SYNOPSYS 光学设计软件课程十五:开发一组实际透镜
' [M2Q"X 在第14课中,我们设计了一个7个透镜的镜头,从平面平行表面开始,并且程序符合设计,使用ARGLASS功能自动编目镜玻璃类型。但假设您有一个真正的应用程序并希望进一步开发它。本课程将介绍一些适合的其他程序。为了使它成为真正的“真实世界”课程,我们将展示设计师如何遵循各种线索以获得解决方案,以及为何不是所有线索都能带来成功,这一点也很重要:看看有时一个人徘徊在盲道中是有益的。当你自己作为镜片设计师的提升技能时,你会遇到很多麻烦,但不应该气馁,因为它发生在我们所有人身上。坚持不懈,通常可以找到成功的设计。 fxCPGj 我们将以两种方式完成本课程;首先在DSEARCH的帮助下使用其他许多工具。然后,在第17课中,我们展示了另一种实际上更快更容易的方法。您应该了解这两种方法中使用的所有工具。 ?>Ci`XlLr 我们将首先使用DSEARCH找到一个好的起点。这是输入: pPqbD}p CORE 16 !!Gi.VL DSEARCH 6 QUIET "MKsSty SYSTEM Pn){xfqDl ID DSEARCH SAMPLE 5|H(N}S_ OBB 0 20 12.7 >WG91b<Xq WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 VHkrPJ[ uTFEI.N UNITS MM "VhrsVT END +(hwe
jyC GOALS ;R>42
qYF ELEMENTS 7 `Y9}5p FNUM 3.575 #hiDZ>nr BACK 50 .01 e(5Px!B STOP MIDDLE d3hTz@JY STOP FREE LGue=Hkp RT 0.5 )HiTYV)]' FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0 [IX!3I[J] FWT 5.0 3.0 3 |Szr=[ DELAY 999 -"b3q RSTART 900 s~'C'B? THSTART 7 7o%|R2mL} ASTART 15 fae yk]u NPASS 66 >TVd*S ANNEAL 200 20 Q WUQh[A41 COLORS 3 (B4A$t SNAPSHOT 10 Hm[!R:HW,S QUICK 44 66 `9NnL.w! END JH,fg K+[ SPECIAL PANT H s 3*OhK\ J:!Gf^/) END :9< r(22 SPECIAL AANT Q ?<9 LUL 150 1 1 A TOTL }Bg<Fm END "+C\f) GO /1@m#ZxA: V&nJT~k 我们运行这个,并且返回的最佳镜头非常好。 我们使用文件DSEARCH_OPT进行优化和退火,该文件位于新的编辑器窗口中。 ^d=@RTyo/ 假设我们希望镜头在从一米到无限远的物距范围内工作。 有两种方法可以实现这一要求:使用多重结构,这非常灵活但复杂,或者通过声明这是一个物体距离变焦的变焦镜头。 第二种方法在这里更好,因为它更简单,做我们想要的,我们可以非常容易地检查中间物体距离。 我们必须将此镜头设置为ZFILE变焦镜头。 <W{0@?y CHG |1 6v4 R APS 3 ! declare surface 3 the stop声明表面3为光阑 F#R\Ot,hv 15 CAO 32 ! fix the CAO on the image (so FFIELD works) 修复图像上的CAO(所以FFIELD工作) zIm!8a FFIELD ! adjust the object height so the image fills the CAO there调整对象高度,使图像填充CAO jCa;g{#@ 14 YMT ! assign a paraxial focus solve to surface 14为表面14指定近轴焦点求解 ?Gu>!7 ZFILE 1 ! start of the ZFILE section ZFILE部分的开头 #.xTAvD 14 14 ! there is one zooming group, the last thickness有一个缩放组,最后一个厚度 CzbNG^+ ZOOM 2 ! ZOOM 1 is default; ZOOM 2 gets OBA object on the next line ZOOM 1是默认值; ZOOM 2在下一行获取OBA对象 C\h<02 OBA 1000 -366.554 12.7 ! the object description at this zoom此缩放时的对象描述 j ZafwBi END ! end of changes变化结束 `h]f( 1Ac1CsK* 这里我们将表面3声明为光阑,因此所有变焦都使用相同的位置,在图像上设置硬孔径以使FFIELD指令具有目标,将厚度求解为14,以便所有变焦自动重新聚焦,并声明单个缩放组, 然后我们定义ZOOM 2在1000 mm距离处的物距,YPP0为负,因为ZOOM 1中的值也是负的,并且它们必须具有相同的符号。 