SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
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SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通 :\\NK/" HIXAA?_eh= qq/>E*~ QB*,+u4 An{>39{ 在本课中,我们将进行一项高难度的镜头设计任务,该任务将包含您在之前课程中学到的许多强大功能。 X
zJ#)}f 这种镜头须在0.38到0.9微米的波长范围内工作。此外,我们希望镜头光圈数F / 0.714。以下是要求: \c<
oVF' 1.光源在无穷远处,0.8度半视场,1.26毫米半孔径。 2.光谱范围0.38至0.9微米。 3.F/number 0.714 4.总长不超过45毫米。 5.良好的畸变校正。 6.像方远心。 7. 无薄边边缘,中心厚度不超过8毫米 EtKq.<SJ 这个任务可能需要10个镜片,但是我们想逐渐增加镜片。我们为DSEARCH设置了输入,要求提供8个镜片的透镜。这将为我们提供一些潜在的初始结构,一旦我们看到事情的进展,就可以根据需要增加复杂性。由于光谱范围很宽,我们选择指定五个波长而不是通常的三个波长,以避免中间波长的误差。 _MBhwNBxZ jE\G_> CORE 14 R2,9%!iiX DSEARCH 3 QUIET Ghgn<YG "do5@$p| SYSTEM BJj'91B[d ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS ^M'(/O1 UNI MM L ;L: OBB 0 0.8 1.26 [';o -c"! WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 'J,UKK\5 CORDER 3 1 5 L4>14D\ END o,*m,Qc aZN?V}^+ GOALS >)kKP8l7 ELEMENTS 8 DYf QlA FNUM 0.7143 100 X:GRjoa BACK 0 0 }r:"X<` TOTL 0 0 AxH;psj STOP FREE .xT?%xSi/ COLORS M q+?&w'8 RSTART 10 ?Mjs [| THSTART .25 p<mL%3s0 ASTART 0.1 UPhO=G RT 0.7 Dvg' OPD d@Z DIy QUICK 50 50 MntmBj-T ANNEAL 200 20 Q 3:,%>#" END q" VmuQ SPECIAL PANT Y&6jFT_ SLIMIT 100 0.1 QVT0.GzR END '12m4quO ynsYU( SPECIAL AANT ! 设置特殊优化函数 >z<L 60S AEC .1 1 .05 ! 边缘探测器 ,U{dqw8E{ ACM .1 1 .05 ! 透镜最小厚度 8W&1"h` ACC 8 1 0.5 ! 最大透镜TH mdc?~?? 8 ACA 70 1 1 ! 避免临界角度折射 'V&g"Pb LUL 45 1 1 A TOTL ! 限制总长 56pj(}eq A BACK !VD$uT M 0.5 1 A BACK ! 想要0.5mm的图像间隙 Ne
u$SP M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! 控制畸变 Ua}R3^_)a M 0 1 A P HH 1 ! 使其远离中心 ;]LQ}^MP( END ?NoNg^ Of GO @K"$M>n$Z LphCx6f,X zA#pgX[# 运行这个文件,在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。DSEARCH为我们创建了一个优化MACro,在运行它然后运行了几个周期后,我们得到了这个设计: mS%4 (%^C}`|EA hC$e8t60 由于色差校正将是一个挑战,下一步是找到一些有可能制造“超消色差”的透镜。使用命令MGT打开玻璃库,选择Schott玻璃库,单击图形按钮,然后选择底部选项,以绘制P *与P **。需要三种玻璃在一条长线上。按住单击镜片P-SF68,它定义了线的底部,然后单击镜片N-PK52A,定义顶部。 ie1~QQ Xe4 7J9<B5U 看到玻璃N-F2吗?它在线的中心附近。这给了三种类型的玻璃,但是我们还不知道该给哪个透镜赋值。不要担心:GSEARCH可以告诉我们。 ui?@:= 接下来创建两个文件。第一个是普通的优化文件。使用DSEARCH为我们很好地创建的MACro,删除GLM变量并请求40次运行。如果上述玻璃组合导致光线追迹失败,须要求优化程序运行自动光线故障修复程序。 a!o%x !!.@F;]W 7{r7 z(A60b} PANT /[/L%;a'p SLIM 100 0.1 dw6ysOR@ VY 0 YP1 ! 让程序找到最佳光阑位置 y>C
!cYB VLIST RD ALL Sstz_t VLIST TH ALL xhALJfv END q>%B @' AANT P nKE^km M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM 61_PSScSY GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 e/4C` J- GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 <8(q. GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 Q%6zr9 AEC .1 1 .05 >_Tyzl>z ACM .1 1 .05 1Ne;U/ ACC 8 1 0.5 3ko
h!q+ ACA 70 1 dsX"S;`v LUL 45 1 1 A TOTL z^wod A BACK [Vbdsu9 M 0.5 1 A BACK VK/L}^=GOO M 0 1 A P YA 1 "y8W5R5kL4 S GIHT ,tXI*R M 0 1 A P HH 1 J[}j8x?r END !}}
)f/ SNAP 10 X!V#:2JY SYNOPSYS 40 0 FIX 30 7oC8ID 我们保存文件并命名为GSOPT.MAC,因此会产生第二个宏去驱使GSEARCH运行我们想要的结果。(L26M3) $JOtUB{ GSEARCH 3 QUIET LOG V1,p<>9 SURF E!X>C^ 1 3 5 7 9 11 13 15 }se3y END $mT)<N ;w NAMES sC"w{_D@*4 S N-PK52A \E c*Gq?. S N-F2 # ,H!<X;SS S P-SF68 _k}Qe; END #)L}{mHLM- USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 |a)zuC GO P*[wB_^&UP E
6#/@C, O\!'Ds+gX LT)I
?ud 然后我们运行这个文件。 ) M8,Tv*~ 我们得到的结果如下: N~b0 b;e ;P<h9( mCn:{G8+ 这已经接近要求 - 但让我们尝试其他的东西。超消色差的理论适用于薄透镜,并且这些薄透镜不是很薄。回到DSEARCH的结果,这一次要求GSEARCH从Schott目录中找到相应玻璃,与目前的玻璃相差不远。将GSEARCH MACro更改为: M4|ION pcIS}+L { Mf-?_% rPr]f; GSEARCH 3 QUIET LOG Pc?"H!Hkn SURF #t2N=3dOj 1 3 5 7 9 11 13 15 ~[F7M{LS END du0o4~- NEAREST 3 P Y4N7# 5 S
K#6@sas END 1\{FK Ot GO W9}
,f }T PyHq" *"OlO}o J(8?6&=ck EXbZ9 o* 然后再次运行它。结果更好,如下所示。 'cu14m_ CL`+\
. W8x&:5Fc)3 我们是否可以用更少的透镜来达到我们的目的?使用自动透镜删除功能很容易找到。在优化MACro的顶部添加一个新的命令行: \
