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 k'K 1zUBj 3EyVoS6D |@dY[VK> }1YQ?:@ 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。 @&2#kO~= 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。) sB<y(}u
%kiPE<<x RLE gm}zF%B" ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE + $/mh OBB 0 .25 3 <2fvEW/#v UNITS INCH 7@ mP;K0 1 GLM 1.6 50 m"~),QwF9 3 GLM 1.6 50 f6%7:B d 5 GLM 1.6 50 19i [DR 6 UMC -0.0625 YMT [?F]S:/i 7 8-q4'@( 1 TH .6 KOD%>+vG$ 2 TH .1 n<MreKixE 3 TH .6 j6BFh=?D 4 TH .1 nY_+V{F 5 TH .6 %~qY\> END _Zbgmasb c4L++
u# 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。 Med0O~T% 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 ]ru
UX >('Z9<|r: Q5tx\GE 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: ]PZ\N~T \Gy+y` LOG 8[H)tKf8 STO 9 >FReGiK$T PANT ?.,2EC=+ VLIST RAD 1 2 3 4 5 x: 2 o$+v3 VLIST TH ALL AIR 9C\@10 D VLIST GLM ALL .0]Odf:@ END ?4 lDoP{ AANT ehQ~+x END 1'9YY")# SNAP *x&y24 SYNOPSYS 50 JAI ;7 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: 2R`}}4<Z HH'5kE0;d LOG j'|`:^
Sy STO 9 O:W4W=K PANT ^I6GH?19>e VLIST RAD 1 2 3 4 5 $|}PL[aA# VLIST TH ALL AIR TS;?>J- VLIST GLM ALL `r. END L@8C t AANT l*n4d[0J AEC +AL(K: ACC BI0 A0 LUL 4 1 1 A TOTL N1u2=puJY GSR .5 10 5 M 0 p`{ | [< GNR .5 2 3 M .7 oH kjMqju GNR .5 1 3 M 1 S$Fq1 END Y(P<9m: SNAP Q)}z$h55 SYNOPSYS 50 1IV
R4:a 在这里,要校正所有10种波长。是时候进行优化了。运行MACro并模拟退火。镜头变得更好,但仍然不太理想: 6O'6,%# 2V =bE- o|7
h 该透镜具有曲率求解,并且在每个波长下程序将重新计算它。(我们当然不希望这种情况发生!)因此,我们制作了第二个MACro,如下所示: ob"yz } pt-
1>Ui STORE 9 nN!R!tJPa STEPS = 50 -WK CHG {-)*.l= NOP \o{rw0w0 END 6T{SRN{ PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET ^ ]CQd
9 UJ6zgsD1b? 此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。 Rz!! ;<ye8 这是色差校正后的曲线:
hDHIi\% 当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 41jlfKiOm 首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的玻璃地图功能自己找到合适的镜片组合。然后我们将展示程序如何自动完成任务。 9aZ^m$tAt 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。 7.tEi}O&_g 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 MuQ'L=i J 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。 '7TT4~F X"3Za[9j \h 1 T/_4 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。 Z7Xic5PI{4 2@#`x"0 *IBCThj 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。 _f@,
>l 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 JLH,:2 j9/Ev]im|F =
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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: DX%D8atrr Q XV8][ _4#&!b6 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。) 2rJeON , 1`-u$ LOG I`8jJpGA STO 9 26<Wg7/, O)Mf/P' CHG ^NPbD<~Lb 1 GTB O 'S-FPL55' @%sr#YqY 3 GTB S 'N-SSK8' _F9O4Q4 5 GTB S 'SF1' +qzCy/_gd END FkJX) BbdJR]N/!h PANT V_-{TGKX VLIST RAD 1 2 3 4 5 cPm-)/E)i VLIST TH ALL njN]0l{p !VLIST GLM ALL zm('\KvT END C^ hCT <UMT:`h1MZ AANT WbP*kV{ AEC j}$Up7pW
ACC ~ok i s ADT 6 1 1 yL>wCD,L ACM .5 1 .1 V9Gk``F<RZ LUL 4 1 1 A TOTL =ykOh_M 81<0B@E AEC |ZnRr ACC ;c;n.o.)/# GSR .5 10 5 M 0 ST[+k GNR .5 5 3 M .7 C5^eD^[c GNR .5 4 3 M 1 g2'Q)w GSO 0 0.003916 5 M 0 Ud8*yB GNO 0 0.003 3 M .7 (66DKG GNO 0 0.002 3 M 1 (&a<6k OnKPD=< END OK^0,0kS3 ']]&<B}mz SNAP bG6<=^ SYNOPSYS 50 IAJYD/Y&? 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。 7berkU0P 4fCg{ Y[yw8a 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: 6(X5n5C "<J%@ ,LHQ@/}A C 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? njy^<7; 输入 +.b@rU6H 9IRvbE~2 STORE 9 96.z\[0VZ STEPS = 50 X0.-q%5 CHG J '^xDIZX NOP 7q] @Jx9 END OJ'x>kE PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET /<s$Am Sp]i~#q_' ;|Z;YK@20 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! s;0eD5b>x 0kD8w j% Z{w{bf1&A vsM] <t
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