SYNOPSYS 光学设计软件课程五：改进另一个程序设计的透镜
XOS[No~
w`zTR0`
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。 C~iL3C b
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。）  CzEd8jeh7
RLE lU8`F(Mn
ID EXAMPLE LENS 53 [IhYh<i
WAVL .7150000 .7100000 .7050000 ]?[fsdAQW
CORDER 1 3 2 X}\:_/
APS -11 d-dEQKI?;
TEMPERATURE 30.00000 0 :Ol7
WAP 3 ) hfpwdQ
GTZ W:L
AP
R
UNITS MM #O dJ"1A|
OBB 0.000000 15.20000 6.24500 -13.54114 0.00000 0.00000 6V0 1F8&w
6.24500 'SF<_aS(
g 7 W"
0 AIR dNe Vo|Y~h
1 CV 0.0000000000000 TH 4.50000000
Z>5 b;8
1 N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 E0 9 :E
1 DNDT 1.090E-05 9.960E-06 9.700E-06 3.65000E-01 :&9s,l
1 CTE 0.500000E-06 }S<2A7)el
1 GTB U 'FUSILICA '
7E~; xn;
2 CV 0.0000000000000 TH 1.00000000 AIR N5b!.B x-w
3 RAD 31.3000000000000 TH 9.80000000 j+
0I-p
3 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 o:Sa,
!DK
3 CTE 0.806000E-05 %M|hA#04vZ
3 GTB S 'N-LAF2 ' -C?ZB}`
4 RAD 111.9000000000000 TH 1.50000000 AIR ?+}_1x`
5 RAD 28.2100000000000 TH 4.00000000 Y glmX"fLf
5 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 : E )>\&
5 CTE 0.710000E-05 U|Ta4W`k\
5 GTB S 'N-BK7 ' ;@Y;g(bw:
6 RAD 14.2600000000000 TH 8.50000000 AIR %/ #NK1&M
7 RAD -46.1600000000000 TH 3.40000000 _^%,x
7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 ExL0?FemWV
7 CTE 0.710000E-05 N U`
7 GTB S 'N-BK7 ' QX'qyojxN
8 RAD 19.3000000000000 TH 3.00000000 AIR (V67`Z )
9 RAD 28.1400000000000 TH 4.80000000 sN01rtB(UT
9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 *mvlb
(' &
9 CTE 0.710000E-05 x)O!["'"
9 GTB S 'N-BK7 ' <1${1A <Wa
10 RAD -47.0000000000000 TH 1.00000000 AIR &(l9?EVq1
11 CAO 4.90993000 0.00000000 0.00000000 0[?Xxk}s0
11 CV 0.0000000000000 TH 13.20000000 AIR fSvM(3Y<Qh
12 RAD -24.2000000000000 TH 3.20000000 :(* V?WI
12 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 9 X`Sm}i
12 CTE 0.846000E-05
&po wy7rR
12 GTB S 'N-SF57 ' XYOC_.f1
13 RAD 150.0000000000000 TH 1.20000000 AIR 68C%B9.b'
14 RAD 269.0000000000000 TH 10.00000000 Ig0VW) @
14 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 z/2//m M
14 CTE 0.710000E-05 q ,]L$
14 GTB S 'N-BK7 ' <FkFs{(t
15 RAD -22.6200000000000 TH 1.00000000 AIR Xr GglBIV
16 RAD -1000.0000000000000 TH 6.70000000 8 \A#CQ5b
16 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 HJ[c M6$2
16 CTE 0.806000E-05 XW)lDiJl
16 GTB S 'N-LAF2 ' " C Qa.%
17 RAD -48.1100000000000 TH 1.00000000 AIR YHygo#4=8
18 RAD 70.1900000000000 TH 6.20000000 4*cEag
18 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 =|y9U lsD
18 CTE 0.806000E-05
=ncVnW{
18 GTB S 'N-LAF2 ' /dI&o,sA
