| SYNOPSYS 光学设计软件课程十九:DOE在现代镜头设计中的应用
  ^]K_k7`I  _G@)Bj^*在本课中,我们将重新设计一个5片镜片的镜头,然后在某处添加衍射光学元件(DOE),查看是否可以改善其性能。 Mp}U>+8
 通过MDS对话框中的定义选项将创建一个MACro,它将运行DSEARCH命令,并填充所有数据。
 该设计将输入F / 3.5,半视场角为25度,孔径为12毫米。 我们选择使用SPECIAL AANT代码来控制后焦,这样可以使后焦长度大于22毫米。 我们还要求主光线角度不能过大。 {>9vm!<[*\
 当我们单击OK 按钮时,程序会加载我们的MACRO。 我们在顶部添加了CORE 16指令,以加快我们的8核超线程PC的速度,并指定一个长延迟(因此它不会要求中止其他内核,这可能需要更长时间)和一个数量为6的网格(因为非球面和DOE会导致高阶孔径像差)。
  o^mW`g8[  B`|f"+.CORE 16 	Hi#hf"V
 DSEARCH 1  QUIET !IcPO
 SYSTEM d-y8c
 ID 5-ELEMENT LENS FOR DOE STUDY ta%yQd7
 OBB 0 25 12  #V@[<S2
 WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 ;tlvf?0!
 05Ak[OOU>
 UNITS MM |Y4c+6@_
 END voiWf?X
 GOALS `@RTfBBg
 ELEMENTS 5 +JsMYv
 FNUM 3.5 ;O+=
6>W
 BACK 0 0 N:_.z~>%
 TOTL 0 0 !#3v<_]#d
 STOP MIDDLE |cs]98FEf
 STOP FREE EN^5Hppb
 RSTART 50 100 200 400 A{MMY{K3
 RT 0.5 ZwM(H[iqL
 FOV 0.0 .4 .6 .85 1 c~SR@ZU
 FWT 5.0 3.0 3 3 3 MR}=tO
 NPASS 100 x. 8fxogz
 DELAY 9999 5<YV`T{5Kl
 NGRID 6 T,r?%	G{XE
 ANNEAL 200 20 Q 7_HFQT1.N
 COLORS 3 }20~5!
 SNAPSHOT 10 1
8%+	Hy=
 QUICK 40 100 l|v`B6(
 END WUrE1%u
 SPECIAL PANT a5caryZ"z
 #x*\dL
 END $t0o*i{
 SPECIAL AANT XlLG/N
 ACA 60 .1 1 DaP,3>M
 ADT 6 .1 1 ,+~8R"
 M 0 .01 A P HH 1 {>g{+Eq
 LLL 22 1 1 A BACK 5:|9pe)
 LUL 250 1 1 A TOTL 2D UY4Ti
 END [n4nnmM
 GO
 jI Entk
 我们要设计DOE曲面,需要选择五个视场进行校正。 9A~w2z\G
 我们还为每种情况的曲率半径指定了四个不同的起始值,依次进行研究。 请记住,即使对初始条件进行少量更改也可能将DSEARCH发送到镜头设计树的不同分支,这将使搜索的案例数量增加四倍。 ox*1F+Xri
 我们运行这个MACro并且看到从DSEARCH返回的最好镜头,并不能满足我们的要求 。 dIW@L
 我们可以通过增加更多的镜片数来获得更好的结果 - 但是我们希望,通过将其中一个镜头,更改为DOE来改进我们的镜头。 该程序为我们创建了一个优化MACro,使得继续优化和模拟退火非常容易。 让我们来试试DOE。在顶部添加另一条MACro。 (“ADA”表示自动DOE分配。)
  9fm9xTL  -nXP<v=VADA 5 QUIET xpX<iT>5u
 SSxp!E'
 PANT #/_{(P
 VY 0 YP1 >
a;iX.K
 VLIST RD ALL X!_&%^L'
 VLIST TH ALL #N"m[$;QR
 VY   1 GLM JR8|!Of@B
 VY   3 GLM X$e*s\4
 VY   5 GLM 4_kY^"*#"
 VY   7 GLM ]~2iducB,
 VY   9 GLM EQN)y27poW
 END Qk? WX
(`B
 AANT P AEC O uNPD q%
 ACC _3(rwD
 GSR     0.700000     5.000000      4  2    0.000000 fV@[S
 GSR     0.700000     5.000000      4  1    0.000000 s_ t/
 GSR     0.700000     5.000000      4  3    0.000000 BmKf%:l}
 GNR     0.700000     3.000000      4  2    0.400000 ~m_{&,CA.
