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optics1210 2018-09-21 10:53

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差

"# Q"gC.K  
Vu<mOuh  
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。 *2YWvGc  
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。)

cn9=wm\\  
    RLE :`4LV  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE NpGz y`&b  
    OBB 0 .25 3 (YYwn@NGj  
    UNITS INCH T+!0`~`  
    1 GLM 1.6 50 Ow-;WO_HQ  
    3 GLM 1.6 50 V:AA{<  
    5    GLM 1.6 50 W,nn,%  
    6    UMC -0.0625 YMT JNu+e#.Y  
    7 }F3}"Ik'L  
    1    TH .6 QX. U:p5C  
    2    TH .1 HLE%f;  
    3    TH .6 8PG&/ " K  
    4    TH .1 pT;xoe   
    5    TH .6 mVT[:a3  
    END
2k`Q+[?{q>  
O@LUM{\  
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Spectrum Wizard(MSW),然后更改指示的点。
K-@cn*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
)_Iu7b  
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:
[-#q'S  
    LOG 3BB/u%N}  
    STO 9 L1q]  
>R\!Qk  
    PANT X(C=O?A  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 JS&;7Z$KX  
    VLIST TH ALL AIR +# @2,  
    VLIST GLM ALL (IAR-957pN  
    END ~jC$C2A0  
id/y_ekfP  
    AANT .WGrzhsV  
}O6E5YCm  
    END C3C&hq\%  
D:N\K/p  
    SNAP e&9v`8}   
    SYNOPSYS 50
1EliR uJ  
M7(]NQ\TQ  
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Merit功能编号6,因此只需单击Back to MACro编辑器按钮即可。 这给了我们一个简单的评价函数:
@^b>S6d "  
    … ' KNg;  
    AANT m khp@^5  
    AEC /8lmNA  
    ACC F[0w*i&u5  
    LUL 4 1 1 A TOTL OX.g~M ig|  
    GSR .5 10 5 M 0 gZ  {  
    GNR .5 2 3 M .7 D#X&gE  
    GNR .5 1 3 M 1 {XLRrU!*  
,k,+UisG  
    END 2:6lr4{uY  
    …
l_T5KV  
NF_[q(k'  
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:
^O3p:X4u  
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:
u4:6zU/{  
    STORE 9 3u= >Y^wu  
    STEPS = 50 u9ue>I /  
    CHG gyv@_}Y3  
    NOP 4'L.I%#tZ  
    END eXtlqU$  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET !7Z?VEZ  
    9
qB3=wFI  
=o4McV}  
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。 这是色差校正后的曲线:
{ b7%Zd3-  
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。 !f# [4Xw  
首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的glassmap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。 (w/lZt  
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。 0C0ld!>r  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 eg>]{`WQ  
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。
C33=<r[;N<  
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。
^FK-e;J  
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。 W_|7hwr  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
C*Dco{ EQ>  
    FST ?"T *{8  
    PREF r59BBW)M  
    CAT O IjRUL/\=  
    CAT S ?qczMck_  
    GO
ljk,R G  
UphZRgT!N  
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。该程序发现以下内容:
/SJI ~f+$  
    SYNOPSYS AI>FST iiV'-!3w  
WI\h@qSB  
    FST>PREF tL S$D-  
tQIz  
    FST>CAT O Ny 7vId  
    FST>CAT S ||rZ+<  
&=v5M9GR]  
    FST>GO o1rH@D6/-  
nbU?:=P  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) | <- t  
W^1)70<y  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET  =E:a\r  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 3aEO9v,n  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 a |0f B4G  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 EdS7m,d  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 -|/*S]6kK  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 604^~6  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 J"yq)0  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 -y)g}D%  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 +ZPn[|  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 X6EnC57  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
IFF3gh42.  
3 bl l9Ey  
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。)
Ct9*T`Gl  
    LOG ^1z)\p1  
    STO 9 JS0957K  
Hp-vBoEk  
    CHG p!2t/XIM  
    1 GTB O 'S-FPL55' *^.OqbO[U  
    3 GTB S 'N-SSK8' qJ<Ghd`8v  
    5 GTB S 'SF1' ^97\TmzP{  
    END -v?)E S  
8jfEvwY  
    PANT ,:?=j80m  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 OT}^dPQe  
    VLIST TH ALL hO4* X  
    !VLIST GLM ALL ,PZ[CX;H@  
    END 6YYDp&nqEj  
YC d  
    AANT rZG6}<Hx  
    AEC (/3E,6gMk^  
    ACC _:?b -44  
    ADT 6 1 1 EJJW  
    ACM .5 1 .1 3Vb/Mn!k  
    LUL 4 1 1 A TOTL 6ragRS/'x  
F=~LVaF/_  
    AEC qre(3,VE5  
    ACC "0Yb 2>F  
    GSR .5 10 5 M 0 F}=O Mo:.  
    GNR .5 5 3 M .7 $1;@@LSw  
    GNR .5 4 3 M 1 u_X(c'aE;  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 ]ag^~8bG @  
    GNO 0 0.003 3 M .7  OiMr,  
    GNO 0 0.002 3 M 1 ='\E+*[$I  
@y{ f>nm  
    END \-R\xL  
WO"<s{v  
    SNAP cg'z:_l  
    SYNOPSYS 50
3B[u2o>  
,ko0XQBl  
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。
.vhEm6wJUM  
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:
t Ai?Bjo  
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?
&Vmx<w  
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!

打怪 2021-08-20 15:16
学习一下
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