在本课中，我们将从头开始，设计一个5片透镜镜头，然后看看在某处添加衍射光学元件（DOE）是否可以改善其性能。
这是个问题，由MDS对话框中的条目定义。 这将创建一个MACro，它将运行DSEARCH命令，并填写所有数据。
该设计将输入F / 3.5，半场角为25度，孔径为12毫米。 我们选择使用SPECIAL AANT代码来控制后焦距，这样可以后焦长度增大但不会让它小于22毫米。 我们还要求主光线角度切线较小，权重较轻，符合ACA要求，因此我们不能在图像上获得具有大视场角的解决方案，并避免陡峭的光线折射。
当我们单击“确定”按钮时，程序会加载我们的MACRO。 我们在顶部添加了CORE 16指令，以加快我们的8核超线程PC的速度，并指定一个长延迟（因此它不会要求中止其他内核，这可能需要更长时间）和一个网格 数量为6（因为非球面和DOE会导致高阶孔径像差）。
CORE 16
DSEARCH 1 QUIET
SYSTEM
ID 5-ELEMENT LENS FOR DOE STUDY
OBB 0 25 12
WAVL 0.6563 0.5876 0.4861
UNITS MM
END
GOALS
ELEMENTS 5
FNUM 3.5
BACK 0 0
TOTL 0 0
STOP MIDDLE
STOP FREE
RSTART 50 100 200 400
RT 0.5
FOV 0.0 .4 .6 .85 1
FWT 5.0 3.0 3 3 3
NPASS 100
DELAY 9999
NGRID 6
ANNEAL 200 20 Q
COLORS 3
SNAPSHOT 10
QUICK 40 100
END
SPECIAL PANT
END
SPECIAL AANT
ACA 60 .1 1
ADT 6 .1 1
M 0 .01 A P HH 1
LLL 22 1 1 A BACK
LUL 250 1 1 A TOTL
END
GO
由于我们要实施DOE曲面，我们选择指定五个视场进行校正。 当使用任何类型的非球面时，这是一个好习惯，因为否则可能会在指定的位置进行较好的校正，在其它未定义的视场进行较差的校正。
我们还为每种情况的曲率半径指定了四个不同的起始值，依次进行研究。 请记住，即使对初始条件进行少量更改也可以将DSEARCH发送到镜头设计树的不同分支，这将使搜索的案例数量增加四倍。
我们运行这个MACro并且看到从DSEARCH回来的最好的镜头不是太好 - 但是你确定，只使用五个透镜，就能满足这些视场和速度的要求么？
我们可以通过请求更多的元件来获得更好的结果 - 但是我们希望通过将其中一个镜头更改为DOE来看看我们可以获得多少改进。 该程序为我们创建了一个优化MACro，使得继续优化和模拟退火非常容易。 我们来试试DOE。 我们在顶部添加另一条MACro。 （“ADA”表示自动DOE分配。）
ADA 5 QUIET
PANT
VY 0 YP1
VLIST RD ALL
VLIST TH ALL
VY 1 GLM
VY 3 GLM
VY 5 GLM
VY 7 GLM
VY 9 GLM
END
AANT P AEC
ACC
GSR 0.700000 5.000000 4 2 0.000000
GSR 0.700000 5.000000 4 1 0.000000
GSR 0.700000 5.000000 4 3 0.000000
GNR 0.700000 3.000000 4 2 0.400000
GNR 0.700000 3.000000 4 1 0.400000
GNR 0.700000 3.000000 4 3 0.400000
GNR 0.700000 3.000000 4 2 0.600000
GNR 0.700000 3.000000 4 1 0.600000
GNR 0.700000 3.000000 4 3 0.600000
GNR 0.700000 3.000000 4 2 0.850000
GNR 0.700000 3.000000 4 1 0.850000
GNR 0.700000 3.000000 4 3 0.850000
GNR 0.700000 3.000000 4 2 1.000000
GNR 0.700000 3.000000 4 1 1.000000
GNR 0.700000 3.000000 4 3 1.000000
ACA 60 .1 1
M 0 .01 A P HH 1
LLL 22 1 1 A BACK
LUL 250 1 1 A TOTL
END
SNAP/DAMP 1
SYNOPSYS 40
该程序发现表面1使用DOE效果最好。
command ASY shows the data of this DOE.
