渐晕输入和输出
参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》书中第十一章
-E2[PW4$ 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
b v\V>s 只需在CW窗口键入：SYNOPSYS AI>FETCH C10L1,并点击“Enter”键。然后点击按钮
得到PAD图，如图1所示，它是一个具有渐晕的三片式
镜头。由图1可知，上下视场点（绿色和蓝色）的
光束尺寸远小于轴上光束（红色）。
图1 具有渐晕的三片式镜头
>BrxJw#M 图1中相应的局部放大镜头结构
`y P-,lA$ ~XsS00TL`G 在CW中输入：SYNOPSYS AI>LE，打开该镜头的.RLE文件，代码如下：
\xDu#/ ^ RLE ！读取镜头
jm .pb/ ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 ！镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
~9kvC&/{[ FNAME 'C11L1.RLE ' ！指定文件名为'C11L1.RLE'
W#u}d2mP LOG 670 ！日志编码;每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码，并自动增加；
6lT1X) WAVL .6562700 .5875600 .4861300 ！定义可见光三个
波长，按长波到短波的顺序，默认权重为1
Ook 3B APS -3 ！定义表面3为实际光阑面；负号(-)表明真实光瞳有效；
!Ya
+ WAP 3 ！定义广角光瞳选项3
>: W)9o UNITS MM ！定义
透镜单位为毫米
JEdtj1v{O OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
Wq<>a;m ！定义物体类型为OBB；第一个数字表明物体在无穷远处，边缘
光线角度UMP0为0；第二个数字为半视场角；第三个数字为半孔径YMP1；第四个数字为表面1上主光线高度YP1；后面三个值是光线在X-Z平面上的相应值。
ZNOoyWYi5 0 AIR ！表面0(物面)的折射率为1
c*RZbE9k 1 CAO 4.69068139 0.00000000 0.00000000 ！表面1外孔径为4.69068139；X方向偏心为零；Y 方向偏心为零
S/~6%uJ 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 ！表面1半径为21.49395mm，厚度为2mm；
< j: 3<''o 1 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面1，波长1折射率(N1)为1.61726800，波长2折射
Yo|
H`m, 率为1.62040602，波长3折射率为1.62755182；
sx*1D9s_ 1 CTE 0.630000E-05 ！定义表面1的热膨胀系数(CTE)
I;P?P5H 1 GTB S 'SK16 ' ！定义表面1的玻璃
材料，S-玻璃库Schott，'SK16 ' -玻璃类型
v
0rX/ mj 2 CAO 4.25560632 0.00000000 0.00000000 ！表面2外孔径为 4.25560632，X方向无偏心，Y方向无偏心
AA>5 h <NM 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR ！定义表面2半径，厚度，折射率
.Z%7+[ 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 ！表面3外孔径为3.19251725
F|xXMpC.f
3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 ！定义表面3半径，厚度
rJ\A)O+Mq( f910drg7 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 ！表面3的三个波长折射率
_N/]&|.. ! 3 CTE 0.830000E-05 ！表面3的热膨胀系数
6Wc eDY 3 GTB S 'F4 ' ！表面3的玻璃材料
*n}9_V% 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 ！表面4的外孔径大小
j@GMZz< 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR ！表面4的半径，厚度，折射率
"Y (S G 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 ！表面5的外孔径大小
Vq9hAD|k 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 ！表面5的半径，厚度；
lmH!I )5 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面5的三个波长折射率；
n geX+@ 5 CTE 0.630000E-05 ！表面5的热膨胀系数
~gI%
5 GID 'SK16 ' ！表面5的玻璃类型为'SK16'
,J}lyvkd 5 PIN 1 ！表面5拾取表面1的折射率
s$H5W`3 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 ！表面6的外孔径大小
hXz"}X n 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR ！表面6的半径，厚度，折射率
lz{>c.Ll[ 6 TH 43.24303731 ！表面6的厚度
MYN1 zYT6j 6 YMT 0.00000000 ！YMT求解在表面7上指定的轴向边缘光线高度为0时所对应的厚度
Wv=L_E_
7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ！表面7的曲率，厚度，折射率
*zX<`E END ！以END结束
O])/kS` -)y"EJ(N hp,T(D| 6b<t|zb WAP3选项调整入射光瞳尺寸，使得每个视场点处的边缘光线清除所有定义的透镜孔径。除了表面7之外的所有表面都被分配了一个硬通光孔径CAO。
HS(<wI WAP3选项是处理渐晕的一种方法。但是在
优化过程中，当镜头变化时，光束的大小可在每个表面发生变化，当你不知道完成后的光束大小时，将硬CAO指定到表面是无意义的。因此，在优化过程中永远不要使用WAP 3选项，只在必要时使用。
