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。
(2RuQgO Wrm3U/>e 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：
;jKL B^4nX r"VNq&v]9 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。
x.I?)x!C' 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：
lm{4x~y$h |$GPJaNqa yZmeke)_
K 'K/}q<
Ty;^3 镜头文件：
AJoP3Zv|? RLE
+mO / 9m ID WIDE-ANGLE DESEARCH
+
:b"0pu-H WAVL
.6562700 .5875600 .4861300 m_;XhO APS 5
ZlQ&m UNITS
MM @cG+ D OBD
1.00000E+09 92.4 0.2887 -11.0345861 0 0 0.2887 TyR@3H M~9IL\J^G 0 AIR
VAdUd { 0 CV 1.0000000000000E-09 AIR
iQiXwEAi[ 1 CV 0.0356159993000 TH 2.50000000
w[^lxq 1 GLM 1.50000000 55.00000000
GN +,9 2 CV 0.1318873610000 TH 2.99808431 AIR
8S upoS 3 CV 0.1145140002814 TH 1.00000000
S}
&1_I 3 GLM 1.50000000 55.00000000
vc P_gJz 4 CV 0.4600712360000 TH 4.00383115 AIR
& }_tALg 5 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR
kWC xc0 END
J g.^h1>x tCj \U+; 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。
W$gjcsv R0q|{ 5S CORE
16 +}f}!h; DSEARCH
2 QUIET *M$$%G(4 USE CURRENT 5 ALL
Lr "V >GDf*
ox[ GOALS
~UwqQD1p ELEMENTS 5
T9>,Mx%D[ FNUM
2 1 2Fbg"de3- BACK 10 SET
{J;(K~>?m STOP
MIDDLE SU. $bsu STOP
FREE H[?l)nZ} ASPH Q
x*:"G'z T ASPHERIC 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
(J
j'kW6G6 FOV .2 .4 .6 .8 1
k+eeVy DELAY OFF
h~Z:YY)4 NGRID 6
B\~(:(OPM] SNAP
10 j:2*hF! E PLASTIC 5 7 9 11 13
H00iy$R !QUICK 30 40
i0 6|P I
ANNEAL
50 10 Q , Mn`kL<F NPASS 50
7aHP;X~0 END
J(,{ -d- E SPECIAL
AANT ?{OU%usQwE ACC
10 1 1 8`|Z9umW* ACA
70 1 10 Rvj[Csgi LUL
90 .1 1 A TOTL pO N@ END
A%EGu4 GO
=o[H2o
y XU`vs`/ >PUT(yNL 'lgS;ItpKu 在此案例中，我们使用SET指令指定10 mm的后
焦距。DSEARCH 允许您以三种方式控制该距离：如果您只是给出一个距离，例如 BACK 10，程序会在末尾添加 YMT 求解并在 AANT 文件中包含一个目标来控制值。 如果添加权重因子（例如BACK 10 100），则将该权重应用于目标。 第三种方法是请求精确值，在这种情况下使用BACK 10 SET。 现在，程序将简单地将后焦距设置为输入值，在这种情况下为10，并且不会添加 YMT 求解。 对于较复杂的设计，这通常是一个很好的选择，特别是当其他选项返回带有虚像的系统时。
'pT8S k !g%vx 要求最大元件厚度为10毫米，总长度小于90毫米，以保持合理。 此外，我们将光线入射到透镜表面的夹角限制在70度内。 否则，对于像这样的大角度，可以在全视场获得掠入射光线，由于膜层问题，这是不切实际的。
2:1
kSR^Ky R] d934s 请注意，在这种情况下我们不使用 QUICK 选项。
yk2XfY 75c\.=G9q< 最后一点：我们在上面的输入中给出了 FNUM 请求的权重。如果我们不这样做，程序将通过 UMC 求解来控制 F /number，并且得到的曲率可能非常大以至于没有光线通过。同样，对于这样复杂的设计，我们必须引导一些事情。通过在 FNUM 上添加权重，程序将最后一个面的曲率视为变量，并控制 AANT 文件中的 F /number，而不是曲率求解。
$$T a DV!0zzJ 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：
6D4 j];~X ca:Vdrw` 0B P=SCi
F^!_!V B
E$4Ik.k DSEARCH 发现了10种最佳设计，其中大多数非常好。
lt{"N'Gw6 v;Rm42k 现在需要进一步改进设计。运行 DSEARCH 产生的优化 MACro，镜头的性能变化很小。
9#\oGzDN "iuNYM5 P 现在必须检查视场的像质。 在 PAD 中，单击PAD工具栏中的“扫描”按钮，然后观察到靠近曲面9的光阑在所有视场中都没有很好地填充。在这个广泛的区域和近轴光瞳的系统中，我们必须控制它。
,d8*7my 7C~g?1 由于我们改变了 YP0 的数量，目前镜头只有一个不明显的光瞳。这使我们接近光阑真正的结果，但是现在我们必须把它放在那里。在 WS 编辑窗格中，我们输入
;Hu`BFXyD APS -9
Rab7Y,AA CSTOP
"]yfx@) _ WAP 2
cXt]55" 来在表面9上放置一个真正的光阑。然后我们从 PANT 文件中删除变量 VY 0 YP1，修改 DESEARCH_OPT 中厚度变量声明为 VLIST TH ALL,优化并模拟退火。
N{K[sXCW 88zK)k { Ka8Bed3
2nI^fVR%\
.:Zb ~ 让我们将玻璃模型替换成真实的材料。打开 MRG 对话框，选择U目录（仅匹配塑胶材料），QUIET，SORT，然后单击 OK。镜头材料现在是真正的塑胶材料。
_TVKvRh -D
wO*f @.h;k4TD
ohPDknHp 将继续优化镜头，不希望的塑料材料被更换成其它的玻璃材料，因此我们从 PANT 文件中删除所有 VY sn GLM 行并用 VLIST GLM ALL 替换它们。
9Hs5uBe LC0g" {M 这只会改变第一和第二个镜片的当前玻璃模型的材料，再次优化和模拟退火。
er 2# h H|<Zm:.%$ 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）
