| SYNOPSYS 光学设计软件课程十五:开发一组实际透镜
  ixK9/5T  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。 "EA =auN{
 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。 #_`p
0wY
 我们将首先使用DSEARCH找到一个好的起点。这是输入:
  jUl_ToX  ,3eN&CORE 16 Nn-k	hl|11
 DSEARCH 6  QUIET Y2'HP)tfIw
 SYSTEM ]Hq,Pr_+
 ID DSEARCH SAMPLE :?LNP3}
 OBB 0 20 12.7 98|	v.d
 WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 l:bbc!3
 ZMr[:,Jp
 UNITS MM 6d6Dk>(V
 END mF!4*k
 GOALS 0UW_ Pbh6
 ELEMENTS 7 PFx.uqp
 FNUM 3.575 EYZ&%.Sy5
 BACK 50 .01 64'QTF{D
 STOP MIDDLE auX(d	-m
 STOP FREE *JZ9'|v_H
 RT 0.5 tS5J{j>T
 FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0 L[<Y6u>m!1
 FWT 5.0 3.0 3 S	1^t;{"
 DELAY 999 4p+Veo6B
 RSTART 900 "#gS ?aS
 THSTART 7 ZR0	OqSp]
 ASTART 15 ;I80<SZ
 NPASS 66 )F\kGe
 ANNEAL 200 20 Q u|.|dv'mbp
 COLORS 3 P*>?/I`G
 SNAPSHOT 10 6R8>w,
 QUICK 44 66 $cuBd
 END ]q4LNo
 SPECIAL PANT y1~
 QKz
 0%;|  B
 END *?C8,;=2r
 SPECIAL AANT trjeGSt&
 LUL 150 1 1 A TOTL :w
Y%=
 END i92Z`jiR
 GO
 C+ Y;D:
 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。 mA%}ijR6y
 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。
   .I]v
D#o  }weE^9GiJCHG "X._:||8
 APS 3                   ! declare surface 3 the stop声明表面3为光阑 hVT>HER
 15 CAO 32                  ! fix the CAO on the image (so FFIELD works) 修复图像上的CAO(所以FFIELD工作) TOgH~R=
 FFIELD                      ! adjust the object height so the image fills the CAO there调整对象高度,使图像填充CAO &e3}Vop
 14 YMT                      ! assign a paraxial focus solve to surface 14为表面14指定近轴焦点求解 !>!jLZ0
 ZFILE 1                  ! start of the ZFILE section   ZFILE部分的开头 ;14Q@yrZ0
 14 14                       ! there is one zooming group, the last thickness有一个缩放组,最后一个厚度 `s\[X-j]
 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 8'zfq
]g
 OBA 1000 -366.554 12.7  ! the object description at this zoom此缩放时的对象描述 $sb@*K}:4
 END                       ! end of changes变化结束
 'qo(GGC	M
 这里我们将表面3声明为光阑,因此所有变焦都使用相同的位置,在图像上设置硬孔径以使FFIELD指令具有目标,将厚度求解为14,以便所有变焦自动重新聚焦,并声明单个缩放组, 然后我们定义ZOOM 2在1000 mm距离处的物距,YPP0为负,因为ZOOM 1中的值也是负的,并且它们必须具有相同的符号。 n ~ &ssFC
 运行此MACro,镜头变为变焦镜头,在这种情况下只有一个空气间隔变焦。 现在,您在显示器右侧看到一个新工具栏。 ZOOM 2中的图像是什么样的? 如果单击按钮1和2,则会在该缩放设置下看到镜头。 这是缩放2: BILZ	XMf
 太可怕了! 我们必须在两个共轭处校正图像。 这是我们的MACro:
  	&z*4Uij  s>>lf&7AWT: 0.5 *%_M?^
 PANT      ! Define variables. 定义变量 `WxGU
 CUL 1.9     ! Set upper limit of 1.9 on index variables. 在折射率变量上设置上限1.9   tj8o6N#
 FUL 1.9 2$b1q!g<
 !VY 1 YP1 ! Don’t vary YP1; it is not compatible with the real pupil declaration 8@rF~^-_
 VY 1 YP1! 不要改变YP1; 它是不是真正的光瞳声明兼容 
]SL+ZT
 VLIST RAD ALL     ! Varies all radii that are not flat. 改变所有不平坦的半径 q3-cWfU
 VLIST TH ALL     ! varies all thicknesses and airspaces except for the +!`$(
