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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
\C ZiU3  
( ]AErz+  
=P'=P0G  
     E;$t|~ #  
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。     st{:] yTRk  
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。) Y">Q16(  
     MCurKT<pQ  
    RLE 56G5JSB=\  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE 'an{<82i  
    OBB 0 .25 3 7Hf6$2Wh  
    UNITS INCH vn .wM  
    1 GLM 1.6 50 ' hO+b  
    3 GLM 1.6 50 XZV)4=5iSO  
    5    GLM 1.6 50 5WO!u:!'  
    6    UMC -0.0625 YMT "3Dvc7V  
    7 {AO3o<-h  
    1    TH .6 N?kXATB  
    2    TH .1 >%qGK-_  
    3    TH .6 UldKlQ8  
    4    TH .1 E-*udQ  
    5    TH .6 GE Xz)4[  
    END L^RyJ;^c  
     xE9^4-Px*  
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。 -3wg9uZ &  
    
    
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 WN>.+qM~8  
    
O_-.@uo./(  
O~">-'f  
    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: :lgIu .  
     i2N*3X~  
    LOG 2EG"xA5%  
    STO 9 $]|_xG-6{  
    PANT b7aAP*$  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 /iy2j8: z  
    VLIST TH ALL AIR 5c{=/}Y  
    VLIST GLM ALL mrFMdpaHl%  
    END @*is]d+Ya  
    AANT Z6K9E=%)c  
    END /W:}p(>4a  
    SNAP t^8#~o!%  
    SYNOPSYS 50     dXe763~<  
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: D Sd 5?  
     g|)e3q{M  
    LOG *fSa8CV  
    STO 9 \M:,Vg  
    PANT u+(e,t  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 `dEWP;#cp  
    VLIST TH ALL AIR FE M_7M  
    VLIST GLM ALL $N,9 e  
    END bTO$B2eh|  
    AANT pRMM1&H  
    AEC tSYeZ~  
    ACC %m+Z rH(  
    LUL 4 1 1 A TOTL S _ nTp)  
    GSR .5 10 5 M 0 G`6U t  
    GNR .5 2 3 M .7 <Y~V!9(~{Q  
    GNR .5 1 3 M 1 q69a-5q  
    END A<>W^ow  
    SNAP y,Dfqt  
    SYNOPSYS 50     FuEHO6nx  
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: pC5-,Z;8  
    
8Yb/ c*  
[jAhw>  
    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: Q=uwmg86  
     ;pAkdX&b  
    STORE 9 B-@f.NO/s  
    STEPS = 50 dE ^(KBF  
    CHG FAPgXmFzx  
    NOP $?*+P``  
    END ZJR{c5TE  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET Yd/qcC(&  
    9     HL88  
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。     T0tG1/O\  
这是色差校正后的曲线: Z>CFH9  
    
    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。     [K"v)B'  
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。     laFkOQI  
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。     !u7WCw.Dm  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     f3v/Y5)  
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。 >vP^l {SD  
    
3P #1fI(c  
mcr71j  
    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。 JpSS[pOg  
    
i>!f|<  
f kP WGd  
    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。     q!O~*   
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 K32eZv`T7  
    
oiFtPki  
Y~Jq!  
    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: ?d_<S0j-)  
    
4pc=MR  
>fb*X'Zi%  
    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。) 2<.}]yi  
     uQ8]j.0  
    LOG 8,['q~z  
    STO 9 BA-n+WCWJ  
     &VQwuO  
    CHG ja 9y  
    1 GTB O 'S-FPL55' /iukiWeW  
    3 GTB S 'N-SSK8' 2t(E+^~  
    5 GTB S 'SF1' 'i`;Frmg  
    END ]+@b=J2b  
     /ox}l<ha  
    PANT hob%'Y5%D  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Ay56@_d2  
    VLIST TH ALL ,l@hhaLm?  
    !VLIST GLM ALL d}WAP m  
    END -2Ub'*qK  
     Ex<-<tY  
    AANT qbT].,?!U  
    AEC "` 9W"A=  
    ACC /8GVu7  
    ADT 6 1 1 _N*4 3O`  
    ACM .5 1 .1 OSq"q-Q  
    LUL 4 1 1 A TOTL 2QBq  
     v"bOv"!al  
    AEC v,2{Vr  
    ACC Ymn0?$,D1=  
    GSR .5 10 5 M 0 W=G[hT5L{  
    GNR .5 5 3 M .7 hd^?svID  
    GNR .5 4 3 M 1 Sc*p7o: A  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 lYJ]W[!  
    GNO 0 0.003 3 M .7 F%< 0pi  
    GNO 0 0.002 3 M 1 LiN{^g^fx  
     ^WUF3Q**OU  
    END /Wzic+v<>  
     Va !HcG1^:  
    SNAP vU~#6sl  
    SYNOPSYS 50     rb,&i1  
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。 * SC~_  
    
67J=#%\  
Zcf?4{Kd?  
    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: w#-rl@JQ4  
    
M%6{A+(  
ZT|E1[Q  
    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?     r5rK>  
输入 $XaZqzeVI  
T}fo:aB}  
    STORE 9 oOSw> 23x  
    STEPS = 50 <.=   
    CHG )vo PH)!  
    NOP 7';PI!$  
    END YK_a37E{F  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET dGHRHXi  
    
=f{r+'[;^  
7gPkg63  
    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! KcY 2lTvx  
w~1K93/p!  
-a/5   
(bZ)pW/iw  

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