YDGW]T]i ? YvFt*t
kp,$ NfD
i5czm?x
(q=),3/<pU
+wm%`N;v< 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。
Gi,4PD-ro H) q_9<; &xS]
;Fr
B{7hRk.5!
8LGN V&Edg
CD )JCv 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。
'H'R6<z5 RLE
N[sJ5o F ID WIDE-ANGLE DESEARCH 4
Ji0FHa_ ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000001100 12
nZ# 0L`@"Y FNAME 'DSEARCH004.RLE '
US] I[Y6V MERIT 0.617523E-03
@}_Wl<kn LOG 4
--F6n/> WAVL .6562700 .5875600 .4861300
`'b2 z=j APS -9
_{?-=<V'_ CSTOP
_k U tj(re WAP 2
+ y|Q7+ UNITS MM
}} zY]A OBD 1.00000E+09 92.4 0.2887 -17.3394812 0 0 0.2887
$u::(s}
x< oN= >U"<\1 0 AIR
Mo[yRRS# 0 CV 1.0000000000000E-09 AIR
S H6T\}X: 1 CV 0.0360722609606 TH 2.22538987
/vw$3,*z 1 GLM 1.582541321 69.489424800
QJU\YH%} 2 CV 0.1129035344111 TH 7.33905916 AIR
u56WB9Z 3 CV 0.0258877283000 TH 1.00000000
:[ll$5E. 3 GLM 1.862101561 32.759137271
ZO]P9b 4 CV 0.1907815401493 TH 4.62505325 AIR
rch Kr w 5 RAD -22.0769352833601 TH 8.06760017
MD[;Ha 5 CC 15.35107422
nYy+5u]FG 5 N1 1.57747609 N2 1.58304761 N3 1.59677576
b}Xh|0`b+ 5 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01
Tvd: P^ C 5 CTE 0.650000E-05
GyQvodqD 5 GTB U 'AD-5503 '
HD>UTX`&mc 5 DC1 0.000000000E+00 -1.278372376E-03 -2.704225148E-05 0.000000000E+00 0.000000000E+00
Gw +pjSJL` 5 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
h|OWt f4 5 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
jh/aK_Q,w 5 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
y`J8hawp 5 PLASTIC
mIv}% hD 6 RAD -6.3843807900976 TH 1.00000000 AIR
P gYIQpV 6 CC -1.63833609
!u|s8tN.U 6 DC1 0.000000000E+00 1.393260648E-04 -8.694519770E-06 0.000000000E+00 0.000000000E+00
#bGYd}BfD 6 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
# F'8vf'r 6 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
Lm'+z97 6 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
gm7 [m} 7 RAD -7.9324248616851 TH 10.01456860
y hd]s0(! 7 CC -3.18613168
9~4@AG L 7 N1 1.52289510 N2 1.52565759 N3 1.53222386
|F&02 f!]@ 7 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01
!twYjOryH[ 7 CTE 0.600000E-04
C eew~n{ 7 GTB U 'ZEON480R '
G k:k
px 7 DC1 0.000000000E+00 9.236235094E-04 -1.504353071E-05 0.000000000E+00 0.000000000E+00
%;b] k 7 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
0 t6DD 7 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
v>0} v)<v 7 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
__`6 W1 7 PLASTIC
mi@ni+2Tn 8 RAD -19.0181938596098 TH 16.68648421 AIR
oH(=T /{ 8 CC -0.98132904
% \Mc6 8 DC1 0.000000000E+00 7.229015854E-06 -3.530119818E-07 0.000000000E+00 0.000000000E+00
|
&/ _{ T 8 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
/&zlC{:G92 8 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
Oe lf^&m 8 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
gPIl:, d( 9 CAO 1.68737382 0.00000000 0.00000000
t@q==VHF 9 RAD 4.2463061617809 TH 1.50735195
>FqU =Q 9 CC -5.54999790
[R<>3}50Y 9 N1 1.52289510 N2 1.52565759 N3 1.53222386
bRK\Tua
6 9 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01
gpogv
- 9 CTE 0.600000E-04
=4gPo S 9 GTB U 'ZEON480R '
