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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

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$VuXr=f}  
SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
H"#ITL  
mHxR4%i5  
T.4&P#a1  
T#) )_aC  
     2;8m0+tl  
在本课中,我们将进行一项高难度的镜头设计任务,该任务将包含您在之前课程中学到的许多强大功能。 `ePC$Ovn  
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: p+ CUYo(  
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 fSkDD>&  
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。
i"WYcF |  
k, HC"?K  
    CORE 14 {FNkPX  
    DSEARCH 3 QUIET w&q[%(G_  
     4J2^zx,H  
    SYSTEM CMXF[X)%  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS Ao\xse{E  
    UNI MM c.ow4~>  
    OBB 0 0.8 1.26 o4);5~1l  
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 nlwqSXw  
    CORDER 3 1 5 n0xGIq  
    END ;mkkaW,D*  
     |' Fe?~P`  
    GOALS gc9R;B1  
    ELEMENTS 8 j/FLEsU!R  
    FNUM 0.7143 100 <$A,Ex94  
    BACK 0 0 |A8@r&   
    TOTL 0 0 \^x{NV@v42  
    STOP FREE Zw.8B0W  
    COLORS M hH %>  
    RSTART 10 /Mqhx_)>A  
    THSTART .25 S<tw5!tJ  
    ASTART 0.1 ?sf<cFF  
    RT 0.7 Cn{Hk)6  
    OPD lW+mH=  
    QUICK 50 50 $[ {5+*  
    ANNEAL 200 20 Q LeKovt%  
    END a=iupXre9  
    SPECIAL PANT kZ40a\9 Ye  
    SLIMIT 100 0.1 ~}Xus?e  
    END  {>]\<  
     eS`VI+=@0  
    SPECIAL AANT                     ! 设置特殊优化函数 #b/qR^2qW  
    AEC .1 1 .05                      ! 边缘探测器 rE3dHJN;  
    ACM .1 1 .05                      ! 透镜最小厚度 I;(3)^QH#  
    ACC 8 1 0.5                      ! 最大透镜TH L:z0cvn"  
    ACA 70 1 1                           ! 避免临界角度折射 xa>| k>I  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长 ;_o]$hV|  
    A BACK eqbN_$>  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 al2t\Iq90  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 bSB%hFp=Cp  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 }qNc `8h  
    END }E'0vf /  
    GO j(;^XO Y#  
asT-=p_ 0.  
OQVrg2A%(  
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:
7=!9kk0  
    
>4:d)  
     1U 6B$(V^i  
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。 _P>YG<*"kQ  
    
"yWw3(V2>  
     Vwkvu&4  
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。 TdtV (  
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。 ']_2@<XW)  
gFDnt  
\Wbmmd}8  
LP<A q  
    PANT <`H0i*|Ued  
    SLIM 100 0.1 R.~[$G!  
    VY 0 YP1      ! 让程序找到最佳光阑位置 ~+q1g[6  
    VLIST RD ALL  bGRt  
    VLIST TH ALL i?00!t  
    END 'h>uR|  
    AANT P x 7j#@C  
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM _( W@FS  
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 &!!*xv-z  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000 r*X,]\V0x  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 |)-kUu  
    AEC .1 1 .05 nm'l}/Ug  
    ACM .1 1 .05 JF~i.+{ h  
    ACC 8 1 0.5 Up9{aX  
    ACA 70 1 ^^y eC|~N:  
    LUL 45 1 1 A TOTL $( hT{C,K  
    A BACK 0-2|(9 Kc  
    M 0.5 1 A BACK *Gsj pNr-  
    M 0 1 A P YA 1 Q&9 yrx.  
    S GIHT &quY^j  
    M 0 1 A P HH 1 'B@`gA  
    END 20:F$d  
    SNAP 10 60D36b(  
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30 rfXxg^  
    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) Fq9YhR  
    GSEARCH 3 QUIET LOG 4S_ -9&z  
    SURF 8tY>%A~^z  
    1 3 5 7 9 11 13 15 0;Z|:\P\=  
    END |Uh8b %  
    NAMES |s8N  
    S N-PK52A &|v)   
    S N-F2 4{VO:(geZ  
    S P-SF68 >{#JIG.  
    END Q eeV<  
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 bIQ,=EA1  
    GO N&9o  1_}  
k,h602(  
     v.0qE}' |  
o%d TcoCN  
然后我们运行这个文件。 @]\fO)\f  
我们得到的结果如下:
!_W:%t)g  
    
