SYNOPSYS 光学设计软件课程第31课：超消色差

第31课：超消色差
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。

在第8课展示了如何选择三种玻璃类型，以便在三个波长下校正轴向色差。

对于许多设计而言，总是需要足够好的。

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。

）
RLE
ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE
OBB 0 .25 3
UNITS INCH
1 GLM 1.6 50
3 GLM 1.6 50
5GLM 1.6 50
6UMC -0.0625 YMT
7
1TH .6
2TH .1
3TH .6
4TH .1
5TH .6
END
我们还没有指定波长，所以我们得到了默认的CdF线。

我们需要改变这一点。

打开Spectrum Wizard（MSW），然后更改指示的点。

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
很差，需要优化。

让我们优化它，改变玻璃模型。

制作一个MACro：
LOG
STO 9
PANT
VLIST RAD 1 2 3 4 5
VLIST TH ALL AIR
VLIST GLM ALL
END
AANT
END
SNAP
SYNOPSYS 50
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Merit功能编号6，因此只需单击Back to MACro 编辑器按钮即可。

这给了我们一个简单的评价函数：
…
AANT
AEC
ACC
LUL 4 1 1 A TOTL
GSR .5 10 5 M 0
GNR .5 2 3 M .7
GNR .5 1 3 M 1
END
…
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：
这种校正状态怎样？我们可以要求AI向我们展示所有波长的离焦 - 但目前这是不明智的。

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：
STORE 9
STEPS = 50
CHG
NOP
END
PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET
9
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，它以原样的方式得到镜头。

这是色差校正曲线：
当然，这对于玻璃模型是有效的，通常我们会替换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。

我们知道这一点，因为人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的目的来说不够好。

现在是时候学习制作“超消色差”了。

首先，我们将展示如何使用SYNOPSYS的glassmap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，这是非常省时。

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目录的图表，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。

我们将简要概述手工操作的程序，以便您知道如何操作。

屏幕上的SYNOPSYS玻璃图可以向我们展示我们需要的那种情节。

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。

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。

您选择往往靠近的底部的火石玻璃，，并按<ctrl>单击其中一个。

这就把线的底部放在那个玻璃上。

然后在分布顶部附近选择一个玻璃，然后单击<shift>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。

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，你可以根据相同的程序选择不同的三个。

这个过程相当繁琐，但通常都很有效。

另一个步骤是让程序为您选择玻璃组合。

在CW中输入
FST
PREF
CAT O
CAT S
GO
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。

该程序发现以下内容:
SYNOPSYS AI>FST
FST>PREF
FST>CAT O
FST>CAT S
FST>GO
SUPERACHROMAT GLASS SEARCH RESULTS (LOWER SCORES ARE BETTER)
SCORE UPPER MIDDLE LOWER OFFSET
10.02120605 O S-FPL53 O S-LAL13 O S-TIM28 0.00000424 20.01881642 O S-FPL55 O S-TIL27 O S-TIH23 0.00000071 30.01810522 O S-FPL53 O S-BAL42 O S-NBH53 0.00000154
40.02008505 O S-FPL53 O S-LAL8 O S-NPH1W 0.00000923 50.02147608 O S-FPL55 S N-SSK8 S SF1 0.00000460 60.02082027 O S-FPL55 S N-KF9 S SF10 0.00000567 70.02008505 O S-FPL53 O S-LAL8 O S-NPH1 0.00000923 80.02026308 S N-FK58 S N-SSK8 S SF4 0.00000296 90.02139100 O S-FPL53 S N-SK4 S SF56A 0.00000909
10 0.01357538 O S-FPL53 O S-BAL11 O S-TIH14
0.00000098
这种方法优于手工操作，因为它可以将不同厂家的眼镜结合在一起。

例如，组合5是由一个奥哈拉玻璃和两个来自肖特的。

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，它校正了横向和OPD畸变的组合，然后调整了权重。

)
LOG
STO 9
CHG
1 GTB O 'S-FPL55'
3 GTB S 'N-SSK8'
5 GTB S 'SF1'
END
PANT
VLIST RAD 1 2 3 4 5
VLIST TH ALL
!VLIST GLM ALL
END
AANT
AEC
ACC
ADT 6 1 1
ACM .5 1 .1
LUL 4 1 1 A TOTL
AEC
ACC
GSR .5 10 5 M 0
GNR .5 5 3 M .7
GNR .5 4 3 M 1
GSO 0 0.003916 5 M 0
GNO 0 0.003 3 M .7
GNO 0 0.002 3 M 1
END
SNAP
SYNOPSYS 50
在运行了这个程序和模拟退火之后，我们得到了一个透镜，在轴上的1/10波和半波在全场上，尽管颜色10（0。

4）并没有像其他的那样被矫正。

但我们只猜测了三种玻璃的顺序。

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。

第六则更好:
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。

我们的第二个MACro现在展示了什么？
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计?简单。

和往常一样，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，这是一个很棒的镜头!。