 ! back focus, thickness 14, which has a solve in effect改变所有厚度和空气间隔的所有半径,除了后焦距,厚度14,使其有效解决 SX	=^C
 VLIST GLM ALL ;Z;`	BGZJ
 END 	Eg&Q,dH[
 [AD%8H
 AANT           ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义 BVH)!]m0
 AEC           ! Activate automatic edge-feathering monitor激活自动边缘羽化监视器 ^	yF
Wvfh4
 ACC           ! and maximum center thickness monitor. 和最大中心厚度监视器 ?;(!(<{
 ADT 6 .1 10      ! Keep diameter/thickness ratio 6 or more sT<h+[2d
 M 33 2 A GIHT     ! Comment this out, since the FFIELD will control scale保持直径/厚度比6或更多注释,因为FFIELD将控制比例 JlE+CAny
 LUL 150 1 1 A TOTL 	EL2z&
 M 50 .1 A BACK     ! Since the back focus will vary, keep it reasonable B=X_c5
 由于后焦距会有所不同,因此请保持合理 8(A
k
 M 90.61 1 A FOCL ! Add this requirement so the focal length doesn’t change (U.VCSn
 添加此要求,以便焦距不会改变 =KnHa.%
 GSR AWT 10 5 M 0  ! Note how weights are assigned to the several field points,  ! and the symbol AWT controls the aperture weighting. i*09m^r
 注意如何将权重分配给多个视场,符号AWT控制孔径加权。 ,y/m5-D!
 GNR AWT 5.5 4 M .5     ! This creates a ray grid at the ½ field point 这会在½视场点处创建光线网格 ~U1: 0
 GNR AWT 5.5 4 M .7     ! These for the 0.7 field point这些为0.7视场 +, rm
 GNR AWT 3 4 M 1 ! Full field gets the lowest weight. 全场获得最低权重 XC390t
 ZOOM 2          ! Targets for zoom 2 (with the object at one meter) 缩放2的目标(物体在一米处) bZQ_j#{$
 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 AI9=?X<kh
 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 	Spo[JQ%6
 GNR AWT 5.5 4 M .7     ! These for the 0.7 field point这些为0.7视场 ~+RrL,t#
 GNR AWT 3 4 M 1  END     ! Full field gets the lowest weight. 全场获得最低权重 Hb^ovc0
 SNAP NX]6RZr-
 SYNO 50
 H66~!J0;a
 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。 9N) Ea:N
 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。 Z yz)`>cB
 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? ?4Zo0DiUB
 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。 {gDoktC@M
 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。 ::/vDUDc
 输入STORE 1。 PbMvM
 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: sP8_Y, 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
  ]tbl1=|  H
a`V"X{}7 GLM
 3}.OSt'=
 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。 ]ddL'>$c$
 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:
  :{Iv
]d  BT5~MYBlGET 1
 k.H4Mf(4
 然后在PANT文件之前添加一行:
  f{]W*!VV-  4&`d$KAEI 2 1 14 0 0 0 10 2
 gkx<<)y
l
 这将运行自动元件插入工具(AEI)。 现在程序将搜索插入新元件的最佳位置。 运行这个,镜头变得越好。 注释掉AEI线并再次运行MACro,然后退火。 结果如下:
  5*$z4O:Aa  =doOt 7RjRLE W}\<}dK
 ID DSEARCH SAMPLE                          180 cW^u4%f't'
 ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001001111     79                             WAVL .6563000 .5876000 .4861000 oR<;Tr~{q
