设计容易制造加工的非球面:SYNOPSYS 光学设计软件

fTH?t_e
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。 QtX ->6P>
这是一个初始镜头，一个校正不佳的三片式镜头：

（如果您想自己运行此案例，则初始镜头名字为6.RLE。）
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：

gNxnoOY
    FETCH 6 rT"8e*LT
    PANT @gTpiV2
    VLIST RAD 1 2 3 4 6 R;,&CQUl
    VY 1 TH 20 3 VY 2 TH 43 |zjE
    VY 3 TH 20 3 /n:s9eq
    VY 5 TH ~ae68&L6
    VLIST GLM 1 3 VJ1si0vWtq
    END .Sb|+[{
Y6g[y\*t
    AANT .4?M.Z4[
    AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION w8@Ok_fj
    ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL YDDwvk H
\8<bb<`
    GNR .5 1 3 2 0 Y`c\{&M6
    GNR .5 1 3 2 .5 a2x2N_\=/D
    GNR .5 1 3 2 .7 @++ X H}
    GNR .5 1 3 2 1. v[HxO?x^
    GNR .5 1 2 1 0 '6K WobXm
    GNR .5 1 2 3 0 N8m^h:b
    GNR .5 1 2 1 1 } |sP;Rpu
    GNR .5 1 2 3 1 PJb_QL!9
    END ~tz[=3!1H
CZ1tqAk-
    SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS {uw'7 d/
    SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES

镜头质量得到改善，但5阶球差和三阶球差没有平衡：

转换成非球面。将下面的行添加到PANT文件并重新优化。

o F@{&
    VY 1 G 3 dJCu`34Y'|
    VY 1 G 6 r:YAn^Lg
    VY 1 G 10

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：

(4b&}46
    SPECIAL SURFACE DATA %L~X\M:Qk
    ______________________________________________________________________________ {V:?r
     SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE (&X"~:nm2
    G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)

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

rro,AS}
ADEF 1 PLOT.

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

!.p!
    M 0 100 CLINK J'2R-CI,
    ADEF 1 9lny[{9
    CD1 FILE 6 g]jtVQH']
    = CD1

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）。
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。
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））：

S%Ja:0=}?
    FINAL 5 7N'F]x
    ABERRATION LIST '}XW
            NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT z<@$$Z=0UF
       81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286 uw]e$,x?
         A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000 u,oxUySeG
n1$##=wK]
      103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204 e {c.4'q
         A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000 h8S%Q|-
RRq*CLj
      157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829 D Zh6/n#q
         A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000 eKu&_q
((X"D/F]
      161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462 cYGZZC8|K
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000 crvWAsm
~2"|4
      163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917 3bPVKsY
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000

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。
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

]Q,RVEtKp
BUFFER?

看看放在哪里。

qo}kwwWN;
    BUFF? <v{jJ7w
%:oGyV7a
    The current FILE BUFFER contains NT8%{>F`
    1    0.02051954  BEST FIT CV )6AOP-M.9
    2    48.73404382  BEST FIT RD o-x_[I|@
    3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT VUx~Y'b
    4    0.50763222  VOL. REMOVED ;=e A2
    5    0.00097815  PEAK DIFF. jCa{WV:K}
    6    0.00031781  RMS DIFF.

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？

?X:RrZ:/
    SYNOPSYS AI>ASY eueXklpg+
E!Ng=}G&_
     SPECIAL SURFACE DATA 4&&j7$aV
     ______________________________________________________________________________ 1L$u8P^<
      SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE =jG3wf*
     G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8) ,fYO>l';`f
{8"W
    ADEF 1 PLOT

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。
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。
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

bxyU[`
    M 0 50 CLINK q#WqU8~Y
    ADEF 1 cb UVeh7Q
    CD1 FILE 5 s5z@`M5'm
    = CD1

并重新优化。现在峰值偏离较小，仅0.00031毫米。

制造这种非球面有多难？让我们来看看：

_ !Ph1
ADEF 1 FRINGES

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。
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。

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) ricDP 9#a W*_ifZ0s. 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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