19 RAD -725.0000000000000 TH 2.00000000 AIR h( u8&MHx
20 CV 0.0000000000000 TH 3.60000000 u.m[u)HQ
20 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 +.b,Aq J/
20 CTE 0.710000E-05 9`X\6s
20 GTB S 'N-BK7 ' [uN?
~lp\%
21 CV 0.0000000000000 TH 36.90500000 AIR u(F_oZ~
22 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ~t~k2^)|"
END fW1CFRHH
3J|F?M" N7
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。 sfugY (m
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。 ` *N [jm"
这是我们的优化MACro： |a`Sc %
CHG ?(F6#"/E
WAP 1 ! keep entering beam diameter constant over field j[G
19 UMC -0.14286 ! maintain F/number 17"uf.G
CFREE ! remove the clear aperture at the stop END VSI9U3t3w
U- (01-
PANT X Dm[Gc>(~
VY 0 YP1 ! let the program find the best stop location /cQueUME`
VLIST RAD ALL ! all radii will change except 19 and the flat windows =M [bn q*\
VLIST TH ALL EXCEPT 1 LB2 ! and all thicknesses except 1 and 20 +YKi,
END `*cxH..
b;W3 j
AANT CMG&7(MR
AEC ! monitor feathered edges *:LK8U
ACC ! and keep thicknesses less than 25.4 mm /1V xc 6
M 89.6 1 A TOTL ! keep total lens length constant $)ij N^hV
M 0 50 A GIHT ! control distortion at full field S P YA 1 '/n1IM$7
6"5A%{ J
M 0 50 A GIHT ! and at half field DIV CONST 2 {{D)YldtA
r|fL&dtr
S P YA .5 (Ag1 6
}1c|gQ
M 0 20 A P HH .7 ! control telecentricity at 0.7 field 0oZ=
yh
lH x^D;m6
GSO 0 0.1 5 M 0 ! correct OPDs of ray grids at three fields GNO 0 0.05 4 M .7 $m{:C;UH
GNO 0 0.05 4 M 1 END uLL]A>v R
n&;85IF1
SNAP ! get snapshot every iteration 0$)>D==
SYNO 30 ! optimize for 30 cycles. bz2ztH9 n
JHM9
（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。） %G_B^p4
我们进行优化，然后运行模拟退火几个周期。 透镜有所改善。 d *|Y
o
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 "fCu=@i
AED 3 Q 3 19 ! find which element to delete between surfaces 3 and 19. y^,1a[U.
t?x<g <PJ4
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）。 k}kQI~S9
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？ iohop(LZ
为此，我们将AED线更改为 kHghPn?8]
AEI 3 3 17 0 ! insert one element between surfaces 3 and 17. .
y-D16V
~ Ei $nV
并再次运行MACro。 （如果您有多核电脑，则在MACro的顶部还应添加以下命令，其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。） Jr
,;>
CORE nb n.`($yR_
{W =%U|f
在MACro的顶部，其中nb是核心数。 这将以更快的速度运行AEI。） dGYn4i2k?
程序在表面12之前插入了一个元件。我们添加一个新变量 :0j?oY~e
VY 12 GLM z0p*Z&
jk; clwyz/
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。 x=hiQ>BIO0
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：  i&Tbz !
RLE |+FubYf?$
ID EXAMPLE LENS 141 M= .n7RY-
WAVL .7150000 .7100000 .7050000 [LjT*bi
g:'xae/ ]S
CORDER 1 3 2 av}k)ZT_
APS -11 @; zl
TEMPERATURE 30.00000 q #Z@+(^
WAP 1 6y%q Vx#!
