SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
vTF_`X pX/,s#dY> 在本课中,我们将进行一项高难度的镜头设计任务,该任务将包含您在之前课程中学到的许多强大功能。 SUQk0 (M 这种镜头须在0.38到0.9微米的波长范围内工作。 此外,我们希望镜头光圈数F / 0.714。 以下是要求: 3-Xc3A=w 1. 光源在无穷远处,0.8度半视场,1.26毫米半孔径。 2. 光谱范围0.38至0.9微米。 3. F/number 0.714 4. 总长不超过45毫米。 5. 良好的畸变校正。 6. 像方远心。 7. 无薄边边缘,中心厚度不超过8毫米 .}zpvr8YP 这个任务可能需要10个镜片,但是我们想逐渐增加镜片。 我们为DSEARCH设置了输入,要求提供8个镜片的透镜。 这将为我们提供一些潜在的初始结构,一旦我们看到事情的进展,就可以根据需要增加复杂性。 由于光谱范围很宽,我们选择指定五个波长而不是通常的三个波长,以避免中间波长的误差。 Z )f\^ CORE 14 CUo %i/R DSEARCH 3 QUIET B)cVbjTn ]$gBX= SYSTEM `:fc*n,* ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS "O,TL*$ UNI MM drZ1D s OBB 0 0.8 1.26 ".R5K ? WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 8!uqR!M<C CORDER 3 1 5 (1my9k5C END nQW`X=Ku j*aYh^ GOALS !\%0O`b^4 ELEMENTS 8 7iJ=~po:o FNUM 0.7143 100 &\0V*5tI BACK 0 0 |:?JSi0 TOTL 0 0 v<qiu>sbz} STOP FREE fm%1vM$[J COLORS M `*nK@: RSTART 10 M~1 n# THSTART .25 !z.C}n5F ASTART 0.1 D9|?1+Kc RT 0.7 )=)=]|3 OPD }m6j6uAR6) QUICK 50 50 ja2PmPv ANNEAL 200 20 Q ^Q\O8f[u END bl)iji`] !MiH^wP SPECIAL PANT r ]cC4%in SLIMIT 100 0.1 q3s
+?& dU~DlaEy( END mf>cv2+ MFyMo SPECIAL AANT ! SMALL ELEMENTS; CAN BE CLOSE TOGETHER小透镜; 可以一起关闭 jBvZ>H+w~ _\P9~w
` AEC .1 1 .05 ! edge monitor边缘探测器 h*qoe(+ZD ACM .1 1 .05 ! minimum element TH 透镜最小厚度 (HUGgX"= ACC 8 1 0.5 ! maximum TH最大透镜TH +I?T|Iin ACA 70 1 1 ! avoid critical-angle refraction避免临界角度折射 !1H\*VM" LUL 45 1 1 A TOTL ! limit track length 限制总长 qOKC2WD A BACK @YEdN}es M 0.5 1 A BACK ! want image clearance of 0.5mm _/)?GXwLn 想要0.5mm的图像间隙 79>8tOuo M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! control distortion控制畸变 7Lr}Y/1= M 0 1 A P HH 1 END ! and make telecentric 使其远离中心 I oz
rZ o9:GKc GO A~!3svJW @a1+ 运行这个文件,在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。 DSEARCH为我们创建了一个优化MACro,在运行它然后运行了几个周期后,我们得到了这个设计: m*h, <,}-+ 由于色差校正将是一个挑战,下一步是找到一些有可能制造“超消色差”的透镜。 使用命令MGT打开玻璃库,选择Schott玻璃库,单击图形按钮,然后选择底部选项,以绘制P *与P **。 需要三种玻璃在一条长线上。 按住单击镜片P-SF68,它定义了线的底部,然后单击镜片N-PK52A,定义顶部。 GMZj@q 看到玻璃N-F2吗?它在线的中心附近。这给了三种类型的玻璃,但是我们还不知道该给哪个透镜赋值。不要担心:GSEARCH可以告诉我们。 Qhd~4 接下来创建两个文件。 第一个是普通的优化文件。 使用DSEARCH为我们很好地创建的MACro,删除GLM变量并请求40次运行。 如果上述玻璃组合导致光线追迹失败,,须要求优化程序运行自动光线故障修复程序。 Z81{v<c; PANT AID}NQQj_ SLIM 100 0.1 i8`&XGEd VY 0 YP1 ! let the program find the best stop position 让程序找到最佳光阑位置 (\si/& VLIST RD ALL BW>f@;egg VLIST TH ALL l/BE~gdl END FshQ OFW AANT P Z' 0Gd@/ M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM Ah2%LXdHA GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 VvwQz#S GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 kMS[ GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 xi6Fs, 2S AEC .1 1 .05 `nO!_3 ACM .1 1 .05 5@+8*Fdk ACC 8 1 0.5 5Dy800.B2 ACA 70 1 a; Ihv#q LUL 45 1 1 A TOTL ^ ,Bxq^'D A BACK N~-N Q M 0.5 1 A BACK XV2f|8d> M 0 1 A P YA 1 vXnTPjbE S GIHT y?-wjJS> M 0 1 A P HH 1 JF >mybB END wovWEtVBU SNAP 10 0;Y_@UVj SYNOPSYS 40 0 FIX 30 $4V ~hI4 9-+6Ed^2 我们保存文件并命名为GSOPT.MAC,因此会产生第二个宏去驱使GSEARCH运行我们想要的结果。(L26M3) 46'EZ@#s GSEARCH 3 QUIET LOG ~9qDmt,i SURF a$I;
L 1 3 5 7 9 11 13 15 Llf>C,) END ?K7m:Dx NAMES :~ 3/ S N-PK52A 35yhe:$nf S N-F2 ;o\0:fzr S P-SF68 ^/HE_keY END O'deQq[ USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 voaRh@DZ%/ GO 5:f}bW* l\5}\9yS 然后我们运行这个文件。 d]h[]Su/? 我们得到的结果如下: FXFQ@q*}v 这已经接近要求 - 但让我们尝试其他的东西。超消色差的理论适用于薄透镜,并且这些薄透镜不是很薄。 回到DSEARCH的结果,这一次要求GSEARCH从Schott目录中找到相应玻璃,与目前的玻璃相差不远。 将GSEARCH MACro更改为 \z8TYx@ GSEARCH 3 QUIET LOG p/WEQ2 SURF s&vOwPmV 1 3 5 7 9 11 13 15 ~K^Z4 END Zx<s-J4o=w NEAREST 3 P K/Axojo S K:P gkc END yPm)r2Ck l\5qa_{z GO }6eWdm!B 3Nw9o6` U 然后再次运行它。 结果更好,如下所示。 :$[m[y7i 我们是否可以用更少的透镜来达到我们的目的?使用自动透镜删除功能很容易找到。在优化MACro的顶部添加一个新的命令行: bdqo2ZO AED 3 QUIET 1 16 v}-'L#6 @ky5XV 并再次运行它。 程序检测到您可以删除透镜5。点击OK(删除该透镜),从MACro中删除AED行,然后重新优化并模拟退火。 现在你得到了这个: lXm]1
