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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
XtdLKYET  
[HDO^6U  
Fg_s'G,`  
     ~1sl.8tF  
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。     f om"8iL1  
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。) x~tQYK   
     L-{r*ccIW  
    RLE j],.`Y  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE rxeXz<  
    OBB 0 .25 3 JZxF)] ^  
    UNITS INCH tuV?:g?  
    1 GLM 1.6 50 w8I&:"^7<  
    3 GLM 1.6 50 ,8nZzVo  
    5    GLM 1.6 50 l?_!eA  
    6    UMC -0.0625 YMT @ibPL+~-_  
    7  WPKTX,k  
    1    TH .6 u?Mu*r?  
    2    TH .1 eH/\7)z  
    3    TH .6 <W') ~o}  
    4    TH .1 6'! {0 5=m  
    5    TH .6 >I~z7 JS  
    END u@u.N2H.%  
     W+C_=7_  
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。 v} ;qMceJ  
    
    
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 0.+eF }'H  
    
}(EOQ2TI  
dU^<7 K:S  
    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: Ab<Ok\e5  
     _x1[$A,GuB  
    LOG N@a'd0oTd  
    STO 9 BG0M j2  
    PANT }_l -'t  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 .ASwX   
    VLIST TH ALL AIR vD9D:vK  
    VLIST GLM ALL e4%*I8 ^e  
    END ey\{C`(__y  
    AANT 4@iJ|l  
    END ruA+1-<f  
    SNAP ai  _fN  
    SYNOPSYS 50     Q4LlToHn  
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: *oX]=u&  
     L^{;jgd&T9  
    LOG P`I G9  
    STO 9 e0WSHg=6@  
    PANT ~.9o{?pbG  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 [*{\R`M  
    VLIST TH ALL AIR lc?mKW9  
    VLIST GLM ALL \(U"_NPp  
    END 05VOUa*pb  
    AANT  `pd   
    AEC j*~dFGl)  
    ACC + >gbZ-S  
    LUL 4 1 1 A TOTL RR"W O  
    GSR .5 10 5 M 0 K0RYI69_  
    GNR .5 2 3 M .7 %i -X@.P  
    GNR .5 1 3 M 1 X >Xp&o  
    END ]{2{:`s  
    SNAP Ld3Bi2d|  
    SYNOPSYS 50     OG^WZ.YU  
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: !eAdm  
    
ENx@Ex  
nB@iQxcz  
    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: nHA`B.:B  
     m{$tO;c/Q  
    STORE 9 syW9Hlm  
    STEPS = 50 !Xx<~l IC  
    CHG bqQO E4;  
    NOP >6l;/J  
    END 3ES[ N.V#  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET KjwY'aYwr:  
    9     S|q!? /jqj  
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。     &e]]F#  
这是色差校正后的曲线: 2~&hstd%  
    
    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。     _95}ifSVm  
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。     <[y$D=n  
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。     x !:9c<  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。     {~p7*j^0  
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。 Ng'ZAG;O  
    
[cQ<dVaTX  
l'7Mw%6{  
    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。 Y7kb1UG  
    
!&a;P,_Fb  
wsJ%* eYf  
    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。     N;x<| %peL  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 ^?s~Fk_V  
    
^#BGA|j  
7edPH3  
    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: $\,BpZ }3  
    
&vFqe,Z  
(3N"oE.b]  
    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。) 'Uko^R)(  
     O@r.>  
    LOG ,5\2C{  
    STO 9  z _O,Y  
     oEQ{m5O9  
    CHG c:llOHA  
    1 GTB O 'S-FPL55' vcw>v={x  
    3 GTB S 'N-SSK8' bCA2ik  
    5 GTB S 'SF1' pF sCd"zv  
    END 8Q^6ibE  
     ~&DB!6*  
    PANT XVrm3aj(m  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 R81{<q'%X  
    VLIST TH ALL +HOCVqx  
    !VLIST GLM ALL RGl=7^M  
    END b46[fa   
     ePq13!FC/  
    AANT -t@y\vZF,  
    AEC c Pq Dsl3  
    ACC <G~} N  
    ADT 6 1 1 +}7Ea:K   
    ACM .5 1 .1 xS;|j j9  
    LUL 4 1 1 A TOTL PTbA1.B  
     SZ5O89  
    AEC Ml8 YyF/~  
    ACC yn/?= ?0  
    GSR .5 10 5 M 0 M5GY>3P$c  
    GNR .5 5 3 M .7 ?$|uT  
    GNR .5 4 3 M 1 \7Gg2;TA6o  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 .M9d*qp`S  
    GNO 0 0.003 3 M .7 bJQ5- *F  
    GNO 0 0.002 3 M 1 $J QWfGwR  
     ORGv)>C|  
    END `z|= ~  
     bZNIxkc[Dh  
    SNAP <w0NPrS]  
    SYNOPSYS 50     Zm%VG(l  
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。 q2x|%H RF  
    
$ Wit17j  
?HrK\f3wWO  
    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: b8J @K"  
    
yZYK wKG  
vk  @%R  
    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?     ]y3pE}R  
输入 kOs(?=  
T4OguP=  
    STORE 9 4. 1rJa  
    STEPS = 50 $ A-+E\vQ@  
    CHG I jZ]_*^!  
    NOP +kjzn]} f  
    END (k%GY< bP  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET hi!L\yi  
    
Ua):y) A  
&|v{#,ymeb  
    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! Z?m -&%  
-O'{:s~  
iM:yX=>a  
2Y400  

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