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小火龙果 2020-02-18 21:32

SYNOPSYS代码详解-渐晕输入和输出

渐晕输入和输出
参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》书中第十一章
F1@gYNbI,  
打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。 BO b#9r  
只需在CW窗口键入:SYNOPSYS AI>FETCH C10L1,并点击“Enter”键。然后点击按钮   得到PAD图,如图1所示,它是一个具有渐晕的三片式镜头。由图1可知,上下视场点(绿色和蓝色)的光束尺寸远小于轴上光束(红色)。
                            [attachment=98351]        
图1 具有渐晕的三片式镜头        
      [attachment=98352]
lW,rzJ1  
                                                                                    
                         图1中相应的局部放大镜头结构
(~r"N?`  
=$B:i>z<  
在CW中输入:SYNOPSYS AI>LE,打开该镜头的.RLE文件,代码如下: %2<G3]6^U  
RLE                                                              !读取镜头 3B(6^iS  
ID COOKE TRIPLET F/4.5       670            !镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670) ^G,]("di`  
FNAME 'C11L1.RLE '                                !指定文件名为'C11L1.RLE' ,$,6%"'"  
LOG      670                             !日志编码;每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码,并自动增加; e+z_Rj%Y;I  
WAVL .6562700 .5875600 .4861300          !定义可见光三个波长,按长波到短波的顺序,默认权重为1 F3\'WQh  
APS              -3                                            !定义表面3为实际光阑面;负号(-)表明真实光瞳有效; <Gy)|qpK[  
WAP       3                                          !定义广角光瞳选项3 c}II"P  
UNITS MM                                       !定义透镜单位为毫米 vZM.gn  
OBB  0.000000   20.0000000    5.5550000  -2.9848806206109        0.0000000    0.0000000    5.5550000   05zBB  
          !定义物体类型为OBB;第一个数字表明物体在无穷远处,边缘光线角度UMP0为0;第二个数字为半视场角;第三个数字为半孔径YMP1;第四个数字为表面1上主光线高度YP1;后面三个值是光线在X-Z平面上的相应值。 A|#9  
   0 AIR                                                                             !表面0(物面)的折射率为1 n lsQf3  
  1 CAO     4.69068139      0.00000000      0.00000000  !表面1外孔径为4.69068139;X方向偏心为零;Y 方向偏心为零 ZJ} V>Bu-  
   1 RAD     21.4939500000000   TH      2.00000000     !表面1半径为21.49395mm,厚度为2mm; Qa nE]  
   1 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182      !表面1,波长1折射率(N1)为1.61726800,波长2折射 @<ba+z>"~4  
                                                                                             率为1.62040602,波长3折射率为1.62755182; ?hh 4M  
   1 CTE   0.630000E-05                                                  !定义表面1的热膨胀系数(CTE) -<gGNj.x-  
   1 GTB S    'SK16 '                                                         !定义表面1的玻璃材料,S-玻璃库Schott,'SK16 ' -玻璃类型 v1yNVs \}  
   2 CAO      4.25560632       0.00000000       0.00000000   !表面2外孔径为 4.25560632,X方向无偏心,Y方向无偏心 _MfB,CS  
   2 RAD   -124.0387000000000   TH      5.25509000 AIR  !定义表面2半径,厚度,折射率 H|4O`I;~(  
   3 CAO      3.19251725       0.00000000       0.00000000   !表面3外孔径为3.19251725 nf5Ld"|%9  
   3 RAD    -19.1051800000000   TH      1.25000000          !定义表面3半径,厚度 .17WF\1HC.  
\v7M`! &  
   3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980        !表面3的三个波长折射率 ZM/*cA!"  
