs*x&  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 dmLx$8  
    VLIST TH ALL AIR gnxD'1_  
    VLIST GLM ALL \>n[x; $  
    END 4"!kCUB  
    AANT T 7qHw!)  
    AEC $bZ-b1{c C  
    ACC Nvh& =%{g  
    LUL 4 1 1 A TOTL 4ZR2U3jd1  
    GSR .5 10 5 M 0 iAXGf V  
    GNR .5 2 3 M .7 mU]^PC2[  
    GNR .5 1 3 M 1 tc\ZYCFr  
    END t6\--lk_  
    SNAP 9zCuVUcd$.  
    SYNOPSYS 50     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: ovXk~%_  
    
]Ge>S?u  
-Xw S?*O  
    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: \6"=`H0}  
     oEFo7X`t  
    STORE 9 & 2q<#b  
    STEPS = 50 Iu >4+6  
    CHG # kNp);  
    NOP r{S DJa  
    END rw gj]  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET [*0M$4  
    9     IJDbm}:/e  
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。     <$25kb R5K  
这是色差校正后的曲线: hH%fWB2(  
    
    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。     fy|I3  
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。     ,\#s_N 7  
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。     oK4xRv8Hd  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     CY[3%7 fv  
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。 /_Ku:?{  
    
\n^[!e"`  
`P*BW,P'T  
    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。 ~3f|-%Z  
    
k"/Rjd(;  
)N1iGJO)  
    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。     oj)(.X<8N  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 N`N?1!fM<}  
    
A:yql`&s  
-"H0Qafm  
    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:  M}@>h  
    
MEp{&#v|1  
EIyFGCw|U  
    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。) Y"yrc0'&T  
     Ck"db30.  
    LOG D<<q5gG  
    STO 9 G#6Z@|kVw  
     r ) _*MPY  
    CHG zpeCT3Q5O  
    1 GTB O 'S-FPL55' hdSP#Y'-  
    3 GTB S 'N-SSK8' ;c DMcKKIA  
    5 GTB S 'SF1' ;'08-Et  
    END /;1O9HJa  
     >gM"*Laa?  
    PANT U|\ .)h=  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 YG8)`X qC  
    VLIST TH ALL niW"o-}  
    !VLIST GLM ALL /{R.   
    END 6?C';1  
     "Jg.)1Jw  
    AANT lQvgq  
    AEC &1&OXm$  
    ACC W3\E; C-g0  
    ADT 6 1 1 j|N<6GSke  
    ACM .5 1 .1 #<Xq\yC51  
    LUL 4 1 1 A TOTL Q4a7g$^  
     5;^1Ab0  
    AEC 8"-=+w.CZ  
    ACC 84WcaH  
    GSR .5 10 5 M 0 .QwB7+V4  
    GNR .5 5 3 M .7 (c^ {T)  
    GNR .5 4 3 M 1 [6_.Y*}N  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 $?]`2*i  
    GNO 0 0.003 3 M .7 KZVdW@DY  
    GNO 0 0.002 3 M 1 7DoU7I\u  
     *n7=m=%)  
    END J:&.[  
     ]7yxXg  
    SNAP l}/&6hI+d  
    SYNOPSYS 50     BnGoB`n  
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。 CV\y60n  
    
bj6Yz,g F  
'-[hy>t  
    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: q5z^y(Sv  
    
x|dP-E41\  
o9]32l  
    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?     dJJq]^|  
输入 G e]NA]<  
5y\35kT'  
    STORE 9 {Q_GJ  
    STEPS = 50 0j6b5<Gpc*  
    CHG -$0}rfX  
    NOP xU0iz{9  
    END I9>vm]  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET K@g ~  
    
2 rf8)8':  
SOM? 0.  
    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! bn8maYUZ  
Y;huTZ  
8#Z)qQWi_t  
KB :JVK^<  

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