SYNOPSYS 光学设计软件课程五：改进另一个程序设计的透镜
<O<Kf:i&c1
JRgrg &#
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。 QK~44;LVIJ
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。）  TEJn;D<1I,
RLE E5 ;6ks)
ID EXAMPLE LENS 53 [| qV*3 |?
WAVL .7150000 .7100000 .7050000 ZYS`M?Au
CORDER 1 3 2 w]@H]>sHd
APS -11 fk*I}pDx
TEMPERATURE 30.00000 ;{L ~|q J
WAP 3 /]1$Soo
GTZ @GVONluyU`
UNITS MM {<}9r6k ;f
OBB 0.000000 15.20000 6.24500 -13.54114 0.00000 0.00000 PEr &|H2
6.24500 `{ KdmWhW
:~^_*:
0 AIR s' 4O] k`
1 CV 0.0000000000000 TH 4.50000000 ikd1KF+I
1 N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 m{gw:69h
1 DNDT 1.090E-05 9.960E-06 9.700E-06 3.65000E-01 (- D^_*f
1 CTE 0.500000E-06 .vnQZ*6
1 GTB U 'FUSILICA ' O7"16~ a
2 CV 0.0000000000000 TH 1.00000000 AIR gbrn'NT
3 RAD 31.3000000000000 TH 9.80000000 ~tc,p
3 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 y3 "+4e
3 CTE 0.806000E-05 ^` S.Mw.
3 GTB S 'N-LAF2 ' XiL[1JM
4 RAD 111.9000000000000 TH 1.50000000 AIR g-~]^ $
5 RAD 28.2100000000000 TH 4.00000000 *Y':raP
5 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 *B)J(^M!q
5 CTE 0.710000E-05 GU|(m~,`
5 GTB S 'N-BK7 ' i+Lqj
6 RAD 14.2600000000000 TH 8.50000000 AIR :w<Ga8\tZ
7 RAD -46.1600000000000 TH 3.40000000 #F =!g ?
7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 F.{$HJ
7 CTE 0.710000E-05 O)!S[5YI
7 GTB S 'N-BK7 ' m% cwhH_B
8 RAD 19.3000000000000 TH 3.00000000 AIR @R_ON"h
9 RAD 28.1400000000000 TH 4.80000000 [Y4W m?
9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 0V ZC7@
9 CTE 0.710000E-05 ]1 jhy2j
9 GTB S 'N-BK7 ' jN AS'JV
10 RAD -47.0000000000000 TH 1.00000000 AIR qg2Vmj<H
11 CAO 4.90993000 0.00000000 0.00000000 C~IE_E&Q`
11 CV 0.0000000000000 TH 13.20000000 AIR z?@N+||,.
12 RAD -24.2000000000000 TH 3.20000000 "vX\Q rL
12 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 h=4 GSU
12 CTE 0.846000E-05 NX5 $x/uz
12 GTB S 'N-SF57 ' SZUo RWx
13 RAD 150.0000000000000 TH 1.20000000 AIR &x\cEI)!
14 RAD 269.0000000000000 TH 10.00000000 1H?I?IT30
14 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 h'+F' 1=
14 CTE 0.710000E-05 BV6B:=E0
14 GTB S 'N-BK7 ' c ^<~Y$i
15 RAD -22.6200000000000 TH 1.00000000 AIR S0tkqA4
16 RAD -1000.0000000000000 TH 6.70000000 Iw^Q>MrT
16 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 g4y& 6!g
16 CTE 0.806000E-05 {:|b,ep
T
16 GTB S 'N-LAF2 ' <I#M^}`
17 RAD -48.1100000000000 TH 1.00000000 AIR ]:; dJc'
18 RAD 70.1900000000000 TH 6.20000000 }>EWF E`
18 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 p1\mjM
18 CTE 0.806000E-05 ~(#iGc]7
18 GTB S 'N-LAF2 ' "jLC!h^N
19 RAD -725.0000000000000 TH 2.00000000 AIR F B:nkUR`
20 CV 0.0000000000000 TH 3.60000000 Cg|\UKfy$
20 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 %WC ^aKfY
20 CTE 0.710000E-05 :>/6:c?atG
20 GTB S 'N-BK7 ' mlPvF%Ba
21 CV 0.0000000000000 TH 36.90500000 AIR 1=,y +Xpw
22 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ~4|Tr z2T
END 1{wbC)