SPECIAL SURFACE DATA
______________________________________________________________________________
SURFACE NO. 1 -- UNUSUAL SURF TYPE 16 (SIMPLE DOE)
WAVELENGTH OF OPD DEFINITION: 0.587600
Nd, Vd OF DOE MATERIAL: 1.517000 55.000000
NORMALIZING RADIUS: 61.613800
DIFFRACTION ORDER: -1
XD 1 -0.000671 (CV) XD 11 1.852479E-06 (R**2) XD 12 2.816262E-06 (R**4)
XD 13 5.395981E-06 (R**6) XD 14 6.889557E-06 (R**8)
这只是一个非常小的改进。 我们很好奇如果我们增加第二个DOE将会发生什么。 这很容易测试。 将变量添加到我们刚刚添加的DOE术语的PANT文件中。
VY 1 G 16
VY 1 G 26
VY 1 G 27
VY 1 G 28
VY 1 G 29
然后再次运行MACro。 这次它需要表面9的DOE。
评价函数有很大改进。 我们修改了PANT文件，因此它会改变两个DOE上的系数，并包括一些高阶项。 系数G32是12次幂系数，而ADA的默认值仅为8次幂。 （我们谨慎地注销ADA命令，所以我们没有得到第三个DOE！）
!ADA 5 QUIET
PANT
VY 0 YP1
VLIST RD ALL
VLIST TH ALL
VY 1 GLM
VY 3 GLM
VY 5 GLM
VY 7 GLM
VY 9 GLM
VY 1 G 16
VY 1 G 26
VY 1 G 27
VY 1 G 28
VY 1 G 29
VY 1 G 30
VY 1 G 31
VY 1 G 32
VY 9 G 16
VY 9 G 26
VY 9 G 27
VY 9 G 28
VY 9 G 29
VY 9 G 30
VY 9 G 31
VY 9 G 32
END
…
现在我们再次运行它，然后模拟退火。
哇！ 当使用两个DOE进行优化时，DSEARCH返回的镜头的评价函数从0.944下降到0.061。 （L19L1）看到我们需要多少球面元件来获得这种质量会很有趣，但我们会为学生留下这个练习。 肯定会超过五个。
RLE
ID 5-ELEMENT LENS FOR DOE STUDY 189
ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000001100 12
WAVL .6563000 .5876000 .4861000
APS 1 UNITS MM
OBB 0.000000 25.00000 12.00000 -40.75533 0.00000 0.00000 12.00000 0 AIR
1 CV 0.0000000000000 TH 17.18886085
1 GLM 1.50000000 73.64948718 1 USS 16
CWAV 0.587600
HIN 1.517000 55.000000
RNORM 61.6138
1 XDD 1 -2.3573567E-03 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
1 XDD 2 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 1 XDD 3 1.6576954E+01 -1.5772577E+02 5.5355850E+02 -1.2824350E+03 2.0288263E+03
1 XDD 4 -1.6583719E+03 5.4539892E+02 0.0000000E+00 0.0000000E+00
2 RAD 83.7333797612760 TH 133.80801226 AIR
3 RAD 145.6651342237978 TH 12.84766300
3 GLM 1.90000000 37.62897436
4 RAD -936.8282816530643 TH 36.68042679 AIR
5 RAD 77.0117799868350 TH 7.56136252
5 GLM 1.60190936 64.47241855
6 RAD 300.9357930535547 TH 2.49443964 AIR
7 RAD -321.5452747117334 TH 6.92345376
7 GLM 1.81849484 24.49789036
8 RAD 80.4305830784560 TH 14.77333385 AIR
9 CV 0.0000000000000 TH 17.77216658
9 GLM 1.89731741 37.87054525
9 USS 16
CWAV 0.587600
HIN 1.517000 55.000000
RNORM 17.8887
9 XDD 1 3.7006321E-03 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
9 XDD 2 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00
9 XDD 3 7.5557923E+01 -1.1770634E+01 1.0593009E+01 -1.4354614E+01 1.1908357E+01
9 XDD 4 -4.9678199E+00 8.1921021E-01 0.0000000E+00 0.0000000E+00
10 RAD -155.4022209171318 TH 127.09309610 AIR
10 CV -0.00643491
10 UMC -0.14285714
10 TH 127.09309610
10 YMT 0.00000000
11 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR END
本课程展示了如何将镜头表面转换为DOE可以显著提高图像质量 - 或者让您以更少的元件获得所需的质量。 当然，这完全取决于镜头供应商是否可以制造DOE。 这些可能不太容易。 这是表面2处的DMASK配置文件：
这是表面9的轮廓
第二个可能是对加工厂的挑战。 我们来看一下空间频率。 使用MMA打开MAP对话框，选择HSFREQ over PUPIL，对象点0，Ray Pattern CREC 9，DIGITAL和Execute。 最高频率在边缘处超过7 c / mm。 这看起来很不错，但这当然取决于制作它们加工厂的能力和技术。
我们希望随着这项技术的改进，这里提出的设计将变得越来越实用。 无论如何，最好是先于技术而不是跑到后面试图跟上。 正如您所见，SYNOPSYS™的ADA功能处于领先地位。 我们邀请具有DOE能力的镜头供应商对本课进行评论，并可能提供他们今天所理解的见解和设计权衡。
[ 此帖被optics1210在2019-01-20 11:32重新编辑 ]
