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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

)@sJTAK  
I%.jc2kK  
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。 )UxQf37  
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。)

A} x_zt  
    RLE cWX"e6  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE !4DG P28  
    OBB 0 .25 3 p =#'B*'w  
    UNITS INCH ,k`YDy|#e  
    1 GLM 1.6 50 JMl ,  N  
    3 GLM 1.6 50 Y#Sd2h,^X  
    5    GLM 1.6 50 QYODmeu  
    6    UMC -0.0625 YMT 8ItCfbqa6  
    7 QE`:jxyad  
    1    TH .6 {Zd)U "  
    2    TH .1 4O5n6~24  
    3    TH .6 ^59YfC<f  
    4    TH .1 YL0WUD_>  
    5    TH .6 /\oyPD`((  
    END
3N)Ycf8  
ySPlyhGF  
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。
Lqz}&A   
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
c,{&  
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:
bahc{ZC2  
    LOG \ (3Qqbw  
    STO 9 |e.3FjTH  
XSL t;zL:  
    PANT {d *qlztO  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 k*zc5ev}  
    VLIST TH ALL AIR 75^)Ni  
    VLIST GLM ALL F|h ,a;2  
    END CrQA :_Z(7  
tDuUAI54  
    AANT c)n0D=  
TV[6+i*#  
    END x3p;H02i\  
*cI6 &;y  
    SNAP wj";hAw  
    SYNOPSYS 50
h!X'SGK  
6@ (k8<3  
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:
h~^qG2TYWq  
    … nf+"vr}1  
    AANT _ z"ci$[  
    AEC D KMbs   
    ACC US*<I2ZLh  
    LUL 4 1 1 A TOTL f6aT[Nw<  
    GSR .5 10 5 M 0 o to wvm  
    GNR .5 2 3 M .7 MU^xu&MB  
    GNR .5 1 3 M 1 D,m&^P=%e  
`*2*xDuP  
    END ?@,f[U-  
    …
jP6oJcZ  
6LF^[b/u  
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:
C6;](rN)N  
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:
X=!n,=xI  
    STORE 9 tp,mw24  
    STEPS = 50 STF}~`b:3  
    CHG y1jGf83  
    NOP D/%b@Ls2ze  
    END Pc\4 QvQ8  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET <EMLiiNY  
    9
=+sIX3  
k0Vo  
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:
59%f|.Z)  
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。 NXG}0`QVT  
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。 l2KxZteXY0  
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。 ]@j"0F/`  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 /w0v5X7  
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。
w|UKMbRMU]  
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。
Stp*JU  
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。 Vl QwVe  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
@gVyLefS6g  
    FST \"sSS.'  
    PREF q.hc%s2?  
    CAT O 0g*r!aa  
    CAT S (Q p] 0  
    GO
.WPR}v,.Z  
Lq8Z!AIw>  
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:
; hRpAN  
    SYNOPSYS AI>FST v %PWr5]  
N~K)0RETn  
    FST>PREF AB|VO4-?  
A%2M]];%X  
    FST>CAT O kBQenMm  
    FST>CAT S 2KNKdV3NK  
m^u&g&^  
    FST>GO $\J9F=<a  
\5pAG mgD  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) *t-A6)2  
$}"Wta  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET =A&*SE o5  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 yp/V 8C  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 j &[WE7wf  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 %Fm;LQa ]  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 ';T5[l,  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 Dqcu$ V]  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 E1 gTrMo  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 ~9'4w-Sy  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 3[O =2  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 #WmAkzvq  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
CR PE?CRQF  
YH+\rb_  
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。)
IqJ=\  
    LOG 3 BhA.o  
    STO 9 R~c vml  
)B5gs%u]  
    CHG ?)QBJ9F  
    1 GTB O 'S-FPL55' b0x0CMf  
    3 GTB S 'N-SSK8' 6)2M/(  
    5 GTB S 'SF1' N#!1@!2BN  
    END 7a_n\]t465  
}Z$G=;3#  
    PANT NX #d}M^V  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 >xMhA`l  
    VLIST TH ALL |DS@90}  
    !VLIST GLM ALL 1,!\7@<CT  
    END -oT+;2\2  
3S|;yOl#X  
    AANT U;dt-3?=.h  
    AEC >{) #|pWU  
    ACC W%ZU& YBc  
    ADT 6 1 1 IMw)X0z  
    ACM .5 1 .1 0aoHv  
    LUL 4 1 1 A TOTL *H<g9<Dn  
JkDZl?x5  
    AEC H D ^~4\%  
    ACC !w\;Q8irN  
    GSR .5 10 5 M 0 f]65iE?x  
    GNR .5 5 3 M .7 Im1qWe  
    GNR .5 4 3 M 1 mqc Z3lsv  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 d?X6x  
    GNO 0 0.003 3 M .7 @[Qg}'i  
    GNO 0 0.002 3 M 1 =QO[zke:  
\@" . GM%  
    END A;HKR4p;8  
$5(%M8qmQ  
    SNAP 4J|t}  
    SYNOPSYS 50
vX24W*7  
*K)53QKlE  
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。
a8P 6-)W  
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:
m:<3d]L  
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?
zszx@`/3  
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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