GTZ zU kgG61
UNITS MM ^pAAzr"hv
OBB 0.000000 15.20000 6.24500 -11.63722 0.00000 0.00000 Ja7R2-0ii#
6.24500 @w#-aGJO
0 AIR n/;WxnnQ
1 CV 0.0000000000000 TH 4.50000000 t9k zw*U9
1 N1 1.45505601 N2 1.45516542 N3 1.45527657 $<dH?%!7
1 DNDT 1.090E-05 9.960E-06 9.700E-06 3.65000E-01 (Y.k8";)`
1 CTE 0.500000E-06 (^8Y|:Tz
1 GTB U 'FUSILICA ' F 5bj=mI
2 CV 0.0000000000000 TH 1.00000000 AIR I T E{@1
3 RAD 31.7420365099046 TH 4.89311077 *KZYv=s,u
3 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 oo/qb`-6
3 CTE 0.806000E-05 =t#llgi~
3 GTB S 'N-LAF2 ' iW]j9} t
4 RAD 205.8474850968830 TH 6.35592001 AIR }W C[$Y_@
5 RAD 31.8551157618315 TH 1.39568729 } >pknc?
5 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 3 Gp$a;g
5 CTE 0.710000E-05 o8V5w!+#
5 GTB S 'N-BK7 ' 4x=v ?g&
6 RAD 12.9057883346246 TH 7.19477052 AIR 0r QMLx
7 RAD -23.8475364230033 TH 1.00000000 |B?m,U$A!
7 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 )#0O>F~
7 CTE 0.710000E-05 p,5i)nEFj
7 GTB S 'N-BK7 ' 59LZv-l
8 RAD 18.0286949741191 TH 1.24241640 AIR vjbASFF0=
9 RAD 21.7606620988429 TH 11.21030691 ,8S/t +H
9 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 O@T9x $
9 CTE 0.710000E-05 G vt G(u~
9 GTB S 'N-BK7 ' YFLZ %(
10 RAD -27.0144706600627 TH 1.00000000 AIR SB;&GHq"n
11 CV 0.0000000000000 TH 15.36917292 AIR 4M=]wR;
12 RAD -221.0555600124851 TH 3.83402160 Avge eJi
12 GLM 1.73264979 52.69907560 0#7>o^2
13 RAD -18.9307423606996 TH 1.00000000 AIR BA @lk+aW
14 RAD -18.3189387535143 TH 1.00000790 . wEd"A&j
14 N1 1.83018573 N2 1.83066058 N3 1.83114590 uanhr)Ys
14 CTE 0.846000E-05 L4@K~8j7
14 GTB S 'N-SF57 ' a=|K%ii+Y
15 RAD 77.6676600402005 TH 8.59463594 AIR L\6M^r
>
16 RAD -98.5742040515266 TH 3.91807638 wjU 9Z GM
16 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 x 77*c._3v
16 CTE 0.806000E-05 \#8D>i? m
16 GTB S 'N-LAF2 ' fbyd"(V 8r
17 RAD -31.6148606190401 TH 5.55657931 AIR |%BOZT
18 RAD 90.9510179315515 TH 5.93527419 5c@,bIl *
18 N1 1.73585988 N2 1.73610163 N3 1.73634814 v^sv<4*%
18 CTE 0.806000E-05 !4ocZmj\
18 GTB S 'N-LAF2 ' aj-Km`5r}
19 RAD -60.9109375555036 TH 1.00003786 AIR l]
K3Y\#bP
19 CV -0.01641741 AmUr .ofu
19 UMC -0.14286000 w49t9~
20 CV 0.0000000000000 TH 3.60000000 $!-yr7
20 N1 1.51269554 N2 1.51282313 N3 1.51295285 lne|5{h
20 CTE 0.710000E-05 [7:,?$tC
20 GTB S 'N-BK7 ' DHg :8%3 x
21 RAD -1.1487695061324E+17 TH 43.52197472 AIR ^)470K`%)
21 CV -8.70496644E-18 `Y0%c Xi3
21 UMC -0.14286000 U"~>jZK k
22 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR +N]J5Ve-`t
END /m!BY}4W
T )&A2q
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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