SYNOPSYS 光学设计软件课程五：改进另一个程序设计的透镜
CcbWW4 )
R2 'C s
在本课中，我们将应用一些最新的工具，来判定透镜的性能是否可以进一步提高。 WJP`0f3
这是初始结构，包含三个视场点的MTF曲线。 （输入MMF，选择多色选项，然后单击执行。）（下图中开关85打开后，显示红色的红外波长。）  mfUKHX5
RLE HL|0 d
}
ID EXAMPLE LENS 53 7=AO^:=bx
WAVL .7150000 .7100000 .7050000 C} |O#"t^\
CORDER 1 3 2 5 ,g$|,Shv
APS -11 Y'\3ux0]4'
TEMPERATURE 30.00000 Ynv 9v\n|
WAP 3 vs* _;vx
GTZ {_+>"esc
UNITS MM /o~
@VF:
OBB 0.000000 15.20000 6.24500 -13.54114 0.00000 0.00000 b 49|4
6.24500 3Ro7M=]
REeD?u j
0 AIR R?i-"JhW
1 CV 0.0000000000000 TH 4.50000000 ^2(";.m
1 N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 ke mr@_
1 DNDT 1.090E-05 9.960E-06 9.700E-06 3.65000E-01 W"#j7p`d
1 CTE 0.500000E-06 9L UP{(uq
1 GTB U 'FUSILICA ' 9p!d Q x
2 CV 0.0000000000000 TH 1.00000000 AIR k0Oc,P`'*
3 RAD 31.3000000000000 TH 9.80000000 w4 >:uyE
3 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 jCdZ}M($
3 CTE 0.806000E-05 GhaAvyN
3 GTB S 'N-LAF2 ' C& qDvvk
4 RAD 111.9000000000000 TH 1.50000000 AIR 5 k_Mj* {6
5 RAD 28.2100000000000 TH 4.00000000 L8%=k%H(1
5 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 6+5(. z-[
5 CTE 0.710000E-05 uugz IV)
5 GTB S 'N-BK7 ' K'ed5J
6 RAD 14.2600000000000 TH 8.50000000 AIR Q|zE@nLS
7 RAD -46.1600000000000 TH 3.40000000 xNkwTDN5
7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 sP=2NqU3Q
7 CTE 0.710000E-05 ,(5dQ` hA0
7 GTB S 'N-BK7 ' L.R\]+$U2
8 RAD 19.3000000000000 TH 3.00000000 AIR t~udfOvY
9 RAD 28.1400000000000 TH 4.80000000 c>%z)uY>/
9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 S@l
a.0HDA
9 CTE 0.710000E-05 f^>lObvd
9 GTB S 'N-BK7 ' 4B%5-VQ
10 RAD -47.0000000000000 TH 1.00000000 AIR 'R-JQ E -]
11 CAO 4.90993000 0.00000000 0.00000000 ahz@HX
11 CV 0.0000000000000 TH 13.20000000 AIR ` Mv5!H5l
12 RAD -24.2000000000000 TH 3.20000000 '3 Y0D1`v
12 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 J /H#d')c
12 CTE 0.846000E-05 zS>:7eG
12 GTB S 'N-SF57 ' 3L\s8O
13 RAD 150.0000000000000 TH 1.20000000 AIR " J0Oa?
14 RAD 269.0000000000000 TH 10.00000000 C'xU=OnA8
14 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 $e^ :d
14 CTE 0.710000E-05 (h8hg+l
o
14 GTB S 'N-BK7 ' XJV3oj
15 RAD -22.6200000000000 TH 1.00000000 AIR Uz m[e%/`
16 RAD -1000.0000000000000 TH 6.70000000 E2ayK> ,
16 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 Vtc)/OH
16 CTE 0.806000E-05 cC (ubU R
16 GTB S 'N-LAF2 ' /ltP@*b o
17 RAD -48.1100000000000 TH 1.00000000 AIR ML9T (th6v
18 RAD 70.1900000000000 TH 6.20000000 4YB7og%P
18 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 Y+Q,4s
18 CTE 0.806000E-05 5i
wikC=y
18 GTB S 'N-LAF2 ' ^FyvaO
19 RAD -725.0000000000000 TH 2.00000000 AIR <aQ; "O~
20 CV 0.0000000000000 TH 3.60000000 U+3PqWB
