SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
%9RF [ps*uva 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。 zZC9\V}R 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: @Pzu^ 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 9?3&?i2- 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。 bnLPlf CORE 14 u=_mvN DSEARCH 3 QUIET uc"P3,M 5lT*hF SYSTEM D{~fDRR ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 19KQlMO.G UNI MM [=]4-q6UN OBB 0 0.8 1.26 lo!+f"7ym\ WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 8&Y^""#e) CORDER 3 1 5 k,F6Tx END *U\`CXn; f8.gT49I GOALS fe#\TNeQJ[ ELEMENTS 8 x7x\Y(@ FNUM 0.7143 100 AlW66YAuQ BACK 0 0 H ?y,ie#u TOTL 0 0 ZEO,]$Yi7 STOP FREE 1q1jZqno COLORS M 1\rz%E RSTART 10 (41|'eB\\ THSTART .25 3CGp`~Zf ASTART 0.1 1s@+;QUib RT 0.7 JOim3(5?s OPD 0|\$Vp QUICK 50 50 ?r+- ANNEAL 200 20 Q
}sO&. ME END :+|Z@KB ;x1PS SPECIAL PANT h_IDO% SLIMIT 100 0.1 A1?2*W M b1sF END v(D;PS3r
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RK+- SPECIAL AANT ! SMALL ELEMENTS; CAN BE CLOSE TOGETHER小透镜; 可以一起关闭 "E?2xf|. pK'V9fD5J AEC .1 1 .05 ! edge monitor边缘探测器 3+fp2 ACM .1 1 .05 ! minimum element TH 透镜最小厚度 PJrtMAcKq ACC 8 1 0.5 ! maximum TH最大透镜TH ce3YCflt ACA 70 1 1 ! avoid critical-angle refraction避免临界角度折射 t; {F%9j{ LUL 45 1 1 A TOTL ! limit track length 限制总长 l.bYE/F0& A BACK s1=G; M 0.5 1 A BACK ! want image clearance of 0.5mm QM#4uI55B 想要0.5mm的图像间隙 #PQB(=299P M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! control distortion控制畸变 t9:0TBt-[ M 0 1 A P HH 1 END ! and make telecentric 使其远离中心 t#pS{.I f|lU6EkU GO !|S43i&p j578)!aJ 运行这个文件,在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。 DSEARCH为我们创建了一个优化MACro,在运行它然后运行了几个周期后,我们得到了这个设计: s '\Uap 由于色差校正将是一个挑战,下一步是找到一些有可能制造“超消色差”的透镜。 使用命令MGT打开玻璃库,选择Schott玻璃库,单击图形按钮,然后选择底部选项,以绘制P *与P **。 需要三种玻璃在一条长线上。 按住单击镜片P-SF68,它定义了线的底部,然后单击镜片N-PK52A,定义顶部。
oVfLnI; 看到玻璃N-F2吗?它在线的中心附近。这给了三种类型的玻璃,但是我们还不知道该给哪个透镜赋值。不要担心:GSEARCH可以告诉我们。 Q &K 接下来创建两个文件。 第一个是普通的优化文件。 使用DSEARCH为我们很好地创建的MACro,删除GLM变量并请求40次运行。 如果上述玻璃组合导致光线追迹失败,,须要求优化程序运行自动光线故障修复程序。 )i^<r ;_z PANT }\:NuTf SLIM 100 0.1 6@0OQb VY 0 YP1 ! let the program find the best stop position 让程序找到最佳光阑位置 hUMf"=q+ VLIST RD ALL 1gy.8i VLIST TH ALL NI
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pp` END QTXt8I AANT P }m;,Q9:+m^ M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM T7u%^xm GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 CZI6 6pDy GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 >P@H#= GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 ;^%4Q" AEC .1 1 .05 PFne+T!2F ACM .1 1 .05 /M4{Wc ACC 8 1 0.5 4 k _vdz ACA 70 1 C$D-Pt"+ LUL 45 1 1 A TOTL wlk4*4dKn A BACK Y+*0~xm4 M 0.5 1 A BACK j<@lX^ M 0 1 A P YA 1 E:}r5S)4 S GIHT EYEnN M 0 1 A P HH 1 ?D*/*Gk{ END ~%=MpQ3 SNAP 10 v`zJb00DT SYNOPSYS 40 0 FIX 30 o`P%& R$TB1w9] 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) "4+WZR] GSEARCH 3 QUIET LOG ( _)jkI
\ SURF $5<#n@
1 3 5 7 9 11 13 15 @jSYB+D END _p&]|~a NAMES DN~nk S N-PK52A u!X|A`o5i S N-F2 h=kh@}, S P-SF68 ,\ k(x>oy END lWc:$qnR-K USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 /.M N GO X/2&!O 7/f3Z1g 然后我们运行这个文件。 D.Q=]jOs 我们得到的结果如下: dA0.v+Foz" 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 \LppYXz GSEARCH 3 QUIET LOG QQ ~- SURF 6%Pdy$ P 1 3 5 7 9 11 13 15 n3Z5t END -
'W++tH= NEAREST 3 P $[&*Bj11Yg S f Tl<p&b END
lq&wXi FCuB\Q GO %$Z7x\_ 2hkRd>)&5 然后再次运行它。 结果更好,如下所示。 % !>I*H 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: fhp<oe>D AED 3 QUIET 1 16 pDcjwlA% T}P".kpbS 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: &LVn6zAba 只需要七个镜片! 让我们来看看MTF效果。 ac.Ms (D FCO 0 %.
