首页 -> 登录 -> 注册 -> 回复主题 -> 发表主题
光行天下 -> SYNOPSYS -> 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

.ioEI sg  
4V`G,W4^J  
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。 FZn w0tMq  
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。)

j#ab_3xH  
    RLE L!xi  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE 1yhDrpm  
    OBB 0 .25 3 <LiPEo.R  
    UNITS INCH RA L~!"W  
    1 GLM 1.6 50 dy[X3jQB  
    3 GLM 1.6 50 -iZ`Y?  
    5    GLM 1.6 50 SmO~,2=  
    6    UMC -0.0625 YMT ;2QP7PrSY  
    7 3JR+O <3D  
    1    TH .6 +N U G  
    2    TH .1 Nh44]*  
    3    TH .6 kAUymds;O  
    4    TH .1 8quaXVj^a  
    5    TH .6 $ I?"lky  
    END
p!%pP}I  
Eu3E-K@y  
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。
xAm6BB c  
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
Q3?F(ER@  
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:
Nh +H9  
    LOG t]G:L}AOl  
    STO 9 4*;MJ[|  
[:*)XeRK  
    PANT {' H(g[k  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 om>KU$g  
    VLIST TH ALL AIR Y'X%Aw;`  
    VLIST GLM ALL e\/w'  
    END w0unS`\4  
9M c ae 31  
    AANT lyhiFkO iH  
WNc0W>*NE1  
    END a 1*p*dM#  
MolgwVd  
    SNAP xT2PyI_:  
    SYNOPSYS 50
tZo} ;|~'  
$ocdI5  
现在将鼠标放在AANT命令后的空行上,然后单击按钮。 默认选择Merit功能编号6,因此只需单击Back to MACro编辑器按钮即可。 这给了我们一个简单的评价函数:
A3*!"3nU  
    … j'K/22  
    AANT _)-o1`*-  
    AEC 5!9zI+S|=`  
    ACC k9F=8q  
    LUL 4 1 1 A TOTL Znv,9-  
    GSR .5 10 5 M 0 -UT}/:a  
    GNR .5 2 3 M .7 d/ @,@8:  
    GNR .5 1 3 M 1 BJ(M2|VH  
`M6)f?|$.  
    END /qw.p#  
    …
f%hEnZv  
Z3!`J&  
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:
T51 `oZ`  
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:
`r_/Wt{g  
    STORE 9 kcx Ad   
    STEPS = 50 Oow2>F%_#  
    CHG jc9y<{~x/  
    NOP U m+8"W  
    END i}?>g-(  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET jz0T_\8D`  
    9
>LuYHr  
9cm#56  
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:
TS5Q1+hWHV  
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。 u#SWj,X  
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。 ?bu>r=oIO]  
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。 L/^I*p,  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 xId.GWY1  
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。
Y6d@h? ht  
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。
fikkY=  
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。 Du){rVY^d  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
lw5`p,`  
    FST 1-QS~)+  
    PREF nFs(?Rv*  
    CAT O g=o4Q< #^y  
    CAT S ;9g2?-svw  
    GO
>F&47Yn  
o _H`o&xr  
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:
^Zp>G{QL{  
    SYNOPSYS AI>FST N}YkMJy  
!{41!O,K#  
    FST>PREF t&DEb_"De  
WMg~Y"W  
    FST>CAT O KY] C6kh  
    FST>CAT S iG?[<1~  
b>9>uC@J15  
    FST>GO O|UC ?]6  
tklH@'q  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) HUOj0T  
4v|W-h"K  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET M& CqSd  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 Zj4Uak  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 ;6hOx(>`=  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 ,,|^%Ct']  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 H 7 ^/q7  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 =E{`^IT'R  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 k-""_WJ~^  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 9]@!S|1  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 NW)1#]gg%  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 lB[kbJ  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
/|#fejPh  
D7qOZlX16  
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。)
8e"gW >f  
    LOG /JU.?M35  
    STO 9 r/*D:x|yN  
?b5 ^  
    CHG sFTy(A/  
    1 GTB O 'S-FPL55' 9 JK Ew  
    3 GTB S 'N-SSK8' EAby?51+  
    5 GTB S 'SF1' f'3$9x  
    END _n\GNUA  
$ o#V#  
    PANT 9@)O_@=  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 vgN&K@hJ  
    VLIST TH ALL E q+_&Wk  
    !VLIST GLM ALL -RK- Fu<e  
    END _8agtQ:<  
U|j`e5)  
    AANT 9]o-O]7/  
    AEC ?#Q #u|~  
    ACC K,:N   
    ADT 6 1 1 xFg>SJ7]  
    ACM .5 1 .1 <yg F(  
    LUL 4 1 1 A TOTL u08mqEa  
1 I",L&S1  
    AEC *EwR!L*  
    ACC %BB%pC  
    GSR .5 10 5 M 0 -1ub^feJ,  
    GNR .5 5 3 M .7 57'4ljvYi  
    GNR .5 4 3 M 1 z,%$+)K  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 H~z`]5CN  
    GNO 0 0.003 3 M .7 I[X772K  
    GNO 0 0.002 3 M 1 3%=~) 7cF  
tcog'nAz  
    END liz~7RY4  
2Q:+_v  
    SNAP m/EFHS49  
    SYNOPSYS 50
l0i^uMS  
k2UVm$}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。
r^ ZEImjc  
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:
07=mj%yV  
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?
4)o  
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 © 2005-2025 光行天下 蜀ICP备06003254号-1 网站统计