SYNOPSYS 光学设计软件课程六:三阶像差的重要性
#5d8?n -ddOh<U> 很多镜头设计初学者和许多镜头设计师都认为,像差必须得到很好的控制。 他们只说对了一部分 - 但这些要求总是指三阶像差,但如果要求三阶像差都为零。 这是不明智的。 m9g^ -X 复制以下透镜文件并将其粘贴到EE编辑器中并运行它。 这是一个五片式透镜。 Ao!=um5D J RLE YnxU(v'\ ID FIVE-ELEMENT LENS 124 7sN0`7 WAVL .6562700 .5875600 .4861300 K|~AA"I; APS 5 0HPO"x3-O UNITS MM gCwt0) OBB 0.000000 10.00000 25.40000 -8.63996 0.00000 0.00000 X0x_+b?
_ 25.40000 Lnx2xoNk MARGIN 1.270000 vUfO4yfdg BEVEL 0.254001 [5LMt*Y 0 AIR q/J3cXa{K 1 RAD 73.9295960000000 TH 12.00000000 3AP YO 1 N1 1.79798347 N2 1.80318130 N3 1.81530119 gDc]^K4> 1 GTB S 'LASFN30 ' ypT9 8 1 EFILE EX1 34.000000 34.000000 34.000000 0.000000 jQIV2TY[ 1 EFILE EX2 34.000000 34.000000 0.000000 QZYM9a> 2 RAD -263.9335099999995 TH 5.22356650 AIR WV~SL/k| 2 EFILE EX1 34.000000 34.000000 34.000000 /~"AG l. 3 RAD -81.3505230000000 TH 6.00000000 [R$liN99z; 3 N1 1.83648474 N2 1.84664080 N3 1.87201161 u
dUXc6U 3 CTE 0.830000E-05 q\G{]dz?R 3 GTB S 'SF57 ' 1Y2a*J 3 EFILE EX1 31.841015 33.619003 34.000000 0.000000 L.Vq1RU\" 3 EFILE EX2 33.365005 33.365005 0.000000 JSUzEAKe 4 RAD 553.8617899999995 TH 19.92504900 AIR tQCj)Ms 'X 4 EFILE EX1 33.365005 33.365005 34.000000 "#J}A0 5 CV 0.0000000000000 TH 13.18557900 AIR gTyW#verh$ 6 RAD 169.2089400000000 TH 9.00000000 y(ldO;. 6 N1 1.67418625 N2 1.67790015 N3 1.68646733 6%z`)d 6 GTB S 'LAKN12 ' tdb4?^.s 6 EFILE EX1 25.241916 25.241916 25.495917 0.000000 7Fc | 6 EFILE EX2 25.241916 25.241916 0.000000 )rS^F<C 7 RAD -83.9867310000000 TH 0.10051658 AIR @hBx,`H^ 7 EFILE EX1 25.241916 25.241916 25.495917 *ig5Q(b*N 8 RAD 39.2493850000000 TH 34.99484900 X[Y#+z4 8 N1 1.67418625 N2 1.67790015 N3 1.68646733 o+R. u}| 8 GTB S 'LAKN12 ' 3dY6;/s 8 EFILE EX1 22.063038 22.063038 22.063038 0.000000 1(D1}fcul 8 EFILE EX2 22.063038 22.063038 0.000000 Q)9369<A 9 RAD -24.3037950000000 TH 3.00000000 hXBqz9 9 N1 1.79607463 N2 1.80516268 N3 1.82772732 {bxhH)a' 9 CTE 0.810000E-05 H.f9d.<W% 9 GTB S 'SF6 ' q
w"e0q% ) 9 EFILE EX1 12.935701 12.935701 13.697701 0.000000 gZ~y}@Ly 9 EFILE EX2 11.336482 13.443700 0.000000 W|FNDP0 10 RAD 38.6888290000000 TH 7.79631890 AIR 5@""_n&FV 10 EFILE EX1 11.336482 13.443700 13.697701 CVi<~7Am\ 11 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR MEDskvBG END ^S3A10f, ~V|KT}H 让我们制作一个可以有效控制三阶像差的优化MACro。 M~#5/eRX 在EE编辑器中,输入(L6M1.MAC) #NSaY+V PANT Rf&^th}TH VLIST RAD ALL VLIST TH ALL d9ZDpzxB VLIST GLM 1 3 6 8 9 END Ab/v_mA; 7Ljs4>%l9j AANT FP0<-9DO M 1 1 A FNUM QZ_nQ3K M 7.8 1 A BACK #=>kw^5 M 0 1 A DELF 1Q3%!~<\s M 0 1 A SA3 48W:4B'l9 M 0 1 A CO3 dVK@Fgo M 0 1 A TI3 6eVe}V4W M 0 1 A SI3 `7+tPbjs M 0 1 A PETZ 6S` ,j M 0 1 A DI3 (%=lq#, M 0 1 A PAC eo-XqiJ,] M 0 1 A SAC ,|=iv M 0 1 A PLC H7 o$O M 0 1 A SLC 'Sm/t/g"| END T749@! v`z `V$cz88b SNAP c1=;W$T(s SYNO 30 m mw)C" JB: mbH 该MACro将改变所有设计变量并控制F/number ,离焦和后焦距,并同时以三阶像差校正为零作为目标。 输入VLIST RAD ALL将改变所有半径,VLIST TH ALL将改变所有厚度和空气间隔,本例中我们不建议使用VLIST GLM ALL命令,因为该命令将会改变透镜的材料,在这个例子中,我们必须单独声明表面。 <L[ *hp 我们运行这个MACro,得到了一个糟糕的结果! fte!Ll' 我们用命令查看三阶像差 >V77X+! THIRD rGP?
