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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
;q*e=[_DF  
Q%xC}||1s"  
l1f\=G?tmU  
     ?Y@N`S  
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。     q FAT]{{  
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。) ~]QHk?[wc  
     Hv2De0W  
    RLE 9I4K}R  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE [eC2"&}  
    OBB 0 .25 3 gHo?[pS%y  
    UNITS INCH zG(\+4GE!  
    1 GLM 1.6 50 r-Pkfy(  
    3 GLM 1.6 50 r,h%[JKM  
    5    GLM 1.6 50 u:=7l  
    6    UMC -0.0625 YMT B]Thn  
    7 oz,e/v8~  
    1    TH .6 9Gnc9_]I;W  
    2    TH .1 !O<)\ )|g  
    3    TH .6 b45-:mi!&#  
    4    TH .1 NxsBX :XDn  
    5    TH .6 y!_C/!d  
    END mWsI}2  
     !6*"(  
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。 t+!$[K0/  
    
    
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 <$IM8Y5p+w  
    
`Tv[DIVW  
9po3m]|zy  
    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: 2Eu`u!jhx  
     Y2~nBb  
    LOG tM'P m   
    STO 9 $xPaYf  
    PANT 4bYK}o S  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 uFinv2Z '  
    VLIST TH ALL AIR Q o{/@  
    VLIST GLM ALL -#N.X_F  
    END \D*KGd]M0  
    AANT V<T9&8l+:  
    END hYG6 pTCb  
    SNAP `T5W}p[6  
    SYNOPSYS 50     Ezd_`_@R  
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: woGAf)vV#  
     P*3BB>FO   
    LOG 1cpiHZa  
    STO 9 .uMn0PE   
    PANT CTq&-l:f  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 h7lDHIQf  
    VLIST TH ALL AIR l)1r+@) \  
    VLIST GLM ALL 4R1<nZ"e~  
    END ;;6uw\6 O  
    AANT VJ]JjB j  
    AEC Y[}>CYO  
    ACC 3u*4o=4e  
    LUL 4 1 1 A TOTL F%@aB<Nu  
    GSR .5 10 5 M 0 /<|%yE&KhJ  
    GNR .5 2 3 M .7 P2#XKG  
    GNR .5 1 3 M 1 i:Y^{\Z?V  
    END 1mOh{:1u  
    SNAP 7QiIiWqIWC  
    SYNOPSYS 50     vqDu(6!2  
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: \fz<.l]  
    
0"  
mwHB(7YS,  
    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: 8]/bK5`  
     rWa2pO  
    STORE 9 MyJ%`@+1  
    STEPS = 50 Jh,]r?Bd  
    CHG %)zodf  
    NOP `yrB->|vG  
    END 3no%E03p  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET V5V bJBpf  
    9      mHdA2  
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。     ~ =M7 3U#  
这是色差校正后的曲线: iT3BF"ZqBO  
    
    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。     Yvw(t j5_5  
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。     J\twZ>w~0  
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。     [%y';`( x  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     !Xf5e*1IS  
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。 .sha&  
    
i [7\[  
gc_:%ki  
    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。 Rr&h!YMb  
    
%g{X?  
|W,& Hl7  
    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。     @ym v< Mo  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 +%yfcyZ.  
    
% ?0:vn  
g:g\>@Umo  
    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: h \fjBDU^  
    
N)uSG&S:  
x -WmMfcz&  
    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。) }7|1  
     6tgt>\y  
    LOG [kVS O  
    STO 9 >)fi^  
     ,1~"eGl!  
    CHG n4;.W#\  
    1 GTB O 'S-FPL55' EH+"~-v)ae  
    3 GTB S 'N-SSK8' ! `   
    5 GTB S 'SF1' W,V:R  
    END ysQ_[ ]/  
     '.IW.{;$  
    PANT &N2N6&Ta/  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 .F98G/s  
    VLIST TH ALL + [iQLM?zo  
    !VLIST GLM ALL uw>Ba %5  
    END SE@LYeC}dE  
     d[@X%  
    AANT E:UW#S%A f  
    AEC [_R~%Yh+'E  
    ACC \(?rQg@U  
    ADT 6 1 1 x|/|jzJSX  
    ACM .5 1 .1 h]IxXP?h[  
    LUL 4 1 1 A TOTL zqimR#u  
     sJB;3"~  
    AEC bkOv2tZ  
    ACC >:74%D0UF  
    GSR .5 10 5 M 0 u 1J0$  
    GNR .5 5 3 M .7 ^n*)7K[  
    GNR .5 4 3 M 1 "@e3EX7h  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 Sj%u)#Ub  
    GNO 0 0.003 3 M .7 6dq(T_eG  
    GNO 0 0.002 3 M 1 J{.{f  
     5V?& 8GTe  
    END )Kc<j!8-[  
     ((YMVe  
    SNAP wcrCEX=I>{  
    SYNOPSYS 50     ,;EIh}  
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。 l.67++_  
    
\r/rBa\  
Lu?C-$a C  
    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: R6` WN  
    
hE-h`'ha`  
E-T)*`e  
    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?     ih58 <Up5  
输入 Z+*9#!?J  
$njUXSQ;  
    STORE 9 u0JB\)(-/h  
    STEPS = 50 T:27r8"Rh  
    CHG cXA i k-  
    NOP w#ZoZZ wh  
    END /Wi[OT14  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET AFq~QXmr)  
    
{ }:#G  
:NhO2L  
    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! /j #n  
|6.l7u ?d  
LoURC$lS  
h0(BO*cy  

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