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 \\B(r Tqn@P +E(L \ <&g,Nc'5C 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。 |~mOfuQb
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。) >$/>#e~ N]=q|D RLE ,w:U#r~s" ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE 84zSK)=Y OBB 0 .25 3 [MM~H0=s UNITS INCH 1JG'%8}#8 1 GLM 1.6 50 ['tY4$L( 3 GLM 1.6 50 ^EQ<SCh 5 GLM 1.6 50 ?Z[[2\DR 6 UMC -0.0625 YMT `%"\@< 7 j@3Q;F0ba 1 TH .6 ShP^A"Do 2 TH .1 TpwkD_fg 3 TH .6 czgO ;3-C 4 TH .1 b&N'C9/8 5 TH .6 ZdWm:(nkU END M; tqp8 Ee%%d 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。 U@)eTHv}6 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 ,~@X{7U $AjHbU.I{ :g=qz~2Xk 结果很差,需要优化。让我们优化它,改变玻璃模型。制作一个MACro: .|>3k'<l cO+qs[
BQ LOG Y0dEH^I STO 9 ' ;FnIZ PANT DGn;m\B VLIST RAD 1 2 3 4 5 Eib5 VLIST TH ALL AIR a;qryUyG VLIST GLM ALL +YKi, END Q}K"24`= AANT m{cGK`/\ END CMG&7(MR SNAP S8wLmd> SYNOPSYS 50 5o'FS{6U 现在将鼠标放在AANT命令后的空行上,然后单击按钮 。默认选择评价函数6,因此只需单击返回宏编辑器按钮即可。这给了我们一个简单的评价函数: :tB1D@Cb6 ;dtA4:IRZ4 LOG l<LP& STO 9 kY|utoAP PANT mt+Oi70 VLIST RAD 1 2 3 4 5 RSyUaA VLIST TH ALL AIR %G/hD VLIST GLM ALL 17[3/m8a END oAJM]%g{ AANT )@l% AEC z2_*%S@ ACC bz2ztH9 n LUL 4 1 1 A TOTL ~Z?TFg
GSR .5 10 5 M 0 F^t DL: GNR .5 2 3 M .7 [P=Jw:E GNR .5 1 3 M 1 HV!m8k=6 END gx8ouOh SNAP t?x<g <PJ4 SYNOPSYS 50 Sw8]EH6 在这里,要校正所有10种波长。是时候进行优化了。运行MACro并模拟退火。镜头变得更好,但仍然不太理想: ,j2Udn}
fF$<7O)+] 0w\zLU 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: ~ Ei $nV g1/[eoZzk STORE 9 vv3*
j&I STEPS = 50 h-#6av: CHG t7dt*D_YqK NOP Ustv{:7v END ,.83m%i PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET X<` 9 Pmr5S4Ka 此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。 @uqd.Q 这是色差校正后的曲线: I {S;L 当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 h5{'Q$Erl 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。 G_3O]BMKd) 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。 ?cBwPetp 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 !*F1q|R 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。 fo*2:?K& SO|NaqWa fNli 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。 '8RsN-w E:sf{B'& 53;}Nt#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。 |"X*@s\' 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 p*R;hU lk^Ol&6 b,l$1{ 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: 0U(@=7V G\/zkrxmv o]J{{M'E 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。) F'={q{2wH V%7WUq LOG Gv!2f STO 9 9-VNp;V qOIyub CHG j\[dx^\= 1 GTB O 'S-FPL55' :}L[sl\R 3 GTB S 'N-SSK8' KVoS
C@w 5 GTB S 'SF1' r_)' Ps END `quw9j9`C\ 0rQMLx PANT |B?m,U$A! VLIST RAD 1 2 3 4 5 fy>{QC\ VLIST TH ALL . oF
&Ff/[ !VLIST GLM ALL e8>}) END -]N
x,{ Maha$n* AANT oA7tEu AEC [`#CXq' ACC z\\[S@>pt ADT 6 1 1 6y-@iJ*ld; ACM .5 1 .1 !fV+z%: LUL 4 1 1 A TOTL )!th7sH FZ{h?#2? AEC uanhr)Ys ACC !hA-_ GSR .5 10 5 M 0 & TCkpS GNR .5 5 3 M .7 }kw#7m54 GNR .5 4 3 M 1 A9KET$i@v GSO 0 0.003916 5 M 0 afCW(zHp GNO 0 0.003 3 M .7 \#8D>i?m GNO 0 0.002 3 M 1 JU 4<|5H a(m2n.0'> END b<tNk]7 N~nziY*C,* SNAP paA(C|%{ SYNOPSYS 50 KaLzg5is 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。 k%]3vRo< {X!r8i SpIv#? 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: f%A;`4`q k90YV( I {SjlN}d 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? <.%4 !
}f8 输入 WJ]T\DI :p1u(hflS STORE 9 =1@u STEPS = 50 ,5P0S0*{ CHG s-NX o NOP >1X|^ END H-!,yte PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET Ucb F|vkI ~V:\ _{mE h,(26 y/s 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! ]]HNd7Vh Ex.yU{|c =?5]()'*n nd`1m[7MNu
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