SYNOPSYS 光学设计软件课程十五:开发一组实际透镜
broLC5hbQU 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。 kSAVFzUS 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。 "+HJ/8Dd1 我们将首先使用DSEARCH找到一个好的起点。这是输入: /bo}I-<2 CORE 16 >)>f~ > DSEARCH 6 QUIET ;Afz`Se1@ SYSTEM M\ATT%b: ID DSEARCH SAMPLE =pH2V^<<# OBB 0 20 12.7 P}R:o WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 nm^HL| !/FRL<mp UNITS MM #:K=zV\ END kiTC)S=]) GOALS I/E 9: ELEMENTS 7 +
G@N FNUM 3.575 m1$tf
^ BACK 50 .01 (s};MdXIz STOP MIDDLE 1`cH
E Aa STOP FREE |RX#5Q>z RT 0.5 c~ss^[qx| FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0 @N*|w
Kc+ FWT 5.0 3.0 3 X\^V{v^- DELAY 999 W06aj ~7Z RSTART 900 fBS a8D3}` THSTART 7 d:kB Zrq ASTART 15 `7"="T~ * NPASS 66 t7=D$ua ANNEAL 200 20 Q
a_?sJ COLORS 3 9"~ FKMN SNAPSHOT 10 VotC YJ QUICK 44 66 GZ%vFje_
K END fz'qB-F
Y SPECIAL PANT lY%I("2= 3>O|i2U END 'l*X?ccKy SPECIAL AANT a5*r1, LUL 150 1 1 A TOTL 3j7FG%\ END (W1$+X GO w h$bDTCj c1YDln 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。 fO<40!%9cQ 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。 J1w;m/oV CHG #GzALF97 APS 3 ! declare surface 3 the stop声明表面3为光阑 F8pA)!AH 15 CAO 32 ! fix the CAO on the image (so FFIELD works) 修复图像上的CAO(所以FFIELD工作) <PLAAh8 FFIELD ! adjust the object height so the image fills the CAO there调整对象高度,使图像填充CAO U1\7Hcs$ 14 YMT ! assign a paraxial focus solve to surface 14为表面14指定近轴焦点求解 +kSu{Tc ZFILE 1 ! start of the ZFILE section ZFILE部分的开头 p2vN=[g9) 14 14 ! there is one zooming group, the last thickness有一个缩放组,最后一个厚度 #g{R+#fm 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 xo>0j# OBA 1000 -366.554 12.7 ! the object description at this zoom此缩放时的对象描述 lQ8hY$
END ! end of changes变化结束 mixsJ}e rc_m{.b 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。 >kXscbRL7 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: Gwd38 太可怕了! 我们必须在两个共轭处校正图像。 这是我们的MACro:
&@iOB #H AWT: 0.5 4BCPh: PANT ! Define variables. 定义变量 +B*]RL[th 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 o1AbB?%= FUL 1.9 TgiZ
% G !VY 1 YP1 ! Don’t vary YP1; it is not compatible with the real pupil declaration KC;cu%H VY 1 YP1! 不要改变YP1; 它是不是真正的光瞳声明兼容 :ld~9 VLIST RAD ALL ! Varies all radii that are not flat. 改变所有不平坦的半径 !"^Zr]Qt+\ VLIST TH ALL ! varies all thicknesses and airspaces except for the nCQtn%j't ! 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 x|O7}oj VLIST GLM ALL 7^dr[.Q[* END Xf
u0d1b m8sd2&4 AANT ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 )qy?x7 AEC ! Activate automatic edge-feathering monitor激活自动边缘羽化监视器 __=53]jGE ACC ! and maximum center thickness monitor. 和最大中心厚度监视器 /U;j-m& ADT 6 .1 10 ! Keep diameter/thickness ratio 6 or more U,g8:M
