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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
'Ft0Ry<OL  
;r[@v347  
;!!n{l$r'  
     *z*uEcitW  
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。     j>-gO,v, y  
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。) ?L&'- e@  
     G 0%6ch^%  
    RLE ,EGQ@:3/  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE ^. dsW0"0  
    OBB 0 .25 3 PYbVy<xc  
    UNITS INCH fk1ASV<rN  
    1 GLM 1.6 50 T&4qw(\G  
    3 GLM 1.6 50 ia\eLzj  
    5    GLM 1.6 50 2EZb )&Q  
    6    UMC -0.0625 YMT ,(8;y=wux  
    7 +t5U.No  
    1    TH .6 ojyIQk+  
    2    TH .1 s7Ub@  
    3    TH .6 %LVm3e9  
    4    TH .1 s<qe,' Y  
    5    TH .6 $,+O9Et  
    END i;LXu%3\  
     OQW#a[=WQ  
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。 ?7<JQh)"e  
    
    
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 I)A`)5="5  
    
=|3fs7  
A C>`'Gx  
    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: ]gYz 4OT  
     z!l.:F  
    LOG +qh[N@F  
    STO 9 K+;e4_\  
    PANT Hemq +]6^  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 1pArZzm>  
    VLIST TH ALL AIR ]]Cb$$Td  
    VLIST GLM ALL }ZYv~E'  
    END tjupJ*Rt  
    AANT S30?VG9U0f  
    END cSXwYZDx?  
    SNAP >-H {Z{VDd  
    SYNOPSYS 50     `s\?w5[  
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: 8 7D*-Gw  
     bbrXgQ`s+w  
    LOG -$\+' \  
    STO 9 .zi_[  
    PANT ^J$2?!~  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 DRcNdO/1E  
    VLIST TH ALL AIR RhncBKm*M  
    VLIST GLM ALL e" St_z(  
    END O^oWG&Y;v  
    AANT 8_{X1bj  
    AEC V5UF3'3;}  
    ACC .Y&)4+ckL  
    LUL 4 1 1 A TOTL _d5QbTe  
    GSR .5 10 5 M 0 19w*!FGX  
    GNR .5 2 3 M .7 r"P|dlV-  
    GNR .5 1 3 M 1 Wk)OkIFR  
    END  R}O_[  
    SNAP DGS$Ukz&T  
    SYNOPSYS 50     vN`klDJgW[  
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: &J+CSv,39  
    
e 9;~P}  
"N`[r iq{  
    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: MF5[lK9e  
     ML|FQ  
    STORE 9 %J+E/  
    STEPS = 50 H{Wu]C<@p  
    CHG >CHrg]9  
    NOP sS*3=Yh  
    END Dfmjw  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET nAv#?1cjz  
    9     \W~ N  
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。     ,J+}rPe"sf  
这是色差校正后的曲线: Zy`m!]G]80  
    
    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。     <3LbN FP  
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。     MN\HDKN  
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。     GPN]9  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     OCe!.`  
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。 )Y"+,$$>Y`  
    
oKuI0-*mR  
s~^5kgPA  
    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。 +S o4rA*9  
    
h`^jyoF"(  
QIG$z?  
    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。     T&6l$1J  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 H?yK~bGQ  
    
%)1y AdG 8  
~%&LTX0s|  
    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: ,E S0NA  
    
-t!~%_WCv  
m| n  
    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。) M:Pc,  
     geru=7  
    LOG "\: `/k3  
    STO 9 =$'6(aDH  
     ]_f_w 9]  
    CHG 0"<H;7K#W  
    1 GTB O 'S-FPL55' 'DP1,7  
    3 GTB S 'N-SSK8' cr7 }^s  
    5 GTB S 'SF1' wr$("A(  
    END 6]K_m(F  
     mE+*)gb:Rd  
    PANT @0Ic3C[rH6  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 &6/[B_.  
    VLIST TH ALL xQ7l~O b  
    !VLIST GLM ALL 'OITI TM  
    END <FV1Wz  
     .s?L^Z^  
    AANT &* M!lxDN  
    AEC T<n  
    ACC X _q\Sg  
    ADT 6 1 1 W!Gq.M  
    ACM .5 1 .1 6AAz  
    LUL 4 1 1 A TOTL }|h# \$w  
     R`NYEptJ  
    AEC 3Z>Ux3[  
    ACC P78g /p T  
    GSR .5 10 5 M 0 (nQ^  
    GNR .5 5 3 M .7 KI"#f$2&  
    GNR .5 4 3 M 1 `KZm0d{H  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 d[iQ` YW5  
    GNO 0 0.003 3 M .7 h79}qU  
    GNO 0 0.002 3 M 1 E>6MeO  
     qqjwJ!@P  
    END is?{MJZ_  
     ?g_3 [Fk  
    SNAP R$R *'l  
    SYNOPSYS 50     \j$&DCv   
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。 Y`~Ut:fZ  
    
T^zXt?  
=*oJEy"  
    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: ( >LF(ll  
    
Amtq"<h9a  
M H|Og84  
    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?     6fkRrD  
输入 U7?;UCmX  
k$n|*kCh  
    STORE 9 NDN7[7E  
    STEPS = 50 `}p0VmD{NE  
    CHG !Jo_"#5  
    NOP _P!m%34|  
    END KYB`D.O   
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET a1T'x~ '  
    
#$.;'#u'so  
D, k6$`  
    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! p/ ,=OaVU  
C"y(5U)d  
 0HZ{Y9]  
})'B<vq  

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