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 XtdLKYET [HDO^6U Fg_s'G,` ~1sl.8tF 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。 f om"8iL1 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。) x~tQYK L-{r*ccIW RLE j],.`Y ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE rxeXz< OBB 0 .25 3 JZxF)]^ UNITS INCH tuV?:g? 1 GLM 1.6 50 w8I&:"^7< 3 GLM 1.6 50 ,8nZzVo 5 GLM 1.6 50 l?_!eA 6 UMC -0.0625 YMT @ibPL+~-_ 7
WPKTX,k 1 TH .6 u?Mu*r? 2 TH .1 eH/\7)z 3 TH .6 <W')
~o} 4 TH .1 6'!{0 5=m 5 TH .6 >I~z7JS END u@u.N2H.% W+C_=7_ 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。 v};qMceJ 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 0.+eF }'H }(EOQ2TI dU^<7 K:S 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: Ab<Ok\e5 _x1[$A,GuB LOG N@a'd0oTd STO 9 BG0Mj2 PANT }_l
-'t VLIST RAD 1 2 3 4 5 .ASwX VLIST TH ALL AIR
vD9D:vK VLIST GLM ALL e4%*I8
^e END ey\{C`(__y AANT 4@iJ|l END ruA+1-<f SNAP ai
_fN SYNOPSYS 50 Q4LlToHn 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: *oX]=u& L^{;jgd&T9 LOG P`IG9 STO 9 e0WSHg=6@ PANT ~.9o{?pbG VLIST RAD 1 2 3 4 5 [*{\R`M VLIST TH ALL AIR lc?mKW9 VLIST GLM ALL \(U" _NPp END 05VOUa*pb AANT `pd AEC j*~dFGl) ACC + >gbZ-S LUL 4 1 1 A TOTL RR"WO GSR .5 10 5 M 0 K0RYI69_ GNR .5 2 3 M .7 %i
-X@.P GNR .5 1 3 M 1 X>Xp&o END ]{2{:`s SNAP Ld3Bi2d| SYNOPSYS 50 OG^WZ.YU 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: !eAdm ENx@Ex nB@iQxcz 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: nHA`B.:B m{$tO;c/Q STORE 9 syW9Hlm STEPS = 50 !Xx<~lIC CHG bqQO E4; NOP >6l ;/J END 3ES[ N.V# PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET KjwY'aYwr: 9 S|q!? /jqj 此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。 &e]]F# 这是色差校正后的曲线: 2~&hstd% 当然,这对于玻璃模型是有效的,通常我们会替换成真正的玻璃并重新优化。 但目前我们有一个消色差,校正了两个波长。因为我们可以在图表上画一条水平线,它会在两个地方与曲线相交。我们认为这种校正对我们来说不够好。 现在是时候学习制作“超消色差”了。 _95}ifSVm 首先,我们将展示如何使用SYNOPSYS的玻璃地图功能自己找到合适的镜片组合。然后我们将展示程序如何自动完成任务。 <[y$D=n 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。 x
!:9c< 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 {~p7*j^0 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。 Ng'ZAG;O [cQ<dVaTX l'7Mw%6{ 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。 Y7kb1UG !&a;P,_Fb wsJ%*
eYf 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。 N;x<| %peL 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 ^?s~Fk_V ^#BGA|j
7edPH3 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: $\,BpZ
}3 &vFqe,Z (3N"oE.b] 这种方法优于手工操作,因为它可以将不同厂家的玻璃结合在一起。例如,组合5是由一个Ohara玻璃和两个来Schott的玻璃。让我们试试这个组合。我们编辑优化MACro,如下所示。(这里,我们使用了现成的评价函数8,它校正了横向色差和OPD畸变的组合,然后调整了权重。) 'Uko^R)( O@r.> LOG ,5\2C{ STO 9 z
_O,Y oEQ{m5O9 CHG c:llOHA 1 GTB O 'S-FPL55' vcw>v={x 3 GTB S 'N-SSK8' bCA2ik 5 GTB S 'SF1' pFsCd"zv END 8Q^6ibE ~&DB!6* PANT XVrm3aj(m VLIST RAD 1 2 3 4 5 R81{<q'%X VLIST TH ALL +HOCVqx !VLIST GLM ALL RG l=7^M END b46[fa ePq13!FC/ AANT -t@y\vZF, AEC cPq Dsl3 ACC <G~}N ADT 6 1 1 +}7Ea:K ACM .5 1 .1 xS;|jj9 LUL 4 1 1 A TOTL PTbA1.B SZ5O89 AEC Ml8 YyF/~ ACC yn/?=
?0 GSR .5 10 5 M 0 M5GY>3P$c GNR .5 5 3 M .7 ?$|uT GNR .5 4 3 M 1 \7Gg2;TA6o GSO 0 0.003916 5 M 0 .M9d*qp`S GNO 0 0.003 3 M .7 bJQ5- *F GNO 0 0.002 3 M 1 $J QWfGwR ORGv)>C| END `z|=~ bZNIxkc[Dh SNAP <w0NPrS] SYNOPSYS 50 Zm%VG(l 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。 q2x|%HRF $Wit17j ?HrK\f3wWO 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: b8J@K" yZYKwKG vk
@%R 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? ]y3pE}R 输入 kOs(?= T4OguP= STORE 9 4. 1rJa STEPS = 50 $ A-+E\vQ@ CHG I
jZ]_*^! NOP +kjzn]}f END (k%GY<
b P PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET hi!L\yi Ua):y) A &|v{#,ymeb 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! Z?m
-&% -O'{:s~ iM:yX=>a 2Y400
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