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
oWY3dc 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
u;q
Q/Ftb 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
s5@BVD'}E 图1中相应的局部放大镜头结构
mKe6rEUs| +yO) 3 在CW中输入:SYNOPSYS AI>LE,打开该镜头的.RLE文件,代码如下:
}h;Z_XF& RLE !读取镜头
s=jmvvs_V} ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 !镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
W]D YfR, FNAME 'C11L1.RLE ' !指定文件名为'C11L1.RLE'
fxcE1=a 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;
X
<xM ' 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
Y5GN7. APS -3 !定义表面3为实际光阑面;负号(-)表明真实光瞳有效;
}'P|A WAP 3 !定义广角光瞳选项3
\7LL neq UNITS MM !定义
透镜单位为毫米
(sKg*G2 OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
LG,? ,%_s !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。
aE 07# 0 AIR !表面0(物面)的折射率为1
"> Qxb.Y} 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
vX }iA|`# 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 !表面1半径为21.49395mm,厚度为2mm;
pqO3(2F9 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
5>9Q<* 率为1.62040602,波长3折射率为1.62755182;
i\IpS@/{-v 1 CTE 0.630000E-05 !定义表面1的热膨胀系数(CTE)
bKS/T^UQ 1 GTB S 'SK16 ' !定义表面1的玻璃
材料,S-玻璃库Schott,'SK16 ' -玻璃类型
|^ 8ND#x 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
epnZGz,A 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR !定义表面2半径,厚度,折射率
%.$!VTO" 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 !表面3外孔径为3.19251725
[s^pP2 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 !定义表面3半径,厚度
t[!,puZc# lD$s, hp 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 !表面3的三个波长折射率
|2^mCL.r 3 CTE 0.830000E-05 !表面3的热膨胀系数
= cxO@Fu 3 GTB S 'F4 ' !表面3的玻璃材料
hD5@PeLh 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 !表面4的外孔径大小
K;"H$0!9 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR !表面4的半径,厚度,折射率
R WY>`.su 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 !表面5的外孔径大小
=r/K#hOR\J 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 !表面5的半径,厚度;
<o()14
5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 !表面5的三个波长折射率;
3/vtx9D 5 CTE 0.630000E-05 !表面5的热膨胀系数
ph6/+[: 5 GID 'SK16 ' !表面5的玻璃类型为'SK16'
=~O3j:<6 5 PIN 1 !表面5拾取表面1的折射率
&;ddnxFI
6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 !表面6的外孔径大小
-btNwE6[. 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR !表面6的半径,厚度,折射率
&pI\VIx ? 6 TH 43.24303731 !表面6的厚度
s&ox%L4 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
v>K|hH 7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR !表面7的曲率,厚度,折射率
Tr;.%/4Q END !以END结束
|h $Gs2 ^r}Uu~A> x}a?B wrJQkven- WAP3选项调整入射光瞳尺寸,使得每个视场点处的边缘光线清除所有定义的透镜孔径。除了表面7之外的所有表面都被分配了一个硬通光孔径CAO。
ruagJS)+ WAP3选项是处理渐晕的一种方法。但是在
优化过程中,当镜头变化时,光束的大小可在每个表面发生变化,当你不知道完成后的光束大小时,将硬CAO指定到表面是无意义的。因此,在优化过程中永远不要使用WAP 3选项,只在必要时使用。
%.
((4 6) nycJZ}f:wP ~*EipxhstJ bP$e1I3` 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:
EUw4$Jt^p CHG !改变镜头
Aa1#Ew<r CFREE !移除光阑孔径
S3x^#83 WAP 0 !默认近轴光瞳
xqk(id\& END !以END结束
/TbJCZ Q']'KU. jR1^e$ 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
(1S9+H>g 在CW中键入POP命令,显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解:
rMG[,:V 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。
WuVsW3@ 代码如下:
a. u{b&+9 CHG !改变镜头
L'
_%zO 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
bL<H$DB6 值。U的正切值为1/(2*FNUM)=0.1111,负号表示边缘光线在图像下端。
';.TQ_I7Y STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
XKp(31]) ~*h)`uM u@Gum|_=N 在CW中键入AEE命令,新建一个宏编辑器。优化宏代码如下:
71Q`B#t0'Z LOG !日志编码,每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
5D3&E_S PANT !
参数输入
XH0{|#hwN VLIST RAD ALL !改变所有表面半径
fC^d@4ha VLIST TH ALL !改变所有表面厚度
T:Q+ Z }v+ END !以END结束
q:vN3#=^qf aEQrBs SN[yC AANT !
像差输入
_j$V[=kdM/ 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
i{:?Iw 'ay 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
!K_<7iExI\ 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;
+:#g6(P] 5-光线数,M-多色;0-轴上视场;
n>^9+Rx|i 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;
1\-lAk!
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;
#@Tm5z END !以END结束
P[`>*C\9c \py&v5J)s! SNAP !每次迭代一次PAD更新一次
x6T$HN/2 SYNO 30 !迭代次数为30次
ViOXmK" kVWrZ>McK 31g1zdT! brE%/%!e 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
HE4S%#bH> S-6i5H"B& 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:
YS9)%F=X AANT
-K^(L#G AEC
/$8& r ACC
2#`d:@r VSET 0.4 !设置渐晕,指定光束大小为全视场光线的正常高度的40%;此命令须在生成光线命令之前
K=sk1<>)m GSR .5 10 5 M 0
fb8xs< GNR .5 2 3 M .7
Oa5-^&I GNR .5 1 3 M 1
O> wGJ. END
]~m=b`o B aCzN;) 图4 三片式镜头重新优化,预期渐晕到40%的孔径
bnp:J|(ld PwAmnk ! 点击图标
打开WS工作表,在编辑窗格中输入CFIX指令,点击按钮'Update'。现在,为每个表面
%&O'>L 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
[eF|2: w `M/0.)V U$ZbBVa`~ 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
mh_GYzd Y^?PHz'Go 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
]w8h#p Xp|$z ~ 3v~}hV/RUy 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束?
a- /p/
I-% 我们可通光关闭开关65激活渐晕;也可在CW中键入指令WAP 3来激活渐晕。
图7 关闭开关65激活渐晕光束的镜头
Mm^6*L] xNVSWi, .fzns20u 另外,也可通过声明一组VFIELD参数。在CW中输入FVF 0 .5 .8 .9 1;程序会计算出通光孔径的五个视场点的渐晕因素。(在使用FVF命令之前,必须为镜头指定一个实际光阑值。)
G#^6H]`[J: B8-Y)u1G PAD显示了应该呈现的渐晕光束,如图8所示。
图8 通光减小孔径和VFIELD来进行渐晕
~r]$(V n
#b=*hi`E 6:TA8w| 0?g&