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 G)?j(El
g:.LCF G5|'uKz2" yRi5t{!V 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。
.:XX c 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。) DxD\o+:r 39m8iI%w[
RLE Z<W f/ ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE qo}yEl1 OBB 0 .25 3 |'lNR)5 UNITS INCH ^hsr/| 1 GLM 1.6 50 NiEz3ODSi 3 GLM 1.6 50 VeqB/QX 5 GLM 1.6 50 OJ7Uh_;/ 6 UMC -0.0625 YMT >sdF:(JV& 7 lKf kRyO_S 1 TH .6 8QMMKOui\ 2 TH .1 m^zD'] 3 TH .6 8#R%jjr%T 4 TH .1 &> _aY # 5 TH .6 FRL;fF END X40JCQx{+ Q"Exmn3p 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。 JvEW0-B^l, 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 N?8nlrDQ H@1qU|4 Unansk 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: xXnSo0`LF YzJWS|] LOG \ KsKb0sM STO 9 S|;}]6p PANT C?MKbD=K VLIST RAD 1 2 3 4 5 w11L@t[5W8 VLIST TH ALL AIR NGRXNh+ VLIST GLM ALL 8Ht=B,7T END <;@E
.I\N AANT zsj]WP6j END !]9qQ7+R% SNAP ?=1i:h SYNOPSYS 50 >s!k"s, 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: 6;@:/kl t
_,v>P2) LOG +;)Xu}
STO 9
1D2RhM% PANT R&:Qy7" VLIST RAD 1 2 3 4 5 P(o>UDy VLIST TH ALL AIR C!nbl+75 VLIST GLM ALL /1m+iM^V END ^jcVJpyT@R AANT %tPy]{S.. AEC GO*D4<#u ACC :T>OJ"p LUL 4 1 1 A TOTL L^PBcfg GSR .5 10 5 M 0 t\PSB GNR .5 2 3 M .7 1(_[awBx GNR .5 1 3 M 1 YG5mzP<T END * *oDQwW]* SNAP IFZw54 SYNOPSYS 50 b\kA 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: .]a`-Ofn c>! ^\ <]_[o:nOP 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: D{qr N6g# ]3Ibl^J STORE 9 jK%Lewq STEPS = 50 XeslOsHh CHG K|Xe) NOP Q ~n%c7 END *.VNyay PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET !w0=&/Y{R 9 ]r%fAmj 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。 jLY$P<u?%P 这是色差校正后的曲线: 3<[q>7X 当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 16nU`TN 首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的玻璃地图功能自己找到合适的镜片组合。然后我们将展示程序如何自动完成任务。 PsS.lhj0" 超消色差一词是马克斯•赫茨伯格在1963年在《应用光学》上发表的一篇论文中首创的。他的理论说,如果你制作一个玻璃库的图表,其中的坐标轴是P*和P**的值,然后选择三个在一条直线上的玻璃,就有可能同时校正四个波长。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC),其中F和C为0.4861和0.6563的夫琅和费谱线,N*为1.014的IR谱线。N**是0.365 um的UV线,给你一个类似的P**的方程。 FF7?|V!Q 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 ,Ij/
^EC} 屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。 gR_Exs'K ]US!3R^ NO/5pz}1 在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。您往往选择靠近的底部的火石玻璃,并按单击其中一个。这就把线的底部放在那个玻璃上。然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。写下这三个玻璃的名字。 glkH??S OB^j
b8 gNkBHwv 我们有三种潜在的超消色差镜。它们是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您还可以显示相对成本和其他属性,以帮助您选择三个可接受的玻璃。然后你把这三种玻璃镜插入镜头并进行优化。如果不能得到满意的镜头,你可以根据相同的操作选择不同的三个的组合。这个过程相当繁琐,但通常都很有效。 '$z@40u 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 \C2HeA\#SW ~fzuz'"^ ~zvZK]JoX 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: {Q`Q2'@ [By|3bI JL<<EPC 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。) A!uiM*"W IJ:JH=8 LOG 0,8RA_Ca} STO 9 Adfnd M~y}0Ik CHG gO@LJ 1 GTB O 'S-FPL55' M6V^ur 1 3 GTB S 'N-SSK8' *D`$oK,U 5 GTB S 'SF1' N|
P?!G-= END C}pQFL{B5 =rkW325O PANT F[)tg#}@G VLIST RAD 1 2 3 4 5 F ^m;xy VLIST TH ALL PeLzZ'$D !VLIST GLM ALL TQ%F\@" END t8.3 f|3LeOyz AANT Mp[2A uf AEC LW9F%?e!> ACC o!c~"
ADT 6 1 1 Pmd5P:n*, ACM .5 1 .1 >McEuoZx9 LUL 4 1 1 A TOTL lg{/5gQG zH#urF6< AEC 3BF3$_u)o ACC R:f ,g2 GSR .5 10 5 M 0 OsRizcgdA GNR .5 5 3 M .7 _NpxV'E GNR .5 4 3 M 1 e5'U[bQm GSO 0 0.003916 5 M 0 <,U$Y> GNO 0 0.003 3 M .7 T{=&>pNK[ GNO 0 0.002 3 M 1 9oG)\M.6w %J9+`uSl END : JSuC 1S yG SNAP sk3AwG;A SYNOPSYS 50 /bo`@ !-# 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。 eax"AmO 6fCHd10! L@ejFXQg 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: A5_r(Z-5 ["<'fq;PJ ~)6EH`- 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? GLMpWD`Wo 输入
IA`Lp3Z |=V~CQ] STORE 9 <\P
`< STEPS = 50 *55unc CHG -D%mVe)&+ NOP wyLyPJv END q0NToVo@ PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET ?0qP6'nWx .nEiYS|T Z'|k M! 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! 3.KNAObO dQO5 iO2jT+i }02(Y!Gh
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