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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

2(#7[mgPI  

!Ikt '5/  
SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
# ?/<  
v#U"pn|M  
TzNn^ir=HX  
H*$jc\ dC  
     IX>d`O61*g  
在本课中,我们将进行一项高难度的镜头设计任务,该任务将包含您在之前课程中学到的许多强大功能。 =*r]) Vg^  
这种镜头须在0.38到0.9微米的波长范围内工作。此外,我们希望镜头光圈数F / 0.714。以下是要求: Aj+2;]M  
1.光源在无穷远处,0.8度半视场,1.26毫米半孔径。 2.光谱范围0.38至0.9微米。 3.F/number 0.714 4.总长不超过45毫米。 5.良好的畸变校正。 6.像方远心。 7. 无薄边边缘,中心厚度不超过8毫米 ):b$xNn  
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。
=5(>q5Z*  
4*Hgv:0?kI  
    CORE 14 ^h"`}[+  
    DSEARCH 3 QUIET -UOj>{-  
     pQtJc*[!  
    SYSTEM #0y)U;dA+w  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS PqiB\~o@Z  
    UNI MM f7X6fr<  
    OBB 0 0.8 1.26 qa0 yg8,<  
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 {z")7g ]l  
    CORDER 3 1 5 F)'.g d  
    END ]]oI#*c  
     }wHW7SJ  
    GOALS t3&LO~Ye  
    ELEMENTS 8 &GB:|I'%7  
    FNUM 0.7143 100 u (em&M  
    BACK 0 0 'U\<IL#U  
    TOTL 0 0 >o7n+Rb:  
    STOP FREE 93` AWg/T  
    COLORS M P8*=Ls+-F  
    RSTART 10 nh!a)]c[  
    THSTART .25 iC9 8_o_9  
    ASTART 0.1 *rIk:FehLB  
    RT 0.7 !>zo _fP  
    OPD Zw ^kmSL"  
    QUICK 50 50 q@nP}Pv&5  
    ANNEAL 200 20 Q cM$P`{QrM  
    END _YLfL  
    SPECIAL PANT c0;t4( &8  
    SLIMIT 100 0.1 (?(zH3  
    END :"xzj<(  
     "3)4vuX@;c  
    SPECIAL AANT                     ! 设置特殊优化函数 eFL=G%  
    AEC .1 1 .05                      ! 边缘探测器 t\%HX.8[;%  
    ACM .1 1 .05                      ! 透镜最小厚度 PGLplXb#[S  
    ACC 8 1 0.5                      ! 最大透镜TH  Pyb Z)5u  
    ACA 70 1 1                           ! 避免临界角度折射 q(2K6  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长 jO1r)hw N>  
    A BACK FMClSeO7  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 .7.b :Dn0  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 *U]V@;XF  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 e0T34x'  
    END X@LRsg  
    GO < F`>,Pm  
JQ6zVS2SSS  
g'V>_u#(  
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:
=W BTm  
    
[ji#U s:h  
     or';A'k  
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。 sU@nc!&Y@  
    
.QN>z-YA6:  
     iTAx=SG  
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。 )Ccq4i  
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。 2L} SJUk*  
i-6F:\;  
[`rba'  
b+&% 1C  
    PANT zBk'{[y9L  
    SLIM 100 0.1 '4|-9M3f  
    VY 0 YP1      ! 让程序找到最佳光阑位置 aM:nOt" S1  
    VLIST RD ALL % <q w  
    VLIST TH ALL P)MDPI+~  
    END ZsOIH<}S  
    AANT P '-"/ =j&d[  
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM oWC@w  
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 0iwZT&O  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000 /x[jQM\  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 H s"HID  
    AEC .1 1 .05 h_T7% #0  
    ACM .1 1 .05 8'4S8DM  
    ACC 8 1 0.5 :kf`?u  
    ACA 70 1 Wu_kx2h  
    LUL 45 1 1 A TOTL ?`#/ 8PN  
    A BACK OC<5E121>Y  
    M 0.5 1 A BACK eK!V );  
    M 0 1 A P YA 1 *Ie7{EhJ'  
    S GIHT X7i/fm{l'  
    M 0 1 A P HH 1 4y'OMRy  
    END L>a  
    SNAP 10 t[oT-r  
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30 dOoKLry  
    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) MvWaB  
    GSEARCH 3 QUIET LOG LM-J !44  
    SURF qQsku;C?i  
    1 3 5 7 9 11 13 15 6N;wqn  
    END '_/Bp4i  
    NAMES Qe5U<3{JZ  
    S N-PK52A 7e#?e+5+A  
    S N-F2 JZD[NZ<  
    S P-SF68 j.L-{6_s>~  
    END H+ 0$tHi  
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 W034N[9  
    GO q"<acqK  
n>^Y$yy}!  
     PV/7 7{'  
r;Gi+Ca5  
然后我们运行这个文件。 (s7;^)}zx  
我们得到的结果如下:
EVVP]ND  
    