a-hGpYJJG 运行此MACro,镜头变为变焦镜头,在这种情况下只有一个空气间隔变焦。 现在,您在显示器右侧看到一个新工具栏。 ZOOM 2中的图像是什么样的? 如果单击按钮1和2,则会在该缩放设置下看到镜头。 这是缩放2: -L3RzX 太可怕了! 我们必须在两个共轭处校正图像。 这是我们的MACro: CplRnKra AWT: 0.5 WHT%m|yn PANT ! Define variables. 定义变量 )o,0aGo>Of CUL 1.9 ! Set upper limit of 1.9 on index variables. 在折射率变量上设置上限1.9 Rb*\A7o|; FUL 1.9 p-Btbhv !VY 1 YP1 ! Don’t vary YP1; it is not compatible with the real pupil declaration .k(_j.v VY 1 YP1! 不要改变YP1; 它是不是真正的光瞳声明兼容 !d)i6W? VLIST RAD ALL ! Varies all radii that are not flat. 改变所有不平坦的半径 X"GQ^]$O VLIST TH ALL ! varies all thicknesses and airspaces except for the vGDo?X~#o ! back focus, thickness 14, which has a solve in effect改变所有厚度和空气间隔的所有半径,除了后焦距,厚度14,使其有效解决 2J;CiEB VLIST GLM ALL p+?WhxG) END fe/6JV
T`;M!-)2 AANT ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 y?hW#l~#X AEC ! Activate automatic edge-feathering monitor激活自动边缘羽化监视器 M] *pBc(o0 ACC ! and maximum center thickness monitor. 和最大中心厚度监视器 8B9zo& ADT 6 .1 10 ! Keep diameter/thickness ratio 6 or more (iP,YKG1? M 33 2 A GIHT ! Comment this out, since the FFIELD will control scale保持直径/厚度比6或更多注释,因为FFIELD将控制比例 %q^]./3p LUL 150 1 1 A TOTL /ep~/#Ia M 50 .1 A BACK ! Since the back focus will vary, keep it reasonable %W+Fe,] 由于后焦距会有所不同,因此请保持合理 B.jYU M 90.61 1 A FOCL ! Add this requirement so the focal length doesn’t change /L^dHI]Q 添加此要求,以便焦距不会改变 9\2&6H GSR AWT 10 5 M 0 ! Note how weights are assigned to the several field points, ! and the symbol AWT controls the aperture weighting. b5R*] 注意如何将权重分配给多个视场,符号AWT控制孔径加权。 *@^0xz{\z GNR AWT 5.5 4 M .5 ! This creates a ray grid at the ½ field point 这会在½视场点处创建光线网格 E]Q)pZ{Jb GNR AWT 5.5 4 M .7 ! These for the 0.7 field point这些为0.7视场 0rUf'S
