| 设计一个超广角的镜头:SYNOPSYS 光学设计软件
  ixc~DV+@[  我们经常被问及使用DSEARCH™设计广角镜头。 如果在DSEARCH文件的SYSTEM部分中输入广角的规格,则很可能没有任何候设计可以工作,原因很简单,没有光通过。 DSEARCH可以纠正某些光线故障,但通常无法优化此类系统。 所以你会怎么做?  A9qbE
 在这种情况下,有一个相当简单的方法可以很好地起作用:粗略地画出一个简单的前端,将光束转换成一个角度较小的光束,然后从那里出发,用USE CURRENT声明该部分。这是一个例子: za$v I?ux
 我们想要一个半场角为92.4度的镜头, F / 2.0。 我们将制作塑料材料制作透镜,这可以是非球面的。 首先,我们必须创建一个可追踪的前端。 #( G>J4E,
 我们进入一个带有两个镜头的简单系统,并指定用于广角的物体类型OBD,并在5上声明一个近轴光阑。我们从一个中等角度开始,比如50度,然后,使用WorkSheet™滑块,给出元件一些反向的光焦度,并将它们向右弯曲。 当看起来效果很好时,我们增加OBD视场角,以这种方式继续,直到我们达到所需的92.4度角。 这是前端:
  -CePtq`  rt	+a/:4+RLE Y.FqWJP=p
 ID WIDE-ANGLE DESEARCH "%^T~Z(_j
 WAVL .6562700 .5875600 .4861300 R<wPO-dX
 APS               5 `?@7T-v
 UNITS MM MC=pN(l
 OBD  1.00000E+09   92.4 0.2887  -11.0345861 0 0 0.2887 mIk8hA@B_
 YKCd:^u
 0 AIR fH{	_X
 0    CV  1.0000000000000E-09 AIR 0i%r+_E_
 1    CV      0.0356159993000   TH      2.50000000 jNjm}8`t
 1    GLM      1.50000000             55.00000000 N`o[iHUj	\
 2    CV      0.1318873610000   TH      2.99808431 AIR qRk<1.
 3    CV      0.1145140002814   TH      1.00000000 +bO]9*g]
 3    GLM      1.50000000             55.00000000 &?[uY5Mk
 4    CV      0.4600712360000   TH      4.00383115 AIR    5 CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR V!^5#A<
 END
 E+'P|~>oX
 我们的92.4度进入光束以合理的角度射出。 现在我们可以创建DSEARCH输入MACro。
  YC,s]~[[  p$S\l]	,CORE 16 6d%V=1^F
 DSEARCH 2 QUIET Xx)PyO
 USE CURRENT 5 ALL 	}\
^J:@
 FR5P;Yz%H
 GOALS i"4&UJu1;
 ELEMENTS 5 .eZsKc-@
 FNUM 2 1 `?M?WaP
 BACK 10 SET }fqz8'E9
 STOP MIDDLE >v\t>
[9t
 STOP FREE uu5L9.i9
 ASPH Q xJ=@xfr$
 ASPHERIC 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3fdx&}v/
 FOV .2 .4 .6 .8 1 Qg^Ga0Lf6
 DELAY OFF o=%pR|
 NGRID 6 DAvF	ND$=
 SNAP 10 coG_bX?e
 PLASTIC 5 7 9 11 13 {`KRr:w
 !QUICK 30 40 vZ0K1UTEXY
 ANNEAL 50 10 Q ]?1n-w.}r
 NPASS 50 16pk4f8
 END 4nvi7
 SPECIAL AANT >^odV
;^
 ACC 10 1 1 z&R
#j
 ACA 70 1 10 SO!|wag$
 LUL 90 .1 1 A TOTL ;kE|Vx
 END N?Nu'
 _/\U
 GO
 q2SlK8`QJ
 在此文件中,我们指定了10 mm的后焦距,使用SET指令修复。 DSEARCH允许您以三种方式控制该距离:如果您只是给出一个距离,例如BACK 10,程序会在末尾添加YMT求解并在AANT文件中包含一个目标来控制结果值。 如果添加权重因子(例如BACK 10 100),则将该权重应用于目标。 第三种方法是请求精确值,在这种情况下使用BACK 10 SET。 现在,程序将简单地将后焦距设置为输入值,在这种情况下为10,并且不会添加YMT求解。 对于困难的设计,这通常是一个很好的选择,特别是当其他选项返回带有虚拟图像的系统时。 IH2V.>h
 我们要求最大元件厚度为10毫米,总长度上限为90毫米,以保持合理。 此外,我们将光线截距角限制在不超过70度。 否则,对于像这样的大角度,可以在全视场获得掠入射射线,由于涂层问题,这是不切实际的。 |``rSEXYs
 请注意,在这种情况下我们不使用QUICK选项。 对于更简单的工作来说,这是一个强大的工具,但这个工作并不那么简单,我们需要在每个候选系统上进行全面优化。 我们在上面注释了这一点,强调了这一点。 ,SVl>~!