xHK 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 nPyn~3 LUL 150 1 1 A TOTL VbX P7bZ M 50 .1 A BACK ! Since the back focus will vary, keep it reasonable sT^R0Q'> 由于后焦距会有所不同,因此请保持合理 JK$3qUDnI M 90.61 1 A FOCL ! Add this requirement so the focal length doesn’t change dl4n-*h 添加此要求,以便焦距不会改变 jVff@)_S GSR AWT 10 5 M 0 ! Note how weights are assigned to the several field points, ! and the symbol AWT controls the aperture weighting. 1K Vit{ 注意如何将权重分配给多个视场,符号AWT控制孔径加权。 <>HtXn/ 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 b A+_/1C GNR AWT 5.5 4 M .7 ! These for the 0.7 field point这些为0.7视场 +?J N_aR GNR AWT 3 4 M 1 ! Full field gets the lowest weight. 全场获得最低权重 PUR,r%K` ZOOM 2 ! Targets for zoom 2 (with the object at one meter) 缩放2的目标(物体在一米处) 4*X Nk;Dx 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 {irc0gI 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 ]?6wU-a GNR AWT 5.5 4 M .7 ! These for the 0.7 field point这些为0.7视场 SBxpJsW> GNR AWT 3 4 M 1 END ! Full field gets the lowest weight. 全场获得最低权重 q`xc h[H SNAP Pe<VPf9+ SYNO 50 sOhn@*X f@i#Znkf*? 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。 DTO_IP 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。 5wue2/gl 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? VrIN.x 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。 Z9vMz3^N 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。 QuR}6C 输入STORE 1。 !v8R( 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: )Cy>'l*Og7 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 ~.T|n = 7 GLM bdL= ?KS ?lC>E[ 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。 505c(+ 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: :E9pdx+ GET 1 Lm[,^k URb8[~dR: 然后在PANT文件之前添加一行: Im6gWDdq@6 AEI 2 1 14 0 0 0 10 2 )U~|QdZ pS$9mzY 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: }u8(7 RLE ,5W7a ID DSEARCH SAMPLE 180 J4+K)gWB ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001001111 79 WAVL .6563000 .5876000 .4861000 kL DpZ{ APS 5 8H7#[?F FFIELD ]Thke 4 UNITS MM ny
KfM5s_ OBB 0.000000 19.41264 12.70000 -11.00540 0.00000 0.00000 12.70000 0 AIR +jhzE% 1 RAD 53.9413943790523 TH 4.77883929 F!z ^0+H( 1 GLM 1.90000000 37.62897436 Z5t^D| 2 RAD 256.2741391536815 TH 10.43791469 AIR 7qqzL_d> 3 RAD -240.8321927995665 TH 2.68192838 t=B1yvE" 3 GLM 1.55017293 45.90619514 v~ >Bbe 4 RAD 33.0833886630087 TH 8.23819322 AIR F^GNOD3J 5 RAD 348.1550734974948 TH 24.04523087 v>keZZOs 5 GLM 1.90000000 37.62897436 s4fO4.bn m 6 RAD -53.2450361188082 TH 3.59481775 AIR lTC0kh 7 RAD -41.0817136624587 TH 25.48983049 xX-r<:'tmi 7 GLM 1.90000000 22.54554176 }U8v
~wcd 8 RAD 186.3645272710029 TH 3.44409527 AIR LDQ,SS, 9 RAD -336.9999206364553 TH 6.07694173 26p[x'W 9 GLM 1.50000000 73.64948718 dFBFXy 10 RAD -57.1787045766177 TH 1.00000000 AIR ;`oK5 11 RAD 95.1542848378137 TH 16.98321961 #G#gc`S-, 11 GLM 1.50000000 73.64948718 cF
