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小火龙果 2019-11-26 10:08

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十二:鬼像分析

你的镜头看起来很好,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。这不是一个好结果,而且这种情况经常发生。 w,j;XPp  
为了避免这种意外,你可以在MGH对话框(菜单、鬼像),通过这些工具在设计的早期发现问题,并在完成前纠正它们。 B%5"B} nG  
rH'|$~a  
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。 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。 $&Z<4:Flc  
7d/I"?=|rA  
FD5OO;$  
打开MGH对话框 qfRrX"  
sq@c?!'  
在左上角是GHOST按钮。这一特性用于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。 ^O}J',Fm%f  
你会得到如下数据。首先分析所有表面的组合;输出的一部分如下所示。 `NNP}O2  
    --- GHOST R 0.01 4>/i,_&K K  
    ID MIT 1 TO 2 UM LENS $W9dUR0  
g1 =>u  
fu?u~QZ8  
    GHOST IMAGE ANALYSIS CF v]wS  
cYBjsN(!A|  
RY1-Zjlb<  
    --- R 0.01 ALL S4rm K&  
    --- END ' Er\ 68  
     NO.   GHOST SURF       Ymarg        U'marg        Ychief     INTENSITY 5RP5%U  
    _________________________________________________________________________ U;*O7K=P  
NErvX/qK  
PS0/O k  
    1        2 -   1       -30.0244       -0.3778        7.3095   1.10930E-11 .HRd6O;  
    2        3 -   1        27.2543       -0.3984        4.6907   1.34627E-11 7I*rtc&Kb  
    3        3 -   2        63.5945       -0.2721        4.1819   2.47264E-12 Io t c>!  
    4        4 -   1       -46.5167       -0.2920        4.9249   4.62149E-12 E(&zH;?_  
    5        4 -   2       -25.1674       -0.3088        6.6272   1.57879E-11 Qwp2h"t`  
    6        4 -   3       -75.6813       -0.4937        4.4156   1.74591E-12 D={$l'y9p  
    7        5 -   1       -45.8712       -0.2619        4.0455   4.75247E-12 *$3p3-  
    8        5 -   2       -27.0481       -0.2839        6.4039   1.36686E-11 m-#]v}0A  
    9        5 -   3       -72.6068       -0.4577        2.7558   1.89691E-12 z2Z}mktP  
    10        5 -   4        -3.4550       -0.3402        6.5304   8.37735E-10 %cJdVDW`L  
    11        6 -   1         0.5515       -0.5074        4.2824   3.28758E-08 shO4>Ha  
    12        6 -   2        44.1259       -0.4028        8.4078   5.13585E-12 =dmxE*C  
    13        6 -   3       -38.8865       -0.5677        1.4386   6.61305E-12 @Fzw_qr M  
    14        6 -   4        67.9018       -0.0930        9.4364   2.16889E-12 MP.ye|i4Q  
    15        6 -   5        66.9185       -0.0241        8.9874   2.23310E-12 KFy|,@NI  
    16        7 -   1       -26.2150       -0.5336      -37.0598   1.45513E-11 c` N_MP  
    17        7 -   2        17.4775       -0.4677       31.7392   3.27372E-11 0_,un^  
    18      7 -   3       -71.3906       -0.6925     -107.3067   1.96208E-12 PnL?zae  
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: qQ1D}c@  
    CUMULATIVE GHOST DISTRIBUTION P@x@5uC2  
NORMALIZED FOR DETECTOR SEMI-APERTURE        0.0100 rDu?XJA  
 )\kNufP  
rB|4  
  NO.  GHOST INTENS.  ACCUM. INTENS.  SURFACES %IDl+_j  
_____________________________________________ i[w&!mn%  
    6   1.74591E-12    1.74591E-12     4     3 = )4bf"~8  
    9   1.89691E-12    3.64282E-12     5     3 qk>M~,  
    18   1.96208E-12    5.60491E-12     7     3 *~w?@,}  
    14    2.16889E-12    7.77380E-12     6     4 O;T)u4Q&3  
    15    2.23310E-12    1.00069E-11     6     5 Mc,p]{<<AV  
    3   2.47264E-12    1.24795E-11     3     2 i8DYC=r  
    20   3.94955E-12    1.64291E-11     7     5 &vIj(e9Y  
    19   4.15611E-12    2.05852E-11     7     4 ,dF Y]  