E3 SYNOPSYS AI>THIRD +X4ttv J:k@U42 ID FIVE-ELEMENT LENS 179 01-JUN-17 13:49:05 xQcMQ{&; THIRD-ORDER ABERRATION ANALYSIS l93Q"*_ FOCAL LENGTH ENT PUP SEMI-APER GAUSS IMAGE HT +Uc&%Px 50.804 25.400 8.958 KG7X8AaK# yS(=eB_ THIRD-ORDER ABERRATION SUMS H>Iet}/c SPH ABERR COMA TAN ASTIG SAG ASTIG PETZVAL DISTORTION $/-wgyP3m+ (SA3) (CO3) (TI3) (SI3) (PETZ) (DI3(FR)) Fb$5&~d -9.657E-06 -0.00027 -3.991E-05 -6.235E-06 1.060E-05 -0.00056 SvCK;$: PARAXIAL CHROMATIC ABERRATION SUMS c9/
'i AX COLOR LAT COLOR SECDRY AX SECDRY LAT cPa 0n4 (PAC) (PLC) (SAC) (SLC) 1yY'hb,0 -0.00276 -0.00027 0.01062 0.00112 Ynt&cdK9 SYNOPSYS AI> *+zy\AhkP 0 VWCm( f- 结果显示 这些像差非常小。那么初始透镜的像差怎么样? ;Ln7_ ID FIVE-ELEMENT LENS $rV:&A rA>R` THIRD-ORDER ABERRATION ANALYSIS 0*'`%W+5 FOCAL LENGTH ENT PUP SEMI-APER GAUSS IMAGE HT !F}J+N=} 50.800 25.400 8.957 7m@^=w <y b=! THIRD-ORDER ABERRATION SUMS EUYa =- SPH ABERR COMA TAN ASTIG SAG ASTIG PETZVAL DISTORTION KX=:)%+ (SA3) (CO3) (TI3) (SI3) (PETZ) (DI3(FR)) 5O4&BxQ~} -0.01806 -0.03730 -0.04236 -0.08744 -0.10998 -0.01754 B "s8i{Vm }rb ]d'| PARAXIAL CHROMATIC ABERRATION SUMS K.sj"#D AX COLOR LAT COLOR SECDRY AX SECDRY LAT 2TevdyI (PAC) (PLC) (SAC) (SLC) ~,3v<A[5Vi -0.01215 0.01518 0.00724 0.00478 WhVmycdv (J?}eb;>n 这些像差要大得多 - 但初始透镜性能要好得多! 所以在像差平衡方面,不要试图将像差校正到极端状态。 _tR.RAaa" 一般人们在设计透镜时,通常只关心两件事:图像是否清晰,是否在正确的位置。 xN":2qy#T 然而,这些三阶像差在降低公差敏感度上有很重要的作用。 这是因为,当透镜制造偏差越大,三阶像差变化最快。 因此,我们定义了一组可以放入AANT文件的八个定义像差的命令: Z-;uzx SAT COT ACD ACT ECD ECT ESA ECO 3:CQMZ|;@ 以下是如何使用这些像差来放宽透镜公差的示例。 我们优化了下面所示的透镜,并以目标波前权重0.05运行BTOL。 h-)A?%Xt RLE N!4xP.Ps ID 8-ELEMENT TELEPHOTO 236 5IB:4zx^h FNAME 'L6L2.RLE ' l%)=s~6z MERIT 0.145212E-01 LOG 236 O7#}8-@}<u WAVL .6562700 .5875600 .4861300 n3@g{4~ APS 4 [laL6 GLOBAL IbNTdg]/F` 8b#Yd
UNITS MM 86)
3XE[5 OBB 0.000000 5.00000 25.40000 -0.88448 0.00000 0.00000 t+TbCe 25.40000 2w.9Q
(Sn 0 AIR @|*Z0bn' 1 RAD 107.5431718565176 TH 11.00000000 G5e Ls 1 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 0m|
Gp 1 CTE 0.630000E-05 :J)lC = 1 GTB S 'SK16 ' qh'f,#dI} 2 RAD -349.2713337442812 TH 3.00000000 *#{.\R-D 2 N1 1.69220502 N2 1.69894060 N3 1.71544645 s }R:q 2 CTE 0.790000E-05
