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 ]TOY_K8"z# sVnuSm =h!m/f^x r!uAofIi_ 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。 S"z4jpqn3 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>q'Y mu~ sva$@y7b RLE M 4?3l ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE 9q{dRS[A OBB 0 .25 3 L+CSF ] UNITS INCH 6w,xb&S 1 GLM 1.6 50 sl 5wX 3 GLM 1.6 50 :gtwvM7/B 5 GLM 1.6 50 5+Ut]AL5 6 UMC -0.0625 YMT S22 ;g 7 jT0fF 1 TH .6 ZQ/5]]}3y 2 TH .1 ']D( ({%g 3 TH .6 HOG7|| &y 4 TH .1 \I]'6N= 5 TH .6 S3fBZIPp END t|lv6-Hy9 >?KyPp 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。 W&#Nk5d 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 DK1)9< q[ZYlF,Ho "{lnSLk 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: Lf9h;z># Sm5"Q LOG yAe}O#dy STO 9 (PF (,B PANT Rz]bCiD3
B VLIST RAD 1 2 3 4 5 3]P=co@ VLIST TH ALL AIR J)]W[Nk VLIST GLM ALL 3u<2~!sR END ?9"glzxr AANT E~ kmU{D END [R$4n-$ SNAP [<t*&Kr+o SYNOPSYS 50 v\vn}/>*d 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: |zE7W u9Ro=#xt LOG VM`."un] STO 9 b3H;Ea?^^< PANT 0OXd* VLIST RAD 1 2 3 4 5 QPnc "! VLIST TH ALL AIR
v:'y&yS VLIST GLM ALL rxA<\h,A END \JchcQ AANT _"=~aMXC.) AEC R.@GLx_zpQ ACC _4+1c5Q! LUL 4 1 1 A TOTL jBM>Pe^`3 GSR .5 10 5 M 0 )I@iW\`7 GNR .5 2 3 M .7 :([,vO: GNR .5 1 3 M 1 iVRz END \c)XN<HH SNAP %?seX+ne SYNOPSYS 50 Qk=
w ,` 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: iBCM?RiG /e}k7U,^ X'Oo ogu 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: @gd-lcMYW @47TDCr STORE 9 7^1ikmYY STEPS = 50 kI]1J CHG p\ASf NOP o?>)CAo END Y+E@afsKs PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET r*Mm5QozA 9 9iUw7-) 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。 I('l)^m% 这是色差校正后的曲线: 1{*x+GC^/ 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。 h W-[omr0 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。 j>U.(K 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。 >z2{D7 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 xnArYm 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。 :?,&u,8 +{s^"M2` 2:]Sy4K{ 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。 x-"7{@lz
FUQT ,7CA C]k\GlhB 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。 uzS57 O% 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 D^pAf/ek@i ,?}TSJKC Cs$g]&a FST的意思是找到超消色差三片镜。该输入将检查Ohara和Schott编目中所有玻璃类型的组合,并对最适合超消色差的10种进行评级。在命令窗口中输入FST,该程序发现以下内容: !j(R_wOq /w|YNDA]j }.Ug`7%G 这种方法优于手工操作,因为它可以将不同厂家的玻璃结合在一起。例如,组合5是由一个Ohara玻璃和两个来Schott的玻璃。让我们试试这个组合。我们编辑优化MACro,如下所示。(这里,我们使用了现成的评价函数8,它校正了横向色差和OPD畸变的组合,然后调整了权重。) !"wIb.j}0 a P`;Nr= LOG *Q)+Y&qn STO 9 Lczcz"t {*: C$"L CHG giPyo"SD 1 GTB O 'S-FPL55' }"szL=s 3 GTB S 'N-SSK8' >uVG] 5 GTB S 'SF1' R\XJ END V3UEuA aW"BN 5eM> PANT g3y44GCV VLIST RAD 1 2 3 4 5 yVW )DQ4? VLIST TH ALL \d6A<(!=v !VLIST GLM ALL y(%6?a @ END =lzjMRX(? ej0q*TH. AANT Y,+$vj:y8 AEC H6L`239u ACC ZqSczS7uf ADT 6 1 1 >B iJ/[9 ACM .5 1 .1 P:Bg() LUL 4 1 1 A TOTL c+q4sNnE FvRog<3X AEC CrK}mbe ACC M]oaWQu GSR .5 10 5 M 0 ?@tp1?) GNR .5 5 3 M .7 T8v>J4@t GNR .5 4 3 M 1 se_1wCYz GSO 0 0.003916 5 M 0 ZM\Z2L]n GNO 0 0.003 3 M .7 tFG&~tNc GNO 0 0.002 3 M 1 |_Vlw&qu+ D&.+Dx^G END 1B 2>8N d^w6_ SNAP /CH*5w)1
SYNOPSYS 50 gVb;sk^ 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。 Ty7xjIs -2f_e3jF KZ&{Ya 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: -_B*~M/vV` cZA l.}/ *!vwW
T 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? 6m?}oMz 输入 G/b
$cO} wD4Kil=v STORE 9 >Ka}v:E STEPS = 50 K;Fy&p^d CHG l7\Bq+Q NOP usU5q>1 END (r.[b PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET N_wB SIVzc Hm %A%^;3@ 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! CnN PziB I~|.Re9a Tw8$6KUW z`XX[9$qm
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