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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
*2ZX*w37  
打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。 l2"{uCcA  
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]
TU4"7]/{M  
                                                                                    
                         图1中相应的局部放大镜头结构
)$XW~oA'  
j:# wt70  
在CW中输入:SYNOPSYS AI>LE,打开该镜头的.RLE文件,代码如下: +:3K?G -  
RLE                                                              !读取镜头 T u>5H`  
ID COOKE TRIPLET F/4.5       670            !镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670) ?IR]y-r  
FNAME 'C11L1.RLE '                                !指定文件名为'C11L1.RLE' QFMR~6 ?  
LOG      670                             !日志编码;每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码,并自动增加; F.2<G.9  
WAVL .6562700 .5875600 .4861300          !定义可见光三个波长,按长波到短波的顺序,默认权重为1 p R=FH#  
APS              -3                                            !定义表面3为实际光阑面;负号(-)表明真实光瞳有效; DD`Bl1)  
WAP       3                                          !定义广角光瞳选项3 ?AC flU_k  
UNITS MM                                       !定义透镜单位为毫米 % UDz4?zx  
OBB  0.000000   20.0000000    5.5550000  -2.9848806206109        0.0000000    0.0000000    5.5550000   I8;xuutc  
          !定义物体类型为OBB;第一个数字表明物体在无穷远处,边缘光线角度UMP0为0;第二个数字为半视场角;第三个数字为半孔径YMP1;第四个数字为表面1上主光线高度YP1;后面三个值是光线在X-Z平面上的相应值。 36mp+}R#  
   0 AIR                                                                             !表面0(物面)的折射率为1 U~8;y'  
  1 CAO     4.69068139      0.00000000      0.00000000  !表面1外孔径为4.69068139;X方向偏心为零;Y 方向偏心为零 \vj<9ke&  
   1 RAD     21.4939500000000   TH      2.00000000     !表面1半径为21.49395mm,厚度为2mm; -`nQa$N-  
   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 {"T$j V:GB  
                                                                                             率为1.62040602,波长3折射率为1.62755182; -FRMal4Pg0  
   1 CTE   0.630000E-05                                                  !定义表面1的热膨胀系数(CTE) Vmq:As^a  
   1 GTB S    'SK16 '                                                         !定义表面1的玻璃材料,S-玻璃库Schott,'SK16 ' -玻璃类型 FCL7Tn  
   2 CAO      4.25560632       0.00000000       0.00000000   !表面2外孔径为 4.25560632,X方向无偏心,Y方向无偏心 cPD&xVwq>  
   2 RAD   -124.0387000000000   TH      5.25509000 AIR  !定义表面2半径,厚度,折射率 s8L=:hiSf)  
   3 CAO      3.19251725       0.00000000       0.00000000   !表面3外孔径为3.19251725 THC7e>P4  
   3 RAD    -19.1051800000000   TH      1.25000000          !定义表面3半径,厚度 `}t<5_  
{~J'J$hn8  
   3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980        !表面3的三个波长折射率 86pujXjc'  
   3 CTE   0.830000E-05                                                   !表面3的热膨胀系数 YJdM6   
   3 GTB S    'F4   '                                                            !表面3的玻璃材料 z,pKy Inw  
   4 CAO      3.15978037       0.00000000       0.00000000                !表面4的外孔径大小 g\_J  
   4 RAD     21.9794700000000   TH      4.93473000 AIR                !表面4的半径,厚度,折射率 WzD=Ol  
   5 CAO      3.48158127       0.00000000       0.00000000                !表面5的外孔径大小 g=*'kj7c3  
   5 RAD    328.3317499999989   TH      2.25000000                       !表面5的半径,厚度; cP#vzFB0>  
   5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182                         !表面5的三个波长折射率; bMe/jQuL.$  
   5 CTE   0.630000E-05                                                                    !表面5的热膨胀系数 /-%0y2"7  
   5 GID 'SK16 '                                                                                  !表面5的玻璃类型为'SK16' 7A6Qrfw  
   5 PIN    1                                                                                         !表面5拾取表面1的折射率 PkM]jbLe8  
   6 CAO      4.00000022       0.00000000       0.00000000                !表面6的外孔径大小   I'6 wh+  
   6 RAD    -16.7537700000000   TH     43.24303731 AIR               !表面6的半径,厚度,折射率 jSi\/(E  
   6 TH      43.24303731                                                                     !表面6的厚度 sz;B-1^6  
   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 P/%5J3_,  
   7 CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR                    !表面7的曲率,厚度,折射率 &CP]+ at  
END                                                                                                  !以END结束 VcI'+IoR?  
