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 EF}Z+7A >%xJ e' TkK- r(= Lq yY??\@ 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。 F3+)bIz 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。) kfn5y#6NZ )@Ly{cw RLE z[vMO% ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE ,]>Eg6B,u OBB 0 .25 3 o-R;EbL UNITS INCH ,Xao{o( 1 GLM 1.6 50 Y6V56pOS 3 GLM 1.6 50 TfMuQ i'> 5 GLM 1.6 50 1Ocyrn 6 UMC -0.0625 YMT :H6Ipa 7 r..\(r 1 TH .6 55fV\3F|R 2 TH .1 R5qC;_0cV 3 TH .6 U$qSMkj6RK 4 TH .1 =d`,W9D 5 TH .6 D guAeK END ;g*ab |nB2X;K5~ 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。 EI]NOG 0 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 jg#%h`
&+u$96 kE=}. 结果很差,需要优化。让我们优化它,改变玻璃模型。制作一个MACro: F+|zCEc rj<r6 LOG (@~d9PvB> STO 9 EG2NE,,r PANT na_Y<R` VLIST RAD 1 2 3 4 5 In5'(UHW: VLIST TH ALL AIR o`7Bvh2 VLIST GLM ALL ?$v#;n?@I END [P407Sa" AANT 7$k[cL1 END _da>=^hFJ SNAP tGe|@.! SYNOPSYS 50 IZoa7S&t 现在将鼠标放在AANT命令后的空行上,然后单击按钮 。默认选择评价函数6,因此只需单击返回宏编辑器按钮即可。这给了我们一个简单的评价函数: R6*:Us0\FJ 4l560Fb'U LOG '3
5w( STO 9 (@>X!]{$ PANT =EgiV<6vcH VLIST RAD 1 2 3 4 5 tUH#% VLIST TH ALL AIR Q3*@m VLIST GLM ALL H"6Sj-<= END :VX?j3qW AANT YD 1u AEC +v{<< ACC aHvTbpJ LUL 4 1 1 A TOTL \E5%.KR GSR .5 10 5 M 0 uAwT)km
{ GNR .5 2 3 M .7 QG$LbuZ` GNR .5 1 3 M 1 d~u+:[\=/ END iZyhj%# SNAP y".uu+hL` SYNOPSYS 50 :D`ghXj 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: 17
Hdj a`|&rggN "X=l7{c/ 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: =Wn11JGh -Xb]=Yf- STORE 9 hlWTsi4N STEPS = 50 wz3BtCx CHG p(fYpD NOP ?KDI'>"-v END F
0q#. PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET #p_3j 0S 9 -Zh`h8gX 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。 bsO78a~=P 这是色差校正后的曲线: pn<M`,F~q 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。
I4.^I/c( 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。 I"eXoqh 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。 icLf;@ 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 sS7r)HV&GI 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。 4IuQQ dOh`F~
Y)e Y5M>&}N 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。 481J=8H f^\qDvPur `Hld#+R 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。 dt%waM! 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 gh>'O/9 M}MXR=X, :f<3`x' 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: P]hS0,sE<( zBg>I=hiG xcz[w}{eEq 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。) 3eX;T +|o %9B r LOG xFvDKW)_X7 STO 9 m08:EXP z'OY6 CHG _PUgK\ 1 GTB O 'S-FPL55' hDTiXc 3 GTB S 'N-SSK8' N'[bA 5 GTB S 'SF1' )D?\ru H END qP@d)XRQ @LZ'Qc
}@ PANT f Glvx~ VLIST RAD 1 2 3 4 5 GAG=4g VLIST TH ALL }#va#Nb(, !VLIST GLM ALL f6@fi`U, END Wm! lWQu7 n%GlOKC AANT 4Rj;lAlwB AEC S?_/Po| ACC )* 5R/oy, ADT 6 1 1 Q[?O+ ACM .5 1 .1 ?\[2Po]n LUL 4 1 1 A TOTL ti$d.Kc( owHV&(Go(B AEC aD)XxXwozm ACC VQA}! p GSR .5 10 5 M 0
x|C[yu^c GNR .5 5 3 M .7 (s`oJLW> GNR .5 4 3 M 1 Teq1VK3Hr GSO 0 0.003916 5 M 0 4pNIsjl} GNO 0 0.003 3 M .7 3>LyEXOW GNO 0 0.002 3 M 1 z/09~Hc Ws2SD6!4` END |KEq- ~a@O1MB SNAP R&Mv|R SYNOPSYS 50 fT9z 4[M 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。 ;\~{7 9c RW19I,d N0APX4j 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: zzmZ`Ya ;:(kVdb mY[s2t 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? 3u]#Ra~5 输入 bMWL^ *I $v|/*1S STORE 9 L%4[,Rsw STEPS = 50 Fh t$7V CHG 0a<:.} NOP w
D|p'N END cTpmklq PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET v4_p3&aj rzmd`)g F<SCW+>z2a 当然,它是在三种波长上校正的,但我们的目标是四种波长。为什么曲线在右端不会再上升,就像一个真正的超消色差设计?这个程序在评价函数中平衡了一切,而不仅仅是轴向色差,少量的色球差使它稍微偏离。不过,这是一个很好的镜头! g-B~"tp Qn`$xY9mT 8j~:p!@
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