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小火龙果 2023-07-04 09:24

SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通

WAqINLdX  

=D(j)<9$A  
SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
yauvXosX  
cK@wsA^4  
54,er$$V  
xk5 ]^yDp  
     h;Kx!5)y  
在本课中,我们将进行一项高难度的镜头设计任务,该任务将包含您在之前课程中学到的许多强大功能。 ^q&x7Kv%  
这种镜头须在0.38到0.9微米的波长范围内工作。此外,我们希望镜头光圈数F / 0.714。以下是要求: *a)n62  
1.光源在无穷远处,0.8度半视场,1.26毫米半孔径。 2.光谱范围0.38至0.9微米。 3.F/number 0.714 4.总长不超过45毫米。 5.良好的畸变校正。 6.像方远心。 7. 无薄边边缘,中心厚度不超过8毫米 !Cs_F&l"j  
这个任务可能需要10个镜片,但是我们想逐渐增加镜片。我们为DSEARCH设置了输入,要求提供8个镜片的透镜。这将为我们提供一些潜在的初始结构,一旦我们看到事情的进展,就可以根据需要增加复杂性。由于光谱范围很宽,我们选择指定五个波长而不是通常的三个波长,以避免中间波长的误差。
x^ni1=kU  
`^vE9nW 7  
    CORE 14 hP h-+Hb  
    DSEARCH 3 QUIET im8CmQ  
     `L zPotz  
    SYSTEM =I<R!ZSN  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS SM '|+ d  
    UNI MM  G*m 0\  
    OBB 0 0.8 1.26 baasGa3}s  
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 |)&%A%m  
    CORDER 3 1 5 4*L_)z&4;  
    END D9df=lv mD  
     H\ %7%  
    GOALS J,hCvm  
    ELEMENTS 8 ' QG?nu  
    FNUM 0.7143 100 u, ff>/1  
    BACK 0 0 _$'ashF  
    TOTL 0 0 Z;i:](  
    STOP FREE ^~dWU>  
    COLORS M O^.#d  
    RSTART 10 5R-6ji  
    THSTART .25 a#4?cEy  
    ASTART 0.1 dG{A~Z z  
    RT 0.7 :h$$J lP  
    OPD IPk4 ;,  
    QUICK 50 50 )4OxY[2J  
    ANNEAL 200 20 Q ixFi{_  
    END +0&/g&a\R  
    SPECIAL PANT 3F3A%C%  
    SLIMIT 100 0.1 9p/Bh$vJ  
    END 8m MQ[#0:}  
     hrn+UL:d  
    SPECIAL AANT                     ! 设置特殊优化函数 3<!7>]A  
    AEC .1 1 .05                      ! 边缘探测器 Wri<h:1  
    ACM .1 1 .05                      ! 透镜最小厚度 )UR7i8]!0  
    ACC 8 1 0.5                      ! 最大透镜TH I0 -MRU~[K  
    ACA 70 1 1                           ! 避免临界角度折射 ZH8,K Y"  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长  &HW9Jn  
    A BACK fl(wV.Je|  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 f?Lw)hMrA  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 Q?vlfZR`8  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 Wc#24:OKe3  
    END ~a:  
    GO D^O@'zP=At  
u[YGm:}  
%Zi} MPx  
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:
+rd+0 `}C  
    
29Ki uP  
     3n _htgcv  
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。  @5FQX  
    
#a6iuO0I  
     M  >u_4AY  
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。 \dVOwr  
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。 CrLrw T  
r; {.%s7  
.]^?<bG  
;+%rw2Z,B  
    PANT icgfB-1|i  
    SLIM 100 0.1 O-^Ma- }  
    VY 0 YP1      ! 让程序找到最佳光阑位置 se)TzI^]b@  
    VLIST RD ALL UNYqft4  
    VLIST TH ALL Hka2  
    END D~m*!w*  
    AANT P s AkdMo  
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM { FkF  
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 iTwm3V P  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000 Y4-t7UlS;  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 Y]>t[Lo%  
    AEC .1 1 .05 _)8s'MjA:&  
    ACM .1 1 .05 ;u JMG  
    ACC 8 1 0.5 R_C)  
    ACA 70 1 OXA7w.^  
    LUL 45 1 1 A TOTL TH;hO).u  
    A BACK XSR 4iu  
    M 0.5 1 A BACK N7"W{"3D  
    M 0 1 A P YA 1 .Mbz3;i0  
    S GIHT vP&(-a  
    M 0 1 A P HH 1 b}`T Ln  
    END 7#XzrT]  
    SNAP 10 dd;~K&_Q/i  
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30 <E~'.p,  
    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) 4x34u}l  
    GSEARCH 3 QUIET LOG 4s- !7  
    SURF la!~\wpa  
    1 3 5 7 9 11 13 15 nlP;nlW  
    END P pb\6|*  
    NAMES FrS]|=LJhX  
    S N-PK52A ?,mmYW6TjB  
    S N-F2 o-5TC  
    S P-SF68 [,Gg^*umS  
    END ';CNGv -  
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 Y2AJ+ |  
    GO [0!(xp^  
%b$>qW\*&  
     >:-$+I  
pi(m7Ci"  
然后我们运行这个文件。 Z.,MVcd  
我们得到的结果如下:
ah"o~Cbj  
    