5|Pf 12 RAD -57.2632094152352 TH 1.00000000 AIR ?z>J7 }w*= 13 RAD 108.6802069087533 TH 12.49861869 d.?}>jl 13 GLM 1.77103153 26.03009105 NK qIx 14 RAD -94.5597002836689 TH 3.05982907 AIR *Z#OfB4} 15 RAD -66.0716087885051 TH 4.69827793 p6%V f 15 GLM 1.57603254 40.99972364 16 RAD 53.2894699282010 TH 50.43814444 AIR N>(w+h+ 16 CV 0.01876543 G QYR`;> 16 UMC -0.13986014 0B(s+#s 16 TH 50.43814444 fG1iq<~ 16 YMT 0.00000000 N# }A9t 17 CAO 32.00000000 0.00000000 0.00000000 17 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR OKh0m_ )7 ZFILE 1 *;@wPT CAM RANK 2 a,Pw2Gcid CAM EXPONENT 1.00000 ~B|m"qY{i 16 16 :(]fC~G~ ZOOM 2 n~UI47 OBA 1000.00000 -366.554000 12.7000 0.0000 0.00000000 0.0000 12.7000 Ah1
9#0 ZDATA 0.0000000E+00 g
`s|]VNt END D^4nT,&8 bL
xZ5C7t 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。 G%sq;XT61 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。 ktrIi5B 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 。 '4uu@?!dVk 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 wW\[#Ku AED 5 QUIET 1 15 US$$ADq !64Tx 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? jRjeL'"G RLE Wh i#Ii~ ID DSEARCH SAMPLE 180 k\[(;9sf. ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001001111 79 WAVL .6563000 .5876000 .4861000 6C2~0b APS 5 |'z8>1 FFIELD o6vnl UNITS MM KhND
pwO" OBB 0.000000 19.41264 12.70000 -12.09057 0.00000 0.00000 12.70000 0 AIR
U${W3Ra 1 RAD 62.8507824648534 TH 4.25802685 y.A3hV%6b 1 GLM 1.90000000 37.62897436 (=^KP7 2 RAD 242.2383021934368 TH 17.94509182 AIR =sk[I0W 3 RAD -155.4943420012135 TH 4.72649410 FGi7KV=N 3 GLM 1.58912358 39.02768391 ,jRAVt+{N 4 RAD 40.3386502191948 TH 1.70305774 AIR J'Pyn 5 RAD 150.7944944757465 TH 25.55442186 +4-T_m/W/ 5 GLM 1.90000000 37.62897436 y nmjIQ
6 RAD -38.9019256687224 TH 1.52918359 AIR mcQL>7ts 7 RAD -31.8151154746487 TH 16.13215543 I]C
Y>' 7 GLM 1.90000000 22.54554176 AY5iTbL1 8 RAD 266.4763779948293 TH 4.58032011 AIR 3tZIL 9 RAD 115.8259371432369 TH 13.04257100 iv >MIdIm 9 GLM 1.60192516 64.47099564 :m<&Ff} 10 RAD -44.3260121545059 TH 1.00000000 AIR $Wj= V 11 RAD 98.4143150696891 TH 8.84868435 EQ273sdK 11 GLM 1.85436291 26.23363793 s21}
a,eB 12 RAD -92.1050493948654 TH 3.59579710 AIR 6 ]x?2P% 13 RAD -56.7923447824885 TH 2.56577649 pA*C|g
13 GLM 1.56906517 42.17387992 14 RAD 56.3037237015490 TH 50.14291804 AIR Mm$\j*f/ 14 CV 0.01776081 (|BY<Ac3 14 UMC -0.13986014 Jx5`0? 14 TH 50.14291804 jn5xYKv 14 YMT 0.00000000 yIL=jzm`7 15 CAO 32.00000000 0.00000000 0.00000000 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ZFILE 1 tq59w CAM RANK 2 83c2y;|8 CAM EXPONENT 1.00000 nmU1xv_ 14 14 ]"_c-= ZOOM 2 }R}+8 OBA 1000.00000 -366.554000 12.7000 0.0000 0.00000000 0.0000 12.7000 Qel)%|dOn ZDATA 0.0000000E+00 m'NAM%$}J END
-qj[ck(y 2#7|zhgb 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。 a%r!55. 但这对本课来说可能已经足够了。 lfj5?y 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。 gko=5|c,@ 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。
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