20 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 It,n +A
20 CTE 0.710000E-05 PxCl]~v
20 GTB S 'N-BK7 ' oW\7q{l2)
21 CV 0.0000000000000 TH 36.90500000 AIR h-)A?%Xt
22 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR N!4x P.Ps
END 5IB:4zx^h
x4 A TK
该透镜在近红外光工作，工作数 F / 3.5，且是远心的，具有低畸变，受衍射限制。 初步评价，这种设计并不差，只有不到1/4波长的像差。 "E e/q :`
视场上的最大畸变刚刚超过½微米，远心距离的最大偏差约为0.01弧度。 性能还不错- 但如果我们能够进一步提高它的性能，这将为我们提供更多的公差余地。 hU )f(L
这是我们的优化MACro： - EX3'
[*'
CHG * y"GgI
WAP 1 ! keep entering beam diameter constant over field W:N"O\`{m
19 UMC -0.14286 ! maintain F/number C`K9WJOD
CFREE ! remove the clear aperture at the stop END /Vj byRwV
m6ZbYF-7W
PANT =B 4g EWR
VY 0 YP1 ! let the program find the best stop location c 6}xnH
VLIST RAD ALL ! all radii will change except 19 and the flat windows ~IN$hKg^
VLIST TH ALL EXCEPT 1 LB2 ! and all thicknesses except 1 and 20 qytGs@p_
END H?r;S 5)c
c75vAKZ2
AANT >p+gx,N
AEC ! monitor feathered edges F|M L$
ACC ! and keep thicknesses less than 25.4 mm (nZ=9 +j]d
M 89.6 1 A TOTL ! keep total lens length constant NB yN}e
M 0 50 A GIHT ! control distortion at full field S P YA 1 %A[p!U
2g07wJ6x
M 0 50 A GIHT ! and at half field DIV CONST 2 dvdBRrf
b-=[(]_$h
S P YA .5 `8 b 6
/
06 W=(fY
M 0 20 A P HH .7 ! control telecentricity at 0.7 field .$x[!fuuR&
JSZ j0_ B
GSO 0 0.1 5 M 0 ! correct OPDs of ray grids at three fields GNO 0 0.05 4 M .7 `"-!UkD+
GNO 0 0.05 4 M 1 END rp[oH=&
;[\2/$-
SNAP ! get snapshot every iteration " 5DA GMU
SYNO 30 ! optimize for 30 cycles. aFm]?75
:phD?\!w8t
（创建这组光线网格像差的最简单方法是使用MACro编辑器中的Ready Made Raysets按钮。在这种情况下，我们选择了第8组，它创建了横向目标和OPD目标，然后选择删除横向目标 并且在全视场增加OPD目标的权重.Bare-bones Rayset对话框也可以这样做，然后有更多选项。） m
?tnk?oX
我们进行优化，然后运行模拟退火几个周期。 透镜有所改善。 Vv"wf;#
现在让我们使用一些强大的工具。 首先，我们运行自动元件删除功能。 这会找到可以移除的元件，而对评价函数的性能降低最小。 为此，我们只需添加该行命令 =$z$VbBv
AED 3 Q 3 19 ! find which element to delete between surfaces 3 and 19. gB{R6
\<O
<rI$"=7
将该命令加到PANT命令之前，然后重新优化。 该程序显示可以移除表面14处的镜片。 我们允许它删除该元件，然后对其进行优化和模拟退火（在注释掉AED行之后，我们不会删除另一个元件或删除顶部的CHG文件）。 <TROs! x$a
正如预期的那样，透镜性能有所下降，但仍然不错。 现在我们将使用元件自动插入功能，以查看透镜是否会恢复到以前的镜片数，结果是否比起始透镜更好？
O ,,n
为此，我们将AED线更改为 *UxB`iA
AEI 3 3 17 0 ! insert one element between surfaces 3 and 17. ->25$5#
3g
"xm
并再次运行MACro。 （如果您有多核电脑，则在MACro的顶部还应添加以下命令，其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。） 3jdB8a]T_
CORE nb ? Gf A;O
GSb )|mj
在MACro的顶部，其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。） &,kB7 r"
程序在表面12之前插入了一个元件。我们添加一个新变量 xla^A}{
VY 12 GLM 7T;RXrT
\gQ+@O&+
到PANT文件，所以新元件上的玻璃模型可以变化，注释掉AEI命令行，重新优化并模拟退火。 !P ^$g
R
该程序已将透镜内的孔径位置移动到9.如果透镜有固定孔径，我们可以在该元件上切一个凹槽，并获得极好的性能 - 但如果没有，我们会为表面11分配一个真正的孔径，移除 YP1的变量，并再次重新优化。我们得到如下透镜：  78BuD[<X-
RLE ovo I~k'
