SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
i'p6# dF$&fo% 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。 [,sm]/Xlc 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: Af Y]i 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 ?10L *PD@ 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。 1xjWD30 CORE 14 ~-
eB DSEARCH 3 QUIET .S*VYt%K7 3 L:SJskYR SYSTEM \1<8'at ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS TgA>(HcO UNI MM %#TAz7 OBB 0 0.8 1.26 DO6
p v WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 rqz48~\lJ CORDER 3 1 5 Vp&"[rC_z END c!N#nt_< jEn9T GOALS IO7cRg'-F ELEMENTS 8 {9vMc FNUM 0.7143 100 OmlM9cXm^4 BACK 0 0 )v\ A8)[ TOTL 0 0 CbFO9q STOP FREE i?861Hu COLORS M -J>f,zA RSTART 10 gO#%*
W THSTART .25 b8**M'k ASTART 0.1 pgPm0+N
RT 0.7 {t|Q9& OPD g%okYH? QUICK 50 50 b%7zu}F ANNEAL 200 20 Q cN`P5xP' END ySHpN>U Zn:]?%afdO SPECIAL PANT V/tl-;W SLIMIT 100 0.1 eOahr:Db (_AU) END p-*{x 6Ev+!!znu SPECIAL AANT ! SMALL ELEMENTS; CAN BE CLOSE TOGETHER小透镜; 可以一起关闭 pnUL+UYeM 9Zr6 KA{ AEC .1 1 .05 ! edge monitor边缘探测器 x>+sqFd\ ACM .1 1 .05 ! minimum element TH 透镜最小厚度 )}u?ftu\ ACC 8 1 0.5 ! maximum TH最大透镜TH 4kR;K!@k ACA 70 1 1 ! avoid critical-angle refraction避免临界角度折射 \+Y5b} LUL 45 1 1 A TOTL ! limit track length 限制总长 m[v%Qe|~ A BACK ! LCy:>i!d M 0.5 1 A BACK ! want image clearance of 0.5mm @6*eS+t\ 想要0.5mm的图像间隙 =.l>Uw! M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! control distortion控制畸变 bnN&E?{hF1 M 0 1 A P HH 1 END ! and make telecentric 使其远离中心 *Ag3qnY lo-VfKvy GO P MI?PC[; i!eY"|o 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: )5fly%-r) 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。 /#j)GlNp: 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。 5=V 29 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。 W6):IW(E PANT 89t"2|9 u SLIM 100 0.1 $`P]%I} VY 0 YP1 ! let the program find the best stop position 让程序找到最佳光阑位置 Pm QeO*f+ VLIST RD ALL Zzmo7kFx3 VLIST TH ALL ?rziKT5OOC END 0}M'> AANT P 2InM(p7j~K M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM fKO@Qx] GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 ,+X:#$ GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 op3a*KG GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 uX6p^KNm5 AEC .1 1 .05 >
w SI0N ACM .1 1 .05 AmJdZs|/ ACC 8 1 0.5 '<'5BeU ACA 70 1 fcy4?SQ.<i LUL 45 1 1 A TOTL Hs6Kki1 A BACK g ;XK3R M 0.5 1 A BACK &da:{ M 0 1 A P YA 1 Df$~=A} S GIHT nRT]oAi M 0 1 A P HH 1 dF5y'
R' END I9xkqj SNAP 10 OzR<jCOS SYNOPSYS 40 0 FIX 30 a'd=szt #99 =wn 我们保存文件并命名为GSOPT.MAC,因此会产生第二个宏去驱使GSEARCH运行我们想要的结果。(L26M3) TD78&a# GSEARCH 3 QUIET LOG QZ[S,
c^ SURF (iIzoEpb8W 1 3 5 7 9 11 13 15 3Bcv"O,B!{ END u|k_OUTq NAMES B
]sVlbt S N-PK52A \GKR(~f S N-F2 e
[6F }."c S P-SF68 riRG9c | END ?$y/b}8 USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 /1uGsE+[ GO =(~Zm B\ EVE"F'Ww,_ 然后我们运行这个文件。 c= ?Tu 我们得到的结果如下: rq1zvuUx 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<kMxtk$ GSEARCH 3 QUIET LOG Vv+ oq5hf SURF \tY7Ga%c 1 3 5 7 9 11 13 15 M1T . END L+eK)Q NEAREST 3 P 87m`K Str7 S IkxoW:L END j?g#8L;W\w 1QnaZhu' GO d(Hqj#`-31 "-j96
KD 然后再次运行它。 结果更好,如下所示。 sbFIKq] 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: <fA}_BH%] AED 3 QUIET 1 16 3+q-yP#X jhBfy|Ftu 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: UMT}2d% 只需要七个镜片! 让我们来看看MTF效果。 Ndyo)11z FCO 0 ^(@]5$^Z MFF {xOzxLB; ICOL M Ps;4 ]=c HBAR 0 .5 .75 1 4W<[& )7 GBAR 0 7!)VOD8Z PLOT (ak&>pk; y,@yaM}-/K 让我们看看后焦点位置与波长的函数。 输入AI句子 %(H'
j@D[ 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 DF'~ #G8 PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9 E>O@Bv @;KvUR/+FE 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。 [57`V&c5 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 P"Z1K5>2L AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 Dtyw]|L\H GiXs`Yt| 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。 $ f||!g 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。 & |