   3 CTE   0.830000E-05                                                   !表面3的热膨胀系数 SU.T0>w  
   3 GTB S    'F4   '                                                            !表面3的玻璃材料 g_G'%{T7  
   4 CAO      3.15978037       0.00000000       0.00000000                !表面4的外孔径大小 T`f6`1x  
   4 RAD     21.9794700000000   TH      4.93473000 AIR                !表面4的半径,厚度,折射率 >!|Hns  
   5 CAO      3.48158127       0.00000000       0.00000000                !表面5的外孔径大小 p4;A[2Ot`:  
   5 RAD    328.3317499999989   TH      2.25000000                       !表面5的半径,厚度; W8Z&J18AU  
   5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182                         !表面5的三个波长折射率; Gb6t`dSzz  
   5 CTE   0.630000E-05                                                                    !表面5的热膨胀系数 9 ve q  
   5 GID 'SK16 '                                                                                  !表面5的玻璃类型为'SK16' +53 Tf  
   5 PIN    1                                                                                         !表面5拾取表面1的折射率 Lrgv:n  
   6 CAO      4.00000022       0.00000000       0.00000000                !表面6的外孔径大小    T|NNd1>  
   6 RAD    -16.7537700000000   TH     43.24303731 AIR               !表面6的半径,厚度,折射率 LlP_`fA  
   6 TH      43.24303731                                                                     !表面6的厚度 AvdxDN  
   6 YMT      0.00000000                                              !YMT求解在表面7上指定的轴向边缘光线高度为0时所对应的厚度 %D|27gh  
   7 CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR                    !表面7的曲率,厚度,折射率 R9o3T)9V  
END                                                                                                  !以END结束 ~y%8uHL:  
;7"}I  
&k+G^ !=s#  
SF2A?L?}+  
WAP3选项调整入射光瞳尺寸,使得每个视场点处的边缘光线清除所有定义的透镜孔径。除了表面7之外的所有表面都被分配了一个硬通光孔径CAO。 utxT$1iJn~  
WAP3选项是处理渐晕的一种方法。但是在优化过程中,当镜头变化时,光束的大小可在每个表面发生变化,当你不知道完成后的光束大小时,将硬CAO指定到表面是无意义的。因此,在优化过程中永远不要使用WAP 3选项,只在必要时使用。 $v?+X20  
r3oAP[+n  
TTaSg\K  
'f9 fw^  
相反,采用分段渐晕。首先删除所有CAO和声明WAP,使用代码如下: .7TQae%  
CHG                         !改变镜头 EOu\7;kE9  
CFREE                     !移除光阑孔径 je1f\N45  
WAP 0                      !默认近轴光瞳 TIbqUR  
END                         !以END结束 (i^3Lw :  
t>QAM6[  
6'UtB!gr  
运行代码后,得到具有默认孔径且无渐晕的三片式 镜头,如图2所示。镜头像质更差。
[attachment=98353]
图2 具有默认孔径且无渐晕的三片式镜头,像质更差
[$_d|Z  
在CW中键入POP命令,显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解:
[attachment=98347]
FN5*pVD;<  
我们增加一个透镜,使镜头以F/4.5工作,因此UMC求解值为-0.1111。 nj99!"_   
代码如下: pqO}=*v@  
CHG                            !改变镜头 [H-,zY  
6 UMC -.1111              !UMC求解在表面6的曲率,并给出相对于光轴的近轴轴向边缘光线角U的规定 jy`jxOoG~Z  
                                      值。U的正切值为1/(2*FNUM)=0.1111,负号表示边缘光线在图像下端。 TSXa#SKp  
STORE 3                     !将镜头结果保存在透镜库3的位置
[attachment=98348]
k;PQVF&E  
AK\X{>$a!  
d?(#NP#;  
在CW中键入AEE命令,新建一个宏编辑器。优化宏代码如下: S 8mqz.  
LOG                            !日志编码,每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码 |[n-H;0  
PANT                          !参数输入 YRF%].A%2  
VLIST RAD ALL       !改变所有表面半径 _ETG.SYq  
VLIST TH ALL          !改变所有表面厚度 fyIL/7hzf4  
END                            !以END结束 D4[1CQ@}4D  
}I;A\K]  
lj $\2 B  
AANT                       !像差输入 uj|{TV>v9  
AEC                          !自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘厚度,防止边缘厚度太薄,默认值为1mm z5-vx`  
ACC                          !自动控制玻璃元件中心厚度,防止中心厚度太厚,默认值为1inch z"8%W?o>  
GSR .5 10 5 M 0       !校正轴上视场光线网格中的5条光线产生的XC像差;0.5-孔径占比;10-权重; %1fH-:c=C0  
                                       5-光线数,M-多色;0-轴上视场; X96>N{C*>  
GNR .5 2 3 M .7       !校正0.7视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差; +HNY!fv9  
GNR .5 1 3 M 1        !校正全视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差; 2%"2~d7  
END                          !以END结束 rmmN2+H  
p_S8m|%  
SNAP                        !每次迭代一次PAD更新一次 hW[/{2<@  
SYNO 30                  !迭代次数为30次 WbC|2!  
