SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十二:使用SYNOPSYS 軟件中的玻璃模型

課程二十二:使用 SYNOPSYS 軟件中的玻璃模型 


當您在 SYNOPSYS 中改變光學玻璃的屬性時,需要程序找到折射率 Nd 和阿貝數 Vd 的值,這些值將在商業玻璃庫的邊界內用來校正像差。該程序還必須計算鏡頭中每個波長的折射率,將隨著波長而變化,其方式與真實玻璃的屬性非常相似。這就是玻璃模型的意義所在。

通過 SpreadSheet 將模型玻璃插入鏡頭,或者使用鍵盤或 WorkSheet 更快速地插入鏡頭。例如,輸入

CHG    

1 GLM 1.6 55     

END

使用指定的 Nd 和 Vd 值將模型玻璃指定給表面 1。您可以輸入聲明 PANT 文件中的玻璃變量如下:

    
    PANT    
    VY 1 GLM    
    VY 3 GBC    
    VY 5 GBF    
    VLIST GLM 1 5 8    
    VLIST GLM ALL    
    ...    
    END

會將玻璃模型的玻璃全部設置為變量,而 VN sn GLM 強制定義材料為玻璃模型。在這種情況下,程序首先找到最接近當前玻璃的模型,然后從該模型開始。GBC 和 GBF 用于沿著冕牌或火石邊界改變玻璃。

玻璃邊界很難控制。在優化期間,折射率通常變得非常高,很多元件的色散是無限的。這在數學上是很好的,但是這樣的材料不存在 - 因此程序必須將玻璃模型約束到玻璃庫的可用部分。要做到這一點,它會做一些聰明的事情:當其中一個玻璃試圖越過左邊或右邊的邊界時,程序會限制它的變化,使玻璃準確地到達邊界;然后它重新定義該變量,將 GLM 變量改為 GBC(glass bounded, crown)或 GBF(glass bounded, flint)變量。然后玻璃變量將沿著冕牌或火石邊界向上或向下移動。結果,玻璃保留在玻璃圖中,只留下一個變量,之前有兩個變量。如果玻璃試圖超過折射率的上限或下限,程序將再次減少更改,使其完全達到該邊界。通過這種方式,玻璃模型變量始終保持在玻璃圖邊界內。

一旦玻璃被限定到冕牌或火石玻璃內,它就會保持在那個區間內。然而,有時會發生這樣的情況:在設計得到很大改進之后,如果它離開邊界,其中一個鏡片會更好。這很容易測試:只需再次運行優化。透鏡就會開始自由地移動,如果它改善了鏡頭,他們可以離開邊界。

當然,您很難找到優化后的模型玻璃與選定供應商目錄中的任何的實際玻璃完全一致,但這不是問題,因為您通常可以找到其屬性與玻璃模型足夠接近的玻璃。然后你只需替換那個玻璃并重新優化。但是許多高質量的設計必須在一定程度上補償二次色散,并且為了使程序在考慮該像差的同時優化透鏡,模型的部分色散應該與真實透鏡的部分色散相當接近。

SYNOPSYS 使用多項式表達,在給定玻璃庫坐標(Nd,Vd)的情況下,在可見光區域的任何波長處產生折射率,通過最小二乘法找到的系數適合整個 Schott 玻璃庫。下圖顯示了 Schott 玻璃庫,其中選擇了 Graph 選項以顯示部分P(F,e)與Ve。(使用 MGT 或 PAD 按鈕打開玻璃庫,選擇 Schott,單擊SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十二:使用SYNOPSYS 軟件中的玻璃模型的圖1SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十二:使用SYNOPSYS 軟件中的玻璃模型的圖2然后選擇該選項。)

SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十二:使用SYNOPSYS 軟件中的玻璃模型的圖3

SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十二:使用SYNOPSYS 軟件中的玻璃模型的圖4

在這個例子中,我們準備了一個 8 片式鏡頭,玻璃模型分配如上面的紅色圓圈所示。目標是使模型接近與真實透鏡相同的分布,這確實有用。

現在我們將展示如何使玻璃模型匹配特殊的要求。一個很好的例子是為紫外光譜設計的鏡頭,我們被限制在 Ohara 玻璃公司的 iLine 玻璃。如何在這些玻璃的區域內改變玻璃模型?這是該鏡頭的玻璃庫。(為了將顯示屏限制在 iLine 玻璃上,我們選擇了該單選按鈕。)

SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十二:使用SYNOPSYS 軟件中的玻璃模型的圖5

如果我們像往常一樣改變 GLM 變量,我們可能會得到非常高折射率的材料,這些材料與 iLine 玻璃之一并不是非常接近。我們可以通過改變邊界來防止這種情況發生。單擊按鈕(邊界),程序顯示當前(在本例中為默認值)邊界。單擊邊界對話框上的 iLine 按鈕。您可以看到 iLine 玻璃所在的區域。您還可以使用此對話框中的滑塊調整邊界。

SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十二:使用SYNOPSYS 軟件中的玻璃模型的圖6

可以在 PANT 文件中指定四個參數來控制玻璃邊界,上面顯示的編輯框提供了 CBOUNDS和 FBOUNDS 指令的數據。選擇這些命令行,然后將它們復制粘貼到靠近頂部的PANT文件中。然后添加另一條線,給出 GLM 指數變量 1.6 的上限,其中 CUL(crown, upper limit)線。PANT 文件現在是

    
    PANT    
    CBOUNDS 1.88 8.43 1.49 82.55    
    FBOUNDS 1.92 22.16 1.50 62.67    
    CUL 1.6    
    ...

現在,當玻璃變化時,它們將保留在上面所示的區域內,我們可以毫不費力地找到與模型相匹配的iLine玻璃。

最后一點:當您為程序提供玻璃模型時,您將指定多項式的輸入。實際折射率是在每個波長在模型的輸出的返回值,兩者通常略有不同。如果鏡頭被分配了 CDF 波長,它們將非常接近 - 但是如果您輸入的光線是其他光線,那么您可以預期 SPEC(提供模型輸入)的折射率列表與 PRT 的輸出不同(其中列出輸出折射率)。

我們發現這種玻璃模型非常有價值,可以找到透鏡在玻璃庫上的位置。在某些情況下,該程序甚至可以通過選擇合適的玻璃來自行修正二次色差。

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