首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> SYNOPSYS,CAXCAD -> SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差 [点此返回论坛查看本帖完整版本] [打印本页]

optics1210 2018-09-21 10:53

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差

_,S L;*G4|  
?`& l Y  
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。 g[Tl#X7F  
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。)

+f#o ij  
    RLE EN OaC  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE TDvUiJm  
    OBB 0 .25 3 o;.6Y `-fJ  
    UNITS INCH }zA kUt  
    1 GLM 1.6 50 l`#XB:#U  
    3 GLM 1.6 50 ;4E.Yr*  
    5    GLM 1.6 50 z:m`  
    6    UMC -0.0625 YMT .#py5&`%  
    7 Z^Y_+)=s  
    1    TH .6 BU\P5uB!V  
    2    TH .1 e1*<9&S  
    3    TH .6 ~g&FeMo  
    4    TH .1 desrKnY  
    5    TH .6 N$Pi4  
    END
 C~C}b  
.f+ul@o  
我们还没有指定波长,所以我们得到了默认的CdF光线。 我们需要改变这一点。 打开Spectrum Wizard(MSW),然后更改指示的点。
?]JTrv"zp  
单击“获取光谱”按钮后,单击“应用于镜头”按钮。 镜头现在有更广泛的光谱。 这是我们的起始镜头,在SketchPad显示屏中
A6?+$ Hr  
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:
g>])O  
    LOG FlWgTn>  
    STO 9 u9 LP=g  
_RzwE$+9  
    PANT )v1y P  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 .}AzkKdd@  
    VLIST TH ALL AIR F*&A=@/3  
    VLIST GLM ALL ]p,sve vo  
    END l4 @  
<"Ox)XG3]W  
    AANT } Mh@%2$  
&&(^;+  
    END ;0)|c}n+.5  
dNQR<v\IL  
    SNAP vDG AC'  
    SYNOPSYS 50
'\v mm>  
<=]wh|D  
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:
{'.[N79xP  
    … u@( z(P  
    AANT i_ha^mq3  
    AEC pS1f y]  
    ACC 'N-nFc^  
    LUL 4 1 1 A TOTL 5>E]C=maD  
    GSR .5 10 5 M 0 -vRZCIj!  
    GNR .5 2 3 M .7 d0@&2hO  
    GNR .5 1 3 M 1 z>\vYR$  
)<]*!  
    END X(sN+7DOV  
    …
/dT7:x*  
'p%\fb6`  
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:
9 -Y.8:A`  
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:
O WJv<3  
    STORE 9 D)XV{Wit  
    STEPS = 50 !=C74$TH  
    CHG PrA?e{B5m  
    NOP [8-. T4  
    END \Vc-W|e  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET SN${cs%  
    9
H$M#+EfL  
 j-H2h  
此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。 然后,它以相同的方式得到镜头。 这是色差校正后的曲线:
29W~<E8K-  
当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。 因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。 我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 QYm]&;EI  
首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的glassmap功能自己找到合适的镜片组合。 然后我们将展示程序如何自动完成任务。 /(iq^  
超消色差一词是马克斯•赫茨伯格在1963年在《应用光学》上发表的一篇论文中首创的。他的理论说,如果你制作一个玻璃库的图表,其中的坐标轴是P*和P**的值,然后选择三个在一条直线上的玻璃,就有可能同时校正四个波长。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC),其中F和C为0.4861和0.6563的夫琅和费谱线,N*为1.014的IR谱线。N**是0.365 um的UV线,给你一个类似的P**的方程。 3Pj#k|(f[0  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 6c[&[L%  
屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。 显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。
,KT[ }P7  
在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。 他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。 您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。 您往往选择靠近的底部的火石玻璃,,并按单击其中一个。 这就把线的底部放在那个玻璃上。 然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。 现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。 写下这三个玻璃的名字。
%OI4}!z@l  
我们有三种潜在的超消色差镜。它们是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您还可以显示相对成本和其他属性,以帮助您选择三个可接受的玻璃。然后你把这三种玻璃镜插入镜头并进行优化。如果不能得到满意的镜头,你可以根据相同的操作选择不同的三个的组合。这个过程相当繁琐,但通常都很有效。 *,hg+?lZ  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
x] e &G!|  
    FST 4pYscB  
    PREF 0 `Yg  
    CAT O cph&\ V2jt  
    CAT S e`N/3q7  
    GO
rc_K|Df  
6~:eO(pK l  
FST的意思是找到超消色差三片镜。该输入将检查Ohara和Schott编目中所有玻璃类型的组合,并对最适合超消色差的10种进行评级。该程序发现以下内容:
i!|OFU6  
    SYNOPSYS AI>FST u$vA9g4  
PVNDvUce  
    FST>PREF Hp#IOsP~  
n86=1G:%  
    FST>CAT O _4Ciai2Ql  
    FST>CAT S jcC "S qL  
W7\s=t\  
    FST>GO ^lI>&I&1  
/t4#-vz  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) nm8XHk]  
`$fKS24u  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET ><l|&&e-  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 &8w MGahp  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 \dB)G<_  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 bL6, fUS  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 +NM`y=@@  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 P+9%(S)L3  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 @4ccZ&`  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 Q5kf-~Jx+  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 UWf@(8  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 ?y1G,0,  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
E1"H( m&6  
t'7A-K=k3  
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。)
F\)?Ntj)>@  
    LOG lDK<gd  
    STO 9 H N )@sLPc  
ZLN79r{T  
    CHG %UO ;!&K  
    1 GTB O 'S-FPL55' Z7$"0%  
    3 GTB S 'N-SSK8' `S&.gPE2  
    5 GTB S 'SF1' UtpK"U$XOU  
    END `P(Otr[6  
GIs *;ps7w  
    PANT DJ]GM|?  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 9pehQFfH  
    VLIST TH ALL @i9eH8lT  
    !VLIST GLM ALL fG`<L;wi  
    END %]KOxaf_z  
It@1!_tO2  
    AANT x&['g*[L0  
    AEC ;oT!\$Mu  
    ACC :JI&ngWK  
    ADT 6 1 1 (Y[q2b  
    ACM .5 1 .1 DV6B_A{kI  
    LUL 4 1 1 A TOTL asLvJ{d8s  
Y/Dah*  
    AEC KhWt9=9  
    ACC 7hq$vI%0  
    GSR .5 10 5 M 0 m7n8{J1O2  
    GNR .5 5 3 M .7 IT5a/;J  
    GNR .5 4 3 M 1 ?Z{:[.  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 :#pfv)W6t  
    GNO 0 0.003 3 M .7 aR@s. ll  
    GNO 0 0.002 3 M 1 ]NRQM8\  
e5HHsR6  
    END K7jz*|2  
~d)2>A 2:  
    SNAP {] Zet}2  
    SYNOPSYS 50
j_#oP  
Zf [#~4  
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。
! ,v!7I  
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:
!=t.AgmL  
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?
~A-1x!YiU  
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
查看本帖完整版本: [-- SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差 --] [-- top --]

Copyright © 2005-2026 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计