?K GNR AWT 3 4 M 1 ! Full field gets the lowest weight. 全场获得最低权重 //|Vj | = ZOOM 2 ! Targets for zoom 2 (with the object at one meter) 缩放2的目标(物体在一米处) jyr#e GSR AWT 10 5 M 0 ! Note how weights are assigned to field points. 请注意如何将权重分配给字段点 RdHR[Usm GNR AWT 5.5 4 M .5 ! This creates a ray grid at the ½ field point这会在½视场处创建光线网格 :P~Owz GNR AWT 5.5 4 M .7 ! These for the 0.7 field point这些为0.7视场 4N&}hOM'S GNR AWT 3 4 M 1 END ! Full field gets the lowest weight. 全场获得最低权重 i/z7a%$ SNAP kvn6
NiU SYNO 50 !NjE5USi IgL8u 运行此并退火,镜头变得好了一些但仍然不是很好,在变焦范围的两端有大约相等和相反的误差。 Qt 2hb 一些细微之处值得一提:GLM ALL变量将改变目前镜片中的所有玻璃模型,这意味着所有元件,因为DSEARCH使用玻璃模型,除非另有说明。 我们必须控制焦距,因为物体厚度将不断调整,因此图像CAO在全场填充。 kF .b) 这比之前的变焦2要好,但仍然有分辨率的损失。 该怎么办? 我们需要更多变量。 我们应该添加什么? jEI L(0_H 解决这样的案例的经典工具是STRAIN计算。 该想法是,具有最大应变的表面贡献了大部分低阶像差,并且在那里分裂元件可能会重新产生这种应变。 .VT,,0 实际上,元件3具有最大的应变。 现在我们可以做以下两件事之一:我们可以拆分该元件并重新优化,或者我们可以使用不同的工具来找出添加元件的最佳位置。 我们将尝试两种方式。 首先,让我们保存这个版本,所以如果事情没有成功我们可以回去。 `314.a6S 输入STORE 1。 r.5F^ 然后转到工作表(键入WS,或单击按钮 ,然后单击按钮 ,可以通过单击该元件内轴上的PAD显示来拆分元件。单击曲面5和6之间,拆分元件。 你的镜头现在看起来像这样: f -5ZXpWs' 当程序拆分(或添加)一个元件时,它会分配一个折射率拾取,因为此时它没有其他折射率数据。 在WS中,通过键入将曲面7上的折射率拾取更改为玻璃模型 ;q2T*4NN 7 GLM XLT<,B}e CS49M 在编辑窗格中,单击“更新”。 这改变为具有与之前类似属性的模型玻璃。 )3 制作一个新的检查点,关闭WS,再次运行优化,我们发现镜头略有改善。 MF现在是2.53。 这是镜头设计长期以来使用经典工具的方式,这是一个缓慢而艰巨的过程。 但今天我们有更好的工具。 在拆分元件之前返回版本: KMZ`Wn= GET 1 {'%=tJ[YX jYv
!} 然后在PANT文件之前添加一行: @$]h[ AEI 2 1 14 0 0 0 10 2 om6R/K e<K=Q$U. 这将运行自动元件插入工具(AEI)。 现在程序将搜索插入新元件的最佳位置。 运行这个,镜头变得越好。 注释掉AEI线并再次运行MACro,然后退火。 结果如下: 7Z_iQ1 RLE &3V4~L1aEg ID DSEARCH SAMPLE 180 3Daq5(fLP ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001001111 79 WAVL .6563000 .5876000 .4861000 p
WH u[Fu APS 5 6%-2G@6d FFIELD FmPF7 UNITS MM 75y#^pD?c OBB 0.000000 19.41264 12.70000 -11.00540 0.00000 0.00000 12.70000 0 AIR OgX."pK 1 RAD 53.9413943790523 TH 4.77883929 al/~ 1 GLM 1.90000000 37.62897436 3B+Rx;>h 2 RAD 256.2741391536815 TH 10.43791469 AIR )<d8y Lb 3 RAD -240.8321927995665 TH 2.68192838 *O~D lf 3 GLM 1.55017293 45.90619514 _ 17"T0 4 RAD 33.0833886630087 TH 8.23819322 AIR "'Ik{wGc 5 RAD 348.1550734974948 TH 24.04523087 YQ/*| 5 GLM 1.90000000 