,=maA MFF ez^@NK ICOL M .CU5}Tv- HBAR 0 .5 .75 1 R_7 d@FQ1 GBAR 0 xJZ>uTN PLOT xAe~]k_D "WK{ >T 让我们看看后焦点位置与波长的函数。 输入AI句子 ? 1$fJ3 我们完成了吗? 让我们看看后焦点位置与波长的函数有多稳定。 输入AI句子 z3M6V}s4 PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9 >W`4aA *"n vX2iz 在这个宽谱范围内,近轴焦点位置仅变化约0.6 uM。 是的,这是一个很好的镜头! 在你真正制作镜头之前,请将光阑移动到表面5 - 但这对于本课来说已经足够了。 您可以看到SYNOPSYS如何轻松应对这一具有挑战性的问题。 ~-m " 如果七个镜片的结果不够好怎么办? 那么,您可以尝试自动透镜插入功能,添加该命令行 xs:n\N AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 &2zq%((r q51Uf_\/ 到MACro的顶部。 这将在所有当前镜头的每一侧依次添加胶合透镜,然后返回最佳效果的组合。 使用这些工具,您可以选择其中一种方式 如果您还想尝试空气间隔,请将CONLY更改为CEMENT。 然后他们也将进行测试。 nwaxz>; 如果我们在P * -P **图上选择不同的行,会发生什么? 这会给我们三种不同的玻璃尝试。 在尝试之前,你永远不会知道还有什么可能比这更好。 )5U[o0td 当你拥有如此多的强大工具时,探索其他组合很有趣并且往往是有益的。 S. q].a 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: _DNHc* RLE ux3<l +jv^ ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 88h3|'* ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 Qx47l FNAME 'DSEARCH07.RLE ' FR!? #! MERIT 0.252142E-03 u[/m|z LOG 50760 MR<;i2p WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 .?e\I`Kk^' CORDER 3 1 5 2 4 pV,P|>YTf WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 +d!v}aJ APS 1 UNITS MM FMkzrs OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR /iV}HV0 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 )R
2. 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 MxcFvo*LCp 1 CTE 0.568000E-05 Y +\% 1 GTB S 'N-LAK10 ' tl'9IGlc 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR G0;XaL: 3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 ~Oq +IA~9 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 JEgx@};O 3 CTE 0.800000E-05 ~JDnKo 3 GTB S 'SF4 ' QZhjb 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR Bv.`R0e& 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 9>rPe1iv 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 T%n2$ 5 GTB S 'N-LASF46B ' !o+_T? 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR BQ2wnGc 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 e^Ky<*Y 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 ]&{ ci 7 CTE 0.130100E-04 PF7&p~O(Z 7 GTB S 'N-PK52A ' RxN,^!OV 8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR -yg?V2 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 ]B]*/ 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 0{PzUIM,W 9 GTB S 'N-PK52A ' dVo.Czyd 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR U*P. :BvG 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 R$Tp8G>j 11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 3y~r72J 11 CTE 0.590000E-05 Iu*^xn 11 GTB S 'N-SF66 ' {;
>Q.OX@ 12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR 13&0rLS 13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 D.6,VY H 13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' =.`qixN 14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR Uyr3dN%*r 14 TH 0.49970566 Yl$SW;@ 14 YMT 0.00000000 5`RiS]IO] 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR END Pv+5K*"7Cg 2kUxD8BcN 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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