SYNOPSYS 光学设计软件课程三十一:超消色差
[iE% P^ ld58R 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。 TCAtb('D 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。) 5:(uD3] RLE s'\PU1{ ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE ~ _C[~- OBB 0 .25 3 n"YY:Gm;8 UNITS INCH .{+<o 1 GLM 1.6 50 fY3^L"R 3 GLM 1.6 50 bDI#' F 5 GLM 1.6 50 k(|D0%#b7 6 UMC -0.0625 YMT t,$4J6 7 h=6Zvf<x 1 TH .6 u,i~,M 2 TH .1 (S/f!Dk&3 3 TH .6 vto^[a6? 4 TH .1 ceN*wkGyB 5 TH .6 ER0nrTlB< END 4DY\QvW5 p/jC}[$v 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。 ,!U._ic'B 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 N)Fy#6 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: 5B3S]@% LOG -r%4,4 STO 9 A:$Qt%c .&O}/B PANT 2QwdDKMS_ VLIST RAD 1 2 3 4 5 PCzC8~t VLIST TH ALL AIR 9\9:)q VLIST GLM ALL nNNs3h(Ss END hl`4_`3y SV%;w> AANT )cnH %6X &2-dZK END b77Iw%x7 _U}pdzX? SNAP Fj? Q4_ SYNOPSYS 50 bup)cX^ K|Sh
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: )}QtK+Rq … f9FJ:? AANT ];& @T\Rj AEC Ne7HPSWiOP ACC jWHv9XtW LUL 4 1 1 A TOTL (tQ#('(w GSR .5 10 5 M 0 ;hP43Bi GNR .5 2 3 M .7 &h1.9AO GNR .5 1 3 M 1 s;!TB6b@ 'qR)f\em END *?sdWRbu}l … [(Z{5gK Ox.6]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: zN2CI6 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: s~N WJ*i STORE 9 ?N*m2rv STEPS = 50 RsnKB/ CHG J~.8.]gXW NOP Ph@hk0dgr/ END 9FB k|g"U) PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET TmI~P+5w 9 $tKz|H) (jj=CLe 此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。 然后,它以相同的方式得到镜头。 这是色差校正后的曲线: "u#,#z_ 当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。 因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。 我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 PVfky@wl" 首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的glassmap功能自己找到合适的镜片组合。 然后我们将展示程序如何自动完成任务。 SUv(MA& 超消色差一词是马克斯•赫茨伯格在1963年在《应用光学》上发表的一篇论文中首创的。他的理论说,如果你制作一个玻璃库的图表,其中的坐标轴是P*和P**的值,然后选择三个在一条直线上的玻璃,就有可能同时校正四个波长。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC),其中F和C为0.4861和0.6563的夫琅和费谱线,N*为1.014的IR谱线。N**是0.365 um的UV线,给你一个类似的P**的方程。 )"W__U0 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 zfS0M 屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们的需求。 键入MGT以打开“玻璃表选择”对话框并选择O(Ohara)目录。 显示玻璃图时,单击“图形”按钮,然后选择底部选项。 Mn`);[ 在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。 他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。 您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。 您往往选择靠近的底部的火石玻璃,,并按单击其中一个。 这就把线的底部放在那个玻璃上。 然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。 现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。 写下这三个玻璃的名字。 Jz"Yb
我们有三种潜在的超消色差镜。它们是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您还可以显示相对成本和其他属性,以帮助您选择三个可接受的玻璃。然后你把这三种玻璃镜插入镜头并进行优化。如果不能得到满意的镜头,你可以根据相同的操作选择不同的三个的组合。这个过程相当繁琐,但通常都很有效。 ~kHWh8\b: 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 Uwj|To&QR FST =$kSvCjP PREF ;UU`kk CAT O ,x (?7ZW> CAT S "d1~(0=6<m GO eI20)t`j *@;Pns]L- 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: d v8q&_
SYNOPSYS AI>FST 2c)Ez? -@=As00Bg FST>PREF fXo$1! }:QQ{h_ FST>CAT O L_@P fI FST>CAT S 'YFy6rds =Oyn< FST>GO <c;U 0! m },eV?eGj SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER) ,,}&
Q%5 E@.daUoB SCORE UPPER MIDDLE LOWER OFFSET $"e$#<g 1 0.02120605 O S-FPL53 O S-LAL13 O S-TIM28 0.00000424 (U`<r-n\n 2 0.01881642 O S-FPL55 O S-TIL27 O S-TIH23 0.00000071 h*X5Oh6 3 0.01810522 O S-FPL53 O S-BAL42 O S-NBH53 0.00000154 ~<Eu
@8+_ 4 0.02008505 O S-FPL53 O S-LAL8 O S-NPH1W 0.00000923 ?WEKRl 5 0.02147608 O S-FPL55 S N-SSK8 S SF1 0.00000460 $kAal26 z 6 0.02082027 O S-FPL55 S N-KF9 S SF10 0.00000567 $I*<gn9 7 0.02008505 O S-FPL53 O S-LAL8 O S-NPH1 0.00000923 :OEovk(` 8 0.02026308 S N-FK58 S N-SSK8 S SF4 0.00000296 k-CW?= 9 0.02139100 O S-FPL53 S N-SK4 S SF56A 0.00000909 Ef)v("'w 10 0.01357538 O S-FPL53 O S-BAL11 O S-TIH14 0.00000098 4:Ton %fJ~3mu 这种方法优于手工操作,因为它可以将不同厂家的玻璃结合在一起。例如,组合5是由一个Ohara玻璃和两个来Schott的玻璃。让我们试试这个组合。我们编辑优化MACro,如下所示。(这里,我们使用了现成的评价函数8,它校正了横向色差和OPD畸变的组合,然后调整了权重。) @IE.@1 LOG i>j(Ds v STO 9 K=K]R01/o A>9IE(C_ CHG 8x~'fzf;Sq 1 GTB O 'S-FPL55' 8wH1x
. 3 GTB S 'N-SSK8' v#^ _| 5 GTB S 'SF1' eeVzOq( END 3[*x'"Q;H 9EFQo^
E PANT xoe/I[P]U VLIST RAD 1 2 3 4 5 r]3v.GZy VLIST TH ALL D~Rv"Hh !VLIST GLM ALL 9O4\DRe5c END ;;>G}pG [wkSY>Gu AANT z(dDX%k@ AEC !Bu=?gf ACC k*u4N ADT 6 1 1 MhDPf]`
Gg ACM .5 1 .1 -/ YY.F- LUL 4 1 1 A TOTL =WEWs4V5A i|!D AEC W.sH ACC b O9PpOk+z GSR .5 10 5 M 0 {36QZV*P GNR .5 5 3 M .7 Dzr(Fb GNR .5 4 3 M 1 F9J9zs*, GSO 0 0.003916 5 M 0
M2Zk1Z GNO 0 0.003 3 M .7 -~NjZ=vPh GNO 0 0.002 3 M 1 :G4)edwe W<\*5oB%H END |'QgL0?
1 ~s$< SNAP y.aeXlc[ SYNOPSYS 50 z{(c-7*
[P3
Z"& 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。 AVO$R\1YR 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: ,|^ lqY 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? 4c,{Js 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!
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