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optics1210 2018-09-21 10:53

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差

FL(gwfL  
"aB]?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。 Ds&)0Iwf  
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。)

- Kj$A@~x  
    RLE 0O!%NL[,  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE eZI&d;i  
    OBB 0 .25 3 PX\}lTJ  
    UNITS INCH wvx N6  
    1 GLM 1.6 50 1 (P >TH  
    3 GLM 1.6 50 rM=Q.By+\  
    5    GLM 1.6 50 goIn7ei92  
    6    UMC -0.0625 YMT Ju)2J?Xs5  
    7 ,5t.0XqS  
    1    TH .6 S%mN6b~{  
    2    TH .1 9);a0}*5  
    3    TH .6 #u|;YC  
    4    TH .1 ; =F^G?p^  
    5    TH .6 /LPSI^l!m  
    END
SZ1+h TY7d  
DWm$:M4 z  
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Spectrum Wizard(MSW),然后更改指示的点。
I&Yu=v/_  
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
2ai \("?  
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:
1i2jYDB"  
    LOG xJ^Gtq Um  
    STO 9 VSmshld  
-;Cl0O%  
    PANT )q&uvfQ1(  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 'u_'y  
    VLIST TH ALL AIR ,)S|%tDW  
    VLIST GLM ALL DH)@8)C  
    END oKA8)~Xqou  
5<,}^4wWZ  
    AANT .OXvv _?<  
19 bP0y  
    END )Qp?N<&'  
_d %H;<_  
    SNAP Y;xVB" (  
    SYNOPSYS 50
{j ${i  
`)1_^# k  
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Merit功能编号6,因此只需单击Back to MACro编辑器按钮即可。 这给了我们一个简单的评价函数:
vT\`0di~  
    … 6yv*AmFh  
    AANT B~caHG1b  
    AEC Mf/zSQk+  
    ACC :T5l0h-eC  
    LUL 4 1 1 A TOTL [=S@lURzm@  
    GSR .5 10 5 M 0 cDm_QYQ  
    GNR .5 2 3 M .7 I$9 t^82j  
    GNR .5 1 3 M 1 ?9 :{p  
cl^wLC'o  
    END o_b j@X  
    …
(NScG[$}  
EoIP#Cnd1  
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:
MftX~+  
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:
ZK{VQ~  
    STORE 9 y9pQ1H<F;  
    STEPS = 50 v&xk?F?WU,  
    CHG ,DXNq`24  
    NOP az?B'|VX  
    END Y>R|Uf.o z  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET F1w~f <  
    9
J0C,K U(  
b H?dyS6Bx  
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。 这是色差校正后的曲线:
kNd[M =%  
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。 ,Hch->?Og  
首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的glassmap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。 F?T3fINR  
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。 b@/z^k{%  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 ,*@m<{DX)  
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。
Gv?'R0s  
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。
sn}U4=u  
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。 N&-d8[~  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
w2@ `0  
    FST tceQn ^|<  
    PREF ^z "90-V^  
    CAT O f+Put  
    CAT S a4 O  
    GO
CLdLO u"  
]uWx<aD B  
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。该程序发现以下内容:
kzbgy)PK3  
    SYNOPSYS AI>FST [ 3]!*Cd  
=V/$&96Q  
    FST>PREF {h7*a=  
ne oT\HV  
    FST>CAT O <6Y o%xt  
    FST>CAT S [`6|~E"F  
eeoIf4]  
    FST>GO %)i?\(/  
f:KKOLm  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) rPv+eM" >  
DSM,dO'  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET >C*q  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 QG4#E$ c  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 kC!7<%(  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 /=FQ {tLr  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 T]Vh]|_s  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 : N>5{  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 ]mn(lK  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 - 9UQs.Nv  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 wbU pD(  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 Vx~[;*{,C9  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
V#ZF0a]  
>wNE!Oa*B  
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。)
$83TA> <a  
    LOG Qx>S>f  
    STO 9 lo,?mj%M  
MV-fDqA(  
    CHG D`o* OlU  
    1 GTB O 'S-FPL55' #c5G"^)z  
    3 GTB S 'N-SSK8' '%. lY9D  
    5 GTB S 'SF1' %A,4vLe~6  
    END zRx-xWo  
G)?VC^Q  
    PANT ]>b.oI/  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 JY(_}AAu  
    VLIST TH ALL P B.@G,)  
    !VLIST GLM ALL xm6=l".%z  
    END J)6RXt*!  
+`r;3kH ..  
    AANT ZL:nohB  
    AEC a-MDZT<xA+  
    ACC ]uI#4t~  
    ADT 6 1 1 SaH0YxnY+  
    ACM .5 1 .1 S#/[>Cb  
    LUL 4 1 1 A TOTL qSlC@@.>  
I: P/ ?-  
    AEC  O3bo3Cm$  
    ACC <T>C}DGw  
    GSR .5 10 5 M 0 )(oRJu)y  
    GNR .5 5 3 M .7 L%# #U'e3  
    GNR .5 4 3 M 1 il(dVW  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 v/ dSz/<]  
    GNO 0 0.003 3 M .7 u7=`u/  
    GNO 0 0.002 3 M 1 G'^Qi}o  
> )YaWcI  
    END gI~R u8  
t|0Zpp;  
    SNAP ,]gYy00w0s  
    SYNOPSYS 50
5`53lK.C  
y/Fv4<X  
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。
 )`!i"  
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:
~e~iCyW;S  
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?
(]n^_G#-$  
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!

打怪 2021-08-20 15:16
学习一下
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