SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六：融会贯通

iu+zw[f
>dcqPNDg1^
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。 Y#.6d
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： 9O2a | d
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 Ed8U;U b
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。

W=!F8g|Qz
    CORE 14 /:Rn"0
    DSEARCH 3 QUIET |^\Hv5
=k_XKxd
    SYSTEM G<Th<JF)Q
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS ejDCmD
    UNI MM 6qY\7R2+
    OBB 0 0.8 1.26 `mQP{od?"?
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 `8qT['`#R
    CORDER 3 1 5 s n=zh1 A
    END #.RG1-L
@5JLjCN
    GOALS $&c<T4$d
    ELEMENTS 8 $a)JCErN
    FNUM 0.7143 100 Qj{$dqmDN
    BACK 0 0 h,Y{t?Of
    TOTL 0 0 $ $W{HsX
    STOP FREE 7Q<Kha
    COLORS M wGZ>iLe:
    RSTART 10 &T5fH!?4
    THSTART .25 e@6RC bj
    ASTART 0.1 jcT{ugpq
    RT 0.7 _m)gO/02A
    OPD ~Tpe,juG_
    QUICK 50 50 yd{Y}.
    ANNEAL 200 20 Q r|u6OF>
    END OcyiL)tv5
g!~-^_F
    SPECIAL PANT 1 P(&GYc
    SLIMIT 100 0.1 KY;uO 8Te
5e~ j
    END HMl!?%%
nph7&[xQI
    SPECIAL AANT      ! SMALL ELEMENTS; CAN BE CLOSE TOGETHER小透镜; 可以一起关闭 oP 6.t-<dU
U4 go8
    AEC .1 1 .05          ! edge monitor边缘探测器 ^!-E`<jW8
    ACM .1 1 .05          ! minimum element TH 透镜最小厚度 VPq5xSc?
    ACC 8 1 0.5      ! maximum TH最大透镜TH .x\/XlM
    ACA 70 1 1           ! avoid critical-angle refraction避免临界角度折射 %Q>~7P
    LUL 45 1 1 A TOTL ! limit track length 限制总长 /ynKKJx<Y
    A BACK [MSDk"o&
    M 0.5 1 A BACK          ! want image clearance of 0.5mm KqG/a
            想要0.5mm的图像间隙 "W3n BaG
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT          ! control distortion控制畸变 _>Pe]3
    M 0 1 A P HH 1 END          ! and make telecentric 使其远离中心 e|OG-t[$*
lN*1zM<6;
    GO

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：

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。

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。
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。

BIHHRCe:@n
    PANT TYmUPS$
    SLIM 100 0.1 >qh>Qm8w
        VY 0 YP1      ! let the program find the best stop position 让程序找到最佳光阑位置 Y3sNr)qss
    VLIST RD ALL 6@,'m
    VLIST TH ALL DLg`Q0`M5
    END zO7lsx2=
    AANT P 2s]]!{Z#
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM "`V"2zZlj
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 y~#R:&d"
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000 K2cpf
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 8)ebXc
    AEC .1 1 .05 =%#$HQ=
    ACM .1 1 .05 s$+: F$Y0
    ACC 8 1 0.5 b@Mng6R
    ACA 70 1 C4X{Ps\
    LUL 45 1 1 A TOTL eaZ)1od
    A BACK 56j/w[&8
    M 0.5 1 A BACK zwniS6R1
    M 0 1 A P YA 1 S9F]!m^i
    S GIHT b'Nvx9=W
    M 0 1 A P HH 1 sWpRX2{5,
    END PL$(/Z
    SNAP 10 GmEJ,%A
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30

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)

h#6 jUQ
    GSEARCH 3 QUIET LOG HnKF#<
    SURF V]CK'
    1 3 5 7 9 11 13 15 *9U4^lJjn
    END yg]nS<K~4
    NAMES bCac.x#jo
    S N-PK52A *t]&b ;=gE
    S N-F2 aaa#/OWQZ
    S P-SF68 xhVq
    END zLIa! -C
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 XQg%*Rw+t
    GO

然后我们运行这个文件。
我们得到的结果如下：

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

] l qFht
    GSEARCH 3 QUIET LOG RWm Q]
    SURF z6>ZV6(d2^
    1 3 5 7 9 11 13 15 rc{[\1 -N
    END 1{fwr1b
    NEAREST 3 P D*2p
    S aK=3`q
    END 1wNY}3
!kk %;XSZ
    GO

然后再次运行它。结果更好，如下所示。

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：

3S2p:\]
AED 3 QUIET 1 16

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：

只需要七个镜片！让我们来看看MTF效果。

@ 6VH%
    FCO 0 PAWr1]DI
    MFF #o |&MV_j
    ICOL M ~9>[U%D
    HBAR 0 .5 .75 1 -~GJ; Uw
    GBAR 0 QT&Ws+@ s{
    PLOT

让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子
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

Y`_X@Q
PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9

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。
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

XTXo xZ#w
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50

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。
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。
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。
如果你想了解我们优秀镜头的属性，这里是RLE文件：

6!D
    RLE /Rcd}rO
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 3V!&y/c<
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 I)/7M}t`
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' %oKc?'L0
     MERIT   0.252142E-03 V+<AG*[
     LOG    50760 {-]HYk
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 b2-|e_x
     CORDER   3   1   5   2   4 v2X0Px_
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 Gy7x?
     APS               1  UNITS MM t }C ^E
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR F?AfB[PM
       1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 6f9<&dCK
       1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 1?$!y
       1 CTE   0.568000E-05 Dj&bHC5%
    1    GTB S    'N-LAK10         ' csA.3|rv
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR W%ZU& YBc
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 IMw)X0z
       3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 #$rT 4Nc;
       3 CTE   0.800000E-05 *H<g9<Dn
    3    GTB S    'SF4             ' JkDZl?x5
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR HD^~4\%
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 !w\;Q8irN
       5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 f]65iE?x
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' Im1qWe
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR mqc Z3lsv
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 d?X6x
       7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 @[Qg}'i
       7 CTE   0.130100E-04 =QO[zke:
    7    GTB S    'N-PK52A         ' \@" . GM%
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR eZkz 1j~
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 c)YGwkY,,
       9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 4J|t}
    9    GTB S    'N-PK52A         ' BCB/cBE
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR #/=yz<B
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 =C2C~Xd
      11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 ,/U9v~
      11 CTE   0.590000E-05 PY<V
    11    GTB S    'N-SF66          ' U>jk`?zW
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR MpvA--
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 K1nwv"
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' qz SI cI
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR #e|kA&+8M
      14 TH       0.49970566 BV:,bS
    14    YMT      0.00000000 CrQ&-!Eh
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR  END

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。

查看本帖完整版本: [-- SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六：融会贯通 --] [-- top --]