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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

AUu5g  
'T6B_9GQ8  
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。 Wn2Ny jX  
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。)

7=L:m7T  
    RLE VyRW'  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE w/hh 4ir  
    OBB 0 .25 3 SIj6.RK  
    UNITS INCH F fZ{%E  
    1 GLM 1.6 50 buc,M@>  
    3 GLM 1.6 50 c9 gz!NE  
    5    GLM 1.6 50 S$ Ns8=  
    6    UMC -0.0625 YMT S83]O!w0  
    7 WNCM|VUl  
    1    TH .6 zojuH8  
    2    TH .1 ;b{pzIe=F  
    3    TH .6 {hlT` K  
    4    TH .1 c1gz #,  
    5    TH .6 cC7"J\+r*  
    END
QJ[(Y@ O6a  
A/ox#(!v  
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。
fQ2!sV  
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
,?P8m"  
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:
41P4?"O  
    LOG %V@Rk.<  
    STO 9 \=HfO?$ Ro  
Z5"!0B^ j  
    PANT B]&Lh~Im  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Y*]l|)a6_]  
    VLIST TH ALL AIR QwKky ^A  
    VLIST GLM ALL =1V>Vd?8.  
    END &':UlzG  
# |[`1  
    AANT j+z'  
Q1P,=T@  
    END 6,CU)-98G  
i{%z  
    SNAP TmRrub  
    SYNOPSYS 50
I,?Fqg'sq  
D2hAlV)i(  
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:
~(Ih~/5\^  
    … ; 'b!7sMO~  
    AANT bxPY'&  
    AEC 3n}s CEt=  
    ACC |SSf G~r  
    LUL 4 1 1 A TOTL EF*oPn0|  
    GSR .5 10 5 M 0  "@UU[o  
    GNR .5 2 3 M .7 GU;TK'Yy?  
    GNR .5 1 3 M 1 y<IZ|f  
o O{|C&A  
    END \N'hbT=  
    …
*SMoodFBS  
ZmYa.4'L  
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:
Ivd[U`=Q  
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:
` $QzTv   
    STORE 9 5JXzfc9rL  
    STEPS = 50 c_D,MW\IC  
    CHG -.+KCt G$+  
    NOP A{{q'zb!  
    END mcP{-oJ0W  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET softfjl&l  
    9
)Rm 'YmO  
K~fDv  i  
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:
4N%2w(,+8  
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。 \$$b",2 h  
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。 47(1V/r  
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。 Fw_bY/WN{  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 / %U~lr  
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。
3^iQe"P%a@  
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。
jl 30\M7  
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。 *x# &[>  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
#qiGOpTF.  
    FST lO5gkOJ?  
    PREF MK!]y8+Z  
    CAT O k:+)$[t7  
    CAT S {W:)oh>  
    GO
2y .-4?e  
.SKNIct M  
FST的意思是找到超消色差三片镜。该输入将检查Ohara和Schott编目中所有玻璃类型的组合,并对最适合超消色差的10种进行评级。该程序发现以下内容:
]y)R C-N  
    SYNOPSYS AI>FST YiQeI|{oN  
6S+K*/w  
    FST>PREF dg'CHxU  
}77=<N br  
    FST>CAT O C^8)IN=$  
    FST>CAT S \4`saM /x  
JK^B+.  
    FST>GO LK-K_!F  
0D]Yz`n3  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) JK'_P}[]I  
I W] 841  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET lJz?QI1  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 e$xv[9  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 Oa_o"p<Lr  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 LP m# 3U  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 T0]%(F/8  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 j O5:{%  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 ja,L)b:  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 mSfkyw.  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 PE6u8ZAb"  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 {p lmFV  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
;P0Y6v3  
Pu\DYP: (  
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。)
(82\&dfy  
    LOG fE7a]R EK  
    STO 9 $e t :  
dc@wf;o  
    CHG T~ q'y~9o  
    1 GTB O 'S-FPL55' R82Zr@_  
    3 GTB S 'N-SSK8' as\K(c9  
    5 GTB S 'SF1' />2$ XwP  
    END G4J6  
id[>!fQ=Y  
    PANT @2Y]p.$q  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 Tdmo'"m8z_  
    VLIST TH ALL d`q)^  
    !VLIST GLM ALL ;x0KaFk  
    END e#eO`bT  
5SWX v+  
    AANT {msB+n~WZ  
    AEC q$2taG}  
    ACC u b>K^  
    ADT 6 1 1 vJj j+:  
    ACM .5 1 .1 RKJWLofX&  
    LUL 4 1 1 A TOTL qD>Y}Z !  
-_f0AfU/a  
    AEC fjZveH0  
    ACC Y;5^w=V  
    GSR .5 10 5 M 0 /a/uS3&  
    GNR .5 5 3 M .7 5J2p^$s  
    GNR .5 4 3 M 1 3SB7)8Id1  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 Kmf-l*7}  
    GNO 0 0.003 3 M .7 ve]95w9J  
    GNO 0 0.002 3 M 1 )Jjw}}$}Y  
/s0VyUV=  
    END kC#B7*[RM  
h|>n3-k|p  
    SNAP `3s-%>  
    SYNOPSYS 50
Nn4Kt,KY  
:7;Iy u  
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。
JI; i1@| b  
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:
]{,=mOk  
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?
ez9M]! 8Lt  
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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