| SYNOPSYS 光学设计软件课程五:改进另一个程序设计的透镜
  Ah-8"`E  }W$8M>l
 在本课中,我们将应用一些最新的工具,来判定透镜的性能是否可以进一步提高。 gN?0m4[$i
 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。)
  d$K=c1  `BY&>WY[RLE wcZbmJ:
 ID EXAMPLE LENS    53 I!0JG`&
 WAVL .7150000 .7100000 .7050000 p1D()-
 CORDER    1    3    2 	O)uOUB
 APS                -11 :uo[&&c
 TEMPERATURE        30.00000 ,/&Z3e
 WAP                3 ?;	
[ T
 GTZ s~J=<)T*6
 UNITS MM h4(JUio
 OBB     0.000000  15.20000  6.24500  -13.54114  0.00000  0.00000 :a.0hes
 6.24500 Ky kSFB
 7^MX	l
 0    AIR VD$Eb
 1    CV    0.0000000000000    TH    4.50000000 Vl<9=f7[
 1    N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 RN[]Jt#6
 1    DNDT    1.090E-05    9.960E-06    9.700E-06 3.65000E-01 \jyjQ,v)
 1    CTE    0.500000E-06 B3mS]
 1    GTB U    'FUSILICA    ' 3]/.\(2
 2    CV    0.0000000000000    TH    1.00000000 AIR ;
0ko@ \Lq
 3    RAD    31.3000000000000    TH    9.80000000 =&7@<vBpy
 3    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 \"x>JW4w
 3    CTE    0.806000E-05 x=]S.XI
 3    GTB S    'N-LAF2    ' A59gIp*>
 4    RAD    111.9000000000000    TH    1.50000000 AIR !>n|c$=;qk
 5    RAD    28.2100000000000    TH    4.00000000 \}JrFc%O
 5    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 ]JjK#eh
 5 CTE    0.710000E-05 -7%X]
 5 GTB S    'N-BK7    ' |]W2EV ,b
 6    RAD    14.2600000000000    TH    8.50000000    AIR } ptMjT{9
 7    RAD    -46.1600000000000    TH    3.40000000 VFj(M
j`}G
 7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 J8<J8x4
 7 CTE    0.710000E-05 DM),|Nq"
 7 GTB S    'N-BK7    ' {%b
}Z2
 8 RAD    19.3000000000000    TH    3.00000000 AIR  Hi7y(h?wj
 9 RAD    28.1400000000000    TH    4.80000000  C\Vg{&'
 9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 6|!NLwa
 9 CTE    0.710000E-05 p|qyTeg
 9 GTB S    'N-BK7    ' dMvp&M\\'
 10 RAD    -47.0000000000000    TH    1.00000000 AIR &yIGr`;
 11 CAO    4.90993000    0.00000000    0.00000000 g97]Y1g
 11 CV    0.0000000000000    TH    13.20000000 AIR T3N"CUk
 12 RAD    -24.2000000000000    TH    3.20000000 8W+5)m.tp
 12 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 #NN ewzC<*
 12 CTE    0.846000E-05 mR+Jws'
 12 GTB S    'N-SF57    ' 9(, @aZ
 13    RAD    150.0000000000000    TH    1.20000000    AIR w?LrJ37u
 14    RAD    269.0000000000000    TH    10.00000000 /ty?<24ko
 14    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3    1.51295285 =X(%Svnp
 14    CTE    0.710000E-05 ".U^ifF
 14    GTB S    'N-BK7    ' x83a!9
 15    RAD    -22.6200000000000    TH    1.00000000    AIR OH6^GPF6
 16    RAD    -1000.0000000000000    TH    6.70000000 ~/-eyxLTm
 16    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 L{8;Ud_2r
 16    CTE    0.806000E-05 p
&(OZJT
 16    GTB S    'N-LAF2    ' |L::bx(
 17    RAD    -48.1100000000000    TH    1.00000000    AIR SVWIEH0?
 18    RAD    70.1900000000000    TH    6.20000000 bw4oLu?
 18    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3    1.73634814 xT*d/Oa w
 18    CTE    0.806000E-05 86qI
 18    GTB S    'N-LAF2    ' UMMB0(0D
 19    RAD    -725.0000000000000    TH    2.00000000    AIR 'g)n1 {
 20    CV    0.0000000000000    TH    3.60000000 
CN&
 20    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3    1.51295285 "Fnq>iR-
 20    CTE    0.710000E-05 $uh 	z
 20    GTB S    'N-BK7    ' D'_Bz8H!p
 21    CV    0.0000000000000    TH    36.90500000 AIR <l,o&p,>|c
 22    CV    0.0000000000000    TH    0.00000000 AIR +wO#'D
 END
 T:iP="?{
 该透镜在近红外光工作,工作数 F / 3.5,且是远心的,具有低畸变,受衍射限制。 初步评价,这种设计并不差,只有不到1/4波长的像差。 r8/l P}(F
 视场上的最大畸变刚刚超过½微米,远心距离的最大偏差约为0.01弧度。 性能还不错- 但如果我们能够进一步提高它的性能,这将为我们提供更多的公差余地。 kH948<fk3
 这是我们的优化MACro:
  M+P$/Wk  ;|T!#@jCHG `>lzlEhKV
 WAP 1                            ! keep entering beam diameter constant over field BiwieF4x
 19 UMC -0.14286                    ! maintain F/number !>$4]FkV
 CFREE                            ! remove the clear aperture at the stop END 5|8^9Oe5
 s!+
pL|
 PANT e Y$qV}
 VY 0 YP1                        ! let the program find the best stop location h9s >LY
 VLIST RAD ALL                    ! all radii will change except 19 and the flat windows GqKsK
r2%
 VLIST TH ALL EXCEPT 1 LB2        ! and all thicknesses except 1 and 20 !Ng=Yk>3
 END /t%u"dP"T~
 OE`X<h4r
 AANT #*%q'gyHT
 AEC                                ! monitor feathered edges Nw_@A8-r
 ACC                                ! and keep thicknesses less than 25.4 mm OO) ~HV4\
 M 89.6 1 A TOTL                    ! keep total lens length constant $md%xmQ[
 M 0 50 A GIHT                    ! control distortion at full field S P YA 1 *Zk>2<^R
 K2)!h.W
 M 0 50 A GIHT                    ! and at half field DIV CONST 2 ,:Z^$
 d3Mva,bw<
 S P YA .5 XOP"Px@
 4u;9J*r4
 M 0 20 A P HH .7                ! control telecentricity at 0.7 field -Z-f1.Dm5
 YZf6|
 GSO 0 0.1 5 M 0                    ! correct OPDs of ray grids at three fields GNO 0 0.05 4 M .7 )!bUR\
 GNO 0 0.05 4 M 1 END ZP\M9Ja
 friWW^
 SNAP                            ! get snapshot every iteration s^Nw%KAv
 SYNO 30                            ! optimize for 30 cycles.
