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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

|=OpzCs  

C_89YFn+  
SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
?ZM^%]/+  
Lj-{t% }  
a:xgjUt&5  
qSCTFJ0  
     gNi}EP5>  
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。 0 wYiu  
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: 1o)=GV1  
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 z+2u-jG  
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。
[@s=J)H  
J4&XPr9  
    CORE 14 -q|*M:R  
    DSEARCH 3 QUIET }W)Mwu'W  
     v,@E}F~-f1  
    SYSTEM 3# :EK M~!  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS \c'%4Ao  
    UNI MM Wpa$B )xg  
    OBB 0 0.8 1.26 k@lXXII ?  
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 JiUT\y  
    CORDER 3 1 5 {K6Kx36  
    END k.h^ $f  
     se"um5N-  
    GOALS :0|Hcg  
    ELEMENTS 8 3 pHn_R  
    FNUM 0.7143 100 U0ns3LirP  
    BACK 0 0 cKSfqqPm$"  
    TOTL 0 0 ]r]+yM|  
    STOP FREE [cY?!Qd 0  
    COLORS M [_h.1oZp~  
    RSTART 10 >J?jr&i  
    THSTART .25 +KYxw^k}"7  
    ASTART 0.1 'G3+2hah  
    RT 0.7 ?cA8P.?^A  
    OPD >zN" z)  
    QUICK 50 50 ~&vA_/M  
    ANNEAL 200 20 Q yDDghW'\WU  
    END z1)$  
    SPECIAL PANT knI*-  
    SLIMIT 100 0.1 _-YL!oP  
    END Kn3YI9  
     | 3hT{  
    SPECIAL AANT                     ! 设置特殊优化函数 -(|7`U  
    AEC .1 1 .05                      ! 边缘探测器 A;b=E[i v  
    ACM .1 1 .05                      ! 透镜最小厚度 CAA tco5  
    ACC 8 1 0.5                      ! 最大透镜TH 7Q<Kha  
    ACA 70 1 1                           ! 避免临界角度折射 1 yxZ  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长 ^/ULh,w!fP  
    A BACK wi![0IE )  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 #3AYz82w  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 )ylv(qgV  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 \a9D[wk;@  
    END 8N</Yi|n  
    GO >;T$#LZ  
.eZPp~[lAN  
`lH1IA/3  
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:
,k`YDy|#e  
    
Ac*B[ywA3  
     d;*OO xQV  
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。 :e5:\|5*5  
    
v^FV t  
     GF$rPY[  
看到玻璃N-F2吗?它在线的中心附近。这给了三种类型的玻璃,但是我们还不知道该给哪个透镜赋值。不要担心:GSEARCH可以告诉我们。 Rh05W_?Js  
接下来创建两个文件。第一个是普通的优化文件。使用DSEARCH为我们很好地创建的MACro,删除GLM变量并请求40次运行。如果上述玻璃组合导致光线追迹失败,须要求优化程序运行自动光线故障修复程序。 Dohl,d  
{7j6$.7J$&  
/*mFP.en  
\Nh^Ig   
    PANT rH [+/&w5  
    SLIM 100 0.1 &-=G9sb,  
    VY 0 YP1      ! 让程序找到最佳光阑位置 cP$wI;P  
    VLIST RD ALL Azdz3/  
    VLIST TH ALL Wfi:wCqZG  
    END BIHHRCe:@n  
    AANT P _7t|0aNo\  
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM WsK"^"Z  
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 P^uP$D  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000 )edU <1P  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 7><* 9iOW  
    AEC .1 1 .05 &)fhlp5  
    ACM .1 1 .05 jN5} 2 p*  
    ACC 8 1 0.5 ;c \zgs~"T  
    ACA 70 1 +lk\oj$S+  
    LUL 45 1 1 A TOTL eKU@>5  
    A BACK Np5/lPb1  
    M 0.5 1 A BACK 0qotC6l~_w  
    M 0 1 A P YA 1 b@Mng6R  
    S GIHT GakmROZ@9  
    M 0 1 A P HH 1 eaZ)1od  
    END 56j/w[&8  
    SNAP 10 z wniS6R1  
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30 S9F]!m^i  
    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) X<@y*?D9D  
    GSEARCH 3 QUIET LOG JE8p5WaR  
    SURF Cs~\FI1wR  
    1 3 5 7 9 11 13 15 h9)]N&07b  
    END eiNk]KXAYX  
    NAMES VUg~[  
    S N-PK52A "*H'bzK  
    S N-F2 V~gUMu4ot  
    S P-SF68 t"Vr;0!{  
    END IZ(CRKCGBl  
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 _ UVX  
    GO ?'8MI|*l%  
\qK}(xq[  
     vSHIl"h  
VQW)qOR9  
然后我们运行这个文件。 xa%ktn  
我们得到的结果如下:
LF3GVu,  
    