C$t AED 3 QUIET 1 16 /V cbT >= 并再次运行它。程序检测到您可以删除透镜5。点击OK(删除该透镜),从MACro中删除AED行,然后重新优化并模拟退火。现在你得到了这个: 3_9CREZCl Q(Yn8t o&M.9V?~~ 只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 LRaO}-<b V^!^wLLi FCO 0 d"E3ypPK MFF %TAS4hnu% ICOL M '.N}oL<gP HBAR 0 .5 .75 1 a*}>yad GBAR 0 B1Pi+-t PLOT x|AND]^Q 3mopTzs) db_}][;.c J"S(GL 在像质分析里面选择MTF(衍射) 多视场衍射MTF,颜色改为M,然后运行MMF v:Gy>& +84
p/B# - q(a~Ge 让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 h 2JmRO 我们完成了吗?让我们看看后焦点位置与波长的函数有多稳定。输入AI句子:PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9 x)Zm5&"Gg Qc!3y>Y=_ $;$vcV9* 在这个宽谱范围内,近轴焦点位置仅变化约0.6 uM。是的,这是一个很好的镜头!在你真正制作镜头之前,请将光阑移动到表面5 - 但这对于本课来说已经足够了。您可以看到SYNOPSYS如何轻松应对这一具有挑战性的问题。 G; exH$y 如果七个镜片的结果不够好怎么办?那么,您可以尝试自动透镜插入功能,添加该命令行 +e.w]\} AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 av5a2r0W1 到MACro的顶部。这将在所有当前镜头的每一侧依次添加胶合透镜,然后返回最佳效果的组合。使用这些工具,您可以选择其中一种方式 如果您还想尝试空气间隔,请将CONLY更改为CEMENT。然后他们也将进行测试。 y<m[9FC} 如果我们在P * -P **图上选择不同的行,会发生什么?这会给我们三种不同的玻璃尝试。在尝试之前,你永远不会知道还有什么可能比这更好。 3b#L*- 当你拥有如此多的强大工具时,探索其他组合很有趣并且往往是有益的。 j+dQI_']x 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: WI*CuJU<zJ 4M]l~9;A \et2aX ! ^~vM*.j~j RLE VpB)5> ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 K1R?Qt,qDF ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 Fv)E:PnKC FNAME 'DSEARCH07.RLE ' mN.[bz MERIT 0.252142E-03 Y-st2r[, LOG 50760 5}w WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 h 6IXD N CORDER 3 1 5 2 4 Q@PDhISa WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 |v :
)9 APS 1 UNITS MM ]jiVe_ OS< OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR G3]#Du 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 h6?Z 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 '3sySsD&O 1 CTE 0.568000E-05 .m\0<8C 1 GTB S 'N-LAK10 ' @x743}Y\ 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR ZQ*Us*9I 3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 \G)F* 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 ":s_O. 3 CTE 0.800000E-05 l1O"hd'~s 3 GTB S 'SF4 ' Wi!"Vcn 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR }a9G,@:k 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 P,3w
b 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 lsOfpJ 5 GTB S 'N-LASF46B ' 34N~<-9AY 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR Ok\X%avq 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 -/Wf iE 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 vp*+Ckd 7 CTE 0.130100E-04 y5O &9Ckw 7 GTB S 'N-PK52A ' W\w#}kY 8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR f.66N9BHL, 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 }P{Wk7#Jq 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 S ++~w9} 9 GTB S 'N-PK52A ' O1t$]k: 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR "8cI]~V 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 mK"s*tD 11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 {i8zM6eC 11 CTE 0.590000E-05 es x/{j;<u 11 GTB S 'N-SF66 ' :lvBcFw 12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR %OO}0OW 13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 _!,
J iOI 13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' $6D*G-*8 14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR %+Z*-iX 14 TH 0.49970566 ysp`(n= 14 YMT 0.00000000 T{f$S 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR NT5'U END 2=0HQXXrq ~gMt
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'8 你认为你可以通过不同的镜头设计程序快速找到这种设计吗?我们不这么认为。尝试一下,如果它成功的话,让我们知道它花了多长时间。 4G&dBH 7C3YVm6g %Pt){9b
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