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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

gUklP(T=u  

m23"xnRB  
SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
g,,wG k  
j iKHx_9P  
#,#`< h!  
ZJDV'mC}  
     nxZz{&  
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。 Kd:l8%+  
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: &gCGc?/R#  
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 SkjG}  
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。
u W]gBhO$O  
,L& yKS@  
    CORE 14 \F|)w|v  
    DSEARCH 3 QUIET |=0vgwd"S  
     x Lan1V  
    SYSTEM $hm[x$$  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 1jKpLTSs  
    UNI MM NBk0P*SI  
    OBB 0 0.8 1.26 "xlR>M6e  
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 Ul8HWk[6Iw  
    CORDER 3 1 5 $_S-R 3L\  
    END 9&sb,^4  
     z|pt)Xl  
    GOALS OBWb0t5H?  
    ELEMENTS 8 i:s=  
    FNUM 0.7143 100 e]~p:  
    BACK 0 0 )+N{D=YM  
    TOTL 0 0 3Q,&D'];[  
    STOP FREE '8 .JnCg  
    COLORS M T=PqA)Ym  
    RSTART 10 wO]e%BTO  
    THSTART .25 }ny7LQ  
    ASTART 0.1 4X^$"lM  
    RT 0.7 OlT8pG5Oa  
    OPD ]Thke 4  
    QUICK 50 50 iq' PeVo  
    ANNEAL 200 20 Q +jhzE%  
    END F!z ^0+H(  
    SPECIAL PANT t?"(Zb  
    SLIMIT 100 0.1 7qqzL_d>  
    END 8i',~[  
     !q&Td  
    SPECIAL AANT                     ! 设置特殊优化函数 S<7!<]F-  
    AEC .1 1 .05                      ! 边缘探测器 P*KIk~J  
    ACM .1 1 .05                      ! 透镜最小厚度 Lg<h54X  
    ACC 8 1 0.5                      ! 最大透镜TH ~cc }yDe  
    ACA 70 1 1                           ! 避免临界角度折射 ."wF86jW|  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长 ( v*xW.  
    A BACK ,8r?C!m]  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 r R6}  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 O50_qu33ju  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 '8]p]#l  
    END 7"!`<5o^  
    GO &|x7T<,)  
M P8Sd1_=  
@ujwN([I  
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:
Mp/l*"(  
    
j""ZFh04  
     '> ib 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。 pg%(6dqK4  
    
uXc;!*  
     glLVT i  
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。 h^g0|p5  
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。 h/n(  
e*Wk;D&  
1)k+v17]f5  
|Y K,&  
    PANT 5, $6mU#=  
    SLIM 100 0.1 ~B|m"qY{i  
    VY 0 YP1      ! 让程序找到最佳光阑位置 nF'YG+;|@  
    VLIST RD ALL n~UI 47  
    VLIST TH ALL ^i|R6oO_5  
    END g ` s|]VNt  
    AANT P D^4nT,&8  
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM 36Lkcda[  
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 q;,lv3I  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000 lWYp  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 %rrA]\C'  
    AEC .1 1 .05 'S3<' X  
    ACM .1 1 .05 LWCFCkx%  
    ACC 8 1 0.5 :EOai%i  
    ACA 70 1 9^F3r]bH  
    LUL 45 1 1 A TOTL R `ViRJh  
    A BACK 4|K\pCw  
    M 0.5 1 A BACK g4A{RI  
    M 0 1 A P YA 1 T3fQ #p  
    S GIHT %)7t2D  
    M 0 1 A P HH 1 #_.J kY  
    END 5TJd9:\Af  
    SNAP 10 estiS  
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30 by<@\n2B:U  
    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) ?=9'?K/~a  
    GSEARCH 3 QUIET LOG {A/^;X{N^  
    SURF t~(jA9n  
    1 3 5 7 9 11 13 15 J$51z  
    END !hq2AY&H)  
    NAMES nsI+04[F  
    S N-PK52A vS\2zwb}  
    S N-F2 Nbr$G=U  
    S P-SF68 -  ]wT  
    END VaD+:b4  
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 XSC=qg$  
    GO @?<[//1  
f(pq`v^-n  
     _;03R{e*  
GCJ[xn(_  
然后我们运行这个文件。 _f0AV;S:vd  
我们得到的结果如下:
0S4BV%7F  
    