 ;bzX%f?|G
 (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。) BaI	$S>/Q
 我们进行优化,然后运行模拟退火几个周期。 透镜有所改善。 ZUm?*.g\^
 现在让我们使用一些强大的工具。 首先,我们运行自动元件删除功能。 这会找到可以移除的元件,而对评价函数的性能降低最小。 为此,我们只需添加该行命令
  G3P&{.v  c_grPk2O4AED 3 Q 3 19    ! find which element to delete between surfaces 3 and 19.
 >et-{(G
 将该命令加到PANT命令之前,然后重新优化。 该程序显示可以移除表面14处的镜片。 我们允许它删除该元件,然后对其进行优化和模拟退火(在注释掉AED行之后,我们不会删除另一个元件或删除顶部的CHG文件)。 CqMhk
 正如预期的那样,透镜性能有所下降,但仍然不错。 现在我们将使用元件自动插入功能,以查看透镜是否会恢复到以前的镜片数,结果是否比起始透镜更好? zE T^T5>:
 为此,我们将AED线更改为
  {P%9  H9XvOAEI 3 3 17 0    ! insert one element between surfaces 3 and 17.
 _9  .(a
 并再次运行MACro。 (如果您有多核电脑,则在MACro的顶部还应添加以下命令,其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。)
  hg.#DxRi{  S^@S%EgCORE nb
 Dr&('RZ4
 在MACro的顶部,其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。)  f
3V Dv9(
 程序在表面12之前插入了一个元件。我们添加一个新变量
  .~A*=  Ks^6.)VY 12 GLM
 tsOrt3
 到PANT文件,所以新元件上的玻璃模型可以变化,注释掉AEI命令行,重新优化并模拟退火。 jdZ~z#`(!:
 该程序已将透镜内的孔径位置移动到9.如果透镜有固定孔径,我们可以在该元件上切一个凹槽,并获得极好的性能 - 但如果没有,我们会为表面11分配一个真正的孔径,移除 YP1的变量,并再次重新优化。我们得到如下透镜:
  w27KI]%(  RLE 6k{2 +P
 ID EXAMPLE LENS                                141 H={DB
 WAVL .7150000 .7100000 .7050000 V]OmfPve
 i$G;f^Z!Y
 CORDER    1    3    2 )~4II.`%^
 APS                -11 O4\Z!R60g
 TEMPERATURE        30.00000 K5ZC:Ks
 WAP                 1 `pf4X/Py
 GTZ kE>0M9EdH
 UNITS MM ,[S+T.Cu
 OBB    0.000000      15.20000    6.24500       -11.63722       0.00000     0.00000 sIG7S"k>p
 6.24500 ?&G`{Ey
 0    AIR qf@q]wtar
 1    CV    0.0000000000000    TH    4.50000000 H&1[nU{?>
 1    N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 OMhef,,H
 1    DNDT    1.090E-05    9.960E-06    9.700E-06 3.65000E-01 M#"524Nz
 1    CTE    0.500000E-06 fH`P[^N
 1    GTB U    'FUSILICA    ' OaJB=J%
 2    CV    0.0000000000000    TH    1.00000000 AIR h5%<+D<
 3    RAD    31.7420365099046    TH    4.89311077 mpAR7AG6
 3    N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 \P} p5k[
 3    CTE    0.806000E-05 <DKS+R
 3    GTB S    'N-LAF2    ' 6:GTD$Uz.
 4    RAD    205.8474850968830    TH    6.35592001 AIR f.aSKQD
 5    RAD    31.8551157618315    TH    1.39568729 #_lt~^6
 5    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 N8qDdr9p?c
 5    CTE    0.710000E-05 bwVPtu`
 5    GTB S    'N-BK7    ' =PRx?q`d
 6    RAD    12.9057883346246    TH    7.19477052 AIR T2}FYVj?!g
 7    RAD    -23.8475364230033    TH    1.00000000 /27JevE
 7    N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 s2?T5oWU
 7    CTE    0.710000E-05 	V/cP4{L
 7    GTB S    'N-BK7    ' `U+l?S^$
 8    RAD    18.0286949741191    TH    1.24241640 AIR p
raaY}}
 9    RAD    21.7606620988429    TH    11.21030691 ju}fL<
 |