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 I
>aKa 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。 'pj*6t1~ 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] otA'+4\ 图1中相应的局部放大镜头结构 uN&UYJ'B R =kXf/y 在CW中输入:SYNOPSYS AI>LE,打开该镜头的.RLE文件,代码如下: xL [3R
RLE !读取镜头 ]w0_!Z& ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 !镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670) TXT!Ae FNAME 'C11L1.RLE ' !指定文件名为'C11L1.RLE' /%1-tGh 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; \NTVg6>qN 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 }_=h]|6t APS -3 !定义表面3为实际光阑面;负号(-)表明真实光瞳有效; ra;: WAP 3 !定义广角光瞳选项3 ZZ>F ^t UNITS MM !定义透镜单位为毫米 ,Cd4Q7T OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000 0SR[)ma !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。 +,]_TxL|C 0 AIR !表面0(物面)的折射率为1 "m>BE 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 (QTQxZ 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 !表面1半径为21.49395mm,厚度为2mm; GXi)3I% 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 ~p?D[]h 率为1.62040602,波长3折射率为1.62755182; ivg W[] 1 CTE 0.630000E-05 !定义表面1的热膨胀系数(CTE) h t3P@; 1 GTB S 'SK16 ' !定义表面1的玻璃材料,S-玻璃库Schott,'SK16 ' -玻璃类型 `-MCI)Fq_R 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 %$_Y"82 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR !定义表面2半径,厚度,折射率 ;o158H$gz; 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 !表面3外孔径为3.19251725 tIk$4)ZAl 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 !定义表面3半径,厚度 r{{5@ dTWcn7C 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 !表面3的三个波长折射率 4-BrE&2f 3 CTE 0.830000E-05 !表面3的热膨胀系数 }{}?mQ 3 GTB S 'F4 ' !表面3的玻璃材料 G<P/COI#M5 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 !表面4的外孔径大小 G\R6=K:f7 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR !表面4的半径,厚度,折射率 =om<* \vsO 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 !表面5的外孔径大小 @1~cPt
5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 !表面5的半径,厚度; u"Mf xW` 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 !表面5的三个波长折射率; FqZD'Uu7 5 CTE 0.630000E-05 !表面5的热膨胀系数 >>c%Ic 5 GID 'SK16 ' !表面5的玻璃类型为'SK16' >y+?Sz! 5 PIN 1 !表面5拾取表面1的折射率 \0K&2' 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 !表面6的外孔径大小 <qVOd.9c 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR !表面6的半径,厚度,折射率 f\FqZ?w 6 TH 43.24303731 !表面6的厚度 F$ckW'V 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 85q!FpuH 7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR !表面7的曲率,厚度,折射率 Y.q$"lm7k END !以END结束 !$/P8T``M CDY3+! v%kl*K`* e5D\m g) 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。 O;$}j:;KF 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。 1)5/a5 7[0<,O6Q >3,}^`l ^9]g5.z: 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: _0y]U];ce CHG !改变镜头 WHqw=!G CFREE !移除光阑孔径 1+[,eq WAP 0 !默认近轴光瞳 K+d{R=s^ END !以END结束 Q3'P<"u -v:3#9uX) ;I6C`N 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 ~.#57g F" 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] nkz<t 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。 Esm=sPW 代码如下: C`uL
4r CHG !改变镜头 P
F);KQ 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 ;Aheeq746 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。 8bf@<VTO_ STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置[attachment=98348] fl40jo] [!Djs![O >p`i6_P0P/ 在CW中键入AEE命令,新建一个宏编辑器。优化宏代码如下: ItVVI"- LOG !日志编码,每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码 Jx Kd PANT !参数输入 4sfq,shRq VLIST RAD ALL !改变所有表面半径 CtUAbR VLIST TH ALL !改变所有表面厚度 *^XMf END !以END结束 6G(K8Q{> sLzZ}u?( 9Z"WV5o AANT !像差输入 Q(R-8" 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 'H"!%y{:i 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 CYsLyk 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; r9<#R=r)}J 5-光线数,M-多色;0-轴上视场; e;LC\*dG 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; -S&d5(R 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; s#aane END !以END结束 fhha-J YS<KyTb" SNAP !每次迭代一次PAD更新一次 5g;mc.Cvt SYNO 30 !迭代次数为30次 f3s4aARP =L;g:hc< >.H}(! "*S_w N% 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 7W+{U02O 9j}Q~v\ 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: fp`m>}
- AANT Pj*]%V AEC QyrB"_dm ACC a/rQ@ c> 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 b(adM3MP GSR .5 10 5 M 0 F>?~4y,b7 GNR .5 2 3 M .7 xa967Ki9" GNR .5 1 3 M 1 vg1E@rH|} END &'/bnN +R zQ+
%^DT1
[attachment=98355] 图4 三片式镜头重新优化,预期渐晕到40%的孔径 &V%faa1 #MviO!@ 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 yNG|YB; 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。 .4Mc4' <p?oFD_e4 jN(c`Gb 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 #%/Jr 52< +x?8\
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 }h|HT aU#r`D@0 OLGMy5 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束? @Hr1.f 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 X@/wsW(kM\ M"Z/E>ne [Kb)Q{=) 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。) YllW2g: ?\<Kb|Q 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 \ >#y*W< 5!57<n cet|k! [vnxp/v/< 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] yb\!4ml %wGQu;re
图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头 #wGOlW;R
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 Ss1&fZoj 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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