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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

yKJ^hv"#  
TTpF m~?(  
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。 GLyh1qNX  
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。)

B pT&vbY  
    RLE _HsvF[\[  
    ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE w.f [)  
    OBB 0 .25 3 R.N*G]K5  
    UNITS INCH %*OJRL`  
    1 GLM 1.6 50 JyO lVs<T  
    3 GLM 1.6 50 b G)MG0<TT  
    5    GLM 1.6 50 B*IDx`^Y  
    6    UMC -0.0625 YMT ]Ho`*$dD  
    7 8H?AL RG  
    1    TH .6 P{18crC[1  
    2    TH .1 k6BgY|0gC  
    3    TH .6 #EUgb7  
    4    TH .1 Z.pw!mu"  
    5    TH .6 z7C1&bGe  
    END
x3 |'jmg  
ub5hX{uT  
我们还没有指定波长,所以我们得到了默认的CdF光线。 我们需要改变这一点。 打开Spectrum Wizard(MSW),然后更改指示的点。
7p6J   
单击“获取光谱”按钮后,单击“应用于镜头”按钮。 镜头现在有更广泛的光谱。 这是我们的起始镜头,在SketchPad显示屏中
aehMLl9cl  
结果很差,需要优化。 让我们优化它,改变玻璃模型。 制作一个MACro:
".f:R9-  
    LOG <h9\A&  
    STO 9 m12 B:f  
R:N-y."La.  
    PANT _+iz?|U  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 <>s\tJ  
    VLIST TH ALL AIR  HU9y{H  
    VLIST GLM ALL (N4(r<o;  
    END i:ZA{hA`c  
@U@yIv  
    AANT :g#it@  
\DK*> k  
    END RCXSz  
R"`{E,yj  
    SNAP (}1f]$V  
    SYNOPSYS 50
&Q>'U6"%  
u V7Hsg9l  
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:
[t{ #@X  
    … 7"ps#)O  
    AANT XWpnZFjE  
    AEC E2'e}RQ  
    ACC tY'QQN||  
    LUL 4 1 1 A TOTL pVS2dwBqE  
    GSR .5 10 5 M 0 y51D-vj  
    GNR .5 2 3 M .7 yX3H&F6  
    GNR .5 1 3 M 1 kTW g31]~  
c0q)  
    END @H0%N53nE  
    …
x=Jn&4q  
NqE7[wH  
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:
K/v-P <g  
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:
?3,tG z)  
    STORE 9 O&iYGREO  
    STEPS = 50 ^jjJM|a  
    CHG D*'M^k|1  
    NOP eZ5}O0sfp  
    END SoU'r]k1x  
    PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET hRIS [#z;U  
    9
u%T$XG  
a<jE 25t  
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:
vr;Br-8  
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。 #r)1<}_e#  
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。 gzCMJ<3!D  
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。 $1zeY6O  
我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 np\2sa`  
屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。 显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。
ZQ-`l:G  
在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。 他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。 您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。 您往往选择靠近的底部的火石玻璃,,并按单击其中一个。 这就把线的底部放在那个玻璃上。 然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。 现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。 写下这三个玻璃的名字。
oEoJa:h  
我们有三种潜在的超消色差镜。它们是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您还可以显示相对成本和其他属性,以帮助您选择三个可接受的玻璃。然后你把这三种玻璃镜插入镜头并进行优化。如果不能得到满意的镜头,你可以根据相同的操作选择不同的三个的组合。这个过程相当繁琐,但通常都很有效。 CU1\C*  
另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入
vLFaZ^(  
    FST S{i@=:  
    PREF G4%M$LJ h  
    CAT O |z.GSI_!)  
    CAT S )  v5n "W  
    GO
w+q;dc8  
m2q;^o:J  
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:
:CST!+)o  
    SYNOPSYS AI>FST k.xv+^b9Q  
6(^Upk=59  
    FST>PREF dwbY"t[9  
+<WRB\W  
    FST>CAT O <Z:8~:@  
    FST>CAT S 4:eq{n  
G q:4rG|  
    FST>GO ?V)C9@bp  
MRg\FR 2>1  
    SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) '=,rb  
Z++Z@J"  
            SCORE       UPPER              MIDDLE             LOWER                   OFFSET Ik-E4pxKo  
    1        0.02120605 O S-FPL53          O S-LAL13          O S-TIM28             0.00000424 Q@W|GOH3  
    2        0.01881642 O S-FPL55          O S-TIL27          O S-TIH23             0.00000071 i=X*  
    3        0.01810522 O S-FPL53          O S-BAL42          O S-NBH53             0.00000154 RJ}yf|d-C  
    4        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1W             0.00000923 g[wP!y%V  
    5        0.02147608 O S-FPL55          S N-SSK8           S SF1                 0.00000460 B?lBO V4v4  
    6        0.02082027 O S-FPL55          S N-KF9            S SF10                0.00000567 7hF,gl5  
    7        0.02008505 O S-FPL53          O S-LAL8           O S-NPH1              0.00000923 UK~B[=b9  
    8        0.02026308 S N-FK58           S N-SSK8           S SF4                 0.00000296 O`[iz/7m  
    9        0.02139100 O S-FPL53          S N-SK4            S SF56A               0.00000909 MpIw^a3(r  
    10      0.01357538 O S-FPL53          O S-BAL11          O S-TIH14             0.00000098
nl-t<#z[  
nze1]3`  
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。)
WW [`E  
    LOG ELrZ8&5G  
    STO 9 ]Z$TzT&@%  
cbu nq"  
    CHG le^_6| ek  
    1 GTB O 'S-FPL55' 4)odFq:  
    3 GTB S 'N-SSK8' eN| HJ=  
    5 GTB S 'SF1' V3 _b!  
    END <5ft6a2fQ  
[Zt# c C+  
    PANT gN, k/U8  
    VLIST RAD 1 2 3 4 5 _/jUs_W  
    VLIST TH ALL ?zhI=1 ED%  
    !VLIST GLM ALL <=m 30{;f  
    END )+w/\~@  
xOV A1p b,  
    AANT | z#m  
    AEC t(j_eq}J  
    ACC 8_<&f%/  
    ADT 6 1 1 8!uL-_Bn  
    ACM .5 1 .1 T\2) $  
    LUL 4 1 1 A TOTL zJfK4o  
Esz1uty  
    AEC > h,y\uV1  
    ACC 49xp2{  
    GSR .5 10 5 M 0 ~tg1N^]kV  
    GNR .5 5 3 M .7 (0OSGG9  
    GNR .5 4 3 M 1 Ox7uG{t$#  
    GSO 0 0.003916 5 M 0 Z:UgozdC  
    GNO 0 0.003 3 M .7 b(|%Gbg@c  
    GNO 0 0.002 3 M 1 nIV.9#~&  
!@^y)v  
    END to!mz\F  
WyBQ{H{So  
    SNAP i>tW|N  
    SYNOPSYS 50
%z-dM` i  
8S.')<-f  
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。
QmH/yy3.%  
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.b8ZBNj>  
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?
FylWbQU9  
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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