    4   4.62149E-12    2.52067E-11     4     1 aC<fzUD;  
    7   4.75247E-12    2.99592E-11     5     1 t}MT<Jj  
    12    5.13585E-12    3.50950E-11     6     2 )i\foSbB`V  
    13    6.61305E-12    4.17081E-11     6     3 :c`djM^ll  
    21   6.62606E-12    4.83341E-11     7     6 A0Q1"b=  
    1    1.10930E-11    5.94271E-11     2     1 8%xiHPVg  
    2    1.34627E-11    7.28898E-11     3     1 tf1Y5P$  
    8   1.36686E-11    8.65584E-11     5     2 Hq>rK`  
    16   1.45513E-11    1.01110E-10     7     1 }.=@^-JBA5  
    5   1.57879E-11    1.16898E-10     4     2 :5jor Vu  
    25    2.20749E-11    1.38973E-10     8     4 VTi; y{  
    26    2.25477E-11    1.61520E-10     8     5 buWF6LFC  
    17   3.27372E-11    1.94257E-10     7     2 Ct:c%D(L  
    24   5.08281E-11    2.45085E-10     8     3 LmUR@ /V Q  
    23   5.72162E-11    3.02302E-10     8     2 T(k:\z/  
    28   8.28536E-11    3.85155E-10     8     7 Zc*#LsQh.`  
    10   8.37735E-10    1.22289E-09     5     4 V;P*/ke  
    27   3.67946E-09    4.90235E-09     8     6 :K(+ KN(  
    22   1.09304E-08    1.58327E-08     8     1 &yqk96z  
qQS&K%F  
    11   3.28758E-08    4.87085E-08     6     1 O<XNI(@  
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。 Hl8\*#;C&>  
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: 2%MS$Fto  
    ; GHPLOT.MAC RhE|0N=  
    ; THIS EXAMPLE EXAMINES THE GHOST IMAGE IN A LENS ; IT RUNS GHPLOT IN ALL FOUR MODES. ZJ[p7XP  
"c![s%  
6c}nP[6|  
    CCW      ! CLEAN UP FIRST; CLEAR COMMAND WINDOW dQ#oY|a  
    KAG 2#' "<n,G  
    FET 1 clM6R  
    CHG     ! AND CLOSE GRAPHICS WINDOWS 9A}y^=!`  
    CFIX      ; FIX CLEAR APERTURES TO DELETE VIGNETTED GHOSTS _cJ\A0h^  
    VIG tcI Z 2H%  
    END 5o0H7k]  
         ; AND TURN ON VIG MODE IF OFF HLh]*tQG  
    SSS .003 :;Npk9P(N  
           ; SMALL SPOT SIZE HERE ntZHO}'  
    GAW      ; NEED NEW WINDOW FOR EACH PICTURE (GRAPHICS ADD WINDOWS) b'RBel;W  
    GHPLOT 4000 P 10 .5 0 1   ; SELECT MODE 1, INDIVIDUAL RAYS /EL3Tt  
    R .01 ALL   ; THIS IS ALSO THE DEFAULT REFLECTANCE Ihl]"76q/  
    PLOT 3p'(E\VJ  
&*~_ "WyU  
:r&4/sN}<  
    GHPLOT 20000 P 1 .5 0 2 L   ; NOW GET AN OBLIQUE PERSPECTIVE VIEW DRAD .0004 YCyh+%Q(  
    PLOT ]_4HtcL4  
5L\Im^  
i^rHZmT  
    GHPLOT 20000 P 1 .5 0 3 L   ; THIS MAKES COLORED BINS n5*m x7  
    DRAD .0004 l585L3i  
    PLOT E FBvi  
Wa%p+(\<uB  
@rr\Jf""z  
    GHPLOT 400 P 1 .5 0 4 L        ; AND THIS DRAWS A SINGLE GHOST WITH PER SINGLE 6 1 BqOMg$<\[  
    PER 0 0 0 1 99 0EC/l OS  
    PLOT dAjm4F -  
SqoO"(1x  
z~;@Mo"*f  
    GRW      ; RESTORE GRAPHICS OPTION (GRAPHICS REUSE WINDOW) Angt=q  
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 。 m .^WSy  
 Lvn+EM  
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: =8 DS~J{  
vGp`P  
在视场中间确实有一个黑色的斑点。 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: +^%0/0e  
yuF\YOA9  
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: U@)WTH6d  
$XFFNE`%  
最后,模式4绘图选出了特定的一组反射(我们所需要的)并绘制出一组子午面的扇形光线。 ;GZ'Rb  
z@xkE ,j>  
在这里,光从左边进入变为红色,从表面6反射后变成蓝色,然后在表面1处第二次反射后变成绿色。它确实在像面聚焦,但是有很多球差 所以鬼像不是很尖锐。 ~Ecx>f4nX  
再看一下MGH对话框,您会看到我们还没有使用过的其他四个功能。 让我们在0.5视场区域追迹真实鬼影的路径。填写框 如图所示,然后单击RGHOST按钮。 tj tN<y  
W1O Y}2kj  
输出数据: |PLWF[+t8  
kyUG+M  
S2$r 6T  
    --- RGHOST 6 1 0 .5 SURF 44UN*_qG  
                           RAY VECTORS          (X DIR TAN)  (Y DIR TAN)  (INC. ANG.) OC`Mzf%.  