 最后一点:我们在上面的输入中给出了FNUM请求的权重。 如果我们不这样做,程序将通过UMC求解来控制F /number,并且得到的曲率可能非常大以至于没有光线通过。 同样,对于像这样的困难设计,我们必须引导一些事情。 通过在FNUM线上添加权重,程序将最后一个面的曲率视为变量,并控制AANT文件中的F /number,而不是曲率求解。 v-utDQT3
 好的,我们的输入已准备就绪,因此我们运行此DSEARCH文件。 大约两分钟后我们看到了结果: RkMs!M
 DSEARCH绘制了它发现的10种最佳设计,其中大多数实际上非常好。 $F#eD0|
 好的,我们正在顺利进行,但我们需要在某种程度上改进设计。 我们运行DSEARCH为我们制作的MACro优化,镜头变化很小。 <meQ
 现在我们必须检查视场的质量。 在PAD中,我们单击PAD工具栏中的“扫描”按钮
  ,然后观察到靠近曲面10的不明显的光阑在所有视场中都没有很好地填充。在这个广泛的区域和近轴光瞳的系统中你能期望什么?我们必须控制它  ~R+,4  s%Y8;D,~+APS -10
 $URL7hrhU
 由于我们改变了YP0的数量,目前镜头只有一个不明显的光瞳。这使我们接近光阑真正的结果,但是现在我们必须把它放在那里。在WS编辑窗格中,我们输入APS -10 来在表面10上放置一个真正的光阑。然后我们从PANT文件中删除变量VY 0 YP1,优化并退火。 ;"R1>tw3)
 这是一个非常有前途的设计,所以让我们替换成真实的材料。 打开MRG对话框,选择U目录(仅匹配塑料透镜),QUIET,SORT,然后单击OK。 镜头材料现在是真正的塑料材料。 /%F}vW(!
 图5.带是真正塑料材料的镜头取代了最后五个透镜的玻璃材料。 !:^?GN #~x
 我们差不多完成了。 我们将继续优化镜头,我们不希望我们的塑料材料被更换成其它的玻璃材料,因此我们从PANT文件中删除所有VY sn GLM行并用VLIST GLM ALL替换它们 rYn)E=FG/
 这只会改变第一和第二元件的当前玻璃模型的材料。 再次优化和退火。 #s}&
 现在我们再次运行MRG,这次选择Ohara目录。 该程序现在匹配前两个元件,即玻璃,而不是塑料。 设计回归与以前一样好,如图6所示。(L41L1) V1]QuQ{&s
 图6所示.所有真实材料的镜头。 B3';Tcs
 我们做得怎么样? 让我们来看看视场上的衍射图案。 转到MPF对话框,选择“显示可视外观”,然后单击“执行”。 结果,在图8中,在整个视场上几乎是完美的。 FdcmA22k*