CB
X}_]9X
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。 [ [pt~=0
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。 `/?'^A%Ik
这是我们的优化MACro： pp@B]We
CHG GwfC l{l
WAP 1 ! keep entering beam diameter constant over field lD, ~%
19 UMC -0.14286 ! maintain F/number L|}s Z\2!
CFREE ! remove the clear aperture at the stop END G%,
RD}D
N| Ag8/2A
PANT 0~ K&P#iR
VY 0 YP1 ! let the program find the best stop location "<{|ni}
VLIST RAD ALL ! all radii will change except 19 and the flat windows *nHuGla
VLIST TH ALL EXCEPT 1 LB2 ! and all thicknesses except 1 and 20 }r! +wp
END p:K%-^
1_#;+S
AANT ~#jiX6<I
AEC ! monitor feathered edges q*|Alr m
ACC ! and keep thicknesses less than 25.4 mm _ilitwRN3
M 89.6 1 A TOTL ! keep total lens length constant -*MY7t3
M 0 50 A GIHT ! control distortion at full field S P YA 1 |Tc4a4 jS
(3l A0e`Y
M 0 50 A GIHT ! and at half field DIV CONST 2 Eu: /U*j
} `r.fD
S P YA .5 & Cv
IsE3-X|
M 0 20 A P HH .7 ! control telecentricity at 0.7 field RJzIzv99m
pCrm `hy(
GSO 0 0.1 5 M 0 ! correct OPDs of ray grids at three fields GNO 0 0.05 4 M .7 :;yrYAyT3
GNO 0 0.05 4 M 1 END [}j a \!P
=CRptk6tS
SNAP ! get snapshot every iteration T|wz%P<J
SYNO 30 ! optimize for 30 cycles. * bf 5A9
hN6wp_
（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。） aG^E^^Y
我们进行优化，然后运行模拟退火几个周期。 透镜有所改善。 3&7? eO7*
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 W/xPVmnV
AED 3 Q 3 19 ! find which element to delete between surfaces 3 and 19. _!qD/ [/
ufIvvZ*
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）。 a ;Y:UwD9*
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？ ~Jr'4%
为此，我们将AED线更改为 qz]qG=wmL
AEI 3 3 17 0 ! insert one element between surfaces 3 and 17. _Ffg"xoC
*)-@'{]u B
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。） %p )"_q!ge
CORE nb j67ppt
Od ~uYOL/B
在MACro的顶部，其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。） J. R\h!
程序在表面12之前插入了一个元件。我们添加一个新变量 sIf]e'@AC
VY 12 GLM j Db\4QyC
SR?mSpq5
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。 2} pZyS
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：  F<g&t|@
RLE ydYsmTr
ID EXAMPLE LENS 141 UzaAL9k
WAVL .7150000 .7100000 .7050000 ,zM@)Q ;9
z+Fu{<#(
CORDER 1 3 2 06^ /zr
APS -11 PB $beQ
TEMPERATURE 30.00000 Yft [)id
WAP 1 TS|Bz2(
GTZ >4luZnWMI
UNITS MM E7 iAN\vo
OBB 0.000000 15.20000 6.24500 -11.63722 0.00000 0.00000 T,9q~*"
6.24500 aq_K,li #w
0 AIR OgIRI8L
1 CV 0.0000000000000 TH 4.50000000 *Igb3 xK%
1 N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 stajTN*J
1 DNDT 1.090E-05 9.960E-06 9.700E-06 3.65000E-01 @ !su7
1 CTE 0.500000E-06 v[ML=pL
1 GTB U 'FUSILICA ' xA7~"q&u
2 CV 0.0000000000000 TH 1.00000000 AIR p =nbsS~":
3 RAD 31.7420365099046 TH 4.89311077 ,3_Sf ?
3 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 QyVAs ;
3 CTE 0.806000E-05 W/BPf{U
3 GTB S 'N-LAF2 ' J1I,;WGf
4 RAD 205.8474850968830 TH 6.35592001 AIR 8 k-]u3
5 RAD 31.8551157618315 TH 1.39568729 ZN)EbTpc\a
5 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 ;&CLb `<y
5 CTE 0.710000E-05 /Z?o%/bw:
5 GTB S 'N-BK7 ' @6~lZgXOV[
6 RAD 12.9057883346246 TH 7.19477052 AIR I?g}q,!]
7 RAD -23.8475364230033 TH 1.00000000 Sk+XBX(}
7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 ~) _ Nh
7 CTE 0.710000E-05 M]6+s`?r
7 GTB S 'N-BK7 ' G!$~'o%/
8 RAD 18.0286949741191 TH 1.24241640 AIR *KDTBd
9 RAD 21.7606620988429 TH 11.21030691 W{'hn&vU
9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 03 gbcNo
9 CTE 0.710000E-05 oH6zlmqG"
9 GTB S 'N-BK7 ' {p1`[R&n#
10 RAD -27.0144706600627 TH 1.00000000 AIR }_K zF~
11 CV 0.0000000000000 TH 15.36917292 AIR |#o' =whTl
12 RAD -221.0555600124851 TH 3.83402160 lfDd%.:q4S
12 GLM 1.73264979 52.69907560 "|Q.{(|kO1
13 RAD -18.9307423606996 TH 1.00000000 AIR jw{N#QDh
14 RAD -18.3189387535143 TH 1.00000790 f> Jj5he/
14 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 hOk9 y=
14 CTE 0.846000E-05 \0 h>!u
14 GTB S 'N-SF57 ' 3?V' O6
15 RAD 77.6676600402005 TH 8.59463594 AIR J8S$YRZ_
16 RAD -98.5742040515266 TH 3.91807638 'e]>l RZ
16 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 -(TC'
16 CTE 0.806000E-05 of*T,MUI
16 GTB S 'N-LAF2 ' #sCR }
17 RAD -31.6148606190401 TH 5.55657931 AIR .B~yI3D`M
18 RAD 90.9510179315515 TH 5.93527419 1(Vv-bq$
18 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 ]>)shH=Yx
18 CTE 0.806000E-05 J&\Q3_vro9
18 GTB S 'N-LAF2 ' M**Sus87Q
19 RAD -60.9109375555036 TH 1.00003786 AIR bgE]Wk0
19 CV -0.01641741 A g0w8F
19 UMC -0.14286000 Jm CHwyUK?
20 CV 0.0000000000000 TH 3.60000000 Ux',ma1JK
20 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 zu?112-v2
20 CTE 0.710000E-05 >(H:eRKq
20 GTB S 'N-BK7 ' gKTCfD~
21 RAD -1.1487695061324E+17 TH 43.52197472 AIR E!}'cxb^
21 CV -8.70496644E-18 6,LE_ -G5
21 UMC -0.14286000 X_X7fRC0
22 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR prS%lg>
END 1d49&-N
/[Fk>Vhp
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。）
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