^($'l)I  
     .yy-jf/  
这已经接近要求 - 但让我们尝试其他的东西。超消色差的理论适用于薄透镜,并且这些薄透镜不是很薄。回到DSEARCH的结果,这一次要求GSEARCH从Schott目录中找到相应玻璃,与目前的玻璃相差不远。将GSEARCH MACro更改为: I Id4w~|  
-g~+9/;n  
^i%S}VK  
aB6xRn9  
    GSEARCH 3 QUIET LOG :C>7HEh-2_  
    SURF T`!R ki%~  
    1 3 5 7 9 11 13 15 5(H%Ia  
    END Fs~(>w@  
    NEAREST 3 P j4owo#OB-  
    S ]zlA<w8  
    END ZHK>0>;  
    GO Dylm=ZZa  
>IIq_6Z#  
JjS+'A$A5  
mU-2s%X<.^  
1*8;)#%&  
然后再次运行它。结果更好,如下所示。
]B3](TH"  
    
4Et(3[P71  
     -i8KJzPL f  
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: z&gma Ywq  
AED 3 QUIET 1 16 S=k!8]/d|  
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: Ow4_0l&  
    
zhw*Bed<  
     Y2DL%'K^  
只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 OV]xo8a;  
^f,4=-  
    FCO 0 ;}+M2Ec51  
    MFF ,LA'^I?  
    ICOL M (C. $w  
    HBAR 0 .5 .75 1 iI<c  
    GBAR 0 2G~{x7/[@  
    PLOT w80X~  
Y_Gd_+oJ  
|<c9ZS+  
hq7f"`  
在像质分析里面选择MTF(衍射) 多视场衍射MTF,颜色改为M,然后运行MMF */e$S[5  
    
z}Cjk6z@  
     %f'pAc|#  
让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 ?1ey$SSU]  
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 z[f]mU  
    
i?/Q7D<P  
     Ln# o:"E  
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。 7 {92_xRL  
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 U:*rlA@_.  
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 Z+ k) N  
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。 "zq'nV=  
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。 lf`ULY4{  
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。 9W=(D|,,  
如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: &MpLm&  
|X=p`iz1&  
\) dp  
~3 bV~H#~m  
    RLE zh2<!MH  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 wK2$hsque  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 x~5,v5R^]  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' 1vo3aF  
     MERIT   0.252142E-03 C[,h!  
     LOG    50760 ahXcQ9jzFi  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 -Hm"Dx  
     CORDER   3   1   5   2   4 1< vJuF^  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 (/uN+   
     APS               1  UNITS MM J~K O#`  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR _qE9]mU  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 %/3+:}@G  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 WuE]pm]c  
    1 CTE   0.568000E-05 ;[ QIHA!  
    1    GTB S    'N-LAK10         ' O.FTToh<  
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR p^Ey6,!8]D  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 |WaWmp(pQ  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 qK$O /g,  
    3 CTE   0.800000E-05 f1:>H.m`  
    3    GTB S    'SF4             ' oqvu8"  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR Zw)=Y.y!  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 <p<6!tdO  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 0i}.l\  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' Vl$RMW@Ds  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR 0 @#Jz#?  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 q2xAx1R`sV  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 ulALGzPh  
    7 CTE   0.130100E-04 Q.$/I+&j  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' EJ {vJZO  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR C)m@/w  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 jk`U7 G*  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 d1#lC*.Sg  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' iJh{ ,0))g  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR 9=}#.W3.  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 @wD#+Oz  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 hD#Mhy5h  
    11 CTE   0.590000E-05 w)<.v+u.Y  
    11    GTB S    'N-SF66          ' I8i|tQz  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR @B0fRG y  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 5q4wREh  
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' ~Q"qz<WO  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR rui 8x4c  
    14 TH       0.49970566 d3a!s  
    14    YMT      0.00000000 WMKxGZg"  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   A]iT uu5p  
    END Gmu[UI}w8  
IHW s<U  
NfQ QJ@*  
     UK'8cz9  
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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