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    [原创]鬼像分析:SYNOPSYS 光学设计软件 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2018-09-21
    — 本帖被 cyqdesign 从 光学理论,设计与产业化 移动到本区(2018-12-29) —

    你的镜头在看起来很好,光阑设计的很好。但是当你测试它的时候,每当一个明亮的光源进入到视场中,可以看到一个糟糕的鬼像。这不是一个好现象,而且这种情况经常发生。

    为了避免这种意外,SYNOPSYS提供了一套强大的分析功能,您应该了解这些功能,并在适当的时候使用它们。它们可以在MGH对话框(菜单、鬼像图像)中找到,并且通过这些工具,您可以在设计的早期发现问题,并在完成前纠正它们。

    为了避免这种意外,SYNOPSYS提供了一套强大的分析功能,您应该了解这些功能,并在适当的时候使用它们。它们可以在MGH对话框(菜单、鬼像图像)中找到,并且通过这些工具,您可以在设计的早期发现问题,并在完成前纠正它们。

    简而言之,鬼像是由镜头系统内的两次不需要的反射光引起的光的聚焦图像。 如果您有3片透镜,则有15个可能的鬼像。 有6片透镜,你有66种可能性,依此类推。 这要记住很多 - 但不要担心,SYNOPSYS有分析的工具。 要查看其中一些工具可以执行的操作,请使用ID MIT 1至2 UM镜头对镜头1.RLE进行FETCH。 然后看看PAD显示。

    被鬼像图像困扰时它并不是很明显,但是这种情况很少见。我们来看看吧。打开MGH对话框

    在左上角是GHOST按钮。这一特性用于仅使用近轴光线追迹来寻找鬼像,当然,它所发现的鬼像与真实光线形成的鬼像有所不同。尽管如此,结果通常很接近,你可以看到问题出现的地方。你可以给镜头中的任何一个或所有的表面分配反射系数,当程序估计它发现的每一个鬼像的强度时,它会考虑这些值。对话框以默认的1%反射率打开,应用于所有的镜头表面。单击GHOST按钮。

    你会得到两张数字表。首先分析所有表面的组合;输出的一部分如下所示。

        --- GHOST R 0.01

        ID MIT 1 TO 2 UM LENS

        GHOST IMAGE ANALYSIS

        --- R 0.01 ALL

        --- END

         NO.   GHOST SURF       Ymarg        U'marg        Ychief     INTENSITY

        _________________________________________________________________________

        1        2 -   1       -30.0244       -0.3778        7.3095   1.10930E-11

        2        3 -   1        27.2543       -0.3984        4.6907   1.34627E-11

        3        3 -   2        63.5945       -0.2721        4.1819   2.47264E-12

        4        4 -   1       -46.5167       -0.2920        4.9249   4.62149E-12

        5        4 -   2       -25.1674       -0.3088        6.6272   1.57879E-11

        6        4 -   3       -75.6813       -0.4937        4.4156   1.74591E-12

        7        5 -   1       -45.8712       -0.2619        4.0455   4.75247E-12

        8        5 -   2       -27.0481       -0.2839        6.4039   1.36686E-11

        9        5 -   3       -72.6068       -0.4577        2.7558   1.89691E-12

        10        5 -   4        -3.4550       -0.3402        6.5304   8.37735E-10

        11        6 -   1         0.5515       -0.5074        4.2824   3.28758E-08

        12        6 -   2        44.1259       -0.4028        8.4078   5.13585E-12

        13        6 -   3       -38.8865       -0.5677        1.4386   6.61305E-12

        14        6 -   4        67.9018       -0.0930        9.4364   2.16889E-12

        15        6 -   5        66.9185       -0.0241        8.9874   2.23310E-12

        16        7 -   1       -26.2150       -0.5336      -37.0598   1.45513E-11

        17        7 -   2        17.4775       -0.4677       31.7392   3.27372E-11

        18      7 -   3       -71.3906       -0.6925     -107.3067   1.96208E-12

    在Ymarg标题下,注意表面6和1组合的最小值0.5515。这告诉您从表面6反射,然后从表面1反射的光将到达像面,形成(近轴)弥散斑半径约1/2毫米。 这可能是个问题。 如果您的镜头很长,通过检查第二个列表更容易找出问题鬼像:

