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optics1210 2018-09-11 12:05

设计容易制造加工的非球面:SYNOPSYS 光学设计软件

~3 Y)o|D3  
在本课中,将展示如何将非球面项添加到球面,从而改善图像。 然后我们重新优化它,控制非球面与最接近球面(CFS)的RMS偏离,以便更容易制造。 Kc+;"4/#q  
这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

}qlU  
(如果您想自己运行此案例,则初始镜头名字为6.RLE。) n$Z@7r  
让我们做一个简单的优化运行。 首先,我们只使用球面。 这是MACro:
TY[1jW~{r  
    FETCH 6 MR/jM@8  
    PANT %EYh5 W  
    VLIST RAD 1 2 3 4 6 `s (A&=g\  
    VY 1 TH 20 3 VY 2 TH yjODa90!G  
    VY 3 TH 20 3 ngoo4}  
    VY 5 TH ID" '`DKxe  
    VLIST GLM 1 3  $j*j {}K  
    END zhbp"yju7  
wt4uzg8  
    AANT UXVjRY`M.\  
    AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION nS0K&MH6B  
    ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL  E%\jR  
6CBk,2DswI  
    GNR .5 1 3 2 0 *R.Q!L v+  
    GNR .5 1 3 2 .5 ]%jlaXb  
    GNR .5 1 3 2 .7 RwMK%^b  
    GNR .5 1 3 2 1. AAjsb<P  
    GNR .5 1 2 1 0 +2!J3{[J  
    GNR .5 1 2 3 0 w?6"`Mo  
    GNR .5 1 2 1 1 ;/#E!Ja/ u  
    GNR .5 1 2 3 1 N"MuAUB:K  
    END TQDb\d8,f  
:1"{0 gm  
    SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS %-!ruc"}  
    SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES
Fx2z lM&  
AK\X{>$a!  
镜头质量得到改善,但5阶球差和三阶球差没有平衡:
/gZrnd?  
转换成非球面。 将下面的行添加到PANT文件并重新优化。
S 8mqz.  
    VY 1 G 3 |[n-H;0  
    VY 1 G 6 YRF%].A%2  
    VY 1 G 10
_ETG.SYq  
A6Ttx{]  
现在镜头要好得多,正如所期望的那样 - 但是非球面表面看起来是什么样的? ASY列表给出了系数:
D4[1CQ@}4D  
    SPECIAL SURFACE DATA }I;A\K]  
    ______________________________________________________________________________ ^& ZlV  
     SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE ri&B%AAc  
    G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)
{"l_x]q  
z"8%W?o>  
我们使用了22个G非球面系数项中的三个。 查看该表面与最贴近的球面的贴合程度(CFS)。 输入命令
%1fH-:c=C0  
    ADEF 1 PLOT.
X96>N{C*>  
M7BCBA  
该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们看看我们是否可以通过更容易制作的非球面获得类似的性能。 在AANT文件中添加了这些行
&/*XA  
    M 0 100 CLINK tL(B gku9  
    ADEF 1 Y<M,/Y_ !  
    CD1 FILE 6 v# ab2  
    = CD1
;}{xpJ/  
mMm_=cfv  
这里我们使用CLINK选项,它使优化程序运行下一个命令(在这种情况下为ADEF),然后从文件缓冲区中获取所需的数量。 (要了解此强大功能,请在中键入HELP CLINKCW)。 =8S*t5  
SYNOPSYS已经有了这种分析的命令,如用户手册的第10.3.3节所述,但如果没有,你会怎么做? 本课程展示了如何使用其他功能来执行相同的操作,并且如果您想要执行没有命令的操作,最好知道如何使用其他功能。 Xk%92Pto  
加权因子100来自哪里? 非球面和CFS之间的RMS差异为0.00042,其他像差中最大的差异为0.045。 (要查看这些值,可以使用方便的FINAL nb命令。我们输入FINAL 5,查看五个最大的像差,并得到下表(它位于FINAL ERROR列中)):
n5 dFp%k  
    FINAL 5 X=)Ue  
    ABERRATION LIST wvsKn YKX  
            NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT mh;<lW\K/Z  
       81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286 ;rWgt!l  
         A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000 <CIJ g*  
