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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
P+D|_3j  
Ve')LY<  
z.\[Va$@l  
     ) J:'5hz  
本课将探索SYNOPSYS的一个独特功能,当您需要出色的色差校正时,它可以提供帮助,甚至比复消色差更好。     6H. L!tUI  
假设您正在设计一个在0.4到0.9微米范围内使用的镜头。你能用复消色差吗?让我们来看看。这是一个初始结构的RLE文件,除了最后一个表面外,所有表面都是平的,这将为我们提供一个6英寸孔径 F / 8望远镜物镜。(复制这些行并将它们粘贴到MACro编辑器中。) #RZJ1uL  
     9# .NPfMF  
    RLE t8wz'[z  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE vX!dMJa0  
    OBB 0 .25 3 !ktA"Jx  
    UNITS INCH { ?1 mY"  
    1 GLM 1.6 50 S]e~)I gO  
    3 GLM 1.6 50 fQ?n(  
    5    GLM 1.6 50 <o"D/<XnB3  
    6    UMC -0.0625 YMT xaq=?3QOH  
    7 jd*%.FDi{  
    1    TH .6 .w*{=x0k  
    2    TH .1 :[ZC-hc\  
    3    TH .6 <8xP-(wk;  
    4    TH .1 ]!S)O|_D[  
    5    TH .6 SS<+fWXE  
    END 2+G:04eS,e  
     IQ27FV|3  
我们还没有指定波长,所以我们得到了默认的CdF光线。我们需要改变这一点。打开光谱向导(MSW)对话框,然后更改指示的点。 ]$`s}BN  
    
    
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 >t6'8g"T  
    
,BN}H-W\2  
Cg%I)nz  
    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: h-v &I>  
     m@ 'I|!^  
    LOG @8 yE(  
    STO 9 9W,}A Wf:Y  
    PANT L)//- k9  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Y=wP3q  
    VLIST TH ALL AIR gQcr'[[a  
    VLIST GLM ALL (nP*  
    END m3v* ,~  
    AANT < c4RmnA  
    END JNz"lTt>[g  
    SNAP MZ+IorZl  
    SYNOPSYS 50     cB"F1~z  
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: 0 ?*I_[Y  
     dvdBRrf  
    LOG b-=[(]_$h  
    STO 9 `8 b6 /  
    PANT 06W=(fY  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5  ,IvnNnl2  
    VLIST TH ALL AIR @p'v.;~#  
    VLIST GLM ALL 01d26`G$i~  
    END aw@Aoq  
    AANT 4lKbw4[a  
    AEC {<{G 1y~  
    ACC Z 5YW L4s  
    LUL 4 1 1 A TOTL 0tL/:zID  
    GSR .5 10 5 M 0 7VZ JGRnn  
    GNR .5 2 3 M .7  WD do{  
    GNR .5 1 3 M 1 /gy:#-2Gy  
    END  DlkKQ  
    SNAP ~ M>zO#U6  
    SYNOPSYS 50     H;!hp0y  
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: v{*X@)$  
    
Ch!Q?4  
8'\,&f`Y  
    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: i&G`ah>  
     uV:uXQni``  
    STORE 9 ?m7"G)  
    STEPS = 50 s6h Wq&C  
    CHG `1v!sSR0R  
    NOP {3uSg)  
    END X@4d~6k?  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET l@F e(^5E  
    9     oK1[_ko|  
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。     c] 0  
这是色差校正后的曲线: Mz. &d:  
    
    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。     nMvIL2:3  
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。     v#2qwd3x  
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。     p00Bgo  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     Ln%_8yth  
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。 '>3RZ& O  
    
Llc|j&yHQ  
CN>};>WlG  
    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。 G[-jZ  
    
F+9`G[  
&rWJg6/  
    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。     nt`l6b  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 T.dO0$,Q@$  
    
Y6DiISl  
|MrH@v7S  
    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: uM<+2S  
    
07Cuoqt2  
sU!q~`; J  
    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。) rAdcMFW  
     d~$t{46  
    LOG g%P4$|C9 i  
    STO 9 <aD+Ki6  
     Lcb5 9Cs6e  
    CHG *4VP5]!  
    1 GTB O 'S-FPL55' xEWa<P#.u  
    3 GTB S 'N-SSK8' LMzYsXG*[  
    5 GTB S 'SF1' !K)|e4$  
    END FMr$cKvE]W  
     iW$i%`>  
    PANT 0].5[Jo  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 7NqV*  
    VLIST TH ALL  )U`kU`+'  
    !VLIST GLM ALL qz2d'OhmtH  
    END ;BvWU\!  
     '(>N gd[  
    AANT 0zNS;wvv&  
    AEC x;aZ&  
    ACC &!MKqJ@t  
    ADT 6 1 1 39e oL;O_  
    ACM .5 1 .1 qT%E[qDS  
    LUL 4 1 1 A TOTL H9[.#+ln  
     cIkLdh   
    AEC :9qB{rLi}  
    ACC q=(wK&  
    GSR .5 10 5 M 0 M#|xj <p  
    GNR .5 5 3 M .7 ^jA^~h3(W  
    GNR .5 4 3 M 1 $OuA<-  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 pDfF'jt9  
    GNO 0 0.003 3 M .7 $6Psq=|  
    GNO 0 0.002 3 M 1 !4fL|0  
     }c:0cl  
    END _JoA=< O!  
     kXRD_B5&  
    SNAP ibL;99#  
    SYNOPSYS 50     ]~,'[gWb  
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。 Hu.d^@V  
    
\t3i9#Q  
SOJHw6  
    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: d4tVK0 ~  
    
WOoVVjMM  
xRmB?kM3]5  
    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?     LdV_7)  
输入 p};<l@  
='azVw%_  
    STORE 9 T8k oP  
    STEPS = 50 7="V7  
    CHG [;+YO)  
    NOP wu3ZSLY  
    END K+H82$ #  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET c$TBHK;c  
    
i=rW{0c%  
*{Vyt5  
    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! JM0)x}] +  
IAQ=d4V&  
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yuWrU<Kw  

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