如何使用 DSEARCH 设计广角
镜头。 如果在 DSEARCH 文件的 SYSTEM 部分中输入广角的规格,则很可能没有任何可以实现的初始结构,原因很简单,
光线无法通过。DSEARCH可以纠正某些光线故障,但通常无法
优化此类
系统。
M;.ZM<Ga =L]Q2V} 在这种情况下,有一个相当简单的方法可以很好地实现:首先画出一个前端,将光束转换成一个角度较小的光束,然后从那里开始,用 USE CURRENT 声明该部分。下面是一个例子:
M(Zc^P}N \Qy$I-Du 我们想设计一个半视场角为92.4度的镜头,F 数为2.0。我们将使用塑胶制作非球面
透镜。首先,我们必须创建一个可追迹的前端。
w_wslN,) 我们从一个含两个镜片组的简单系统开始,并指定用于广角的物体类型 OBD,并在表面5上声明一个近轴光阑。我们从一个中等角度开始,比如50度,然后,使用 WorkSheet™ 滑块,给元件一些负的光焦度,并将它们向右弯曲。当看起来效果很好时,增加 OBD 视场角,以这种方式继续,直到我们达到所需的92.4度角。 这是前端部分:
'LS z f/w Jxl6a:
J'T=q/ `T&jPA9eY
y 1\'(1 镜头文件:
oBQm05x" RLE
v]VWDT
` ID WIDE-ANGLE DESEARCH
+-$Ko fnM WAVL
.6562700 .5875600 .4861300 "Cz<d w]D APS 5
~O6\6$3b5E UNITS
MM 1;F`c`0< OBD
1.00000E+09 92.4 0.2887 -11.0345861 0 0 0.2887 ,,4
GNbBC v&
$k9)] 0 AIR
mY7>(M{ 0 CV 1.0000000000000E-09 AIR
jN*:QI 1 CV 0.0356159993000 TH 2.50000000
PBjmGwg7 1 GLM 1.50000000 55.00000000
v6=-g$FG 2 CV 0.1318873610000 TH 2.99808431 AIR
23]Y<->Eu< 3 CV 0.1145140002814 TH 1.00000000
SU.ythU2,c 3 GLM 1.50000000 55.00000000
EHf\L 4 CV 0.4600712360000 TH 4.00383115 AIR
Vu8,(A7D%O 5 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR
#q\x$ END
%;xOB^H^ 5Wx~ZQZ 光束以92.4度进入并以合理的角度出射。现在创建 DSEARCH 输入 MACro。
r' Z3
+-?/e-z") CORE
16 .ic:`1 DSEARCH
2 QUIET |a^U] USE CURRENT 5 ALL
Nf41ZT~ {FO$yw=> GOALS
V ~{fB~ ELEMENTS 5
K4ZolWbU FNUM
2 1 :mcYZPX# BACK 10 SET
Xd
`vDgD STOP
MIDDLE C#0Qd% STOP
FREE s#9Ui#[=h ASPH Q
#'baPqdO ASPHERIC 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
5s{j=.O FOV .2 .4 .6 .8 1
,M5}4E7L%s DELAY OFF
"/{RhY< NGRID 6
XRN+`J SNAP
10 2BXy<BM @ PLASTIC 5 7 9 11 13
3>M&D20Z !QUICK 30 40
)FN;+"IJ ANNEAL
50 10 Q Q,T"Zd Q NPASS 50
~Ou1WnmO END
W!Gdf^Yy< SPECIAL
AANT w*9br SK ACC
10 1 1 !A3-0zN! ACA
70 1 10 K>:]Bx#F7 LUL
90 .1 1 A TOTL 5K%SL1N END
6?tlU>A2s GO
d~J-|yyT bBcp9C)iY E>LkJSy= 2-*V=El 在此案例中,我们使用SET指令指定10 mm的后
焦距。DSEARCH 允许您以三种方式控制该距离:如果您只是给出一个距离,例如 BACK 10,程序会在末尾添加 YMT 求解并在 AANT 文件中包含一个目标来控制值。 如果添加权重因子(例如BACK 10 100),则将该权重应用于目标。 第三种方法是请求精确值,在这种情况下使用BACK 10 SET。 现在,程序将简单地将后焦距设置为输入值,在这种情况下为10,并且不会添加 YMT 求解。 对于较复杂的设计,这通常是一个很好的选择,特别是当其他选项返回带有虚像的系统时。
SymwAS+ :nN1e 要求最大元件厚度为10毫米,总长度小于90毫米,以保持合理。 此外,我们将光线入射到透镜表面的夹角限制在70度内。 否则,对于像这样的大角度,可以在全视场获得掠入射光线,由于膜层问题,这是不切实际的。
`O?T.p) ym,H@~ 请注意,在这种情况下我们不使用 QUICK 选项。
75T_Dx(H E_z;s3AXQ 最后一点:我们在上面的输入中给出了 FNUM 请求的权重。如果我们不这样做,程序将通过 UMC 求解来控制 F /number,并且得到的曲率可能非常大以至于没有光线通过。同样,对于这样复杂的设计,我们必须引导一些事情。通过在 FNUM 上添加权重,程序将最后一个面的曲率视为变量,并控制 AANT 文件中的 F /number,而不是曲率求解。
