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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
0Q1FL MLV  
R cY>k  
Xqp|VbDca  
     >idBS  
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。     Bhp OXqg  
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。) @/ J [t  
     s )voII&  
    RLE "`}~~.q  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE QVZD/shq  
    OBB 0 .25 3 {-9jm%N  
    UNITS INCH LL!.c  
    1 GLM 1.6 50 va/m~k|i  
    3 GLM 1.6 50 z2ms^Y=j  
    5    GLM 1.6 50 mtic>  
    6    UMC -0.0625 YMT C2]Kc{4  
    7 ]u-SL md  
    1    TH .6 F0~k1TDw  
    2    TH .1 W]<$0  
    3    TH .6 ?wMHS4  
    4    TH .1 IC/(R! Crj  
    5    TH .6 | sqZ$Mu  
    END G DSfT{kK\  
     g*\/N,"z  
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。 dN Y"]b  
    
    
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 N\t1T(C|  
    
N)R[6u}  
PZ:u_*Vu`  
    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: M"=n>;*X  
     "re-@Baw  
    LOG "SWMk!  
    STO 9 dYFzye  
    PANT RKd  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 { PlK@#UN  
    VLIST TH ALL AIR 1Wg-x0R  
    VLIST GLM ALL [~5p>'  
    END x9>\(-uU  
    AANT kg5ev8  
    END Tm+;0  
    SNAP {!ZyCi19  
    SYNOPSYS 50     @54*.q$  
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: *E>.)B i  
     ;:&?=d  
    LOG ;'T{li2  
    STO 9 -ML6d&cm  
    PANT &Y|Xd4:  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 $KV&\Q3\0  
    VLIST TH ALL AIR n[xkSF^)  
    VLIST GLM ALL Df07y<>7Q  
    END S{F-ttS"  
    AANT [um&X=1V8  
    AEC = Je>`{J  
    ACC +,'T=Ic{  
    LUL 4 1 1 A TOTL H(+<)qH  
    GSR .5 10 5 M 0 =Cf ]  
    GNR .5 2 3 M .7 /  YiQ\  
    GNR .5 1 3 M 1 iMP  
    END 0V,Nv9!S  
    SNAP yFIy`9R  
    SYNOPSYS 50     -*VKlZ8-  
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: C.a5RF0  
    
cleOsj;S  
; ~ 4k7Uz  
    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: ^~ =9  
     b=##A  
    STORE 9 dFW=9ru+MQ  
    STEPS = 50 cH`^D?#se  
    CHG q1Qje%9@t  
    NOP (ClhbfzD  
    END 5vp|?-\h>  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET Ayx^Wp*s  
    9     R zR?&J  
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。     8m=Z|"H@  
这是色差校正后的曲线: % n$^-Vc&  
    
    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。     mLL$|  
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。     @Z(rgF{{  
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。     /9ZcM]X B  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     9V!-ZG  
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。 % +Pl+`? E  
    
K!{5 [G  
W*T{,M@Y  
    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。 z MdC  
    
8:;#,Urr  
ma8wmQ9JR  
    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。     Rq)BssdF  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 WO</Q6+  
    
Ueyw;Y  
66:ALFwd7  
    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: #!#z5DJu  
    
-e>|kPfv!  
ziL^M"~2  
    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。) tB6k|cPC  
     U{1z;lJ  
    LOG KsdG(.I+ek  
    STO 9 QXQ  
     bkQ3c-C<  
    CHG B4W\ t{  
    1 GTB O 'S-FPL55' (Pi-uL<[a  
    3 GTB S 'N-SSK8' av'*u  
    5 GTB S 'SF1' H^(L90  
    END "~$$  
     Qlz Q]:dWC  
    PANT RsSXhPk?  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 xPQL?.  
    VLIST TH ALL "DckwtG:%  
    !VLIST GLM ALL d'zT:g  
    END m6n hC  
     k/`i6%F#m  
    AANT pCt}66k}  
    AEC P^IY: -s  
    ACC 1j3=o }m  
    ADT 6 1 1 FBY ODw  
    ACM .5 1 .1 XVUf,N,  
    LUL 4 1 1 A TOTL S<oQ}+4[~  
     D Vw Cx^  
    AEC a-PGW2G  
    ACC YFx=b!/ s  
    GSR .5 10 5 M 0 \3^Pjx  
    GNR .5 5 3 M .7 ,P@QxnQ   
    GNR .5 4 3 M 1 lO 2k<  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 @d)a~[pm  
    GNO 0 0.003 3 M .7 5-'vB  
    GNO 0 0.002 3 M 1 |~NeB"l{  
     @hT;Bo2G]  
    END yiT{+;g^  
     {wu!6\:<??  
    SNAP eTZ`q_LfI1  
    SYNOPSYS 50     q<XcOc5  
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。 w-: D  
    
oQvFrSz  
1URsHV!xcM  
    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: ZjD2u 8e  
    
Yq;&F0paK  
{Gkn_h-^  
    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?     MZ^Ch   
输入 Oxn'bh6R0  
P1QB`&8F  
    STORE 9 \UQ],+H  
    STEPS = 50 1UyH0`&  
    CHG y''V"Be  
    NOP Kq6qXc\x  
    END @7|)RSBQz  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET g =\13# F  
    
X,53c$  
s}!"a8hU`  
    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! s=jO; K$  
m?vAyi  
4H9xO[iM  
fiqj;GW  

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