SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六：融会贯通
bLHj<AX#>|
P 3CzX48^
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。 d/Z258
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： LcA~ a<_
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 LD~s@}yH>
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。 \G}$+
CORE 14 O;ty
k_yM
DSEARCH 3 QUIET *FwHZZ~U
3>`CZ]ip}
SYSTEM #e!4njdM
ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS ~ 4Gs\U:!Q
UNI MM g8_C|lVZi
OBB 0 0.8 1.26 /cy'% .!
WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 es` A<
CORDER 3 1 5 #()u=)
END ma\UJz
nVTCbV
GOALS mh#dnxeR
ELEMENTS 8 _`bH$
FNUM 0.7143 100 ] J
t8]w
BACK 0 0 G$5N8k[2
TOTL 0 0 >tq,F"2amC
STOP FREE M# sDPT
COLORS M A -GRuC
RSTART 10 NjCdkT&g
THSTART .25 ~9:ILCfX
ASTART 0.1 *hHy> (*
RT 0.7 U[ $KQEJYj
OPD _/W[=c
QUICK 50 50 ;?y*@ *2u
ANNEAL 200 20 Q 7I6bZ;}d
END Vs1j9P|G
<&?gpRK
SPECIAL PANT wXc"Car)
SLIMIT 100 0.1 a:o Z5PX=
K8`M~P.
END J {gqm
]to"X7/
SPECIAL AANT ! SMALL ELEMENTS; CAN BE CLOSE TOGETHER小透镜; 可以一起关闭 rpgr5>
s_=/p5\
AEC .1 1 .05 ! edge monitor边缘探测器 _l&`*
2d
ACM .1 1 .05 ! minimum element TH 透镜最小厚度 LvJ')HG
ACC 8 1 0.5 ! maximum TH最大透镜TH \}ujSr# <
ACA 70 1 1 ! avoid critical-angle refraction避免临界角度折射 m[7i<'+S
LUL 45 1 1 A TOTL ! limit track length 限制总长 x9#>0
4s
A BACK C*}TY)8
M 0.5 1 A BACK ! want image clearance of 0.5mm mGjxc}
想要0.5mm的图像间隙 zFjG20w%3g
M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! control distortion控制畸变 kF9T 9
M 0 1 A P HH 1 END ! and make telecentric 使其远离中心 C^@.GA
}LH>0v_<Y
GO JD^&d~n_
JTw'ecFev
运行这个文件，在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。 DSEARCH为我们创建了一个优化MACro，在运行它然后运行了几个周期后，我们得到了这个设计： 8t$a8 PE
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。 o 0~ +%&
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。 sW~Z?PFP
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。 Jlw
oSe:S
PANT 8@) /a
SLIM 100 0.1 kU8V,5
VY 0 YP1 ! let the program find the best stop position 让程序找到最佳光阑位置 8c m,G
VLIST RD ALL Ve, _;<F]S
VLIST TH ALL s D] W/
END *f~X wy"
AANT P @L%9NqE`O
M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM _C v({m&N
GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 _/"m0 /,
GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 *M_.>".P
GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 U9;C#9E
AEC .1 1 .05 X[8m76/V
ACM .1 1 .05 :\Z;FA@g(g
ACC 8 1 0.5
h:[PO6GdX
ACA 70 1 D-.XSIEMu
LUL 45 1 1 A TOTL B.&ly/d
A BACK 30Nya$$ A=
M 0.5 1 A BACK 5=g{%X
M 0 1 A P YA 1 4 uv'l3
S GIHT x. r~e)x=
M 0 1 A P HH 1 ,jyNV<dI
END ,TD@s$2x
SNAP 10 +MKr.k2
SYNOPSYS 40 0 FIX 30 U S+PI`
rUkiwqr~E
我们保存文件并命名为GSOPT.MAC，因此会产生第二个宏去驱使GSEARCH运行我们想要的结果。(L26M3) i=%wZHc;
GSEARCH 3 QUIET LOG *-bR~
SURF cpB$b C](
1 3 5 7 9 11 13 15 or/Y"\-!
END / sENoQR
NAMES M_V\mYC8I
S N-PK52A 8=Di+r
S N-F2 }io9Hk>|
S P-SF68 hq/k}Y
END ]* pALT6
USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 TuphCu+Oh
GO ~130"WQ;
Tn[DF9;?
然后我们运行这个文件。 E7+ y
W
我们得到的结果如下： xaWd \]UF
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 \LRno3
GSEARCH 3 QUIET LOG Vw=e C"
SURF e9h T
1 3 5 7 9 11 13 15 tv)x(MX
END <tAn2e!
NEAREST 3 P e cA[
S KYVB=14
END Oh<[8S 7]C
H E+y1f]
GO ghJ81
n H*U
然后再次运行它。 结果更好，如下所示。 \`r5tQ r
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： kRn h20I
AED 3 QUIET 1 16 m.-l&@I2/<
?3Wh. %n
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： fR!'i):u
只需要七个镜片！ 让我们来看看MTF效果。 k( 1 rp|qf
FCO 0 4xU[oaa
MFF 5bGV91
ICOL M 2(LS <HqP[
HBAR 0 .5 .75 1 A[v]^pv'
GBAR 0 >+R`3 |o
'
PLOT - O3^q.
`N}<lg(0#
让我们看看后焦点位置与波长的函数。 输入AI句子 GDP@M)~6*
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 eh nN
PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9 X !,P] G
E=GCq=Uw
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。 .Nr}V.?57
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 yI nW?3
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 b&~rZ
83:m 7;
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。 "m ):"
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。 dx}()i\@
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。 aB-* l
%x
如果你想了解我们优秀镜头的属性，这里是RLE文件： +ww paR`
RLE EUmQn 8
ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 3zY" 9KUN
ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 MOP
%vS
FNAME 'DSEARCH07.RLE ' 6T&6N0y+9
MERIT 0.252142E-03 WZdA<<,:o
LOG 50760 wx
BQ#OE
WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 lQ!ukl)
CORDER 3 1 5 2 4 ]K?z|&N|HK
WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 $
w:Q J~,s
APS 1 UNITS MM I,Q J/s I
OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR jwyJ=W-
1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 R*/ %+
1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 ~UB@IV6O
1 CTE 0.568000E-05 ' ~ lC85
1 GTB S 'N-LAK10 ' K &<bn22
2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR [Nr6 qxWg
3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 x "]%q^x
3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 7EOn4I2@[
3 CTE 0.800000E-05 b\"J Xfw
3 GTB S 'SF4 ' GKH 7Xx(
4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR 'CjcOI
s
5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 tn+i5Eso
5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 i*..]!7e
5 GTB S 'N-LASF46B ' ik_Ll|
6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR .<^dv?@
7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 p82&X+v/p
7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 }:5r# Cd
7 CTE 0.130100E-04 Sb> ;k(;`:
7 GTB S 'N-PK52A ' thOQcOf0$
8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR +*a:\b" fx
9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 \gki!!HQ
9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 ~0 >g 4
D.
9 GTB S 'N-PK52A ' &!2
4l=!
10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR B -|:l 7
11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 c_x6FoE;L
11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 :g}WN
11 CTE 0.590000E-05 4Wk/^*?
11 GTB S 'N-SF66 ' 4&!`Yi_1L
12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR ]}i_Nq W)
13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 <<6i6b
13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' Dsw(ti`@
14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR f}E oc>n
14 TH 0.49970566 )i0\U
14 YMT 0.00000000 |s+[489g'6
15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR END R"];`F(#
H5S>|"`e`e
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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