SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差
?vV&tqnx% #mW#K
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。 z1m$8-4 假设您正在设计一个在0.4到0.9微米范围内使用的镜头。 你能用复消色差吗? 让我们来看看。 这是一个初始结构的RLE文件,除了最后一个表面外,所有表面都是平的,这将为我们提供一个6英寸孔径 F / 8望远镜物镜。 (复制这些行并将它们粘贴到MACro编辑器中。) ?f4jqF~Fh RLE J:G~9~V^ ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE ,xuA%CF-S OBB 0 .25 3 MznMt2-u UNITS INCH ER)to<k 1 GLM 1.6 50 S%2q X"8 3 GLM 1.6 50 k8O%gO 5 GLM 1.6 50 Ct0YwIR* 6 UMC -0.0625 YMT ),&tF_z: 7 } .'\IR 1 TH .6 z-`-0@/A$ 2 TH .1 K&UTs$_cI 3 TH .6 92=huV 4 TH .1 *;Gn od< 5 TH .6 LRKl3"M END Z Ne(sg~G G ,?l
o=m 我们还没有指定波长,所以我们得到了默认的CdF光线。 我们需要改变这一点。 打开Spectrum Wizard(MSW),然后更改指示的点。 AlhPT ( 单击“获取光谱”按钮后,单击“应用于镜头”按钮。 镜头现在有更广泛的光谱。 这是我们的起始镜头,在SketchPad显示屏中 hVdPO 结果很差,需要优化。 让我们优化它,改变玻璃模型。 制作一个MACro: #*x8)6Ct LOG 3p#BEH<re STO 9 0qhSV B5 W
B7gY\Y&M PANT MT(G=r8 VLIST RAD 1 2 3 4 5 -efB8)A VLIST TH ALL AIR
a@niig VLIST GLM ALL jR@J1IR< END y5$AAas sq1v._^s AANT t7qzAr w5R?9"d@ END ~pve;(e= ;.#l[ SNAP 6qq{JbK SYNOPSYS 50 I>(-&YbC 8D1+["& 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: JF-ew"o<E … Yb=Z`) AANT PYJ8\XZ1_N AEC i5G"@4( ACC EViQB.3w\ LUL 4 1 1 A TOTL m8C
scCZ} GSR .5 10 5 M 0 Mxk0XFA GNR .5 2 3 M .7 ;@lC08SE GNR .5 1 3 M 1 6Cz%i6) wh)Ujgd END Hsvu&>[`S … (5R_q.Wu n|Smy\0 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: Az4a|. 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: E!}~j STORE 9 VFjNrngl STEPS = 50 o.M.zkP a CHG *7:HO{P>Y NOP ;+Uc}= END C
Ch38qBp PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET YpwMfl4 9 V/CZcMY_ #oQDt' 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: n1
kh8, 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。 4M{]YZMw8 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。 5Ff1x-lQ 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。 2/M:KR 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 2j(]Bt: 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。 `6B jNV 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。 Gp5[H}8K 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。 [|E|(@J 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 ITf,
)?|]Y FST dlB?/J< PREF |T;NoWO+ CAT O PS3%V_2 CAT S 3,4m|Z2) GO -/z #?J\ _|qs-USA 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: OZed+t= SYNOPSYS AI>FST >UDb:N[ JMIS*njq^ FST>PREF >wJt# ZB 3I%F,-r FST>CAT O Weu%&u- FST>CAT S u{dI[?@ 2,.;Mdl FST>GO q/l@J3p[qm bX*c-r: SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) s!Y`1h{ mw,\try SCORE UPPER MIDDLE LOWER OFFSET VGtKW kVH 1 0.02120605 O S-FPL53 O S-LAL13 O S-TIM28 0.00000424 syR
+; 2 0.01881642 O S-FPL55 O S-TIL27 O S-TIH23 0.00000071 w=MiJr#3^ 3 0.01810522 O S-FPL53 O S-BAL42 O S-NBH53 0.00000154 Sx|)GTJJ|- 4 0.02008505 O S-FPL53 O S-LAL8 O S-NPH1W 0.00000923 ZB@Bj>,bp 5 0.02147608 O S-FPL55 S N-SSK8 S SF1 0.00000460 u#s br8Y 6 0.02082027 O S-FPL55 S N-KF9 S SF10 0.00000567 iD-,C` 7 0.02008505 O S-FPL53 O S-LAL8 O S-NPH1 0.00000923 4(O;lVT} 8 0.02026308 S N-FK58 S N-SSK8 S SF4 0.00000296 0^IHBN?9 9 0.02139100 O S-FPL53 S N-SK4 S SF56A 0.00000909 x8q3 Njr 10 0.01357538 O S-FPL53 O S-BAL11 O S-TIH14 0.00000098 oM4Q_A n =n73bm 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。) Vv J]*D+e LOG J0Ik@ STO 9 Ja(>!8H>@ k~+(X|!5w CHG 1p |}=R 1 GTB O 'S-FPL55' |wYOO(! 3 GTB S 'N-SSK8' ]pi8%.d 5 GTB S 'SF1' yQ{xRtNO END n0*a. yw3E$~ k PANT C%)Xz VLIST RAD 1 2 3 4 5 knU=# VLIST TH ALL ]BiLLDz( !VLIST GLM ALL tbr1mw'G END u(92y]3, f#3U,n8: AANT
Y o$NE AEC n fU\l< ACC 0-!K@#$>= ADT 6 1 1 Y::I_6[eV ACM .5 1 .1 vsU1Lzna6@ LUL 4 1 1 A TOTL gPrIu+|F k@i+gV% AEC sVjM^y24 ACC UNB'Xjp}@ GSR .5 10 5 M 0 ',<Bo{ GNR .5 5 3 M .7 ^A"TY GNR .5 4 3 M 1 o;D[F GSO 0 0.003916 5 M 0 l0%qj(4`6& GNO 0 0.003 3 M .7 W@(EEMhw GNO 0 0.002 3 M 1 hQT
p& ?k7z5ow END /y.+N`_ 7Y>17=| SNAP 1dg y-$H~ SYNOPSYS 50 |9X$@R 3TDjWW;#~ 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。 OE=]/([ 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: TrBBV]4 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? nn0`A3 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!
|