UR6.zE4=_  
      103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204 <wUDcF  
         A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000 z?`&HU Nf  
z><=F,W  
      157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829 & .VciSq6  
         A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000 d{2+> >d  
}yZ9pTB.?E  
      161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462 %[0V>  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000 so}(*E&(a  
ocBfs^ aW  
      163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917 %cMX]U  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000
$}&Y$w>S  
p x1y#Q  
因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 当我们看到事情如何发展时,当然可以稍后再调整它。 B9pro%R1Bo  
我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行? 简单。 当ADEF命令运行时,它会将其部分输出的副本放入AI缓冲区。 运行该命令后,询问AI问题
{_QXx  
    BUFFER?
R{GOlxKs C  
fCTdM+t  
看看放在哪里。
LcS\#p#s]  
    BUFF? f<WP< !N%  
R=P=?U.  
    The current FILE BUFFER contains B}_*0D  
    1    0.02051954  BEST FIT CV Xh"JyDTj3  
    2    48.73404382  BEST FIT RD |k$^RU<OF  
    3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT n{JBC%^g  
    4    0.50763222  VOL. REMOVED .g71?^?(  
    5    0.00097815  PEAK DIFF. r'xZF~}k"~  
    6    0.00031781  RMS DIFF.
8enlF\I8g  
 (`PgvBL:  
位置编号6具有所需的RMS差异 - 我们想要控制的数量。 所以我们运行这个新的优化,光扇图几乎没有变化。 现在非球面看起来像什么?
 nN1\  
    SYNOPSYS AI>ASY PjZsMHW%  
zu}oeAQc$  
     SPECIAL SURFACE DATA ! iuDmL  
     ______________________________________________________________________________ - y[nMEE  
      SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE $qG;^1$  
     G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8) KdI X`  
!gA<9h  
    ADEF 1 PLOT
_7es_w}R  
QcJ?1GwA"  
现在RMS差异仅为0.00018。 在这里,我们的镜头只有43%的非球面偏离,并且性能基本相同。 xtW Q.  
现在调整加权因子可能是有意义的,分阶段增加它直到性能开始降低。 这可能会产生比上面更容易制作的镜头。 .%;`: dtj  
通过简单地拾取FILE 5而不是6,我们也可以控制峰值差异而不是RMS。让我们试试这个想法。 将额外的AANT条目更改为
sy`@q<h(  
    M 0 50 CLINK o?(({HH  
    ADEF 1 Z.6M~  
    CD1 FILE 5 5/Viz`hsz  
    = CD1
A\p'\@f  
Xkc y~e  
并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。
&nkYJi(!  
制造这种非球面有多难? 让我们来看看:
D^ZG-WR  
    ADEF 1 FRINGES
("07t/||  
<[mT*  
这是一个非常漂亮的柔和的非球面,只有一些条纹到最合适的球面。 条纹是双通的; 实际差异只是显示的一半。 AjBwj5K  
使用这些工具,人们可以利用非球面元件,同时注意它们易于制造。 =@(&xfTC  

小志250 2018-09-27 12:56
good, thanks
optics1210 2019-01-14 22:43
小志250:good, thanks (2018-09-27 12:56)  "&h{+DHS  
9!'qLO  
谢谢,有什么问题,请随时联系我!
ihaibara 2024-08-29 15:33
想请教下,怎么查看非球面和球面的差异大小,来判断非球面是否容易加工呢?我看您配的图中,一开始您说非球面不容易加工时,图上的PV和RMS,与之后经过优化后的 PV和RMS 差异看起来不大啊?
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