mMm_=cfv  
BuMBnbT  
p ASNiH698  
运行优化宏后,消除了边缘羽化,镜头结构如图3所示。由图可知,像差失控,特别是全视场。
[attachment=98354]
图3 消除边缘羽化的三片式镜头
n5 dFp%k  
X=)Ue  
需要进一步优化,将光束大小设置为全视场光线高度的40%,可通过向AANT中添加VSET指令来完成,代码如下: P]:r'^Yn  
AANT                       UR6.zE4=_  
AEC                       !K^.r_0H.  
ACC   W(ITs}O  
VSET 0.4   !设置渐晕,指定光束大小为全视场光线的正常高度的40%;此命令须在生成光线命令之前               ~F?s\kp6  
GSR .5 10 5 M 0       MjCD;I:C.  
GNR .5 2 3 M .7     !a?$  
GNR .5 1 3 M 1         57IAH$n8o  
END       8B;wn<O  
"']I.  
[attachment=98355]    
图4 三片式镜头重新优化,预期渐晕到40%的孔径
Lbk?( TL  
_cdrz)T  
点击图标 打开WS工作表,在编辑窗格中输入CFIX指令,点击按钮'Update'。现在,为每个表面 4d3]L` f  
分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。 <4S Y'-w  
;n_|t/=  
9 lE[oAC  
点击镜头的表面6,选择CAO半径,单击‘SEL’按钮。将顶部滑块指定给该孔径半径。将滑块向左移动,减小孔径。在全视场观察TFAN,在TFAN左侧40%的位置出现渐晕。如图5所示。
[attachment=98356]
图5 调节表面6的孔径,镜头将在TFAN的左侧产生所需的渐晕
GlYNC&,VL  
\xG>>A%  
在表面1上执行相同的操作,在TFAN右侧出现渐晕,如图6所示。
[attachment=98357]
图6 调节表面1的孔径,镜头将在TFAN的右侧产生所需的渐晕
OcQ>01Q  
'PRsZ`x.  
(@*[^@ipV  
但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束? >2l1t}"\  
我们可通光关闭开关65激活渐晕;也可在CW中键入指令WAP 3来激活渐晕。
[attachment=98358]
图7 关闭开关65激活渐晕光束的镜头
(#GOXz  
wJM})O%SQ  
3wK{?  
另外,也可通过声明一组VFIELD参数。在CW中输入FVF 0 .5 .8 .9 1;程序会计算出通光孔径的五个视场点的渐晕因素。(在使用FVF命令之前,必须为镜头指定一个实际光阑值。) <6g{vNA  
U 2am1}  
PAD显示了应该呈现的渐晕光束,如图8所示。
[attachment=98359]
图8 通光减小孔径和VFIELD来进行渐晕
c?B@XIl  
"&*O7cs$pA  
`%}SK~<R  
rC.z772y%  
前面我们声明的孔径都是硬孔径CAO。现在,在WS中输入CFREE,单击‘Update’。镜头再次有默认孔径。这次是根据VFIELD光瞳计算的,如图9所示。
[attachment=98360]
KM$L u2  
]w z`j1  
图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
`Yn:fL7S  
现在,我们移除VSET指令重新优化,并进行边缘控制,你也可以通过边缘向导(MEW)调整边缘几何,如图10所示。                                     [attachment=98361]        
图10 最后三片式镜头。正确分配渐晕和孔径。
    [attachment=98362]      
图10中相应的局部镜头放大结构                        
          
ek!x:G$'  
WAP 3和VFIELD设置渐晕后的镜头看起来大致相同,它们的区别在哪?答:软件每次进行光线追迹时,WAP 3 都需要瞄准五条光线。这是一个相当缓慢的选择。而VFIELD 在完成这个计算之后,后续仅需要对准主光线,在请求的视场上进行快速插值 。
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