)&qr2Cm* 9 DC1 0.000000000E+00 4.513134509E-03 -1.189291744E-03 0.000000000E+00 0.000000000E+00
Ht|"91ZC5 9 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
$ J!PSF8PL 9 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
>{>X.I~ 9 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
uj+{
tc 9 PLASTIC
|g1Pr9{wy 10 RAD -8.0304051087170 TH 1.00000000 AIR
9s?gI4 XN 10 CC 0.92206943
M"yOWD~s~ 10 DC1 0.000000000E+00 -4.950375968E-03 1.189788976E-04 0.000000000E+00 0.000000000E+00
D7g
B% 10 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
r(JP&
@ 10 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
H {1'- wB 10 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
P<=1O WC 11 RAD -3.7613156285095 TH 1.00000000
vP AL, 11 CC -0.42284721
,>Dpt < 11 N1 1.60143115 N2 1.60793545 N3 1.62454862
@Y !B~ 11 CTE 0.720000E-04
YmLpGqNv 11 GTB U 'OKP4 '
&FWz7O>1 11 DC1 0.000000000E+00 1.180068221E-02 5.892483716E-04 0.000000000E+00 0.000000000E+00
Ey{ p;; H 11 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
`@{(ijg. 11 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
se*k56, 11 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
uo bQ S! 11 PLASTIC
#szIYyk 12 RAD 5.2837613214415 TH 1.00000000 AIR
|\W~+}'g~ 12 CC -21.87743665
F:8@ ]tA& 12 DC1 0.000000000E+00 7.571999432E-03 2.001801857E-04 0.000000000E+00 0.000000000E+00
Xq}}T%jcd 12 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
~ /rKKc 12 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
ahFK^ #s 12 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
iqKs:v@+x 13 RAD 2.2918318217542 TH 5.99479908
/z :1nq 13 CC -2.93101390
dF*M"|[ 13 N1 1.52289510 N2 1.52565759 N3 1.53222386
9U Hh#
13 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01
<,Mf[R2N> 13 CTE 0.600000E-04
ua,!kyS 13 GTB U 'ZEON480R '
PW\me7iCz 13 DC1 0.000000000E+00 4.465123244E-03 -4.565059943E-04 0.000000000E+00 0.000000000E+00
|?TX^) 13 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
G+< id1 13 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
|-z"6F r- 13 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
*E+VcU 13 PLASTIC
8+ H 0 14 RAD -9.3294652456923 TH 1.00000000 AIR
1C0'
Gf)3 14 CC 16.95417460
wQa,o l_p 14 DC1 0.000000000E+00 -8.733089016E-03 1.818419746E-03 0.000000000E+00 0.000000000E+00
k]~$AaNq 14 DC2 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
\\3 ?ij:v 14 DC3 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00 0.00000000E+00
T[MDjhv ' 14 DC4 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00 0.000000000E+00
I]BhkJ 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR
t:b}Mo0 END
s"p\-Z wj 5,_d) 另一种广角镜头：
IkO [R1K 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。
PsOq- M*D@zb0ia 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
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N#XC%66qy! 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。
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D `G%h=rr^c 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。
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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。
Ao#bREm Rt lc&Q.b 除了 DSEARCH 返回的最佳镜头之外，您还可以尝试其他方案。
