SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
)^4ko 2Y400 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。 sK+
(v 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: uxWFM
$ 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 bf& }8I$ 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。 <0CzB"Ap CORE 14 Ls&+XlrX8 DSEARCH 3 QUIET \[:PykS AgIazv1 SYSTEM =WC-Sj{I ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS LH4>@YPGE# UNI MM #Mh{<gk%ax OBB 0 0.8 1.26 [`d$X^<y; WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 yQ9ZhdQS CORDER 3 1 5 7W"/N#G END r#A_RZ2~@ )l_@t(_ GOALS oh6B3>>+ ELEMENTS 8 J1bA2+5.*e FNUM 0.7143 100 bp#:UUO%S BACK 0 0 -_NC%iN#C TOTL 0 0 ` @8`qXg STOP FREE ibJHU@l COLORS M QYQtMb, RSTART 10 {XgnZ`* THSTART .25 _d@=nK) ASTART 0.1 m
41t(i RT 0.7 Q.+|xwz OPD c8{]] QUICK 50 50 ,m^;&& ANNEAL 200 20 Q ,`32!i END |9Yi7. oE?QnH3R SPECIAL PANT 2Vk\L~K SLIMIT 100 0.1 at6149B\) \'Z<P,8~ END 5l DFp9 p@YB?#Im SPECIAL AANT ! SMALL ELEMENTS; CAN BE CLOSE TOGETHER小透镜; 可以一起关闭 GKiukX$' hXn3,3f3oZ AEC .1 1 .05 ! edge monitor边缘探测器 FJNF%a)x2I ACM .1 1 .05 ! minimum element TH 透镜最小厚度 U7iuY~L ACC 8 1 0.5 ! maximum TH最大透镜TH ,FZT~? ACA 70 1 1 ! avoid critical-angle refraction避免临界角度折射 VR5fqf|* LUL 45 1 1 A TOTL ! limit track length 限制总长 ~u87H? A BACK ~D[?$`x: M 0.5 1 A BACK ! want image clearance of 0.5mm ZJ,cQ+fn 想要0.5mm的图像间隙 !@A#=(4R4 M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! control distortion控制畸变 x9W(cKB'S M 0 1 A P HH 1 END ! and make telecentric 使其远离中心 7^*"O&y_al ($nrqAv4 GO =Gk/k}1 ? 1*m,;Z 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: fyWO 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。 $ (=~r`O+1 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。 !T,AdNa8 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。 ,Gk}"w PANT (Y%Q|u SLIM 100 0.1 VOTv?Vf VY 0 YP1 ! let the program find the best stop position 让程序找到最佳光阑位置 $,>@o=)_ VLIST RD ALL +;}#B~: VLIST TH ALL {nT^tAha END &k7;DO AANT P 6[E| M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM kql0J|P? GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 hwN?/5 GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 iJ' xh n GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 1?* AEC .1 1 .05 9+s.w25R ACM .1 1 .05 |t
iUej ACC 8 1 0.5 sVk$x:k1M ACA 70 1 oh"O07 LUL 45 1 1 A TOTL p
Dx-2:} A BACK 4'4\,o M 0.5 1 A BACK Ghl'nqPlm M 0 1 A P YA 1 VvFC -r,=G S GIHT @_:]J1jw7 M 0 1 A P HH 1 N>(g?A;
Z+ END dVB~Smsr SNAP 10 f7h*Vu`> SYNOPSYS 40 0 FIX 30 oI)GKA_Ng7 [.RO'>2z 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) wC `+ GSEARCH 3 QUIET LOG 2C{H$
A,pW SURF \AL
f$88>@ 1 3 5 7 9 11 13 15 H$G0`LP0/a END `n$5+a+ NAMES {hln?' S N-PK52A b'6-dU% S N-F2 U=hlu S P-SF68 L?5Ck<!xG END zC_<(4$-" USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 `tjH< GO +w=AJdc ui(^k $ 然后我们运行这个文件。 22f`LoM 我们得到的结果如下: vjjSKP6B 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 |9~GM GSEARCH 3 QUIET LOG r}uz7}z %" SURF p~*UpU8u 1 3 5 7 9 11 13 15 ]E]2o END
ox+ 3U NEAREST 3 P 35tu>^_#V S J>u
7, END KiJT!moB u|4$+QiD GO F<!)4>2@ ?B:a|0pf 然后再次运行它。 结果更好,如下所示。 rk)##) 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: tU_y6 AED 3 QUIET 1 16 LVJxn2x6 K~22\G` 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: qL,tYJ<m% 只需要七个镜片! 让我们来看看MTF效果。 WJ_IuX51' FCO 0 hGiz)v~ MFF <n(*Xak{a ICOL M n5{Xj:} HBAR 0 .5 .75 1 e^O(e GBAR 0 ,Jd
',>3 PLOT gB<3-J1R 6oBfB8]:d 让我们看看后焦点位置与波长的函数。 输入AI句子 fJ ,1Ef;Z 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 P{u0ftyX} PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9 :H c0b= .-<k>9S7_ 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。 -=(!g&0 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 7^g&)P AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 Z ,EvQ8i s&NX@ 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。 0=K9`=5d0 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。 ]niJGt 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。 ;6!Pwb;hY 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: N2w"R{)j\ RLE &-mX , ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 P><o,s"v ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 f-%NaTI FNAME 'DSEARCH07.RLE ' ak;*W MERIT 0.252142E-03 W>O~-2 LOG 50760 ;f"0~D2 WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 MX@_=Sp- CORDER 3 1 5 2 4 yUp,NfS]o WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 DS'n APS 1 UNITS MM lhkwWbB OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR EbdfV-E 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 U\R}`l 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 O/<K!;(@? 1 CTE 0.568000E-05 '60 L~`K 1 GTB S 'N-LAK10 ' =|YxDas 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR PoT`}-9 3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 Mv6-|O 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 V7Mh-] 3 CTE 0.800000E-05 dx+hhg\L 3 GTB S 'SF4 ' G^`1]? 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR qIAoA. 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 )kkhJI*v 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 <Ce2r"U1e 5 GTB S 'N-LASF46B ' 3fh8$A 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR 1hziXC0WY 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 |\g5+fv9 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 ~PHB_cyth 7 CTE 0.130100E-04 57g</p 7 GTB S 'N-PK52A ' :"!9_p(,, 8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR `2PLWo 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 C,.Ee3T 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 {Pc<u
gfl 9 GTB S 'N-PK52A ' b&5lYp"d 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR U\sHx68 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 Qx'`PNU9\ 11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 {4-[r#R<M 11 CTE 0.590000E-05 %3$*K\Ai 11 GTB S 'N-SF66 ' XB_B4X1R 12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR w&%~3Cz. 13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 L^{|uP15N 13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' NoJ`6MB 14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR j8sH#b7Z 14 TH 0.49970566 Usta0Ag 14 YMT 0.00000000 Q"7Gy< 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR END "hdvHUz ~jb"5CX 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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