37.62897436 `0D+x 6 RAD -53.2450361188082 TH 3.59481775 AIR gQ~4udla. 7 RAD -41.0817136624587 TH 25.48983049 Dp8(L ]6 7 GLM 1.90000000 22.54554176 tR3hbL$W 8 RAD 186.3645272710029 TH 3.44409527 AIR !k:j+h/ 9 RAD -336.9999206364553 TH 6.07694173 0W)_5f& 9 GLM 1.50000000 73.64948718 <OUApp H 10 RAD -57.1787045766177 TH 1.00000000 AIR W3b\LnUa 11 RAD 95.1542848378137 TH 16.98321961 2r,fF<WQ 11 GLM 1.50000000 73.64948718 N@g+51ye 12 RAD -57.2632094152352 TH 1.00000000 AIR _~!,x.Dbp 13 RAD 108.6802069087533 TH 12.49861869 DWI!\lK 13 GLM 1.77103153 26.03009105 &N EzKf 14 RAD -94.5597002836689 TH 3.05982907 AIR kcle|B 15 RAD -66.0716087885051 TH 4.69827793 #!2gxm;g 15 GLM 1.57603254 40.99972364 16 RAD 53.2894699282010 TH 50.43814444 AIR (&S v$L@ 16 CV 0.01876543 jVDNThm+ 16 UMC -0.13986014 =GF+hM/~ 16 TH 50.43814444 -?uwlpm# 16 YMT 0.00000000 99 ["I: 17 CAO 32.00000000 0.00000000 0.00000000 17 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR x;+,lP ZFILE 1 HwHI$IB CAM RANK 2 f: Rh9 CAM EXPONENT 1.00000 cMj<k8.{ 16 16 ~'ovJ46tx ZOOM 2 A)xI.Q6 OBA 1000.00000 -366.554000 12.7000 0.0000 0.00000000 0.0000 12.7000 &+\wYa, ZDATA 0.0000000E+00 *G9;d0 END [f'7/w+ 1g;3MSn~ 程序在表面3插入了一个新元件!评价函数从2.55降至1.92。这里有一个教训:该程序可以找出如何更好地改善镜头(除非你非常有天赋)。因此,最好让AEI这样做,而不是尝试看起来有意义的事情。这些东西有时会起作用,但AEI更好。 E$cr3 t7Xy 在这里你可以看到更大的改进,MTF也更好,你可以自己检查一下。 现在我们有一个镜头可以很好地校正无限共轭。 但是中间距离呢? 如果我们制造镜头却发现在中间距离,事情变得非常糟糕,这将是一个粗鲁的意外。 我们要检查一下。 这是我们选择在此作业中使用ZFILE缩放功能的原因之一。 我们可以轻松扫描变焦范围并发现可能需要注意的任何点。 单击缩放选择栏底部的按钮 :这将打开一个有趣的缩放滑块。 .}tL:^'~o 将滑块慢慢滑到右端,观察PAD显示(或单击SCAN按钮)。图像平面从无限远焦点缓慢向后移动到一米焦点位置。好消息是,图像质量在整个范围内几乎没有变化,实际上在中间附近变得更好。 (如果已更改,我们可以使用CAM命令创建一个中间焦点位置,总共三个缩放,然后在AANT文件中为ZOOM 3位置添加更多目标。)您可以创建和定位最多20个缩放,然后您将了解是否键入HELP CAM以阅读该功能 。 !`SR$dnE 因此,我们已经制作了一个在整个聚焦范围内都能很好地工作的镜头。当然我们还没有完成。现在我们需要再次分配真实玻璃,增加一些元件的厚度,删除那些厚度变量并重新优化是个好主意。但是等一下,上图中显示的第五个元件困扰着我们,它在做什么?再次使用STRAIN命令,您会发现该元件的光焦度或应变非常小,这表明我们可以完全删除它。我们得试试!删除AEI指令并将其替换为 [-l^,,E AED 5 QUIET 1 15 1yhx)m;f o` e~1 并再次运行它 - 哇! 程序说第九个元件可以删除! 允许它执行此操作,然后注释掉AED指令并进行更多优化。 评价函数达到2.36 - 不像以前那么好,但也许足够好。 我们已经淘汰了一个元件。 了解AED如何做出比你更好的决定了吗? V#=N?p RLE bHp|>g ID DSEARCH SAMPLE 180 *