Cs3^9m6;d 'wasZ b<^ 好的,我们的输入已准备就绪,因此我们运行此 DSEARCH 文件。大约两分钟后我们看到了结果:
/wShUR{ .R*!aK
`$LWmm# Rgy-OA
BAj-akc f DSEARCH 发现了10种最佳设计,其中大多数非常好。
O43YY2 INs!Ame2 现在需要进一步改进设计。运行 DSEARCH 产生的优化 MACro,镜头的性能变化很小。
%q;jVj[ h5_G4J{1 现在必须检查视场的像质。 在 PAD 中,单击PAD工具栏中的“扫描”按钮,然后观察到靠近曲面9的光阑在所有视场中都没有很好地填充。在这个广泛的区域和近轴光瞳的系统中,我们必须控制它。
@Hb'8F 1F8 W9b^D 由于我们改变了 YP0 的数量,目前镜头只有一个不明显的光瞳。这使我们接近光阑真正的结果,但是现在我们必须把它放在那里。在 WS 编辑窗格中,我们输入
u6V/JI}g APS -9
eK_*2=;XRW CSTOP
OI1ud/>h WAP 2
%=we`& 来在表面9上放置一个真正的光阑。然后我们从 PANT 文件中删除变量 VY 0 YP1,修改 DESEARCH_OPT 中厚度变量声明为 VLIST TH ALL,优化并模拟退火。
pL=d% m.W #m{{a]zm^
N]EcEM # [S]S^ej*8
O%~jop7#6 让我们将玻璃模型替换成真实的材料。打开 MRG 对话框,选择U目录(仅匹配塑胶材料),QUIET,SORT,然后单击 OK。镜头材料现在是真正的塑胶材料。
:AdDLpk3j >>b3ZE|5
?<&O0'Q c\6+=\ 将继续优化镜头,不希望的塑料材料被更换成其它的玻璃材料,因此我们从 PANT 文件中删除所有 VY sn GLM 行并用 VLIST GLM ALL 替换它们。
X[s8X!# HW4.zw 这只会改变第一和第二个镜片的当前玻璃模型的材料,再次优化和模拟退火。
hRI"y":zD 9Ya<My 再次运行 MRG,这次选择 Ohara 目录。该程序现在匹配前两个元件,即玻璃,而不是塑胶。设计与以前一样好,如图6所示。(L41L1)
X=JmF97 &;,,H< p
kd:$oS_*s
iB0WEj[? r=/;iH?UH
_\PNr.D8 让我们来看看视场上的衍射图像。转到MPF对话框,选择“视觉外观”,放大设置为5,然后单击“执行”。结果,在图8中,在整个视场上几乎是完美的。
\I-#1M w@-PqsF
.roqEasu8
)Au6Nf
=(a1+.O
xqXDxJlns 对于那些可能想要进一步评估此镜头的人,RLE 文件如下。您可以复制这些命令行并将其粘贴到 EE 编辑器中。
5J)=} e RLE
do-ahl, ID WIDE-ANGLE DESEARCH 4
o@]So(9f ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000001100 12
zsU=sTsL FNAME 'DSEARCH004.RLE '
n%R;-?*v MERIT 0.617523E-03
b `2|I { LOG 4
fJ\sguZ WAVL .6562700 .5875600 .4861300
!UOCJj.cA APS -9
RCTQhTy= CSTOP
O1 .w,U WAP 2
lkyzNy9R UNITS MM
^=n+T7"J OBD 1.00000E+09 92.4 0.2887 -17.3394812 0 0 0.2887
(Rk_-9_E. f\+fo 0 AIR
~U(,TjJb 0 CV 1.0000000000000E-09 AIR
L@75-T 1 CV 0.0360722609606 TH 2.22538987
PkE5|d*, 1 GLM 1.582541321 69.489424800
di)*-+ 2 CV 0.1129035344111 TH 7.33905916 AIR
B/5=]R 3 CV 0.0258877283000 TH 1.00000000
IX: 25CEI2 3 GLM 1.862101561 32.759137271
4k/VBZB 4 CV 0.1907815401493 TH 4.62505325 AIR
k4qp u=@U 5 RAD -22.0769352833601 TH 8.06760017
O%1v)AT&\ 5 CC 15.35107422
RsU3Gi_Zdz 5 N1 1.57747609 N2 1.58304761 N3 1.59677576
L-pVltX 5 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01
^l^fD t 5 CTE 0.650000E-05
lnovykR 5 GTB U 'AD-5503 '
{GvTfZfp 5 DC1 0.000000000E+00 -1.278372376E-03 -2.704225148E-05 0.000000000E+00 0.000000000E+00
`r5$LaD 5 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
87}&` 5 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
tt%MoQ) 5 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
(>mI'!4d 5 PLASTIC
AC
O)Dt(Y 6 RAD -6.3843807900976 TH 1.00000000 AIR