4 d 1Y\ 2 GTB S 'SF15 ' T`2fPxM:cZ 3 RAD -2.9912862137173E+05 TH 1.00000001 AIR k:uuJ| TH 1.00000001 AIR ez<wEtS TH 5.00000000 aPP<W|Cmo2 5 N1 1.51981155 N2 1.52248493 N3 1.52859442 HjY-b*B 5 CTE 0.820000E-05 :+V1682u 5 GTB S 'K5 ' e4_aKuA 6 RAD -90.4865897926554 TH 1.35282284 AIR pQ2)M8 gf 7 RAD -87.2286998720792 TH 3.00000000 Q*J ~wuE2 7 N1 1.61502503 N2 1.62003267 N3 1.63207204 NS/L! "g 7 CTE 0.820000E-05 (Vv[ 7 GTB S 'F2 ' aw@Aoq 8 RAD 491.7930148457936 TH 73.15839431 AIR an5kR_= 9 RAD 218.6390525466715 TH 6.00000000 ~v,KI["o 9 N1 1.61502503 N2 1.62003267 N3 1.63207204 %TggNU, 9 CTE 0.820000E-05 dfkTDG+ 9 GTB S 'F2 ' hF PRC0ftE 10 RAD -99.1627747164714 TH 3.00000000 e~~k}2~ 10 N1 1.51981155 N2 1.52248493 N3 1.52859442 Z*Hxrw\!0 10 CTE 0.820000E-05 s^X/
Om 10 GTB S 'K5 ' EqDYQ
7 11 RAD -182.3746109793576 TH 45.48880137 AIR Da[X
HUk 12 RAD -67.5075897018110 TH 3.00000000 PY:#F|uHS` 12 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 Fea\ eB 12 CTE 0.630000E-05 ImY*cW=M 12 GTB S 'SK16 ' 9@EnmtR 13 RAD -40.7083005956173 TH 7.00000000 ?GfA;O 13 N1 1.61502503 N2 1.62003267 N3 1.63207204 GSb)|mj 13 CTE 0.820000E-05 4qXUk:C@m
13 GTB S 'F2 ' xla^A}{ 14 RAD -832.2479524920537 TH 86.31660394 AIR 7T;RXrT 14 CV -0.00120156 `; %aQR 14 UMC -0.10260000 8BH)jna`Qo 14 TH 86.31660394 78BuD[<X- 14 YMT 0.00000000 s!!t 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR =5_F9nk- END fJlN'F7 kb\v}gfiD/ 一些公差降低得非常快速,如下表所示,其中标称数据是针对此透镜的。 p00Bgo 将透镜位置保持公差很紧导致制造成本将会很昂贵。(看看表面7上的中心公差。)所以我们按如下方式进行: 67:<X(u+! 1.运行命令THIRD SENS,查看这些参数的当前值。 %((3'le THIRD SENS @Lv_\^2/} ID 8-ELEMENT TELEPHOTO ~\IDg/9Cj Q&'Nr3H#tZ NORMALIZED 3RD-ORDER ANALYSIS OF TOLERANCE SENSITIVITY r.5Js*VX! Q+M3Pqy SS OF SA3 BY SURFACE (SAT) = 85.107903 ~:b~f]lO SS OF CO3 BY SURFACE (COT) = 21.404938 utS Mx( SS OF CO3/YDC BY SURFACE (ACD) = 0.007657 Ph_m'fbf SS OF CO3/TILT BY SURFACE (ACT) = 73.889722 WbzL!zLd! SS OF CO3/YDC BY ELEMENT (ECD) = 0.003941 Cx'=2Y 7 SS OF CO3/TILT BY ELEMENT (ECT) = 31.259708 LZ]pyoi SS OF SA3 BY ELEMENT (ESA) = 1.944190 &WU*cfJn)A SS OF CO3 BY ELEMENT (ECO) = 0.492351 O5*uL{pvT{ -dN;\x 2.由于我们主要关注中心误差,我们可能会尝试降低ECD的值,即当元件偏心变化时,CO3的变化。 让我们添加到AANT文件(在L6M2.MAC中)的行 "?.Wb L M .001 100 A ECD5 d>-EtWd & |