 图8.场上的衍射PSF。 9!>Ks8'.d
 对于那些可能想要进一步评估此镜头的人,RLE文件如下。 您可以复制这些行并将其粘贴到EE编辑器中。
  C{<dzooz  wOr pp3IID WIDE-ANGLE DESEARCH 549 
2m8|0E|@
 ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000001111 15 T=W;k<P\k
 WAVL .6562700 .5875600 .4861300 <0h,{28
 APS -10 	#
9@K
 UNITS MM b;2[E/JKB
 OBD 1.00000E+09 92.40000153 0.2887 -15.8713919 0 0 0.2887 iTu~Y<'m
 0 AIR X{BS]
 0 CV 1.0000000000000E-09 AIR 4))5l9kc.
 1 CV 0.0260937958778 TH 1.00000000 YLU.]UC
 1 N1 1.81072491 N2 1.81597447 N3 1.82822278 6Qx[W>I
 1 CTE 0.630000E-05 ]IM/R@
 1 GTB O 'S-LAH59 ' /hv2=A
 2 CV 0.1062185691313 TH 8.73634084 AIR =3H*%
 3 CV -0.0381411162195 TH 5.91174196 VLP'3	qX
 3 N1 1.82896003 N2 1.83478459 N3 1.84849295 \&,{N_G#L.
 3 CTE 0.620000E-05 esk~\!d
 3 GTB O 'S-LAH55V ' }Nc Ed;
 4 CV 0.0660034452801 TH 16.85831989 AIR Co^^rd@
 5 RAD -138.0968858112222 TH 4.37718093 h2_A'
 5 CC 100.00000000 |e+r|i]
 7 9Z^\b)x
 5 N1 1.64225416 N2 1.65063034 N3 1.67223994 ,T;T%/
S
 5 CTE 0.630000E-04 zPyN2|iFah
 5 GTB U 'OKP4RX50 ' M/5+AsT
 5 DC1 0.00000000E+00 7.30200857E-05 1.48416975E-07 0.00000000E+00 0.00000000E+00 &^hLFd7j/
 5 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 &0k`=?v$
 5 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 GS@Zc2JPF
 5 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 ClWxL#L6~
 5 PLASTIC .:(T}\]R
 6 RAD -21.0605738757054 TH 44.03095789 AIR szw|`S>o
 6 CC -4.75816695 3cSP1=$*
 6 DC1 0.00000000E+00-6.94211792E-06 3.43604999E-07 0.00000000E+00 0.00000000E+00 x4Wu`-4^
 6 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 #DkdFy
%`
 6 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 ypy
 6 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 ?C`&*+
 7 RAD -111.0507956868741 TH 1.67384895 ~LU$ n o^
 7 CC -100.00000000 ["~T)d'
 7 N1 1.64225416 N2 1.65063034 N3 1.67223994 pkEx.R)
 7 CTE 0.630000E-04 qbq.r&F&
 7 GTB U 'OKP4RX50 ' + :;6kyM6X
 7 DC1 0.00000000E+00-1.94604199E-03 5.49833735E-05 0.00000000E+00 0.00000000E+00 o56UlN
 7 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00  OeYZLC(
 7 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 d]I3zSIC
 7 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 WCL#3uYk"
 7 PLASTIC &, %+rvo}
 8 RAD 6.7304260208507 TH 1.00000000 AIR GbfA-\
 8 CC -0.58536337 =DsFR9IB
 8 DC1 0.00000000E+00-2.59873419E-03 9.92318034E-05 0.00000000E+00 0.00000000E+00 a2. @Zyz
 8 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 F [S'l
 8 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 m2>$)\-;
 8 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 HvJ-P#
 9 RAD 9.7697110081571 TH 1.75562117 V: P
 9 CC -3.39966178 v:zKn[;o
 9 N1 1.50724931 N2 1.50995136 N3 1.51625020 D`hg+64}
 9 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01 Rd|M)