ml@2wGyf 6 CC -1.63833609
Wv__ wZ 6 DC1 0.000000000E+00 1.393260648E-04 -8.694519770E-06 0.000000000E+00 0.000000000E+00
\;VhYvEH 6 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
<APB11 6 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
B!gGK|8 6 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
"'g[1Li 7 RAD -7.9324248616851 TH 10.01456860
f:g,_|JD$ 7 CC -3.18613168
pE{yv1Yg 7 N1 1.52289510 N2 1.52565759 N3 1.53222386
Om M=o*d 7 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01
]M)O YY 7 CTE 0.600000E-04
\BWykA> 7 GTB U 'ZEON480R '
f<+4rHT 7 DC1 0.000000000E+00 9.236235094E-04 -1.504353071E-05 0.000000000E+00 0.000000000E+00
hYQ_45Z*? 7 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
\MxoZ 7 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
Qn ^bVhG+ 7 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
<Dx]b*H 7 PLASTIC
k OvDl!^ 8 RAD -19.0181938596098 TH 16.68648421 AIR
:16P.z1L 8 CC -0.98132904
#jAqra._b 8 DC1 0.000000000E+00 7.229015854E-06 -3.530119818E-07 0.000000000E+00 0.000000000E+00
pLMRwgzr 8 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
Ladsw 8 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
<Sz52Suh> 8 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
t}v2$<!I 9 CAO 1.68737382 0.00000000 0.00000000
LlBN-9p 9 RAD 4.2463061617809 TH 1.50735195
|F.)zC5{ 9 CC -5.54999790
Q'k\8'x 9 N1 1.52289510 N2 1.52565759 N3 1.53222386
`/Nm
2K 9 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01
;> m"x 9 CTE 0.600000E-04
L< zD<M 9 GTB U 'ZEON480R '
-XRn~=5 9 DC1 0.000000000E+00 4.513134509E-03 -1.189291744E-03 0.000000000E+00 0.000000000E+00
9%*wb`& 9 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
F}"] 92 9 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
^ kST
9 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
{0! ~C=P 9 PLASTIC
SuZ&vqS 10 RAD -8.0304051087170 TH 1.00000000 AIR
Qu,8t8 10 CC 0.92206943
a[lY S{ 10 DC1 0.000000000E+00 -4.950375968E-03 1.189788976E-04 0.000000000E+00 0.000000000E+00
`%3/ 10 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
m/N dJMoN= 10 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
E;21?`x5 10 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
OMwsbp& 11 RAD -3.7613156285095 TH 1.00000000
mDh1>>K'~ 11 CC -0.42284721
H:p Z-v* 11 N1 1.60143115 N2 1.60793545 N3 1.62454862
B\g]({E 11 CTE 0.720000E-04
C"lJl k9g^ 11 GTB U 'OKP4 '
