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 ;q*e=[_DF Q%xC}||1s" l1f\=G?tmU ?Y@N`S 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。 q
FAT]{{ 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。) ~]QHk?[wc Hv2De0W RLE 9I4K}R ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE [eC2"&} OBB 0 .25 3 gHo?[pS%y UNITS INCH zG(\+4GE! 1 GLM 1.6 50 r-Pkfy( 3 GLM 1.6 50 r,h%[JKM 5 GLM 1.6 50 u:=7l 6 UMC -0.0625 YMT B]Thn 7 oz,e/v8~ 1 TH .6 9Gnc9_]I;W 2 TH .1 !O<)\)|g 3 TH .6 b45-:mi! 4 TH .1 NxsBX:XDn 5 TH .6 y !_C/!d END mWsI}2 !6*"( 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。 t+!$[K0/ 单击“获取光谱”按钮后,单击“应用于镜头”按钮。镜头现在有更广泛的光谱。这是我们的起始镜头,在SketchPad显示屏中 <$IM8Y5p+w `Tv[DIVW 9po3m]|zy 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: 2Eu`u!jhx Y2~nBb LOG tM'P m STO 9 $xPaYf PANT 4bYK}oS VLIST RAD 1 2 3 4 5 uFinv2Z' VLIST TH ALL AIR Q o{/@ VLIST GLM ALL -#N.X_F END \D*KGd]M0 AANT V<T9&8l+: END hYG6 pTCb SNAP `T5W}p[6 SYNOPSYS 50 Ezd_`_@R 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: woGAf)vV# P*3BB>FO LOG 1cpiHZa STO 9 .uMn0PE PANT CTq&-l:f VLIST RAD 1 2 3 4 5 h7lDHIQf VLIST TH ALL AIR l)1r+@)\ VLIST GLM ALL 4R1<nZ"e~ END ;;6uw\6
O AANT VJ]JjB
j AEC Y[}>CYO ACC 3u*4o=4e LUL 4 1 1 A TOTL F%@aB<Nu GSR .5 10 5 M 0 /<|%yE&KhJ GNR .5 2 3 M .7 P2#XKG GNR .5 1 3 M 1 i:Y^{\Z?V END 1mOh{:1u SNAP 7QiIiWqIWC SYNOPSYS 50 vqDu(6!2 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: \fz<.l] 0" mwHB(7YS, 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: 8]/bK5` rWa2pO STORE 9 MyJ%`@+1 STEPS = 50 Jh,]r?Bd CHG %)zodf NOP `yrB->|vG END 3no%E03p PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET V5V
bJBpf 9
mHdA2 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。 ~=M7 3U# 这是色差校正后的曲线: iT3BF"ZqBO 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。 Yvw(tj5_5 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。 J\twZ>w~0 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。 [%y';`( x 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 !Xf5e*1IS 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。 .sha& i[7\[ gc_:%ki 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。 Rr&h!YMb %g{X ? |W,&
Hl7 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。 @ym v< Mo 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 +%yfcyZ. %?0:vn g:g\>@Umo 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: h\fjBDU^ N)uSG&S: x-WmMfcz& 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。) }7|1 6tgt>\y LOG [kVS
O STO 9 >)fi^ ,1~"eGl! CHG n4;.W#\ 1 GTB O 'S-FPL55' EH+"~-v)ae 3 GTB S 'N-SSK8' ! ` 5 GTB S 'SF1' W,V:R END ysQ_[
]/ '.IW.{;$ PANT &N2N6&Ta/ VLIST RAD 1 2 3 4 5 .F98G/s VLIST TH ALL + [iQLM?zo !VLIST GLM ALL uw>Ba %5 END SE@LYeC}dE d[@X% AANT E:UW#S%A
f AEC [_R~%Yh+'E ACC \(?rQg@U ADT 6 1 1 x|/|jzJSX ACM .5 1 .1 h]IxXP?h[ LUL 4 1 1 A TOTL zqim R#u
sJB;3"~ AEC bkOv2tZ ACC >:74%D0UF GSR .5 10 5 M 0 u1J0$ GNR .5 5 3 M .7 ^n*)7K[
GNR .5 4 3 M 1 "@e3EX7h GSO 0 0.003916 5 M 0 Sj%u)#Ub GNO 0 0.003 3 M .7 6dq(T_eG GNO 0 0.002 3 M 1 J{.{f 5V?&8GTe END )Kc<j!8-[ ((YMVe SNAP wcrCEX=I>{ SYNOPSYS 50 ,;EIh} 在运行了这个程序和模拟退火之后,我们得到了一个透镜,在从第一个波长和中间波长,在全场上都被校正的很好,尽管第10个波长(0.4um)并没有像其他波长那样被矫正的那么好。 l.67++_ \r/rBa\ Lu?C-$a C 我们猜测三种玻璃的顺序。有六种可能的组合,通过尝试,我们发现5 1 3的顺序更好。我们以同样的方式进行,查看FST返回的每个组合。第六组更好: R6` WN hE-h`'ha` E-T)*`e 现在我们在整个(非常宽)光谱区域上校正到大约四分之一波长。我们的第二个MACro现在展示了什么? ih58<Up5 输入 Z+*9#!?J $njUXSQ; STORE 9 u0JB\)(-/h STEPS = 50 T:27r8"Rh CHG cXA
i k- NOP w#ZoZZ wh END /Wi[OT14 PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET AFq~QXmr) { }:#G :NhO2L 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! /j#n |6.l7u?d LoURC$lS h0(BO*cy
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