^-o{3Q(w  
     aSR-.r  
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: Na\ZV|;*tu  
b@CB +8 $  
XLh)$rZ  
9A .RD`fg  
    GSEARCH 3 QUIET LOG j,IRUx13f  
    SURF n<?U6~F&~  
    1 3 5 7 9 11 13 15 ]5%0EE64  
    END pR0[qsQM  
    NEAREST 3 P w5FIHYl6B  
    S A5l Cc b  
    END z^Hc'oVXj:  
    GO U(&c@u%  
r )|3MUj  
cNll??j  
| dQ>)_  
 hfB$4s9  
然后再次运行它。结果更好,如下所示。
>.:+|Br`  
    
A40DbD\^ad  
     -4Qub{Uym  
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: qF)J#$4;6  
AED 3 QUIET 1 16 woI5aee|  
并再次运行它。程序检测到您可以删除透镜5。点击OK(删除该透镜),从MACro中删除AED行,然后重新优化并模拟退火。现在你得到了这个: 8R~<$ xz  
    
XF`2*:7  
     h]7_ N,  
只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 bG;fwgAr  
,EqQU|  
    FCO 0 VQ=  
    MFF 5Cf!NNV  
    ICOL M 5epI'D  
    HBAR 0 .5 .75 1 mh+T!v$[n)  
    GBAR 0 aq,1'~8XR  
    PLOT @N'n>8Wn  
_[:6.oNjIe  
u=`H n-(  
X$};K \I  
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 bpu`'Vx  
    
gC7!cn  
     iUkUo x  
让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 "M%R{pGA7  
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 #*A'<Zm  
    
79DNNj~  
     VZ]iep  
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。 2m Y!gVi  
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 Upz)iOqLi  
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 6@]o,O  
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。 4[ uqsJB  
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。 [8ZDMe  
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。 q` S ~w  
如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: $v>q'8d  
5SFr E`  
rzY)vC+ZT  
'h$:~C  
    RLE ?;~!C2Zs  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 &YFe"C  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 S2X@t>u-  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' "LlpZtw  
     MERIT   0.252142E-03 fECV\Z  
     LOG    50760 \zd[A~!  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 g{&5a(W&`  
     CORDER   3   1   5   2   4 =By@%ioIGG  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 M+"6VtZH  
     APS               1  UNITS MM ;<~f-D,  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR E}wT5t;u  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 wd:Yy  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 nD i^s{  
    1 CTE   0.568000E-05 !vX4_!%  
    1    GTB S    'N-LAK10         ' @@R Mm$  
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR <4{m99  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 z+Xr2B  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 Zo UeLU  
    3 CTE   0.800000E-05 n7> |$2Y  
    3    GTB S    'SF4             ' eKLvBa-{@  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR xMbgBx4+  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 V x#M!os0  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 F .S^KK  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' r8"2C#  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR tSy 9v  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 Ry95a%&/s  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 x'EEmjJ  
    7 CTE   0.130100E-04 Na@bXcz)  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' L|1,/h 8p  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR ss-W[|cHU  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 H&-3`<  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 cvcZ\y  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' $9%F1:u  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR R*GBxJaw  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 I<}% L V  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 ~vTwuc\(H  
    11 CTE   0.590000E-05 cB&_':F  
    11    GTB S    'N-SF66          ' y)zZ:lyIq  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR RUY7Y?  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 [IHo ~   
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' v4e4,Nt  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR `BmnXWMgx  
    14 TH       0.49970566 ti61&)(  
    14    YMT      0.00000000 &G2&OFAr]q  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   $WIE`P%  
    END H+*3e&  
ZH~bY2^;  
pW+uVv,  
     ;_\y g)X,  
你认为你可以通过不同的镜头设计程序快速找到这种设计吗?我们不这么认为。尝试一下,如果它成功的话,让我们知道它花了多长时间。
xVB rwkk(  
NU=2*gM  
#^$_/Q#C  

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