XC7%vDIt 11 DC1 0.000000000E+00 1.180068221E-02 5.892483716E-04 0.000000000E+00 0.000000000E+00
Le"oAA#[ 11 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
\7"@RHcihB 11 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
h7s;m 11 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
2MA]j T 11 PLASTIC
65ly2gl 12 RAD 5.2837613214415 TH 1.00000000 AIR
;n\= R 5. 12 CC -21.87743665
r_EcMIuk 12 DC1 0.000000000E+00 7.571999432E-03 2.001801857E-04 0.000000000E+00 0.000000000E+00
9dMrgz&' 12 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
mAk{"65V 12 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
vIvVq:6_3 12 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
l{w#H|] 13 RAD 2.2918318217542 TH 5.99479908
??hJEE 13 CC -2.93101390
CE15pNss 13 N1 1.52289510 N2 1.52565759 N3 1.53222386
h;5LgAY|v 13 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01
%3HVFhl 13 CTE 0.600000E-04
a?yMHb{F 13 GTB U 'ZEON480R '
= 07Gy, =i 13 DC1 0.000000000E+00 4.465123244E-03 -4.565059943E-04 0.000000000E+00 0.000000000E+00
q9"=mO0J+ 13 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
K^r)CCO 13 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
-T6(hT\ 13 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
?S?2 0 13 PLASTIC
Wlh~) 14 RAD -9.3294652456923 TH 1.00000000 AIR
XPB9~:: 14 CC 16.95417460
oJKa"H-jL 14 DC1 0.000000000E+00 -8.733089016E-03 1.818419746E-03 0.000000000E+00 0.000000000E+00
;Ut+yuy 14 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
0?WcoPU 14 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
[P|[vWO 14 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
Lp5U"6y 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR
"uLjIIl END
/yLZ/<WN y}C`&nW[= 另一种广角镜头:
g~UUP4<$" 在本章的第一部分中,我们观察到,超过90度的输入角需要一个定制的前端,其目的是将主射线的角度减小到一个更易于控制的值,以便光线能够通过。但如果这个领域的角度小于90度,工作就简单多了。
HE<1v@jW yGg,$WM 点击打开 C45M2,我们使用 DSEARCH 本身,没有添加前端,并指定广角校正
参数(WAC)为50度,此镜头的最大视场角为86度而不是92.4度
{b]aC
vaf&X]p iVB^,KQ@
UZ8?[ 本例中,搜索统计显示,待分析的128例中,共有59例由于光线追迹失败而跳过。如果在不带WAC参数的情况下运行这个宏,程序将跳过128种情况中的125种。不要跳过用例总是一个好主意,因为有希望的配置可能会被错过。当你用 DSEARCH 搜索最佳镜头设计时,WAC参数是你可以尝试的另一个参数。
0iCPi)B ( *G\g=D 镜头仍然需要额外的工作,正如之前所做的,但重点是,有了这个稍微减少的视场角,工作更简单,不需要像我们上面做的那样对前端元素进行初步的计算。
K.gEj*@ *%Qn{x 在本练习中我们没有使用曲率或厚度求解,因为超广角镜头的常见问题是试图避免光线追迹失败。虽然使用解在数学上具有完美的意义,但它们可能会导致这种镜头出现问题。 此外,在设计基本完成之前,我们没有使用真正的光瞳。 真实光瞳搜索功能是强大的但不可靠,并且利用这种大角度光线和非球面系数,很容易没有解。所有这些都可以通过使用无瞳设计来避免,直到设计形状良好后再确定光瞳。
n6F/Ac: C1T_9}L-A 除了 DSEARCH 返回的最佳镜头之外,您还可以尝试其他方案。