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 E7XFt#P. :3,aR\ ~"<AYJlO gtcU'4~ 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。 Lyx \ s; 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。) HzW`j"\ 7TTU&7l~ RLE y~&R(x~w ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE 1:.0^?Gz OBB 0 .25 3 L_>j
SP UNITS INCH DI P( 1 GLM 1.6 50 {=(GY@yU/ 3 GLM 1.6 50 1LgzqRq 5 GLM 1.6 50 yq3i=RB( 6 UMC -0.0625 YMT JN{.-k4Ha 7 4X0k1Fw)Y 1 TH .6 c,$ >u,4 2 TH .1 G0Q8"] 3 TH .6 2#sJ`pdQ 4 TH .1 63ig!-9F 5 TH .6 (GLd"Zq END ^ Vl{IsY s!\:%N 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。 4g}eqW 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 |Rh%wJ X 8TwMt -t92! O 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: 9=(*#gRd R$'0<y8E*] LOG ZDVz+L|p STO 9 F`l r5 PANT ,W"[q ~ VLIST RAD 1 2 3 4 5 wSTy2Oyo; VLIST TH ALL AIR 4I"p>FIkY VLIST GLM ALL ;&|MNN^ END xWY%-CWY. AANT ;\N{z6 END "3kIQsD|j SNAP D49yV` SYNOPSYS 50 HPGMR4=ANS 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: @M[t| |1sl>X, LOG M.|@|If4? STO 9 oDY
$F% PANT |hsg=LX VLIST RAD 1 2 3 4 5 $wL
zaZL| VLIST TH ALL AIR &|;XLRHP} VLIST GLM ALL aCu 8
D! END K{eq'F5M AANT Ga5O&`h AEC N5>ioJj ACC D0 'L LUL 4 1 1 A TOTL FLT4:B7 GSR .5 10 5 M 0 o!q3+Pp;} GNR .5 2 3 M .7 Pr
|u_^ GNR .5 1 3 M 1 3b1;f)t END F iZe4{(p SNAP RAw/Q$I SYNOPSYS 50 xgw[)!g^\ 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: rJ2yi6TB\ #S?xRqkc K`|%-k+D 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: Czj]jA(0f :VP*\K/: STORE 9 q*`1<9{H STEPS = 50 A4Dj4n 0 CHG ~p9nAACU NOP W(^R-&av END :#CQQ*@ PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET xcBV,[E{ 9 ,(h:0L2v7d 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。 u9-:/<R#}y 这是色差校正后的曲线: H/qv%!/o 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。 5F#Q1gP- 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。 nE$8-*BZ_ 超消色差一词是马克斯•赫茨伯格在1963年在《应用光学》上发表的一篇论文中首创的。他的理论说,如果你制作一个玻璃库的图表,其中的坐标轴是P*和P**的值,然后选择三个在一条直线上的玻璃,就有可能同时校正四个波长。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC),其中F和C为0.4861和0.6563的夫琅和费谱线,N*为1.014的IR谱线。N**是0.365 um的UV线,给你一个类似的P**的方程。 :bJT2o[ 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 oMM+af 屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。 05]y*I .UxbwTup -0W s3 在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。您往往选择靠近的底部的火石玻璃,并按单击其中一个。这就把线的底部放在那个玻璃上。然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。写下这三个玻璃的名字。 L>4!@L5) &NvvaqJ \UBTNY, 我们有三种潜在的超消色差镜。它们是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您还可以显示相对成本和其他属性,以帮助您选择三个可接受的玻璃。然后你把这三种玻璃镜插入镜头并进行优化。如果不能得到满意的镜头,你可以根据相同的操作选择不同的三个的组合。这个过程相当繁琐,但通常都很有效。 3em&7QM 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 #$vQT} A1VbqA }n!$)W*? FST的意思是找到超消色差三片镜。该输入将检查Ohara和Schott编目中所有玻璃类型的组合,并对最适合超消色差的10种进行评级。在命令窗口中输入FST,该程序发现以下内容: dj>ZHdTn \Y37wy4 ,;RAPT4 这种方法优于手工操作,因为它可以将不同厂家的玻璃结合在一起。例如,组合5是由一个Ohara玻璃和两个来Schott的玻璃。让我们试试这个组合。我们编辑优化MACro,如下所示。(这里,我们使用了现成的评价函数8,它校正了横向色差和OPD畸变的组合,然后调整了权重。) jc% u"WqI[IV LOG \^l273 STO 9 x~!gGfP pDw^~5P CHG >!o||Yn 1 GTB O 'S-FPL55' 4z{jWNM)N 3 GTB S 'N-SSK8' 28/At 5 GTB S 'SF1' 7iI6._"!w END ]Ut fI 3&39M& PANT B,2oA]W"S VLIST RAD 1 2 3 4 5 tc.`P]R
VLIST TH ALL ;|C[.0;kgv !VLIST GLM ALL ],!7S"{97 END %Z:07|57I[ ;M)l7f AANT x{GKz# AEC } "QV{W ACC rMV<}C ^ ADT 6 1 1 %jS#DVxBR ACM .5 1 .1 #CRAQ#:45( LUL 4 1 1 A TOTL hxt,%al nnw5
!q_ AEC Wciw6.@ ACC ]]R!MnU:$ GSR .5 10 5 M 0 khXp}p!Zm GNR .5 5 3 M .7 {pzu1* GNR .5 4 3 M 1 e!eUgD GSO 0 0.003916 5 M 0 APne! GNO 0 0.003 3 M .7 HB/q
v IzB GNO 0 0.002 3 M 1 Qp]-:b fo$5WTY END [ X7LV oB BL7/L SNAP <'Ppu SYNOPSYS 50 -Hx._I$l 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。 D&)w =qIu >Rnj6A|Q tf:4}6P1 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: RV%aFI ) nQ\)~MKd lZ\Si 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? J)148/ 输入 1vy*u 2r0u[ STORE 9 Y{Yp N STEPS = 50 /4Df 'd CHG Ts~MkO NOP J2vaKl END iC$mb~G PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET c:$W5j('Z }@+{;" "Z\^dR 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! ,(D:cRN $L@os2 MDyPwv\ P
S$6`6G
|