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 N.{jM[\F bLM"t0 fEw=I7{Y ^[,s_34V 4iv]N 4 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。 `<}V
!Lo 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: ?S&w0}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 p=~h|(M| 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。 C. Ja;RFq -[pCP_`)u CORE 14 !-5S8b DSEARCH 3 QUIET %+xwk=%* ?YO=J SYSTEM `N,Vs n" ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 0/:=wn^pg UNI MM 1U7,X6=~ OBB 0 0.8 1.26 W~u WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 27a*H1iQ CORDER 3 1 5 ;>Ca(Y2M END kWs+2j {b,2;w}95 GOALS !b7'>b'J<1 ELEMENTS 8 o'eI(@{F= FNUM 0.7143 100 ?]W~ qgA BACK 0 0 F:;!)H* TOTL 0 0 ~#x:z^U STOP FREE 0F+zG)G" COLORS M wHtJ_Y RSTART 10 Q=(@K4 THSTART .25 v_z..-7Dq+ ASTART 0.1 v]:+`dV RT 0.7 ~M
,{ _ OPD hD_5~d QUICK 50 50 ={`CHCI ANNEAL 200 20 Q hV-VeKjZ( END i,#k}CNu SPECIAL PANT *#1y6^ SLIMIT 100 0.1 ^qeY9O END Dn_"B0$lk )u8*zwq SPECIAL AANT ! 设置特殊优化函数 /mn-+u`K AEC .1 1 .05 ! 边缘探测器 ;8ET!&k*>E ACM .1 1 .05 ! 透镜最小厚度 X(k{-|9] ACC 8 1 0.5 ! 最大透镜TH &|.hkR2k ACA 70 1 1 ! 避免临界角度折射 WR/o
@$/ LUL 45 1 1 A TOTL ! 限制总长 46bl>yk9< A BACK 7v_i>_m] M 0.5 1 A BACK ! 想要0.5mm的图像间隙 ~)q g M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! 控制畸变 D XV@DQ M 0 1 A P HH 1 ! 使其远离中心 N0Efw$u END r{\BbUnf) GO TN35CaSmq +Edzjf~Tt :n'yQ#[rn 运行这个文件,在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。DSEARCH为我们创建了一个优化MACro,在运行它然后运行了几个周期后,我们得到了这个设计: bauA}3 =)I"wR"v$ Kt
W6AZJ 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。 MpOR Gd *Jvxs
R'a1 %K[daXw6E8 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。 {L@+(I 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。 [o2w1R\H+x n/QfdAg Y1{B c<tC ]^=|Zd- PANT :{LAVMG&^ SLIM 100 0.1 fb\DiKsW VY 0 YP1 ! 让程序找到最佳光阑位置 QyPg
|#T2> VLIST RD ALL VeZey)Q VLIST TH ALL R?cUy8?'S END kdp%
!S%2 AANT P /X4yB"J> M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM <lMg\T?K GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 8-7dokg> GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 gH %y GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 25:Z;J> AEC .1 1 .05 i+f7 ACM .1 1 .05 b'i'GJBQ+$ ACC 8 1 0.5 bpCNho$ ACA 70 1 pb#mg^8 LUL 45 1 1 A TOTL Nbt GlSs8 A BACK Sw)i1S9 M 0.5 1 A BACK u~W{RHClW M 0 1 A P YA 1 -hWC_X:9jP S GIHT ueDvMP M 0 1 A P HH 1 _\.{6"" END V!4a*,Pz SNAP 10 Jf7frzw
SYNOPSYS 40 0 FIX 30 $;2)s}ci 我们保存文件并命名为GSOPT.MAC,因此会产生第二个宏去驱使GSEARCH运行我们想要的结果。(L26M3) \m4T3fy GSEARCH 3 QUIET LOG #'@ilk/. SURF ?aBj# 1 3 5 7 9 11 13 15 f~=r*&U END <l$P&jSF3 NAMES yGTziv! S N-PK52A GWsd| kxU S N-F2 rK1-Mu S P-SF68 u$%A#L[ END fc@'9-pt USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 o#>a 5 GO A>= E { zB*euHIqZ 2j&v;dmh< !\-WEQrp\ 然后我们运行这个文件。 u-JpI-8h 我们得到的结果如下: =E(#YCx RRADg^}l|" NjX[;e-u 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: ExVDkt0 }7eh F6 x5}lgyt +dk fcG GSEARCH 3 QUIET LOG *6Q|}b[qcD SURF 48O~Jx, 1 3 5 7 9 11 13 15 $7Z)Yp&T END @PI%FV z~p NEAREST 3 P 0*8TS7.3 S ZF6c{~D END @MiH(.Dq GO HeLG?6 "Y;}GlE Qd]we$G O^Q,-=tA\ .5w azvA 然后再次运行它。结果更好,如下所示。 OcmRZ B4h5[fPX o(!@7Lqq 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: KkcXNjPVS AED 3 QUIET 1 16 0|c}p([~ 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: }^xE|~p *$,:m SmhGZ 只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 d$t40+v ~g6 3qs FCO 0 -]srp;=i MFF DF_X ICOL M /mA,F;