Z: T4Z}4N N..9N $+( zN2sipJS8 f 1=8I_>= 相反，
采用分段渐晕。首先删除所有CAO和声明WAP，使用代码如下：
Nz!AR$
CHG ！改变镜头
cgz'6q'T CFREE ！移除光阑孔径
}Ecm WAP 0 ！默认近轴光瞳
\GMudN END ！以END结束
~-W.yg6D{ .-RW lUe;, 0
|F (qR 运行代码后，得到具有默认孔径且无渐晕的三片式 镜头，如图2所示。镜头像质更差。
图2 具有默认孔径且无渐晕的三片式镜头，像质更差
K9w24Oka 在CW中键入POP命令，显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解：
e}K;5o=I 我们增加一个透镜，使镜头以F/4.5工作，因此UMC求解值为-0.1111。
$<ZX};/D 代码如下：
wV5<sH__ CHG !改变镜头
<7 PtC,74 6 UMC -.1111 !UMC求解在表面6的曲率，并给出相对于光轴的近轴轴向边缘光线角U的规定
Ym F`7W 值。U的正切值为1/(2*FNUM)=0.1111,负号表示边缘光线在图像下端。
^xqh! STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
8V}c(2m |9_e2OwH !. 0W?6yo 在CW中键入AEE命令，新建一个宏编辑器。优化宏代码如下：
%H} +'.8 LOG ！日志编码，每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
UI!EIZ*~ PANT ！
参数输入
E&[ox[g{ VLIST RAD ALL ！改变所有表面半径
G 8NSBaZe VLIST TH ALL ！改变所有表面厚度
.S5&M NE END ！以END结束
0f-gQD 0;XnNz3& ~+T~}S AANT ！
像差输入
")sq?1?X AEC ！自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘厚度，防止边缘厚度太薄，默认值为1mm
]\_4r)cN<n ACC ！自动控制玻璃元件中心厚度，防止中心厚度太厚，默认值为1inch
@NyCMe; ] GSR .5 10 5 M 0 ！校正轴上视场光线网格中的5条光线产生的XC像差；0.5-孔径占比；10-权重；
nZ%< 2 5-光线数，M-多色；0-轴上视场；
Q7Dkh KT GNR .5 2 3 M .7 ！校正0.7视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差；
Q0 ^?jh GNR .5 1 3 M 1 ！校正全视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差；
SQz >e END ！以END结束
0&mz'xra T
7
h C]R SNAP ！每次迭代一次PAD更新一次
RKBtwZx>f SYNO 30 ！迭代次数为30次
w EkW= #[i({1`^L nKHyq\ = j}00,WH 运行优化宏后，消除了边缘羽化，镜头结构如图3所示。由图可知，像差失控，特别是全视场。
图3 消除边缘羽化的三片式镜头
W5yqnjK
$4 `[:f ;2(@ 需要进一步优化，将光束大小设置为全视场光线高度的40%，可通过向AANT中添加VSET指令来完成，代码如下：
ZM)a4h,kcm AANT
Y)a 7osML AEC
r-!8in2 ACC
`GSfA 0? VSET 0.4 ！设置渐晕，指定光束大小为全视场光线的正常高度的40%；此命令须在生成光线命令之前
goxgJOiB GSR .5 10 5 M 0
M&> Z[o GNR .5 2 3 M .7
y\@XW*_? GNR .5 1 3 M 1
R"82=">v END
4{J%`H`Q! )9PQ j
图4 三片式镜头重新优化，预期渐晕到40%的孔径
k|g~ xmI; K(Cv9YQ 点击图标
打开WS工作表，在编辑窗格中输入CFIX指令，点击按钮'Update'。现在，为每个表面
&]ImO
RN 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
fYH%vr) av5l gv)3 1YS{;
y[o 点击镜头的表面6，选择CAO半径，单击‘SEL’按钮。将顶部滑块指定给该孔径半径。将滑块向左移动，减小孔径。在全视场观察TFAN，在TFAN左侧40%的位置出现渐晕。如图5所示。
图5 调节表面6的孔径，镜头将在TFAN的左侧产生所需的渐晕
?5+= hZyz5aZ)K 在表面1上执行相同的操作，在TFAN右侧出现渐晕，如图6所示。
图6 调节表面1的孔径，镜头将在TFAN的右侧产生所需的渐晕
[1Vh3~>J6 K\;b3 S(rA96n 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束？
.=K@M"5& 我们可通光关闭开关65激活渐晕；也可在CW中键入指令WAP 3来激活渐晕。
图7 关闭开关65激活渐晕光束的镜头
3
D+dM0wM 8-po| hB|L W^@v 另外，也可通过声明一组VFIELD参数。在CW中输入FVF 0 .5 .8 .9 1；程序会计算出通光孔径的五个视场点的渐晕因素。（在使用FVF命令之前，必须为镜头指定一个实际光阑值。）
!rwv~9I cQN}z
Ke PAD显示了应该呈现的渐晕光束，如图8所示。
图8 通光减小孔径和VFIELD来进行渐晕
cl{;%4$9 )WBTqML[ M#2DI?S@ 3g} ]nj:N 前面我们声明的孔径都是硬孔径CAO。现在，在WS中输入CFREE，单击‘Update’。镜头再次有默认孔径。这次是根据VFIELD光瞳计算的，如图9所示。
CM~)\prks OHH wcJ 7N 图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
/<M 08z e
现在，我们移除VSET指令重新优化，并进行边缘控制，你也可以通过边缘向导(MEW)调整边缘几何，如图10所示。
图10 最后三片式镜头。正确分配渐晕和孔径。
图10中相应的局部镜头放大结构
QPdhesrd- WAP 3和VFIELD设置渐晕后的镜头看起来大致相同，它们的区别在哪？答：
软件每次进行光线追迹时，WAP 3 都需要瞄准五条光线。这是一个相当缓慢的选择。而VFIELD 在完成这个计算之后，后续仅需要对准主光线，在请求的视场上进行快速插值 。