 GNR     0.700000     3.000000      4  1    0.400000 f0vO(@I
 GNR     0.700000     3.000000      4  3    0.400000 :s6aFiz
 GNR     0.700000     3.000000      4  2    0.600000 
Y?TS,
 GNR     0.700000     3.000000      4  1    0.600000 ]DKRug5
 GNR     0.700000     3.000000      4  3    0.600000 Mgr?D
 GNR     0.700000     3.000000      4  2    0.850000 6R,Y.srR
 GNR     0.700000     3.000000      4  1    0.850000 K[kK8i+(
 GNR     0.700000     3.000000      4  3    0.850000 P0y DL:X[
 GNR     0.700000     3.000000      4  2    1.000000 6@TU9AZS`
 GNR     0.700000     3.000000      4  1    1.000000 fX]`vjM{
 GNR     0.700000     3.000000      4  3    1.000000 $33E-^
 ACA 60 .1 1 n&Ckfo_D
 M 0 .01 A P HH 1 MA,*$BgZ
 LLL 22 1 1 A BACK & XmaGtt
 LUL 250 1 1 A TOTL  hw,nA2w\
 END D%~tU70a
 SNAP/DAMP 1 w i[9RD@
 SYNOPSYS   40
 =WjHf8v;
 该程序发现表面1使用DOE效果最好。
  eT+i&  0CX,"d_T,command ASY shows the data of this DOE. y{/7z}d
 Kf1J;*i|\
 SPECIAL SURFACE DATA ("\{=XAQ
 ______________________________________________________________________________ Ym1vq=
 SURFACE NO.   1 -- UNUSUAL SURF TYPE 16 (SIMPLE DOE) <Xl#}6II
 WAVELENGTH OF OPD DEFINITION:        0.587600 tPQ|znB|
 Nd, Vd OF DOE MATERIAL:         1.517000       55.000000 w%.hALN5-C
 NORMALIZING RADIUS:       61.613800 +!0K]$VZs
 DIFFRACTION ORDER:        -1 jB(+9?;1${
 XD  1     -0.000671 (CV)    XD 11  1.852479E-06 (R**2)  XD 12  2.816262E-06 (R**4) =B9-}]DDO
 XD 13  5.395981E-06 (R**6)  XD 14  6.889557E-06 (R**8)
 N]w_9p~=1
 我们尝试增加第二个DOE。将变量添加到DOE项的PANT文件中,
  0W(mx-[H/  d!E_EoOiVY 1 G 16 3l%Qd<
 VY 1 G 26 y	QClq{A
 VY 1 G 27 Iz1x| EQ
 VY 1 G 28 i+h*<){X
 VY 1 G 29
 l3sF/zkH
 然后再次运行MACro。这次它需要表面9面型变成DOE。 7Y9#y{v1
 评价函数会有很大改进。 我们修改了PANT文件,因此它会改变两个DOE上的系数,并包括一些高阶项。 系数G32是12次幂系数,而ADA的默认值仅为8次幂。 (我们注销ADA命令,所以没有得到第三个DOE!)
  wkM1tKhy/  krUtOVI!ADA 5 QUIET >=[uLY[aK
 pASX-rb
 PANT W}f)VC;D
 VY 0 YP1 r|EN 5
 VLIST RD ALL qtExd~E
 VLIST TH ALL F%h3?"s
 VY   1 GLM ZU73UL
 VY   3 GLM Z#Mm4(KNh
 VY   5 GLM A#.
