SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十一：超消色差
本課將探索SYNOPSYS的一個獨特功能，當您需要出色的色差校正時，它可以提供幫助，甚至比復消色差更好。
假設您正在設計一個在0.4到0.9微米范圍內使用的鏡頭。你能用復消色差嗎？讓我們來看看。這是一個初始結構的RLE文件，除了最后一個表面外，所有表面都是平的，這將為我們提供一個6英寸孔徑 F / 8望遠鏡物鏡。（復制這些行并將它們粘貼到MACro編輯器中。）
RLE
ID WIDE SPECTRAL RANGE EXAMPLE
OBB 0 .25 3
UNITS INCH
1 GLM 1.6 50
3 GLM 1.6 50
5 GLM 1.6 50
6 UMC -0.0625 YMT
7
1 TH .6
2 TH .1
3 TH .6
4 TH .1
5 TH .6
END
我們還沒有指定波長，所以我們得到了默認的CdF光線。我們需要改變這一點。打開光譜向導（MSW）對話框，然后更改指示的點。
單擊“獲取光譜”按鈕后，單擊“應用于鏡頭”按鈕。鏡頭現在有更廣泛的光譜。這是我們的起始鏡頭，在SketchPad顯示屏中
結果很差，需要優(yōu)化。讓我們優(yōu)化它，改變玻璃模型。制作一個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
現在將鼠標放在AANT命令后的空行上，然后單擊按鈕
。默認選擇評價函數6，因此只需單擊返回宏編輯器按鈕即可。這給了我們一個簡單的評價函數：
LOG
STO 9
PANT
VLIST RAD 1 2 3 4 5
VLIST TH ALL AIR
VLIST GLM ALL
END
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
SNAP
SYNOPSYS 50
在這里，要校正所有10種波長。是時候進行優(yōu)化了。運行MACro并模擬退火。鏡頭變得更好，但仍然不太理想：
該透鏡具有曲率求解，并且在每個波長下程序將重新計算它。（我們當然不希望這種情況發(fā)生�。┮虼耍覀冎谱髁说诙䝼�MACro，如下所示：
STORE 9
STEPS = 50
CHG
NOP
END
PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET
9
此文件刪除所有的求解（和拾取，如果有的話），然后繪制離焦。然后，它以相同的方式得到鏡頭。
這是色差校正后的曲線：
當然，這對于玻璃模型是有效的，通常我們會替換成真正的玻璃并重新優(yōu)化。 但目前我們有一個消色差，校正了兩個波長。因為我們可以在圖表上畫一條水平線，它會在兩個地方與曲線相交。我們認為這種校正對我們來說不夠好。 現在是時候學習制作“超消色差”了。 首先，我們將展示如何使用SYNOPSYS的玻璃地圖功能自己找到合適的鏡片組合。然后我們將展示程序如何自動完成任務。
超消色差一詞是馬克斯•赫茨伯格在1963年在《應用光學》上發(fā)表的一篇論文中首創(chuàng)的。他的理論說，如果你制作一個玻璃庫的圖表，其中的坐標軸是P*和P**的值，然后選擇三個在一條直線上的玻璃，就有可能同時校正四個波長。P*是指部分色散(NF - N*)/(NF - NC)，其中F和C為0.4861和0.6563的夫瑯和費譜線，N*為1.014的IR譜線。N**是0.365 um的UV線，給你一個類似的P**的方程。
我們將簡要概述手工操作的程序，以便您知道如何操作。
屏幕上的SYNOPSYS玻璃圖可以向我們展示我們的需求。 鍵入MGT以打開“玻璃表選擇”對話框并選擇O（Ohara）目錄。顯示玻璃圖時，單擊“圖形”按鈕，然后選擇底部選項。
在此圖表中，您可以看到每個元件的模型的當前位置（紅色圓圈）。他們有點緊湊，但這是一個很短的路線。您需要做的是調整線條，使其連接三種玻璃類型，最好是盡可能長的線條。您往往選擇靠近的底部的火石玻璃，并按單擊其中一個。這就把線的底部放在那個玻璃上。然后在分布的頂部附近選擇一個玻璃，然后單擊鍵將其放在那里�，F在選擇靠近該線中心的第三個玻璃，并盡可能靠近它。寫下這三個玻璃的名字。
我們有三種潛在的超消色差鏡。它們是S-PHM52型、S-NPH5型和S-TIL27型。您還可以顯示相對成本和其他屬性，以幫助您選擇三個可接受的玻璃。然后你把這三種玻璃鏡插入鏡頭并進行優(yōu)化。如果不能得到滿意的鏡頭，你可以根據相同的操作選擇不同的三個的組合。這個過程相當繁瑣，但通常都很有效。
另一個步驟是讓程序為您選擇玻璃組合。在CW中輸入
FST的意思是找到超消色差三片鏡。該輸入將檢查Ohara和Schott編目中所有玻璃類型的組合，并對最適合超消色差的10種進行評級。在命令窗口中輸入FST，該程序發(fā)現以下內容:
這種方法優(yōu)于手工操作，因為它可以將不同廠家的玻璃結合在一起。例如，組合5是由一個Ohara玻璃和兩個來Schott的玻璃。讓我們試試這個組合。我們編輯優(yōu)化MACro，如下所示。(這里，我們使用了現成的評價函數8，它校正了橫向色差和OPD畸變的組合，然后調整了權重。)
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
在運行了這個程序和模擬退火之后，我們得到了一個透鏡，在從第一個波長和中間波長，在全場上都被校正的很好，盡管第10個波長（0.4um）并沒有像其他波長那樣被矯正的那么好。
我們猜測三種玻璃的順序。有六種可能的組合，通過嘗試，我們發(fā)現5 1 3的順序更好。我們以同樣的方式進行，查看FST返回的每個組合。第六組更好:
現在我們在整個（非常寬）光譜區(qū)域上校正到大約四分之一波長。我們的第二個MACro現在展示了什么？
輸入
STORE 9
STEPS = 50
CHG
NOP
END
PLOT DELF FOR WAVL = .365 TO 0.9 GET
當然，它是在三種波長上校正的，但我們的目標是四種波長。為什么曲線在右端不會再上升，就像一個真正的超消色差設計?這個程序在評價函數中平衡了一切，而不僅僅是軸向色差，少量的色球差使它稍微偏離。不過，這是一個很好的鏡頭!