        CUMULATIVE GHOST DISTRIBUTION

    NORMALIZED FOR DETECTOR SEMI-APERTURE        0.0100

      NO.  GHOST INTENS.  ACCUM. INTENS.  SURFACES

    _____________________________________________

        6   1.74591E-12    1.74591E-12     4     3

        9   1.89691E-12    3.64282E-12     5     3

        18   1.96208E-12    5.60491E-12     7     3

        14    2.16889E-12    7.77380E-12     6     4

        15    2.23310E-12    1.00069E-11     6     5

        3   2.47264E-12    1.24795E-11     3     2

        20   3.94955E-12    1.64291E-11     7     5

        19   4.15611E-12    2.05852E-11     7     4

        4   4.62149E-12    2.52067E-11     4     1

        7   4.75247E-12    2.99592E-11     5     1

        12    5.13585E-12    3.50950E-11     6     2

        13    6.61305E-12    4.17081E-11     6     3

        21   6.62606E-12    4.83341E-11     7     6

        1    1.10930E-11    5.94271E-11     2     1

        2    1.34627E-11    7.28898E-11     3     1

        8   1.36686E-11    8.65584E-11     5     2

        16   1.45513E-11    1.01110E-10     7     1

        5   1.57879E-11    1.16898E-10     4     2

        25    2.20749E-11    1.38973E-10     8     4

        26    2.25477E-11    1.61520E-10     8     5

        17   3.27372E-11    1.94257E-10     7     2

        24   5.08281E-11    2.45085E-10     8     3

        23   5.72162E-11    3.02302E-10     8     2

        28   8.28536E-11    3.85155E-10     8     7

        10   8.37735E-10    1.22289E-09     5     4

        27   3.67946E-09    4.90235E-09     8     6

        22   1.09304E-08    1.58327E-08     8     1

        11   3.28758E-08    4.87085E-08     6     1

    在这里,鬼像被分类,最严重的鬼像显示在数据底部,并且它们计算累积的强度,并列出和总结。实际上,累积的鬼像强度,4.87E08主要是来自于那个单独的鬼像,它的强度是3.29E-9。现在我们知道鬼像从哪里来了。让我们看看效果。

    为此,打开名为GHPLOT.MAC的MACro。 (通过本课程,您应该知道如何使用MACro编辑器,您可以使用命令EE打开它。)这是MACro:

        ; GHPLOT.MAC

        ; THIS EXAMPLE EXAMINES THE GHOST IMAGE IN A LENS ; IT RUNS GHPLOT IN ALL FOUR MODES.

        CCW      ! CLEAN UP FIRST; CLEAR COMMAND WINDOW

        KAG

        FET 1

        CHG     ! AND CLOSE GRAPHICS WINDOWS

        CFIX      ; FIX CLEAR APERTURES TO DELETE VIGNETTED GHOSTS

        VIG

        END

             ; AND TURN ON VIG MODE IF OFF

        SSS .003

               ; SMALL SPOT SIZE HERE

        GAW      ; NEED NEW WINDOW FOR EACH PICTURE (GRAPHICS ADD WINDOWS)

        GHPLOT 4000 P 10 .5 0 1   ; SELECT MODE 1, INDIVIDUAL RAYS

        R .01 ALL   ; THIS IS ALSO THE DEFAULT REFLECTANCE

        PLOT

        GHPLOT 20000 P 1 .5 0 2 L   ; NOW GET AN OBLIQUE PERSPECTIVE VIEW DRAD .0004

        PLOT

        GHPLOT 20000 P 1 .5 0 3 L   ; THIS MAKES COLORED BINS

        DRAD .0004

        PLOT

        GHPLOT 400 P 1 .5 0 4 L        ; AND THIS DRAWS A SINGLE GHOST WITH PER SINGLE 6 1

        PER 0 0 0 1 99

        PLOT

        GRW      ; RESTORE GRAPHICS OPTION (GRAPHICS REUSE WINDOW)

    GHPLOT有四种模式,在继续之前,最好先阅读他们。 由于此MACro已经在编辑器中,只需选择字符GHPLOT,然后查看TrayPrompt。

    由于这是一个多行命令,因此提示无法显示整个格式,但如果在显示提示时按F2键,则帮助文件将打开索引中的该部分。 我们将在本课中使用所有四种模式。 对GHPLOT的第一次调用使用模式1,生成在图像平面上HBAR = 0.5处的对象点叠加的所有鬼像图像:

    在视场中间确实有一个黑暗的斑点。 这可能是我们之前标记过的鬼像。 模式2分析显示与倾斜透视图相同的能量分布:

