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 #J@[Wd RwKdxK+; o%v0h~tn PjZvQ\Z 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。 t'VV>;-RO= 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。) n\QgOSr< ^]7}YF2| RLE R(('/J C ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE Y?S!8-z OBB 0 .25 3 jB`,u|FG UNITS INCH j!_;1++q 1 GLM 1.6 50 ->sm+H-* 3 GLM 1.6 50 XDsx3Ws 5 GLM 1.6 50 Lilr0|U+ 6 UMC -0.0625 YMT !LggIk1 7 M|6A0m#Q 1 TH .6 @GkILFN 2 TH .1 ;fsZ7k4]do 3 TH .6
>[MX:Yh 4 TH .1 +Fuqchjq 5 TH .6 h^?\xm| END cimp/n" \!>3SKs(e 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。 IT(lF 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 $8;R[SU6Y F=`AY^u0 aAJU`=uq 结果很差,需要优化。让我们优化它,改变玻璃模型。制作一个MACro: ?6Jx@ Sh [p{#XwN LOG 61.Brp.eP STO 9 (}a8"]Z PANT {wO3<9 VLIST RAD 1 2 3 4 5 :axRoRg VLIST TH ALL AIR Px$/ _`H VLIST GLM ALL {aY%gk?y#> END 'd.EC# AANT ,-izEr END t?q@H8 SNAP s8-<m,* SYNOPSYS 50 m6TNBX 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: =x!2Ak/) WP?TX b`5 LOG H18Tn!RDS STO 9 }E0,z PANT 74H)|Dkx VLIST RAD 1 2 3 4 5 \Z]UA&v_ VLIST TH ALL AIR NPCs('cd>? VLIST GLM ALL }2<r, END afv~r>q(- AANT )^m%i]L_ AEC mX\TD0$d ACC |zR8rqBX; LUL 4 1 1 A TOTL {XNREjhm GSR .5 10 5 M 0 3^R&:|, GNR .5 2 3 M .7 p<zSJLN GNR .5 1 3 M 1 Qy.w=80kf END *+-}P|S: SNAP XM1WfjE\ SYNOPSYS 50 )=5ng- 在这里,要校正所有10种波长。是时候进行优化了。运行MACro并模拟退火。镜头变得更好,但仍然不太理想: :,Pn3xl I|>^1kr8w yHs-h
该透镜具有曲率求解,并且在每个波长下程序将重新计算它。(我们当然不希望这种情况发生!)因此,我们制作了第二个MACro,如下所示: k *Q<3@S ZT,B(#m STORE 9 cc#gEm)3C STEPS = 50 Db)?i?o}t CHG KMU4n-s"o NOP Tsgk/e9K2? END q8s0AN'@t' PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET <1FC%f/ 9 y9_K, g 此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。 CACTE
这是色差校正后的曲线: _{r=.W+w 当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 VG,u7A*Z# 首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的玻璃地图功能自己找到合适的镜片组合。然后我们将展示程序如何自动完成任务。 BlXB7q, 超消色差一词是马克斯•赫茨伯格在1963年在《应用光学》上发表的一篇论文中首创的。他的理论说,如果你制作一个玻璃库的图表,其中的坐标轴是P*和P**的值,然后选择三个在一条直线上的玻璃,就有可能同时校正四个波长。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC),其中F和C为0.4861和0.6563的夫琅和费谱线,N*为1.014的IR谱线。N**是0.365 um的UV线,给你一个类似的P**的方程。 ANJ$'3tg 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 q0$
!y!~ 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。 LM}Ib. V>R8GSx Bm"KOr$}- 在此图表中,您可以看到每个元件的模型的当前位置(红色圆圈)。他们有点紧凑,但这是一个很短的路线。您需要做的是调整线条,使其连接三种玻璃类型,最好是尽可能长的线条。您往往选择靠近的底部的火石玻璃,并按单击其中一个。这就把线的底部放在那个玻璃上。然后在分布的顶部附近选择一个玻璃,然后单击键将其放在那里。现在选择靠近该线中心的第三个玻璃,并尽可能靠近它。写下这三个玻璃的名字。 _C(m<n XLAN Np%E m\$\ 09 我们有三种潜在的超消色差镜。它们是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您还可以显示相对成本和其他属性,以帮助您选择三个可接受的玻璃。然后你把这三种玻璃镜插入镜头并进行优化。如果不能得到满意的镜头,你可以根据相同的操作选择不同的三个的组合。这个过程相当繁琐,但通常都很有效。 AI,(z;{P 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 Q.]}]QE
h&`e) a>+ ]T;EdK- FST的意思是找到超消色差三片镜。该输入将检查Ohara和Schott编目中所有玻璃类型的组合,并对最适合超消色差的10种进行评级。在命令窗口中输入FST,该程序发现以下内容: sB^<6W!`( r9 ui|>U"
0BH_'ZW 这种方法优于手工操作,因为它可以将不同厂家的玻璃结合在一起。例如,组合5是由一个Ohara玻璃和两个来Schott的玻璃。让我们试试这个组合。我们编辑优化MACro,如下所示。(这里,我们使用了现成的评价函数8,它校正了横向色差和OPD畸变的组合,然后调整了权重。) /RHo1 7qj9&bEy LOG Au4yBm
u STO 9 'h^0HE\~p >p.O0G
gg CHG wQwQXNG 1 GTB O 'S-FPL55' \RvvHty-V 3 GTB S 'N-SSK8' _Y8hb!#( 5 GTB S 'SF1' O
[i#9) END oo=Qt(# /%&2HDA) PANT gF$V$cU VLIST RAD 1 2 3 4 5 ~ECD`N<YF VLIST TH ALL UEozAY !VLIST GLM ALL H&]gOs3So END H63,bNS s Z\HX~*,6 AANT kAu+zX>S+ AEC Kj<^zo%w ACC uO=aaKG ADT 6 1 1 ?r?jl;A& ACM .5 1 .1 tQH+)* LUL 4 1 1 A TOTL %,Ap7X3:QT J2j U4mR AEC Q5FM8Q ACC Q8DQlqHm GSR .5 10 5 M 0 sO.`x* GNR .5 5 3 M .7 <o+<H GNR .5 4 3 M 1 d)pV;6%[$q GSO 0 0.003916 5 M 0 OtGb<v<_H GNO 0 0.003 3 M .7 'JNElXqrv GNO 0 0.002 3 M 1 >2]JXLq >lBD<;T END RTv
qls I =1+h SNAP 1[jb)j1 SYNOPSYS 50 }S3qBQTYL 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。 vP!{",> dw TMq*e Ay
!G1; 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: cCa|YW^j (s{RnD LrATSq@ 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? \mV'mZ9> 输入 6$ Gep ^`G`phd$ STORE 9 ?}m']4p STEPS = 50 5cEcTJL[C CHG MW PvR|Q NOP JB>b`W9 END +e-G,%>9 PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET S6fL>'uQ ND5`Q"k
OX"j# 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! H6&J;yT} i| ZceX/ #'q<v"w XXh6^@H=
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