 APS               5 %-NG eN8
 FFIELD $[(FCS
 UNITS MM @Z9>E+udQ
 OBB  0.000000     19.41264     12.70000    -11.00540      0.00000      0.00000     12.70000    0 AIR ]jP0Z#
 1 RAD     53.9413943790523   TH      4.77883929 B	:1r;8{j
 1    GLM      1.90000000             37.62897436 |c,'0V,"cH
 2    RAD    256.2741391536815   TH     10.43791469 AIR piPV&ytI
 3    RAD   -240.8321927995665   TH      2.68192838 "LVN:|!
 3    GLM      1.55017293             45.90619514 HR?a93
 4    RAD     33.0833886630087   TH      8.23819322 AIR 7)Bizlf
 5    RAD    348.1550734974948   TH     24.04523087 Yp9%u9tNq
 5    GLM      1.90000000             37.62897436 [8`^_i=#
 6    RAD    -53.2450361188082   TH      3.59481775 AIR ')E4N+h/
 7    RAD    -41.0817136624587   TH     25.48983049 UTuOean ]'
 7    GLM      1.90000000             22.54554176 1swqs7rR|
 8    RAD    186.3645272710029   TH      3.44409527 AIR =,W~^<\"
 9    RAD   -336.9999206364553   TH      6.07694173 ]-u>HO g\
 9    GLM      1.50000000             73.64948718 mC`U"rlK~
 10    RAD    -57.1787045766177   TH      1.00000000 AIR _We4%
 11    RAD     95.1542848378137   TH     16.98321961  B+=Xb;p8
 11    GLM      1.50000000             73.64948718 Q .cL1uHc
 12    RAD    -57.2632094152352   TH      1.00000000 AIR )/?s^D$,
 13    RAD    108.6802069087533   TH     12.49861869 Cqw`K	P
 13    GLM      1.77103153             26.03009105 st(Y{Gs
 14    RAD    -94.5597002836689   TH      3.05982907 AIR AjO|@6
 15    RAD    -66.0716087885051   TH      4.69827793 xO'xZ%cUI
 15    GLM      1.57603254             40.99972364   16 RAD     53.2894699282010   TH     50.43814444 AIR ",Fqpu&M
 16    CV       0.01876543 #K[6Ai=We}
 16 UMC     -0.13986014 Kdb:Q0B
 16 TH      50.43814444 [~IFg~*,
 16    YMT      0.00000000 %0Ke4c
 17    CAO     32.00000000       0.00000000       0.00000000   17 CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR zzyD'n7D
 ZFILE   1 @)S d3xw[
 CAM RANK   2 zB)wYKwZ
 CAM EXPONENT    1.00000 I~U;M+n*y
 16  16 'xc=N
 ZOOM    2 >`.$Tyw
 OBA   1000.00000      -366.554000       12.7000   0.0000   0.00000000       0.0000  12.7000 (W$>!1~
 ZDATA   0.0000000E+00  QU^?a~r
 END
 $T}Dn[.
 程序在表面3插入了一个新元件!评价函数从2.55降至1.92。这里有一个教训:该程序可以找出如何更好地改善镜头(除非你非常有天赋)。因此,最好让AEI这样做,而不是尝试看起来有意义的事情。这些东西有时会起作用,但AEI更好。 YU%U
 在这里你可以看到更大的改进,MTF也更好,你可以自己检查一下。 现在我们有一个镜头可以很好地校正无限共轭。 但是中间距离呢? 如果我们制造镜头却发现在中间距离,事情变得非常糟糕,这将是一个粗鲁的意外。 我们要检查一下。 这是我们选择在此作业中使用ZFILE缩放功能的原因之一。 我们可以轻松扫描变焦范围并发现可能需要注意的任何点。 单击缩放选择栏底部的按钮
  :这将打开一个有趣的缩放滑块。 -D,kL 将滑块慢慢滑到右端,观察PAD显示(或单击SCAN按钮)。图像平面从无限远焦点缓慢向后移动到一米焦点位置。好消息是,图像质量在整个范围内几乎没有变化,实际上在中间附近变得更好。 (如果已更改,我们可以使用CAM命令创建一个中间焦点位置,总共三个缩放,然后在AANT文件中为ZOOM 3位置添加更多目标。)您可以创建和定位最多20个缩放,然后您将了解是否键入HELP CAM以阅读该功能 。 jD'$nKpg
 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
  uze5u\  ;"DI)hdzAED 5 QUIET 1 15
 *6P)HU@
 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?