 9 CTE 0.900000E-04 #p7_\+&5s
 9 GTB U 'ZEON330R ' L
4Sa,ZL
 9 DC1 0.00000000E+00-9.94688980E-04 1.07499451E-04 0.00000000E+00 0.00000000E+00 y*vg9`$k
 9 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0kxe5*-|
 9 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 f=kt0
 9 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 v%4zP%4Ak[
 9 PLASTIC R&@NFin
 10 RAD -8.8072667951121 TH 1.00000000 AIR N	D1'XCN
 10 CC -4.25736209 :)j&	t>aP
 10 DC1 0.00000000E+00 5.98624949E-04 5.28052568E-05 0.00000000E+00 0.00000000E+00 Nf1&UgX
 10 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 kB]?95>Wx
 10 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 @s8wYcW
 10 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 #]}]ZE
 11 RAD 23.2403610905735 TH 1.72858896 }@<Ru
 11 CC 1.69037601 m*rw?nLZ
 11 N1 1.50724931 N2 1.50995136 N3 1.51625020 5$%CRm
 11 DNDT -1.100E-04 -1.100E-04 -1.100E-04 4.30000E-01 5.80000E-01 7.80000E-01 flS_rY5
 11 CTE 0.900000E-04 Ox^VU2K;&.
 11 GTB U 'ZEON330R ' n|Gw?@CU7
 11 DC1 0.00000000E+00 2.10417649E-03-3.35758216E-05 0.00000000E+00 0.00000000E+00 ~M9&SDT/lB
 11 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 evro]&N{
 11 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 IiZXIG4H
 11 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 ~=/.ZUQNX
 11 PLASTIC is6d:p
 12 RAD -11.1049150737322 TH 1.00000000 AIR l*]nvd_
 12 CC -0.19799751 JVq`v#8
 12 DC1 0.00000000E+00-2.14632707E-04 1.93285361E-05 0.00000000E+00 0.00000000E+00 K/|qn)
 12 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 :~LOw}N!aQ
 12 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 %R@&8
 12 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 [WN2ZQ
 13 RAD -10.1118316301289 TH 1.00000000 x%OJ3Qjj=
 13 CC -0.64163783 `XK#sCC
 13 N1 1.64225416 N2 1.65063034 N3 1.67223994 #)z7&nD
 8 %+ur41HM
 13 CTE 0.630000E-04 |v@ zyOq&b
 13 GTB U 'OKP4RX50 ' naiy]	oY"
 13 DC1 0.00000000E+00-1.84686149E-03 6.79336881E-05 0.00000000E+00 0.00000000E+00 F0tx.]uS
 13 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 o>MB8[r
 13 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 !WNO!S0/j
 13 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 KYC<*1k
 13 PLASTIC 
dEK bB
 14 RAD -9.0418834379157 TH 10.00000000 AIR G^A }T3
 14 CC -0.05459002 an,JV0
 14 DC1 0.00000000E+00-9.65748548E-04 5.96199181E-05 0.00000000E+00 0.00000000E+00 qd@Fb*
 14 DC2 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 7da~+(yhr
 14 DC3 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 =:(<lKf,<F
 14 DC4 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 0.00000E+00 yPT\9"/
 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR 3Nk
)
 END
 x4[
Fn3JL
 让我补充一些技巧性。 这种设计很棘手,如果你是SYNOPSYS的新用户,并且事情进展并不顺利,你将不知道该怎么做。 请注意,在本练习中我们没有使用曲率或厚度求解,因为超广角镜头的常见问题是试图避免光线失败。 虽然使用解决方案在数学上具有完美的意义,但它们可能会导致这种镜头出现这种问题。 此外,在设计基本完成之前,我们没有使用真正的光瞳。 真实光瞳搜索是强大但不可靠,并且利用这种大角度光线和非球面系数,很容易进入无解。 所有这些都可以通过使用无瞳来避免直到设计形状良好。 (tzfyZ M
 最后,除了DSEARCH返回的最佳镜头之外,还要做更多的调研,最上面的那个,在这个例子中,被证明是最好的,但这并不是一直都这样。这就是为什么DSEARCH返回的不仅仅是一个镜头。 mL]5Tnc
 
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