"[A]tklP  
$K& #R-  
fcaUj9qN  
WAP3选项调整入射光瞳尺寸,使得每个视场点处的边缘光线清除所有定义的透镜孔径。除了表面7之外的所有表面都被分配了一个硬通光孔径CAO。 okwkMd-yW  
WAP3选项是处理渐晕的一种方法。但是在优化过程中,当镜头变化时,光束的大小可在每个表面发生变化,当你不知道完成后的光束大小时,将硬CAO指定到表面是无意义的。因此,在优化过程中永远不要使用WAP 3选项,只在必要时使用。 Tvp~~Dk  
jEK{QOq0  
7 ) Q>R  
d\eTyN'rA  
相反,采用分段渐晕。首先删除所有CAO和声明WAP,使用代码如下: M N-j$-y}  
CHG                         !改变镜头 N{b ;kiZq  
CFREE                     !移除光阑孔径 )gNS%t c*K  
WAP 0                      !默认近轴光瞳 m2sf]-?Y  
END                         !以END结束 DIAHI V<  
+\s32o zg  
Dx1f< A1  
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
prypo.RI  
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]
MBp,! _Q6  
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。 ]2zzY::Sd=  
代码如下: ^9_4#Ep(  
CHG                            !改变镜头 "}|&eBH^<  
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 $3yzB9\a"  
                                      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。 ve3-GWT{C  
STORE 3                     !将镜头结果保存在透镜库3的位置
[attachment=98348]
Hl|EySno  
6gy;Xg  
$M:Ru@Du2  
在CW中键入AEE命令,新建一个宏编辑器。优化宏代码如下: %[l#S*)~  
LOG                            !日志编码,每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码 +cXdF  
PANT                          !参数输入 TyGsSc  
VLIST RAD ALL       !改变所有表面半径 w?JRY  
VLIST TH ALL          !改变所有表面厚度 V;N'?Gu  
END                            !以END结束 tKP zM  
m)\wbkC  
i3dV2^O  
AANT                       !像差输入 w]ihGh  
AEC                          !自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘厚度,防止边缘厚度太薄,默认值为1mm g&]n:qx  
ACC                          !自动控制玻璃元件中心厚度,防止中心厚度太厚,默认值为1inch KtMD?  
GSR .5 10 5 M 0       !校正轴上视场光线网格中的5条光线产生的XC像差;0.5-孔径占比;10-权重; 1EmZ/@k/Y  
                                       5-光线数,M-多色;0-轴上视场; 6s<w} O  
GNR .5 2 3 M .7       !校正0.7视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差; y+aL5$x6  
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; }L|cg2y  
END                          !以END结束 k$d+w][  
K lbUs\E  
SNAP                        !每次迭代一次PAD更新一次 35}]U=  
SYNO 30                  !迭代次数为30次 yt 5'2!jc  
L"x9O'U  
@%[ dh@oY  
6\5"36&/rQ  
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
-]Mbe2;  
K0 6 E:  
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: _mG>^QI.  
AANT                       6 _n~E e  
AEC                       &Jf67\N  
ACC   -. J@  
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               _/pdZM,V  
GSR .5 10 5 M 0       6Gj69Lr  
GNR .5 2 3 M .7     +cf.In,{  
GNR .5 1 3 M 1         *Q`y'6S  
END       .>^iU}  
;=i$0w9W  
[attachment=98355]    
图4 三片式镜头重新优化,预期渐晕到40%的孔径
@\)a&p]a  
6>e YG <y{  
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 /9k}Ip  
分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。 ".|?A9m_  
sqjv3=}  
Xhk_h2F[  
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
Hphfqdh0`  
)K>2  
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
no UXRQ  
A1kqWhg\  
|$QL>{81  
但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束? ;Y@"!\t}  
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
Ynx.$$`$=  
hcJny  
_ ATIV  
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。) 15U[F0b  
Q%Y r m  
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
V+MhS3VD  
Q VJvuiUh  
Ng;Fhv+  
1v"r8=Wt  
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]
4K<T_B/  
maINp"#  
图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
1Zi(5S)  
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                        
          
1 z5\>F  
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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