  *Mr'/qp,  z	''-AH,RLE }VXZM7@u
 ID DSEARCH SAMPLE                          180 }Fgp*x-G
 ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001001111     79                             WAVL .6563000 .5876000 .4861000 Fpf-Fa-K\b
 APS               5 6I$:mHEhd
 FFIELD Eg|C
 UNITS MM a'A'%+2
 OBB  0.000000     19.41264     12.70000    -12.09057      0.00000      0.00000     12.70000    0 AIR +^@6{1
 1 RAD     62.8507824648534   TH      4.25802685 /kK:{
 1    GLM      1.90000000             37.62897436 7
`&	NB]
 2    RAD    242.2383021934368   TH     17.94509182 AIR YXjWk),
 3    RAD   -155.4943420012135   TH      4.72649410 [^E{Yz=8,
 3    GLM      1.58912358             39.02768391 @)p?!3{"
 4    RAD     40.3386502191948   TH      1.70305774 AIR &IgH]?t
 5    RAD    150.7944944757465   TH     25.55442186 Nc[V kJ]
 5    GLM      1.90000000             37.62897436 #`{L_n$c
 6    RAD    -38.9019256687224   TH      1.52918359 AIR b R;Wf5
 7    RAD    -31.8151154746487   TH     16.13215543 ;tu2}1#r
 7    GLM      1.90000000             22.54554176 w?zY9Fs=s
 8    RAD    266.4763779948293   TH      4.58032011 AIR ?513A>U
 9    RAD    115.8259371432369   TH     13.04257100 7FD.3/
 9    GLM      1.60192516             64.47099564 R?GF,s<j
 10    RAD    -44.3260121545059   TH      1.00000000 AIR jneos~	'n8
 11    RAD     98.4143150696891   TH      8.84868435 {oc7Chv=/H
 11    GLM      1.85436291             26.23363793 0ud>oh4WPR
 12    RAD    -92.1050493948654   TH      3.59579710 AIR ,}_uk]AQ
 13    RAD    -56.7923447824885   TH      2.56577649 r:uW(<EP^
 13    GLM      1.56906517             42.17387992   14 RAD     56.3037237015490   TH     50.14291804 AIR ZRo-=/1
 14    CV       0.01776081 AT]Ty
 14 UMC     -0.13986014 iKN800^u
 14 TH      50.14291804 @&M$oI$4*
 14    YMT      0.00000000 >n^[-SWJCT
 15    CAO     32.00000000    0.00000000    0.00000000   15 CV    0.0000000000000   TH     0.00000000 AIR  ZFILE   1 G`r*)pdm
 CAM RANK   2 uA2-&smw
 CAM EXPONENT    1.00000 %R[X_n=
 14  14 /Jc i1o
 ZOOM    2 CHRO9
 OBA   1000.00000      -366.554000       12.7000   0.0000   0.00000000       0.0000  12.7000 =)Q0=!%-
 ZDATA   0.0000000E+00 9F"Q2^l'
 END
 Um'r6ty
 这就是它的完成方式:弄清楚出了什么问题,并使用SYNOPSYS中的工具来修复它。 有时它很快,有时不会。 这就是镜头设计的全部内容,盲区和一切。 @n:.D9
 但这对本课来说可能已经足够了。 +4%:q~C
 哦,我们差点忘了:为什么我们输入缩放组的曲面编号(14),因为YMT求解无论如何都会覆盖它? 那么,该程序需要一个组定义,否则它将无法工作。 如果您将这些数据留给真正的变焦镜头,那就是为了避免出现严重错误。 Jf=$h20x
 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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