08LW|:, ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001001111 79 WAVL .6563000 .5876000 .4861000 !%Ak15o APS 5 KT3[{lr FFIELD xe5>)\18- UNITS MM HwDb &pP" OBB 0.000000 19.41264 12.70000 -12.09057 0.00000 0.00000 12.70000 0 AIR uuq?0t2Z 1 RAD 62.8507824648534 TH 4.25802685 Qwb@3{ 1 GLM 1.90000000 37.62897436 z
>pq<}R6 2 RAD 242.2383021934368 TH 17.94509182 AIR lB-Njr 3 RAD -155.4943420012135 TH 4.72649410 c6e?)(V> 3 GLM 1.58912358 39.02768391 LE7o[<> 4 RAD 40.3386502191948 TH 1.70305774 AIR a@%FwfIu 5 RAD 150.7944944757465 TH 25.55442186 qB8<(vBP+ 5 GLM 1.90000000 37.62897436 ^0r@", 6 RAD -38.9019256687224 TH 1.52918359 AIR }%VHBkuc 7 RAD -31.8151154746487 TH 16.13215543 |_O1V{Q= 7 GLM 1.90000000 22.54554176 }>grGr%oR 8 RAD 266.4763779948293 TH 4.58032011 AIR 5vS'Qhc 9 RAD 115.8259371432369 TH 13.04257100 I!bG7;=_ 9 GLM 1.60192516 64.47099564 UPbG_ #"wZ 10 RAD -44.3260121545059 TH 1.00000000 AIR UOa{J|k>h 11 RAD 98.4143150696891 TH 8.84868435 a1?Y7(alPU 11 GLM 1.85436291 26.23363793 jildiT[s 12 RAD -92.1050493948654 TH 3.59579710 AIR sUg7 13 RAD -56.7923447824885 TH 2.56577649 Cu0 /TeEM 13 GLM 1.56906517 42.17387992 14 RAD 56.3037237015490 TH 50.14291804 AIR n.XT-X^ 14 CV 0.01776081 F.JE$)B2EX 14 UMC -0.13986014 u!t'J+: 14 TH 50.14291804 P/^:IfuR 14 YMT 0.00000000 ?A]:`l_" 15 CAO 32.00000000 0.00000000 0.00000000 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ZFILE 1 C<{k[!N%zm CAM RANK 2 HIF.;ImG^ CAM EXPONENT 1.00000 <}|+2f233+ 14 14 P,,@&*
: ZOOM 2 `>K;S!z OBA 1000.00000 -366.554000 12.7000 0.0000 0.00000000 0.0000 12.7000 e\\ I, ZDATA 0.0000000E+00 ^G5_d"Gr END ;0ake%v] ,KZ_#9[> 这就是它的完成方式:弄清楚出了什么问题,并使用SYNOPSYS中的工具来修复它。 有时它很快,有时不会。 这就是镜头设计的全部内容,盲区和一切。 `?~pk)<C]. 但这对本课来说可能已经足够了。 (d@lG*K 哦,我们差点忘了:为什么我们输入缩放组的曲面编号(14),因为YMT求解无论如何都会覆盖它? 那么,该程序需要一个组定义,否则它将无法工作。 如果您将这些数据留给真正的变焦镜头,那就是为了避免出现严重错误。 si)920?E& 我们将在第17课中重新讨论这个问题,并展示如何有效地应用其他工具和节省一些时间。
|