SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差
SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差 2W}f|\8MX {Q&@vbw' TTJFF\$? >O{[w'sWa 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。 RY>BP[h 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。) dW32O2@- PWwz<AI+ RLE (Hr_gkGtM ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE AjTkQ)
OBB 0 .25 3 I$#B#w?!$r UNITS INCH h\jV@g$ 1 GLM 1.6 50 $yZ(c#L 3 GLM 1.6 50 IEx`W;V]K 5 GLM 1.6 50 bVB_KE 6 UMC -0.0625 YMT
[a\U8
w 7 )9^0Qk' ] 1 TH .6 +w(sDH~kd 2 TH .1 =Me94w>G3X 3 TH .6 F~NmLm 4 TH .1 ( 1 L9K; 5 TH .6 Z*Sa%yf END k *a?Ey$ 'u\my 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。打开光谱向导(MSW)对话框,然后更改指示的点。 ZB+N[VJs) 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 i; 8""A l17sJ! I kIm)Um 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: Ur`jmB ,qx;kJJ LOG {^r8uKo:~ STO 9 uafSz@` PANT d)G'y VLIST RAD 1 2 3 4 5 '7+e!>" VLIST TH ALL AIR H`js1b1n VLIST GLM ALL /M:R|91:_ END H nKO AANT E3pnu.;U:_ END EFb1Y{u^\! SNAP %gF; A* SYNOPSYS 50 XHX\+&6 现在将鼠标放在AANT命令后的空行上,然后单击按钮 。默认选择评价函数6,因此只需单击返回宏编辑器按钮即可。这给了我们一个简单的评价函数: *5SOXrvhu6 9WXJz; LOG R]0p L STO 9 i.eu$~F PANT Ig9gGI, VLIST RAD 1 2 3 4 5 RXMzwk VLIST TH ALL AIR o%!8t_1mR VLIST GLM ALL `/zx2Tkk END ?2Q9z-$ AANT 9?VyF'r= AEC wVI 1sR ACC y7K&@Y LUL 4 1 1 A TOTL y"|QY!fK GSR .5 10 5 M 0 d?j_L`?+ GNR .5 2 3 M .7 }y<p_dZI GNR .5 1 3 M 1 dQ4VpR9|; END v6gfyGCJ SNAP
2EG` SYNOPSYS 50 fl{wF@C6 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: bITc9Hqc 6$1dd# &WSxg&YG)\ 该透镜具有曲率求解,并且在每个波长下程序将重新计算它。(我们当然不希望这种情况发生!)因此,我们制作了第二个MACro,如下所示: f0uzoeL<% ;Up'+[Vj'C STORE 9 9y BENvq STEPS = 50 'A0.(a5 CHG `rt NOP ()< E?D= END <kQ
5sG PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET X!} t`` 9 (x}>tm 此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。 7M#eR8*[se 这是色差校正后的曲线: v/n4Lp$W^ 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。 SZO$# 首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的玻璃地图功能自己找到合适的镜片组合。然后我们将展示程序如何自动完成任务。 AlW0GK=N-p 超消色差一词是马克斯•赫茨伯格在1963年在《应用光学》上发表的一篇论文中首创的。他的理论说,如果你制作一个玻璃库的图表,其中的坐标轴是P*和P**的值,然后选择三个在一条直线上的玻璃,就有可能同时校正四个波长。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC),其中F和C为0.4861和0.6563的夫琅和费谱线,N*为1.014的IR谱线。N**是0.365 um的UV线,给你一个类似的P**的方程。 P8tpbdZE- 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 ^;";fr
Vw 屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。 {1RI!#[\ ' `0kW_' )ZxDfRjL 在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。您往往选择靠近的底部的火石玻璃,并按单击其中一个。这就把线的底部放在那个玻璃上。然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。写下这三个玻璃的名字。 .A;e`cKb up[9L| Z(fXN$ 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。 axJuJ`+Y 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 gyqM&5b .Dn.|A M2K{{pGJ[& 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。在命令窗口中输入FST,该程序发现以下内容: N=1zhI:VaQ Lu.D,oP ?hpT"N,hF9 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。) !N\<QRb\q bSOxM/N LOG m3Mo2};? STO 9 ET]PF ,` =oN(1k^ CHG tDWW
4H 1 GTB O 'S-FPL55' ?xftr ( 3 GTB S 'N-SSK8' A1b</2 5 GTB S 'SF1' W'aZw9 END \rXmWzl{ \!!qzrq PANT XJx$HM&0M VLIST RAD 1 2 3 4 5 .YV{w L@cB VLIST TH ALL PI
KQ}aq= !VLIST GLM ALL !Zowe*` END ;[-OMGr]# ?hqHTH:PU AANT D{-h2=V AEC AYhWeI+ ACC #w%d ADT 6 1 1 3Go/5X/ ACM .5 1 .1 `Aa}q(}k LUL 4 1 1 A TOTL f`ro{p B3x 4sKs AEC Rm@#GP`
ACC [v@3|@ GSR .5 10 5 M 0 z\S#P|; GNR .5 5 3 M .7 06ndW9>wD) GNR .5 4 3 M 1 gN,O)@N'd3 GSO 0 0.003916 5 M 0 %bu$t, GNO 0 0.003 3 M .7 9v\x&h GNO 0 0.002 3 M 1 dTV4 Q`Z w=NM==cLj END [HRry2#s OyI?P_0u SNAP o#"U8N%r SYNOPSYS 50 o,-p[1b 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。 TLcev* C bWz;$r ~]sj.>P 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 7XTOB_HO %G'{G *~h@K Qm7 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?
6tx5{Xl-o 输入 ZmLA4< U0ZT9/4 STORE 9 *B4?(&0 STEPS = 50 ]%%I=r CHG ~Q+E" " NOP 7
KuUV!\h` END 6TR` O PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET d}RU-uiW CpE LLA< O{vVW9Q 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! :VkuK@Th` OLH[F ?|i
C-7{8L 5dvP~sw
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