ID EXAMPLE LENS 141 p. ~jo
WAVL .7150000 .7100000 .7050000
bQQ/7KM
;p"XCLHl
CORDER 1 3 2 bh"v{V`=0
APS -11 m@2 xC,@
TEMPERATURE 30.00000 Ln%_8yth
WAP 1 '>3RZ& O
GTZ d_qVk4h\
UNITS MM {O oNhN9
OBB 0.000000 15.20000 6.24500 -11.63722 0.00000 0.00000 Sqt" G6<
6.24500 q5?mP6
0 AIR [bVP2j
1 CV 0.0000000000000 TH 4.50000000 EUS]Se2
1 N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 RSeezP6#
1 DNDT 1.090E-05 9.960E-06 9.700E-06 3.65000E-01 ojqX#> 0K
1 CTE 0.500000E-06 E1v<-UPbA
1 GTB U 'FUSILICA ' Ntrn("!
2 CV 0.0000000000000 TH 1.00000000 AIR 0x/V1?gm
3 RAD 31.7420365099046 TH 4.89311077 H#` ?t oS
3 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 ?6]ZQ\,
3 CTE 0.806000E-05 IHmNi>E&/
3 GTB S 'N-LAF2 ' I~6 ;9TlQ
4 RAD 205.8474850968830 TH 6.35592001 AIR _ILOA]ga#
5 RAD 31.8551157618315 TH 1.39568729 p6\9H G
5 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 kYa'
] m
5 CTE 0.710000E-05 U VU*5U~
5 GTB S 'N-BK7 ' L%s""nP
6 RAD 12.9057883346246 TH 7.19477052 AIR }X:r:{r
7 RAD -23.8475364230033 TH 1.00000000 6FFv+{ 2^@
7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 NdQ?3'WJ
7 CTE 0.710000E-05 bxHk0 w
7 GTB S 'N-BK7 ' 1vd+p!n
8 RAD 18.0286949741191 TH 1.24241640 AIR UzwI V{
9 RAD 21.7606620988429 TH 11.21030691 IT33E%G
9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 y>1 8)8
9 CTE 0.710000E-05 n_2 LkW<?
9 GTB S 'N-BK7 ' <v^.FxId
10 RAD -27.0144706600627 TH 1.00000000 AIR R:<AR.)K
11 CV 0.0000000000000 TH 15.36917292 AIR m_f^#:
12 RAD -221.0555600124851 TH 3.83402160 Bv*h ?`Q
12 GLM 1.73264979 52.69907560 1'B?f# s
13 RAD -18.9307423606996 TH 1.00000000 AIR h*%1Jkxu
14 RAD -18.3189387535143 TH 1.00000790 2yc\A3ft#
14 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 g8y Zc}4
14 CTE 0.846000E-05 \bE~iz3b9
14 GTB S 'N-SF57 ' xGPv3TLH^
15 RAD 77.6676600402005 TH 8.59463594 AIR 7w({ GZ
16 RAD -98.5742040515266 TH 3.91807638 gI{F"7fa=
16 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 *E 6 p=
16 CTE 0.806000E-05 h UDEjW@S
16 GTB S 'N-LAF2 ' 2 ARh-zLb
17 RAD -31.6148606190401 TH 5.55657931 AIR 5?" ZM'4
18 RAD 90.9510179315515 TH 5.93527419 Z)0R$j`2
18 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 q[g^[~WM#
18 CTE 0.806000E-05 d|lzkY~
18 GTB S 'N-LAF2 ' 8t; nU;E*
19 RAD -60.9109375555036 TH 1.00003786 AIR Yuck]?#0
19 CV -0.01641741 7n.J.<+9
19 UMC -0.14286000 VgL<ux q
20 CV 0.0000000000000 TH 3.60000000 # + =afJ
20 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 =!aV?kNS8
20 CTE 0.710000E-05 GM~jR-F Z
20 GTB S 'N-BK7 ' L; <]wKs
21 RAD -1.1487695061324E+17 TH 43.52197472 AIR $>Do&TU
21 CV -8.70496644E-18 W=+ ag<@
21 UMC -0.14286000 F "I@=R-n
22 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR I115R p0
END \!Pm^FD
.
nAOId90wue
该程序在表面14处移除了原始透镜元件，并在12处更换了新镜片。最大畸变现在约为1/4微米（是原来的一半）。 然后，我们在表面12处用玻璃模型替换了表面3上使用的玻璃，并重新优化，几乎没有性能损失。 （当您自己学习这些课程时，由于退火阶段的随机性，您可能会得到略微不同的结果。）
|
