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optics1210 2018-09-21 10:53

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差

C,tlp  
XHN?pVZ7  
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。 gkBat(Uc  
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。)

s<<vHzm  
    RLE v]VIUVd  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE /&kZ)XOi  
    OBB 0 .25 3 ).v;~yE   
    UNITS INCH 4`Fbl]Q   
    1 GLM 1.6 50 T+sO(;  
    3 GLM 1.6 50 P Cw.NJd$  
    5    GLM 1.6 50 ShCAkaj_  
    6    UMC -0.0625 YMT _9L2JN$R6  
    7 o"[qPZd>  
    1    TH .6 b?w4Nx#  
    2    TH .1 <&H.pN1_  
    3    TH .6 {tWfLfzU  
    4    TH .1 w'L;`k;Q  
    5    TH .6 $#KSvo{otI  
    END
c:=Z<0S;  
PicO3m  
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Spectrum Wizard(MSW),然后更改指示的点。
+?mZ_sf8w  
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
Q8\Ks|u]  
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:
yGS._;#R  
    LOG i~K~Czmok+  
    STO 9 ]&}?J:+?0E  
, / 4}CM  
    PANT D.?KgOZ  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 xss D2*l  
    VLIST TH ALL AIR T \0e8"iZ  
    VLIST GLM ALL 4<lZ;M"  
    END =3 -G  
A`OU} 'v?L  
    AANT >TL0hBaaR  
Q%t8cJ L  
    END hKX-]+6"  
/j S  
    SNAP ~hM4({/QN  
    SYNOPSYS 50
F~* 5`o  
:+[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Merit功能编号6,因此只需单击Back to MACro编辑器按钮即可。 这给了我们一个简单的评价函数:
H 5sj% v  
    … { 0Leua  
    AANT p=Vm{i7  
    AEC  Y9PG  
    ACC {H0B"i  
    LUL 4 1 1 A TOTL :T'"%_d5  
    GSR .5 10 5 M 0 N'[^n,\(:  
    GNR .5 2 3 M .7 |@d7o]eM|  
    GNR .5 1 3 M 1 T_B$  
>L=l{F6 p  
    END d]a*)m&  
    …
tSQ>P -O  
iLS' 47  
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:
\W*ouH  
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:
K3\U'bRO  
    STORE 9 (( t8  
    STEPS = 50 ^Z}INUv]7  
    CHG k6*2= xK~  
    NOP AZtZa'hbkQ  
    END %} \@Wk~  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET %2qvK}  
    9
rGq~e|.O3  
dq|z;,`  
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。 这是色差校正后的曲线:
U24?+/5D]  
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。 Ym!Ia&n  
首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的glassmap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。 e `_ [+y  
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。 b]*9![_  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 <$7*yV  
屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。 显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。
%iF< px?Vc  
在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。 他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。 您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。 您往往选择靠近的底部的火石玻璃,,并按单击其中一个。 这就把线的底部放在那个玻璃上。 然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。 现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。 写下这三个玻璃的名字。
"4L' 2w+  
我们有三种潜在的超消色差镜。它们是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您还可以显示相对成本和其他属性,以帮助您选择三个可接受的玻璃。然后你把这三种玻璃镜插入镜头并进行优化。如果不能得到满意的镜头,你可以根据相同的操作选择不同的三个的组合。这个过程相当繁琐,但通常都很有效。 +KD~/}C%-  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
LI(Wu6*Y  
    FST cty.)e=  
    PREF HfmTk5|/  
    CAT O +B*ygv:  
    CAT S a"hlPJlG  
    GO
tQUp1i{j\  
w{Dk,9>w)  
FST的意思是找到超消色差三片镜。该输入将检查Ohara和Schott编目中所有玻璃类型的组合,并对最适合超消色差的10种进行评级。该程序发现以下内容:
c< \:lhl  
    SYNOPSYS AI>FST ~fQ#-ekzqk  
#nn2odR  
    FST>PREF 6C) G  
9-)oA+$  
    FST>CAT O %'EOFv]  
    FST>CAT S ~f ){`ZJc  
[}d 3 u!  
    FST>GO 0}HKmEM  
ggX'`bK  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) :^?ZVi59j  
875V{fvPBU  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET 3Jk;+<  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 PZH]9[H  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 zneK)C8&q3  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 `@=}5 9+|  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 `<+D<x)(3  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 O^oFH OpFh  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 #!9aTp).AL  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 !L-.bve!  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 J%D'Xlb  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 j3z&0sc2(0  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
>l 'QX(  
qFf'RgUtP  
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。)
USe"1(|E  
    LOG Y@RPQPmIQ  
    STO 9 F]SexP4:A  
!^G+@~U  
    CHG fm:/}7s  
    1 GTB O 'S-FPL55' nM)]  
    3 GTB S 'N-SSK8' "D8x HHb  
    5 GTB S 'SF1' u[PO'6Kzd  
    END >y%$]0F1  
7P:0XML}  
    PANT b*r1Jn"h  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 pk(<],0]X  
    VLIST TH ALL A^%z;( 0p  
    !VLIST GLM ALL op&,&  
    END t`H^! b  
6Z|/M6f  
    AANT kB"Sh_:m  
    AEC :3{@LOil^  
    ACC j08|zUe  
    ADT 6 1 1 k/!Vv#8  
    ACM .5 1 .1 xg\M9&J  
    LUL 4 1 1 A TOTL HC}D<FX |  
@5Ril9J[b  
    AEC ANn {*h  
    ACC g|e^}voRM  
    GSR .5 10 5 M 0 BxO2w1G  
    GNR .5 5 3 M .7 $* 8c0.{U  
    GNR .5 4 3 M 1 lb`P9mbr+  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 9j$ OU@N 8  
    GNO 0 0.003 3 M .7 Z(*n ZT,  
    GNO 0 0.002 3 M 1 !bT0kP$3}  
FbW kT4t|  
    END H*EQ%BLW^,  
t*e+[  
    SNAP G-bG}9vc]  
    SYNOPSYS 50
6SlE>b9tA  
VXR.2C  
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。
c{rX7+bN  
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:
#B)/d?aa'  
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?
(fm\kV  
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!

打怪 2021-08-20 15:16
学习一下
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