N.]qU d  
     \7l-@6 '7  
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: qLT>Mz)$ %  
kMOpi =Z1  
G1"zElug  
X(\fN[;  
    GSEARCH 3 QUIET LOG `9uB~LY^i  
    SURF I>[RqG  
    1 3 5 7 9 11 13 15 fe_yqIdk  
    END r!HwXeEn/  
    NEAREST 3 P -"h;uDz|z  
    S +tk{"s^r*  
    END ""1^k2fj  
    GO >b6-OFJx  
L}}y'^(  
=}v}my3y"  
b D[!/'4eJ  
<X7FMNr[  
然后再次运行它。结果更好,如下所示。
;M_o)OS3  
    
]Qfn(u=o  
     @*Wh  
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: z6?)3'  
AED 3 QUIET 1 16 *hQTO=WF  
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: kRTwaNDOD  
    
_jNj-)RB_  
     q*7zx_ o  
只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 %ix)8+Eb  
$T`<Qq-r  
    FCO 0 hlJq-*6'  
    MFF t7m>A-I  
    ICOL M 9P~\Mpk  
    HBAR 0 .5 .75 1 >OG:vw)E  
    GBAR 0 t@R ?Rgu3  
    PLOT 8g:;)u4$P  
C!R1})_^  
$`wMX{  
L. EiO({W  
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 ~<k,#^"}X  
    
o4%y>d)  
     F6K4#t+9  
让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 t: IN,Kl4  
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 05spovO/'  
    
j~+>o[c  
     +\|Iu;w  
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。 wQiX<)O  
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][B7wZ  
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 `X`2:@gQ  
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。 e89Xb;;w  
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。 ]6{*^4kX  
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。 Y;e,Gq`  
如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: &3$z4df  
7\9>a  
ObE,$_ k  
BWM YpZom  
    RLE {O,{c\  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 3Ezy %7  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 a9T@$:  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' ]Lm9^q14m  
     MERIT   0.252142E-03 `"@g8PWe  
     LOG    50760 gF0q@My~  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 <7n4_RlF!  
     CORDER   3   1   5   2   4 S3@ |Q\*r  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 q-`RI*1]  
     APS               1  UNITS MM IR-dU<<9O  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR T<L^N+<,{N  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 hTEx]# (  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 ^kgBa27  
    1 CTE   0.568000E-05 r} P<iX   
    1    GTB S    'N-LAK10         ' ~O]]N;>72"  
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR MzP7Py 8.  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 %uoQ9lD'  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 0k'e:AjP  
    3 CTE   0.800000E-05 OKP9CLg9  
    3    GTB S    'SF4             ' VL/|tL>E^  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR =e}H'5?!  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 k~/>b~ .c  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 E^rbcGJ  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' !TP@- X;  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR _9?I A  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 w~ ;I7:  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 3"kd jOB  
    7 CTE   0.130100E-04 `D":Q=:  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' e+]6OV&+  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR h@@nR(<i  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 Fk6x<^Q<w  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 3VUWX5K?  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' !bD@aVf?5  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR +MB!B9M@  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 %\kOLE2`  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 v|ck>_" .  
    11 CTE   0.590000E-05 v"MX>^/<  
    11    GTB S    'N-SF66          ' $Y9jrR'w  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR v @O&t4  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 )OLq_':^ @  
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' Qf| U0  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR Ic{F*nnM  
    14 TH       0.49970566 X<MO7I  
    14    YMT      0.00000000 yCXrVN:`,  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   &I({T`=  
    END x%<  
2iU7 0(H  
?hR7<02  
     p:OPw D+  
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。
{0@& OO:w  
HJC(\\~  
?+t1ME|  

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