Q ,g\  
     c 9Mz]1@f  
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: A.SvA Yn  
$Sq:q0  
|yCMt:Hk  
*4'"2"  
    GSEARCH 3 QUIET LOG J.a]K[ci  
    SURF *dQSw)R  
    1 3 5 7 9 11 13 15 rI\FI0zIp_  
    END ,tFg4k[  
    NEAREST 3 P &C}*w2]0S  
    S 4#D,?eA7  
    END x}4q {P5$  
    GO w;M#c Y  
\bXa&Lq  
&oNAv-m^GD  
$xsd~L &  
)%TmAaj9d  
然后再次运行它。结果更好,如下所示。
z{q`GwW  
    
awRX1:T#;O  
     }e1ZbmW  
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: W?& %x(6M  
AED 3 QUIET 1 16 P \I|,  
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: "+c-pO`Wg  
    
Uo49*Mr  
     I%):1\)  
只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 CpN>p.kM  
 " bG2:  
    FCO 0 +`4A$#$+y  
    MFF WH\d| 1)  
    ICOL M +@UV?"d  
    HBAR 0 .5 .75 1 @Qe0! (_=  
    GBAR 0 (7Qo  
    PLOT DU^loB+  
+T ?NH9  
SbZ6t$"  
crCJrN=  
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 vO=fP_  
    
pg.%Pdr<$  
     UiWg<_<t  
让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 2wn2.\v M  
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 3`HV(5U[  
    
Gj*9~*xm(  
     7)m9"InDI  
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。 al0L&z\  
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 -j(6;9"7]|  
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 `oJ [u:b  
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。 zs;JJk^  
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。 }]Tx lSp!;  
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。 t^HRgY'NjM  
如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: u2I Cl  
Xj*Wu_  
%y@AA>x!  
}u|q0>^8  
    RLE 8L XHk l  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 <3iMRe  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 E^PB)D(.  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' a.'*G6~Qgw  
     MERIT   0.252142E-03 )0MB9RMk1  
     LOG    50760 =41xkAMnk  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 N!32 wJ  
     CORDER   3   1   5   2   4 ;<5q]/IHK  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 q4q6c")zp  
     APS               1  UNITS MM m|# y >4  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR 0YzpZW"+  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 Vi}_{ Cy  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 V :eD]zq5  
    1 CTE   0.568000E-05 =sFTxd_"iQ  
    1    GTB S    'N-LAK10         ' !wNO8;(  
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR e )ZUO_Q$  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 >/\'zi]L  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 a?.=V  
    3 CTE   0.800000E-05 _wcNgFx  
    3    GTB S    'SF4             ' H]!"Zq k  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR h![#;>(  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 .543N<w  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 uEY tE7  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' *=n:-  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR Qd6FH2Pl  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 %SI'BJ  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 hSMH,^Io$  
    7 CTE   0.130100E-04 % nIf)/2g  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' HDKbF/  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR F?cK- .  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 9l,o P?  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 y]im Z4{/  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' D0C y^_  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR {!`4iiF  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 "j-CZ\]U|  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 q;U,s)Uz^  
    11 CTE   0.590000E-05 X.V~SeS  
    11    GTB S    'N-SF66          ' _|]x2xb)  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR V1?]|HTQcT  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 zJXplvaL;  
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' oE~RyS X  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR Tr|JYLwF  
    14 TH       0.49970566 R4@6G&2d>  
    14    YMT      0.00000000 X|[`P<'N<  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   8_tQa^.n\  
    END S$k&vc(0  
Wf<LR3  
*dF>_F  
     Bf:Q2slqI  
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。
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