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 eH{[C* EAM5{Nc 1YH+d0UGn .0es3Rj 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。 SJHr_bawd 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。) R
rda# h^ r(P(Rj2~ RLE [sW3l:^ ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE @ta7"6p-i@ OBB 0 .25 3 |j,"Pl}il^ UNITS INCH ,N)/w1?I 1 GLM 1.6 50 O&Y*pOg 3 GLM 1.6 50 /HaHH.e 5 GLM 1.6 50 MjU6/pO}L 6 UMC -0.0625 YMT 1u:<
25 7 ]?(-[ 1 TH .6 s=;uc]9g 2 TH .1 h D/*h*}T> 3 TH .6 `7r@a 4 TH .1 p9x(D/YP0 5 TH .6 \pVXimam END Sn|BlXrey r8xv#r 1 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。 *+#8mA( 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 <P=twT;P hbY5l}\5 oaIi2=Tf 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: T:=lz:}I (^Y~/ LOG A|<jX} STO 9 )84 ~ugs PANT ?k(7 LX0j VLIST RAD 1 2 3 4 5 {y_98N VLIST TH ALL AIR q-}Fvel u VLIST GLM ALL Tu).K.p: END 5?]hd*8 AANT zo4qG+>o END G?Q3/y( SNAP ;6>2"{NW SYNOPSYS 50 +lHjC$ 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: X\bOz[\ ~?K ~L~f5 LOG xLK<W"%0 STO 9 WE: 24b6 PANT CEX"D` VLIST RAD 1 2 3 4 5 hhCrUn" VLIST TH ALL AIR VHIOwzC VLIST GLM ALL B><d9d END YQj 2 AANT v>Q#B AEC )b)-ZS7 ACC XAF+0 x! LUL 4 1 1 A TOTL _( {hc+9p GSR .5 10 5 M 0 U:^PC
x` GNR .5 2 3 M .7 W\d{a(* GNR .5 1 3 M 1 "@iK'
c^ END x!5'`A!W% SNAP um!J]N^ SYNOPSYS 50 wn/_}]T 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: VY
| _dk X= 5xh Ya3C#= 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: "_-Po^u=r Lr$go6s STORE 9 p@xf^[50k STEPS = 50 gOSJM1Mr3 CHG haK3?A,"_A NOP %4et&zRC END a&/#X9/ PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET k_
& :24Lj 9 E8$20Ue 此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。 TN+iA~kQ 这是色差校正后的曲线: 5:Z0Pt 当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 &Sw%<N*r 首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的玻璃地图功能自己找到合适的镜片组合。然后我们将展示程序如何自动完成任务。 +6HVhoxU# 超消色差一词是马克斯•赫茨伯格在1963年在《应用光学》上发表的一篇论文中首创的。他的理论说,如果你制作一个玻璃库的图表,其中的坐标轴是P*和P**的值,然后选择三个在一条直线上的玻璃,就有可能同时校正四个波长。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC),其中F和C为0.4861和0.6563的夫琅和费谱线,N*为1.014的IR谱线。N**是0.365 um的UV线,给你一个类似的P**的方程。 ^o3"#r{:+ 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 RJ 8+h 屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。
M+||rct [ 9 {*94M X[]m _@ v 在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。您往往选择靠近的底部的火石玻璃,并按单击其中一个。这就把线的底部放在那个玻璃上。然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。写下这三个玻璃的名字。 !t$'AoVBq 8m2Tk\;: Mm.<r-b 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。 *W,]>v0%T 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 %b&".mN vK|E>nL +ga k#M"n\ 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: g!@<n1 L ~.{/0T 5na~@-9p 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。) \F1_lq;K 0m%|U'm|j LOG 5D\f8L STO 9 '\Giv!> Uzz'.K(Mv| CHG *"?l ]d 1 GTB O 'S-FPL55' Jj!vh{ 3 GTB S 'N-SSK8' s.bc>E0
5 GTB S 'SF1' v- T$:cL END z>58dA@f nKPYOY8^ PANT &]" VLIST RAD 1 2 3 4 5 nzd2zY>V VLIST TH ALL :o0JY= 5 !VLIST GLM ALL =XA;[PVx:# END Oft-w)cYz, B~ ]k#Ot) AANT Y2a5bc P AEC cii_U=
ACC O@u?h9?cf> ADT 6 1 1 !\zWF ACM .5 1 .1 *w^C"^* LUL 4 1 1 A TOTL =5J7Hw&K P\yDa*m AEC "'c
A2~ ACC RN$1bxY GSR .5 10 5 M 0 5b*M*e&=C GNR .5 5 3 M .7 ]RPs|R? GNR .5 4 3 M 1 'n{Nvt.c GSO 0 0.003916 5 M 0 `|6'9 GNO 0 0.003 3 M .7 a|%J=k>> GNO 0 0.002 3 M 1 ykl
.1( _,p/l&< END ^V ?<K.F k.5u SNAP %-)H^i~]% SYNOPSYS 50 $;1#To 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。 d74d/l1*{ (}{G`N>.{ ]JCvyz
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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: < Wfx+F 0"kbrv2y kStnb?nk 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? I;e=0!9U 输入 CnpV:>V= .X@FXx& STORE 9 n"c)m%yZ STEPS = 50 8K.R= CHG _"E%xM*r NOP v4u5yy_;( END ^Y=\#-Dd PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET QN
#U)wn: LCZ\4g05 5]NqRI^0 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! e5* ni/P W=j[V
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