     SURF             X             Y            Z           ZZ           HH          UNI J8DKia|h(  
    _____________________________________________________________________________________ >+*lG>!z  
    OBJ       0.000000     0.000000     0.000000     0.000000 8.750000E-12 E_K32) J-  
    1    0.000000     8.750000     0.442564     0.000000    -0.056702     5.790967 <J^94-[CF  
    2    0.000000     8.540210     0.142402     0.000000    -0.086503     1.334779 4HyD=6V#  
    3    0.000000     8.256701     1.510615     0.000000    -0.246653    15.791928  Kuh)3/7  
    4    0.000000     6.624679     0.478579     0.000000    -0.384916     5.591649 jft@ 'W53  
    5    0.000000     6.274262     0.388953     0.000000    -0.226690    13.957837 m>'#664q1  
     --- RAY REVERSES AFTER NEXT SURFACE --- !]#;'  
    6    0.000000     5.481374    -0.886627     0.000000     0.444814 sHHu<[psM  
        5       0.000000     6.994957    -0.483893     0.000000     1.206445 r6}-EYq=  
        4       0.000000     7.951450    -0.691073     0.000000     0.498903 7T=:dv  
        3       0.000000    10.791512    -2.647176     0.000000     0.470102 6+yA4pRSd  
        2       0.000000    12.783436    -0.319172     0.000000     0.221387 oF5~|&C  
    1    0.000000    13.505397     1.058091     0.000000    -0.095157 2!}rH w  
    2    0.000000    13.193103     0.339970     0.000000    -0.151262 nkz^^q`5l7  
    3    0.000000    12.414364     3.579028     0.000000    -0.404621 D(M^%z2N  
    4    0.000000    10.296378     1.164810     0.000000    -0.674892 q_0,KOGW  
    5    0.000000     9.767857     0.947929     0.000000    -0.369535 P".rm0@R  
    6    0.000000     8.241826     2.077523     0.000000    -0.148082 iKgH :[j  
    7    0.000000     4.247415     0.334421     0.000000    -0.153884 aX35^K /  
    8    0.000000     3.743737     0.107527     0.000000    -0.282387 7]8apei|  
    GHOST REFLECTED FROM SURFACES    1    6 AT SURFACE    9 $`Aps7A  
         X              Y               ZZ             HH qLm g18  
    --------------------------------------------------------------- A,%NdM;t=5  
        0.00000       -0.828738         0.00000       -0.282387 3F9AnS  
光线从表面6反射,然后再从表面1反射,并进入像面,其Y坐标为-0.829mm。 这确实是一个糟糕的鬼像。 t8"yAYj  
如果你在设计过程的早期就发现了这个问题,那么它很容易控制。键入HELP GHOST,然后选择描述控制鬼像的链接。 bcFZ ~B  
]Hrw$\Ky  
这将打开一个描述如何控制鬼像的页面。 UjS,<>fm  
10.3.1.5 鬼像图像控制 下一个已有目录 AM4 :xz  
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的组合会导致鬼像的产生,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。 'V:ah3 8  
从一个选定的近轴鬼像,为了控图像制弥散斑的大小,输入是 @%$<,$=  
  M TAR WT A PGHOST JREFH JREFL . AX6xc6  
在这里,您可以看到控制鬼像所需的简单输入。 您的AANT文件中的命令是 Na_O :\x#  
    M    5 0.1 A PGHOST 6 1 oF(|NS^  
调整权重使其他像差很好地平衡。 如果我们达到这个目标,鬼像将是以前的1%。 5的目标有点随机; 一个面积更大的鬼像也是一个更暗的鬼像,这猜测是一个很好的开始。 >66v+  
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像和另一种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。
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