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 @bc[
eas N 9c8c a3Z:C!|O' umZlIH[7 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。 SAd97A: 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|.6U K5 5} Wi RLE ub[""M? ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE @YEw^J~ OBB 0 .25 3 caGML|DeI UNITS INCH l#X=]xQf 1 GLM 1.6 50 FYp|oD2=1 3 GLM 1.6 50 \_lG#p| 5 GLM 1.6 50 /!^L69um 6 UMC -0.0625 YMT )w
Z49>Y 7 TTeA a 1 TH .6 mGt\7&` 2 TH .1 [B}1z 3 TH .6 ;%BhhmR)[ 4 TH .1 -Pqi1pj] 5 TH .6 Z[a O_6L END *eHA:
A_I H(X+.R,Thp 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。 z0T`5NG@ 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 [LJ705t "V*kOb&'*Z Zx}NFcn 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: q,<n,0)K "}S9`-Wd| LOG AeNyZ[40T STO 9 )$ ofl%+ PANT 2q`)GCES~ VLIST RAD 1 2 3 4 5 =nJOaXR0 VLIST TH ALL AIR B0-4ZT VLIST GLM ALL _ff=B END ~bQFk?ZN+ AANT u3Zzu \{ END g0^~J2sDd SNAP Iq4 Kgc SYNOPSYS 50 hg[l{)Q 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: xaGVu0q DZHrR:q?e LOG }ZEfT] STO 9 1Pud,!\%q PANT LVPt*S= / VLIST RAD 1 2 3 4 5 qR [}EX&3 VLIST TH ALL AIR ]I{qp~^#n VLIST GLM ALL %k/
k]:s END O, bfdc[g4 AANT 1$='`@8I AEC j[$B\H ACC Z:\;R{D LUL 4 1 1 A TOTL 5?V? GSR .5 10 5 M 0 Nb^zkg GNR .5 2 3 M .7 c[wQJc GNR .5 1 3 M 1 #,f}lV,& END zCK y`u. SNAP )'BJ4[aq\ SYNOPSYS 50 rK(x4]I
l" 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: 2+T 8Y,g % j[O&[s}
-4*'WzWr 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: 2x<Qt2" H j5WJ{p. STORE 9 ]wkSAi5z* STEPS = 50 9B!im\]O CHG >wg9YZ~8 NOP Sb:zN'U END QrNL7{ PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET b'Fx), 9 <
"L){$ 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。 <F#*:Re_y 这是色差校正后的曲线: <FUqD0sQ 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。 2fj0 I 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。 }5o~R~H 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。 rZ8Y=) e 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 5{R#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。 Se^/VVm %468s7Q[Mi _SBp66
r 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。 G*vpf~q? LH3N}J({ ?RRSrr1 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。 |
Q1ubS 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 v
GR
\GFm DJ
mQZ+{2 CfkNy[}= 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: e_>rJWI} [x$eF~Kp RAg|V:/M 这种方法优于手工操作,因为它可以将不同厂家的玻璃结合在一起。例如,组合5是由一个Ohara玻璃和两个来Schott的玻璃。让我们试试这个组合。我们编辑优化MACro,如下所示。(这里,我们使用了现成的评价函数8,它校正了横向色差和OPD畸变的组合,然后调整了权重。) zulf%aaL 9Th32}H LOG /c_kj2& ]9 STO 9 Z!*8JaMT 4P O%qO CHG ga{25q}" 1 GTB O 'S-FPL55' A/$KA'jX 3 GTB S 'N-SSK8' |7S4; 5 GTB S 'SF1' =& Tu`m END aiR|.opIb r7Q:l ?F2 PANT v'
9( et VLIST RAD 1 2 3 4 5 }GoOE=rhY VLIST TH ALL VeN&rjc !VLIST GLM ALL OU)p)Y_z END 8H3!; ] :b M$; AANT Eis%)oE
AEC VHgF#6' ACC 3I>S:|=K ADT 6 1 1 JR a*;_ ACM .5 1 .1 <D;H}ef LUL 4 1 1 A TOTL _ntW}})K 9s\i(/RxW AEC p+`*~6Jj/ ACC 8)-t91hkL GSR .5 10 5 M 0 G7/?hky 0. GNR .5 5 3 M .7 {M)3GsP? GNR .5 4 3 M 1 G"U>fwFuK GSO 0 0.003916 5 M 0 S,`Sq8H GNO 0 0.003 3 M .7 2=Y_Qrhi GNO 0 0.002 3 M 1 llZ"uTK\M 3f:1D=f END <_sT]?N# *nsnX/e(- SNAP c> U{,z SYNOPSYS 50 ek{PA!9Sk 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。 >Rki[SNb-b j3rv2W\ )Py+jc. 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: E9Xk8w'+ Y%CL@G60 B1d%# 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? UB&S 2g 输入 .z-^Ga* 3ciVjH>i STORE 9 dnX`F5zd STEPS = 50 ' ! UF& CHG #`vGg9 NOP ~g4rGz END oVEr {K) PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET %\{?(baOA l>5]Wd{/ qT<qu(V: 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! $NGtxZp
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