HBAR 0 .5 .75 1 LzML%J62 GBAR 0 oDn|2Sdqd PLOT /Fgw$
^H M}O}:1Par t)f-mQz) ,ho3 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 +s++7<C $q$7^r@ aNxAZMg 让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 58 bCUh#uw 我们完成了吗?让我们看看后焦点位置与波长的函数有多稳定。输入AI句子:PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9 ^uBxgWIC n]}W``=7 v&a4^s 在这个宽谱范围内,近轴焦点位置仅变化约0.6 uM。是的,这是一个很好的镜头!在你真正制作镜头之前,请将光阑移动到表面5 - 但这对于本课来说已经足够了。您可以看到SYNOPSYS如何轻松应对这一具有挑战性的问题。 ~PnTaAPJ 如果七个镜片的结果不够好怎么办?那么,您可以尝试自动透镜插入功能,添加该命令行 >w+HHs/$wK AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 A9BX_9}] 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。 #P<N^[m 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。 "ZwKk
G 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。 ) ZfdQ3 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: c(#;_Ve2P {vEOn-(7 1)m@?CaI` }e2VY
RLE Ep9W- n?} ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 p]T<HGJ P ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 ^ D%FX!$ FNAME 'DSEARCH07.RLE ' Zf$Np50@( MERIT 0.252142E-03 Gg Jf7ie4 LOG 50760 #J (~_%Wi WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 t>=fTkB CORDER 3 1 5 2 4 El\%E"Tk% WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 7lV.[&aKW APS 1 UNITS MM eET&pP3Rp OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR ^=>Tk$ _2 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 gzoEUp=s 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 4}+/F}TbJ5 1 CTE 0.568000E-05 y!tC20Q 1 GTB S 'N-LAK10 ' CI353-` 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR v~QHMg 3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 / 0 O=( 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 7d LuX 3 CTE 0.800000E-05 A,sr[Pa@ 3 GTB S 'SF4 ' >leU:7 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR /xtq_*I1S 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 [8tL"G6s 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 hn#1%p6t 5 GTB S 'N-LASF46B ' ]vwW]O7 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR n]E?3UGD@W 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 okbQ<{9 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 7}M2bH} \K 7 CTE 0.130100E-04 /|*
Y2ETOr 7 GTB S 'N-PK52A ' lXcx@#~ 8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR a~'a 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 wgCa58H76 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 hjZKUMG(k 9 GTB S 'N-PK52A ' th;{V%:LW 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR dFKM
8_jH 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 [Xb@Wh:yG 11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 g+J-Zg6 11 CTE 0.590000E-05 _/i4MtM 11 GTB S 'N-SF66 ' 'Lu__NfN 12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR tH-C8Qxy 13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 d_IAs 13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' xlQBe-Wg 14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR YW7b)uYf 14 TH 0.49970566 #B4%|v;`E? 14 YMT 0.00000000 rqY`8Ry2M 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR I:mr}mv=i END 4^M A!h`]%0B !QvZ<5( <yd{tD$A* 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。 E{|W(z,
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