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 P+D|_3j Ve')LY< z.\[Va$@l ) J:'5hz 本课将探索SYNOPSYS的一个独特功能,当您需要出色的色差校正时,它可以提供帮助,甚至比复消色差更好。 6H . L!tUI 假设您正在设计一个在0.4到0.9微米范围内使用的镜头。你能用复消色差吗?让我们来看看。这是一个初始结构的RLE文件,除了最后一个表面外,所有表面都是平的,这将为我们提供一个6英寸孔径 F / 8望远镜物镜。(复制这些行并将它们粘贴到MACro编辑器中。) #RZJ1uL 9#.NPfMF RLE t8wz'[z ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE vX!dMJa0 OBB 0 .25 3 !ktA"Jx UNITS INCH {
?1mY" 1 GLM 1.6 50 S]e~)IgO 3 GLM 1.6 50 fQ?n( 5 GLM 1.6 50 <o"D/<XnB3 6 UMC -0.0625 YMT
xaq=?3QOH 7 jd*%.FDi{ 1 TH .6 .w*{=x0k 2 TH .1 :[ZC-hc\ 3 TH .6 <8xP-(wk; 4 TH .1 ]!S)O|_D[ 5 TH .6 SS<+fWXE END 2+G:04eS,e IQ27FV|3 我们还没有指定波长,所以我们得到了默认的CdF光线。我们需要改变这一点。打开光谱向导(MSW)对话框,然后更改指示的点。 ]$`s}BN 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 >t6'8g"T ,BN}H-W\2 Cg%I)nz 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: h-v&I> m@
'I|!^ LOG @8 yE( STO 9 9W,}AWf:Y PANT L)//-
k9 VLIST RAD 1 2 3 4 5 Y=wP3q VLIST TH ALL AIR gQcr'[[a VLIST GLM ALL (nP* END m3v*,~ AANT < c4RmnA END JNz"lTt>[g SNAP MZ+IorZl SYNOPSYS 50 cB"F1~z 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: 0?*I_[Y dvdBRrf LOG b-=[(]_$h STO 9 `8b6
/ PANT 06W=(fY VLIST RAD 1 2 3 4 5 ,IvnNnl2 VLIST TH ALL AIR @p'v.;~# VLIST GLM ALL 01d26`G$i~ END aw@Aoq AANT 4lKbw4[a AEC {<{G 1y~ ACC Z
5YW L4s LUL 4 1 1 A TOTL 0tL/:zID GSR .5 10 5 M 0 7VZ JGRnn GNR .5 2 3 M .7 WD do{ GNR .5 1 3 M 1 /gy:#-2Gy END DlkKQ SNAP ~ M>zO#U6 SYNOPSYS 50 H;!hp0y 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: v{*X@)$ Ch!Q? 4 8'\,&f`Y 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: i&G`ah> uV:uXQni`` STORE 9 ?m7" G) STEPS = 50 s6hWq&C CHG `1v!sSR0R NOP {3uSg) END X@4d~6k? PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET l@F
e(^5E 9 oK1[_ko| 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。 c]0 这是色差校正后的曲线: Mz.&d: 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。 nMvIL2:3 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。 v#2qwd3x 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。 p00Bgo 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 Ln%_8yth 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。 '>3RZ&O Llc|j&yHQ CN>};>WlG 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。 G[-jZ F+9`G[ &rWJg6/ 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。 nt`l6b 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 T.dO0$,Q@$ Y6DiISl |MrH@v7S 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: uM<+2S 07Cuoqt2 sU!q~`; J 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。) rAdcMFW d~$t{46 LOG g%P4$|C9i STO 9 <aD+Ki6 Lcb59Cs6e CHG *4VP5]! 1 GTB O 'S-FPL55' xEWa<P#.u 3 GTB S 'N-SSK8' LMzYsXG*[ 5 GTB S 'SF1' !K)|e4$ END FMr$cKvE]W iW$i%`> PANT 0].5[Jo VLIST RAD 1 2 3 4 5 7NqV* VLIST TH ALL )U`kU`+' !VLIST GLM ALL qz2d'OhmtH END ;BvWU\! '(>N
gd[ AANT 0zNS;wvv& AEC x;aZ& ACC &!MKqJ@t ADT 6 1 1 39eoL;O_ ACM .5 1 .1 qT%E[qDS LUL 4 1 1 A TOTL H9[.#+ln cIkLdh AEC :9qB{rLi} ACC q=(wK& GSR .5 10 5 M 0 M#|xj <p GNR .5 5 3 M .7 ^jA^~h3(W GNR .5 4 3 M 1 $OuA<- GSO 0 0.003916 5 M 0 pDfF'jt9 GNO 0 0.003 3 M .7 $6Psq=| GNO 0 0.002 3 M 1 !4fL|0 }c:0cl END _JoA=<O! kXRD_B5& SNAP ibL;99 # SYNOPSYS 50 ]~,'[gWb 在运行了这个程序和模拟退火之后,我们得到了一个透镜,在从第一个波长和中间波长,在全场上都被校正的很好,尽管第10个波长(0.4um)并没有像其他波长那样被矫正的那么好。 Hu.d^@V \t3i9#Q SOJHw6 我们猜测三种玻璃的顺序。有六种可能的组合,通过尝试,我们发现5 1 3的顺序更好。我们以同样的方式进行,查看FST返回的每个组合。第六组更好: d4tVK0
~ WOoVVjMM xRmB?kM3]5 现在我们在整个(非常宽)光谱区域上校正到大约四分之一波长。我们的第二个MACro现在展示了什么? LdV_7) 输入 p};<l@ ='azVw%_ STORE 9 T8 k o P STEPS = 50 7="V7 CHG [;+YO) NOP wu3ZSLY END K+H82$
# PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET c$TBHK;c i=rW{0c% *{Vyt5 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! JM0)x}]+ IAQ=d4V& ,;;~dfHm yuWrU<Kw
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