*< 只需要七个镜片! 让我们来看看MTF效果。 vVKiE 6^ FCO 0 \J0gzi. MFF lbg!B4, ICOL M GVY_u@6 HBAR 0 .5 .75 1 <s-_ieW' GBAR 0 $|z8WCJ PLOT pz?.(AmU\ g9I2SdaJ 让我们看看后焦点位置与波长的函数。 输入AI句子 Czb@:l%sc 我们完成了吗? 让我们看看后焦点位置与波长的函数有多稳定。 输入AI句子 W;IvR PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9 V
)1SZt@x SL:o.g(>4 在这个宽谱范围内,近轴焦点位置仅变化约0.6 uM。 是的,这是一个很好的镜头! 在你真正制作镜头之前,请将光阑移动到表面5 - 但这对于本课来说已经足够了。 您可以看到SYNOPSYS如何轻松应对这一具有挑战性的问题。 t ba%L 如果七个镜片的结果不够好怎么办? 那么,您可以尝试自动透镜插入功能,添加该命令行 50rq}- AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 V# w$|B\ Y cOtPS% 到MACro的顶部。 这将在所有当前镜头的每一侧依次添加胶合透镜,然后返回最佳效果的组合。 使用这些工具,您可以选择其中一种方式 如果您还想尝试空气间隔,请将CONLY更改为CEMENT。 然后他们也将进行测试。 +t/VF(! 如果我们在P * -P **图上选择不同的行,会发生什么? 这会给我们三种不同的玻璃尝试。 在尝试之前,你永远不会知道还有什么可能比这更好。 if:2sS9r 当你拥有如此多的强大工具时,探索其他组合很有趣并且往往是有益的。 ,_YCl09p( 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: E'Egc4Z2=l RLE |...T
4:^Y ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 kYxn5+~ ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 >F,~ QHcz FNAME 'DSEARCH07.RLE ' .knRH^ MERIT 0.252142E-03 sqac>v LOG 50760 r6 ,5&`& WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 dB_\0?jJ- CORDER 3 1 5 2 4 Uh?SDay WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 !K(0)~u APS 1 UNITS MM ;% !'K~ OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR 49_b)K.tB 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 Gt\F),@ 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 '!{zO"
1* 1 CTE 0.568000E-05 -UPdgZ_Vxz 1 GTB S 'N-LAK10 ' Jh M.P9 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR 398}a!XM 3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 @(Ou;Uy 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 `<y2l94tL 3 CTE 0.800000E-05 #\@*C= 3 GTB S 'SF4 ' X!"ltNd 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR :%xiH%C> 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 v~ZdMQvwt 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 ?8b?{`@V 5 GTB S 'N-LASF46B ' vy1:>N?#5 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR DDc?GY: 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 =<iK3bPkU 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 sh:sPzQ%Jv 7 CTE 0.130100E-04 ^C_Y[i
~| 7 GTB S 'N-PK52A ' 0z_e3H{P27 8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR 5RI"gf 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 VoWlBH 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 ^0ipM/Lg 9 GTB S 'N-PK52A ' ArbfA~jXB 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR f77Jn^Dt 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 MY4cMMjp~ 11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 /*`u(d2g 11 CTE 0.590000E-05 `kVy1WiY 11 GTB S 'N-SF66 ' FJp~8
x= 12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR _rY,=h{+ 13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 HPg@yx"U 13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' M{3He)& 14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR "S_t%m&R 14 TH 0.49970566 tO)mKN+
( 14 YMT 0.00000000
xuv%mjQ 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR END +i4S^B/8i 5yuj}/PZ 你认为你可以通过不同的镜头设计程序快速找到这种设计吗? 我们不这么认为。 尝试一下,如果它成功的话,让我们知道它花了多长时间。
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