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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
[->uDbtzL  
打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。 Frxim  
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]
SmR"gu  
                                                                                    
                         图1中相应的局部放大镜头结构
aOWfu^&H:  
djGzJLH  
在CW中输入:SYNOPSYS AI>LE,打开该镜头的.RLE文件,代码如下: n@ rphJb  
RLE                                                              !读取镜头 h9J%NH  
ID COOKE TRIPLET F/4.5       670            !镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670) ?oKY"C8/  
FNAME 'C11L1.RLE '                                !指定文件名为'C11L1.RLE' [ S_8;j  
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; D6M ktE)'  
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 g*uo2-MN&e  
APS              -3                                            !定义表面3为实际光阑面;负号(-)表明真实光瞳有效; /ZcqKC  
WAP       3                                          !定义广角光瞳选项3 #4Z]/D2G  
UNITS MM                                       !定义透镜单位为毫米 N9s ,..  
OBB  0.000000   20.0000000    5.5550000  -2.9848806206109        0.0000000    0.0000000    5.5550000   (sHvoE^q-  
          !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。 -N4km5  
   0 AIR                                                                             !表面0(物面)的折射率为1 _0uFe7sIZ  
  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 L(Ffa(i  
   1 RAD     21.4939500000000   TH      2.00000000     !表面1半径为21.49395mm,厚度为2mm; ?jDdF  
   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 ;K+'J0  
                                                                                             率为1.62040602,波长3折射率为1.62755182; Z[&7NJo(  
   1 CTE   0.630000E-05                                                  !定义表面1的热膨胀系数(CTE) >^!qx b-  
   1 GTB S    'SK16 '                                                         !定义表面1的玻璃材料,S-玻璃库Schott,'SK16 ' -玻璃类型 5qx,b&^w  
   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 FSp57W$  
   2 RAD   -124.0387000000000   TH      5.25509000 AIR  !定义表面2半径,厚度,折射率 fQtV-\Bc  
   3 CAO      3.19251725       0.00000000       0.00000000   !表面3外孔径为3.19251725 r'C(+E (  
   3 RAD    -19.1051800000000   TH      1.25000000          !定义表面3半径,厚度 <+%#xi/_  
$2?10}mrx  
   3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980        !表面3的三个波长折射率 k'hJ@ 6eKS  
   3 CTE   0.830000E-05                                                   !表面3的热膨胀系数 Uz&XqjS  
   3 GTB S    'F4   '                                                            !表面3的玻璃材料 uBPxMwohR  
   4 CAO      3.15978037       0.00000000       0.00000000                !表面4的外孔径大小 9)Jc'd|  
   4 RAD     21.9794700000000   TH      4.93473000 AIR                !表面4的半径,厚度,折射率 Mr8r(LGY  
   5 CAO      3.48158127       0.00000000       0.00000000                !表面5的外孔径大小 ^I4/{,Ev  
   5 RAD    328.3317499999989   TH      2.25000000                       !表面5的半径,厚度; ) C?emTih  
   5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182                         !表面5的三个波长折射率; S@N:Cj  
   5 CTE   0.630000E-05                                                                    !表面5的热膨胀系数 :mpR}.^hv  
   5 GID 'SK16 '                                                                                  !表面5的玻璃类型为'SK16' ND3(oes+;K  
   5 PIN    1                                                                                         !表面5拾取表面1的折射率 N=`xoF  
   6 CAO      4.00000022       0.00000000       0.00000000                !表面6的外孔径大小   0i4 X,oHjG  
   6 RAD    -16.7537700000000   TH     43.24303731 AIR               !表面6的半径,厚度,折射率 ,2I8,MOg  
   6 TH      43.24303731                                                                     !表面6的厚度 $G_,$U !  
   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 Gl+Ql?|  
   7 CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR                    !表面7的曲率,厚度,折射率 <o\2-fWvY  
END                                                                                                  !以END结束 <Fc @T4Q,  
0A7 qO1%xw  
H /kSFf{  
^3q o%=i  
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。 }E}b/ulg1  
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。 W)0y+H\% r  
w=r3QKm#K  
AhjUFz  
7i,Z c]  
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: BgzER[g|q{  
CHG                         !改变镜头 iyRB}[y  
CFREE                     !移除光阑孔径 yLo{^4a.  
WAP 0                      !默认近轴光瞳 UX9r_U5)  
END                         !以END结束 Xg](V.B6  
NvZ )zE  
7:Jyu/*]  
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
E903T''s  
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]
~sI$xX!  
我们增加一个透镜,使镜头以F/4.5工作,因此UMC求解值为-0.1111。 (Nky?*  
代码如下: v0ng M)^q  
CHG                            !改变镜头 7H1 ii   
6 UMC -.1111              !UMC求解在表面6的曲率,并给出相对于光轴的近轴轴向边缘光线角U的规定 KvFGwq"X  
                                      值。U的正切值为1/(2*FNUM)=0.1111,负号表示边缘光线在图像下端。 !+E|{Zj  
STORE 3                     !将镜头结果保存在透镜库3的位置
[attachment=98348]
]G0`W6;$]  
}P5zf$  
| Q Y_ci  
在CW中键入AEE命令,新建一个宏编辑器。优化宏代码如下: q=M\#MlL0'  
LOG                            !日志编码,每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码 i&r56m<  
PANT                          !参数输入 NbD"O8dL~E  
VLIST RAD ALL       !改变所有表面半径 78s:~|WB<{  
VLIST TH ALL          !改变所有表面厚度 >@2l/x8;  
END                            !以END结束 "iCR68e  
Qo4+=^(  
p8>.Q/4  
AANT                       !像差输入 5 W<\J  
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 Bh9O<|E  
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 yAu-BObD  
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; hLVS}HE2  
                                       5-光线数,M-多色;0-轴上视场; a:PS}_.  
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; Z=ayVsJ3  
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; n\nC.|_G@  
END                          !以END结束 o8:K6y  
Fb<r~2  
SNAP                        !每次迭代一次PAD更新一次 6AZJ,Q\E@  
SYNO 30                  !迭代次数为30次 v;E7UL .w  
Fh XR!x^  
Y* #'Gh,  
Pez 7HKW:  
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
cT8`l!RD<  
_)J;PbK~  
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: 58H[sM4>  
AANT                       FtUOgL)|  
AEC                       dQ=mg#(  
ACC   "t<$ {  
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               )`RF2Y-A7  
GSR .5 10 5 M 0       ?|8QL9Q"|  
GNR .5 2 3 M .7     {gE19J3  
GNR .5 1 3 M 1         >K{/Jx&  
END       f\Bd lOJ>  
73$^y)AvY  
[attachment=98355]    
图4 三片式镜头重新优化,预期渐晕到40%的孔径
`laaT5G\y  
KzRw)P  
点击图标 打开WS工作表,在编辑窗格中输入CFIX指令,点击按钮'Update'。现在,为每个表面 uiO7sf6  
分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。 pV#~$e  
+Y!9)~f}7X  
\*}JdEHB  
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
:X>%6Xj?RV  
>EFjyhVE  
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
~jab/cR  
<RmI)g>'_^  
|x|#n  
但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束? vUGEzCM  
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
$oO9N^6yF  
DLYk#d: q?  
tT}*%A  
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。) Y`S9mGR#  
OO@ (lt  
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
[&n2 yt  
RVv@x5  
,?GEL>F  
i,R<`K0  
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]
;BV1E|j  
^Bw2y&nN  
图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
<4z |"(  
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                        
          
5qkG~ YO-  
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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