%7S
 VY   7 GLM 1Z)Et,
 VY   9 GLM ?qNU*d
 1Ng+mT
 VY 1 G 16 c,4~zN8Ou
 VY 1 G 26 Q,[G?vbj
 VY 1 G 27 ^O18\a
 VY 1 G 28 iM@$uD$_Q2
 VY 1 G 29 umIGI
 VY 1 G 30 i)?7+<X
 VY 1 G 31 C`hdj/!A
 VY 1 G 32 23wztEp{a
 J?9jD:x
 VY 9 G 16 ~Q&J\'GQH
 VY 9 G 26 _#u\ar)
 VY 9 G 27 5MVa;m
 VY 9 G 28 inWLIXC,
 VY 9 G 29 p?i.<Z
 VY 9 G 30 _~z
oMdT!
 VY 9 G 31 (	zWBrCX
 VY 9 G 32 uzBQK
 END C^L+R7
 …
 <y@vv
 现在我们再次运行它,然后模拟退火。 <E2 IU~e
 当使用两个DOE进行优化时,DSEARCH返回的镜头的评价函数从0.944下降到0.061。 (L19L1)思考我们需要多少球面元件来获得这种质量,您可以自己尝试练习。
  *%Rmdyn  RLE !;eE7xn &
 ID 5-ELEMENT LENS FOR DOE STUDY            189 $ln8Cpbca
 ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000001100     12 i"h\*B=
 WAVL .6563000 .5876000 .4861000 1,-C*T}nR
 APS               1  UNITS MM 	)2&3D"V
 OBB  0.000000     25.00000     12.00000    -40.75533      0.00000      0.00000     12.00000    0 AIR :C:6bDQ
 1 CV      0.0000000000000   TH     17.18886085 dH y9
wU
 1 GLM      1.50000000             73.64948718    1 USS  16 l=E86"m
 CWAV        0.587600 ev4[4T-(@
 HIN        1.517000       55.000000 k	=5k)}i
 RNORM    61.6138 fpR|+`k
 1 XDD  1  -2.3573567E-03  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00 =Hg!@5]H
 1 XDD  2   0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00    1 XDD  3   1.6576954E+01 -1.5772577E+02  5.5355850E+02 -1.2824350E+03  2.0288263E+03 P8eCaZg?(3
 1    XDD  4  -1.6583719E+03  5.4539892E+02  0.0000000E+00  0.0000000E+00 .nPOjwEx&Y
 2    RAD     83.7333797612760   TH    133.80801226 AIR XQo\27Fo
 3    RAD    145.6651342237978   TH     12.84766300 \	%Mcvb.?
 3    GLM      1.90000000             37.62897436 o{PG&
}K
 4    RAD   -936.8282816530643   TH     36.68042679 AIR Anz{u$0M[
 5    RAD     77.0117799868350   TH      7.56136252 [d`E9&Hv3
 5    GLM      1.60190936             64.47241855 IL*B@E8
 6    RAD    300.9357930535547   TH      2.49443964 AIR #`VAw	) eV
 7    RAD   -321.5452747117334   TH      6.92345376 ]SQ+r*a
 7    GLM      1.81849484             24.49789036 ?()*"+N(ck
 8    RAD     80.4305830784560   TH     14.77333385 AIR B[N]=V
 9    CV      0.0000000000000   TH     17.77216658 y98FEG#S}
 9 GLM      1.89731741             37.87054525 L/i'6(="
 9 USS  16 cYA:k
 CWAV        0.587600 Db|f"3rq?
 HIN        1.517000       55.000000 LCivZ0?|X
 RNORM    17.8887 
0t7N	yKU
 9 XDD  1   3.7006321E-03  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00 c,a8#Og
 9 XDD  2   0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00  0.0000000E+00 ;/Hr	ZhOE
 9 XDD  3   7.5557923E+01 -1.1770634E+01  1.0593009E+01 -1.4354614E+01  1.1908357E+01 o%_-u
+
 9    XDD  4  -4.9678199E+00  8.1921021E-01  0.0000000E+00  0.0000000E+00 LKM018H>
 10    RAD   -155.4022209171318   TH    127.09309610 AIR "V[j&B)P
 10 CV      -0.00643491 dla_uXtM6
 10 UMC     -0.14285714 C~ &E7w
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