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 0Q1FL MLV R cY>k Xqp|VbDca >idBS 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。 BhpOXqg 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。) @/J[t s)voII& RLE "`}~~.q ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE QVZD/shq OBB 0 .25 3 {-9jm%N UNITS INCH LL!.c 1 GLM 1.6 50 va/m~k|i 3 GLM 1.6 50 z2ms^Y=j 5 GLM 1.6 50 mtic> 6 UMC -0.0625 YMT C2]Kc{4 7 ]u-SL md 1 TH .6 F0~k1TDw 2 TH .1 W]<$0 3 TH .6 ?wMHS4 4 TH .1 IC/(R! Crj 5 TH .6 |sqZ $Mu END G
DSfT{kK\ g*\/N,"z 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。 dNY"]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\t1T(C| N)R[6u} PZ:u_*Vu` 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: M"=n>;*X "re-@Baw LOG "SWMk! STO 9 dYFzye PANT RKd VLIST RAD 1 2 3 4 5 { PlK@#UN VLIST TH ALL AIR 1Wg-x0R VLIST GLM ALL [~5p>' END x9>\(-uU AANT kg5ev8 END Tm+;0 SNAP {!ZyCi19 SYNOPSYS 50 @54*.q$ 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: *E>.)B i ;:&?=d LOG ;'T{li2 STO 9 -ML6d&cm PANT &Y|Xd4: VLIST RAD 1 2 3 4 5 $KV&\Q3\0 VLIST TH ALL AIR n[xkSF^) VLIST GLM ALL Df07y<>7Q END S{F-ttS" AANT [um&X=1V8 AEC =Je>`{J ACC +,'T=Ic{ LUL 4 1 1 A TOTL H(+<)qH GSR .5 10 5 M 0 =Cf] GNR .5 2 3 M .7 /
YiQ\ GNR .5 1 3 M 1 iMP END 0V,Nv9!S SNAP yFIy`9R SYNOPSYS 50 -*VKlZ8- 在这里,要校正所有10种波长。是时候进行优化了。运行MACro并模拟退火。镜头变得更好,但仍然不太理想: C.a5RF0 cleOsj;S ;~ 4k7Uz 该透镜具有曲率求解,并且在每个波长下程序将重新计算它。(我们当然不希望这种情况发生!)因此,我们制作了第二个MACro,如下所示: ^~ =9 b=##A STORE 9 dFW=9ru+MQ STEPS = 50 cH`^D?#se CHG q1Qje%9@t NOP (ClhbfzD END 5vp|?-\h> PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET
Ayx^Wp*s 9 R zR?&J 此文件删除所有的求解(和拾取,如果有的话),然后绘制离焦。然后,它以相同的方式得到镜头。 8m=Z|"H@ 这是色差校正后的曲线: %n$^-Vc& 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。 mL L$| 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。 @Z(rgF{{ 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。 /9ZcM]X B 我们将简要概述手工操作的程序,以便您知道如何操作。 9V!-ZG 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。 % +Pl+`?E K!{5[G W*T{,M@Y 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。 z MdC 8:;#,Urr ma8wmQ9 JR 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。 Rq)BssdF 另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。在CW中输入 WO</Q6+ Ueyw;Y 66:ALFwd7 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: #!#z5DJu -e>|kPfv! ziL^M"~2 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。) tB6k|cPC U{1z;lJ LOG KsdG(.I+ek STO 9 QXQ bkQ3c-C< CHG B4W\
t{ 1 GTB O 'S-FPL55' (Pi-uL<[a 3 GTB S 'N-SSK8' av' *u 5 GTB S 'SF1' H^(L90 END " ~$$ QlzQ]:dWC PANT RsSXhPk? VLIST RAD 1 2 3 4 5 xPQL?. VLIST TH ALL "DckwtG:% !VLIST GLM ALL d'zT:g END m6n hC k/`i6%F#m AANT pCt}66k} AEC P^IY:
-s ACC 1j3=o }m ADT 6 1 1 FBYODw ACM .5 1 .1 XVUf,N, LUL 4 1 1 A TOTL S<oQ}+4[~ D VwCx^ AEC a-PGW2G ACC YFx=b!/s GSR .5 10 5 M 0 \3^Pjx GNR .5 5 3 M .7 ,P@QxnQ GNR .5 4 3 M 1 lO2k< GSO 0 0.003916 5 M 0 @d)a~[pm GNO 0 0.003 3 M .7
5-'vB GNO 0 0.002 3 M 1 |~NeB"l{ @hT;Bo2G] END yiT{+;g^ {wu!6\:<?? SNAP eTZ`q_LfI1 SYNOPSYS 50 q<XcOc5 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。 w-:
D oQvFrSz 1URsHV!xcM 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: ZjD2u8e Yq;&F0paK {Gkn_h-^ 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? MZ^Ch 输入 Oxn'bh6R0 P1QB`&8F STORE 9 \UQ],+H STEPS = 50 1UyH0`& CHG y''V"Be NOP Kq6qXc\x END @7|)RSBQz PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET g
=\13#F X,53c$ s}!"a8hU` 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! s=j O;K$ m?vAyi 4H9xO[iM fiqj;GW
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