    那个尖峰确实是我们的鬼像。 另一种查看它的方法显示在mode-3图中:

    最后,模式4绘图选出了特定的一组反射(我们所需要的)并绘制出一组子午面的扇形光线。

    在这里,光从左边进入变为红色,从表面6反射后变成蓝色,然后在表面1处第二次反射后变成绿色。它确实几乎在像面聚焦,但是有很多球差 所以鬼像不是很尖锐。

    再看一下MGH对话框,您会看到我们还没有使用过的其他四个功能。 让我们在0.5区追迹真实鬼影的路径。填写框 如图所示,然后单击RGHOST按钮。

    输出数据:

        --- RGHOST 6 1 0 .5 SURF

                               RAY VECTORS          (X DIR TAN)  (Y DIR TAN)  (INC. ANG.)

         SURF             X             Y            Z           ZZ           HH          UNI

        _____________________________________________________________________________________

        OBJ       0.000000     0.000000     0.000000     0.000000 8.750000E-12

        1    0.000000     8.750000     0.442564     0.000000    -0.056702     5.790967

        2    0.000000     8.540210     0.142402     0.000000    -0.086503     1.334779

        3    0.000000     8.256701     1.510615     0.000000    -0.246653    15.791928

        4    0.000000     6.624679     0.478579     0.000000    -0.384916     5.591649

        5    0.000000     6.274262     0.388953     0.000000    -0.226690    13.957837

         --- RAY REVERSES AFTER NEXT SURFACE ---

        6    0.000000     5.481374    -0.886627     0.000000     0.444814

            5       0.000000     6.994957    -0.483893     0.000000     1.206445

            4       0.000000     7.951450    -0.691073     0.000000     0.498903

            3       0.000000    10.791512    -2.647176     0.000000     0.470102

            2       0.000000    12.783436    -0.319172     0.000000     0.221387

        1    0.000000    13.505397     1.058091     0.000000    -0.095157

        2    0.000000    13.193103     0.339970     0.000000    -0.151262

        3    0.000000    12.414364     3.579028     0.000000    -0.404621

        4    0.000000    10.296378     1.164810     0.000000    -0.674892

        5    0.000000     9.767857     0.947929     0.000000    -0.369535

        6    0.000000     8.241826     2.077523     0.000000    -0.148082

        7    0.000000     4.247415     0.334421     0.000000    -0.153884

        8    0.000000     3.743737     0.107527     0.000000    -0.282387

        GHOST REFLECTED FROM SURFACES    1    6 AT SURFACE    9

             X              Y               ZZ             HH

        ---------------------------------------------------------------

            0.00000       -0.828738         0.00000       -0.282387

    光线从表面6反射,然后再从1反射,并进入像面,其Y坐标为-0.829mm。 这可能确实是一个糟糕的鬼像。

    如果你在设计过程的早期就发现了这个问题,那么它很容易控制。键入HELP GHOST,然后选择描述控制鬼像的链接。

    这将打开一个描述如何控制鬼像的页面。

    10.3.1.5 鬼像图像控制 下一个已有目录

    鬼像图像由来自一个或多个折射表面的反射引起。 SYNOPSYS可以评估和控制两种类型:GHOST程序可以显示哪些表面组合在产生图像表面上的鬼像,而BGI可以评估在镜头系统内的另一个位置形成的鬼像的属性。

    从一个选定的近轴鬼像,为了控图像制模糊的大小,输入是

        M TAR WT A PGHOST JREFH JREFL

    在这里,您可以看到控制鬼像所需的简单输入。 您的AANT文件中的合适请求可能是

        M    5 0.1 A PGHOST 6 1

    调整权重使其他像差很好地平衡。 如果我们达到这个目标,鬼像将比以前大约1%。 5的目标有点随机; 一个更大的鬼像也是一个更浅的鬼像,这猜测是一个很好的开始

    我们发现,这个过程通常会对指定的鬼像产生很大的改进。然而,另一种反射组合通常会产生新的鬼像,这就需要在优化函数中使用鬼影和另一种PGHOST像差进行另一种评估。当它们出现的时候,你把它们加起来,直到你到达一个点,在这个点上,许多鬼像的强度大致相同。我们从来没有遇到过这样的情况:这种强度高到足以成为一个问题。如果是的话,那么是需要在问题表面上使用镀膜来解决了。

    详情请咨询:sales@asdoptics.com     027-87582688

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