+ke42Jwt  
     {1-CfQ0 8  
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: lLwQridFXh  
FO3eg"{N  
'%|20 j  
yZPFo  
    GSEARCH 3 QUIET LOG 5 xzB1n8  
    SURF  6O|\4c;  
    1 3 5 7 9 11 13 15 }s)&/~6  
    END ; 0_J7  
    NEAREST 3 P WU4vb  
    S ] F) -}  
    END Y_ ;i  
    GO ^zluO   
G<WDyoN=O  
c%,6L<[  
HBf8!\0|/  
"GC]E8&>H  
然后再次运行它。结果更好,如下所示。
jX8C2}j  
    
,I:m*.q  
     @Y<ZT;J  
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: CFrHNU  
AED 3 QUIET 1 16 Vh[o[ U  
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: Rb>RjHo S  
    
uJ5%JB("E  
     Appz1q  
只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 u:u 7|\q  
'jlXLb  
    FCO 0 lp%.n= '\  
    MFF ?%fZvpn-  
    ICOL M i I Nu`>I  
    HBAR 0 .5 .75 1 'L+BkE6+%  
    GBAR 0 :W<,iqSCm  
    PLOT C-b%PgA  
byxehJ6[V  
%-p{?=:K  
W%Nu]9T  
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 5z mHb  
    
bFxJ|  
     >xMhA`l  
让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 zZ0V6T}  
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 92ww[+RQ@  
    
Pi sr&"A  
     c5+lm}R?  
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。 +dpj?  
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 Uht:wEr  
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 qvT+d l3#[  
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 J2F>m40  
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。 d3J_IW+8R$  
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。 naCI55Wx  
如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: ij5=f0^4.  
:q[n1 O[Ch  
rd~W.b_b  
!td.ks0  
    RLE 9s6lt#?b  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 l0 :xQV`  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 2j BE+k"M  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' Ywq+l]5/p  
     MERIT   0.252142E-03 >gLy z2  
     LOG    50760 o5@P>\ u>  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 \I{A33i2w  
     CORDER   3   1   5   2   4 t|"d#5'  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 s(LqhF[N2]  
     APS               1  UNITS MM !0+Ex F  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR 69[k ?')LM  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 3;gtuqwD$  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 &b8D'XQu  
    1 CTE   0.568000E-05 'MlC 1HEp  
    1    GTB S    'N-LAK10         ' }H^^v[4  
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR BV:,b S  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 CrQ& -!Eh  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 F=c_PQO  
    3 CTE   0.800000E-05 3<E$m *  
    3    GTB S    'SF4             ' p{PYUW"?^  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR )BrqE uX@"  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 L%Hm# eFx  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 Ot<!YM  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' y_r6T XnGL  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR f#MN-1[67  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 9}_f\Bs  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 )fr\ V."  
    7 CTE   0.130100E-04 +38P$Koz{r  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' 9xp ;$14  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR F+r6/e6a  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 bcs(#  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 ^/,yZ:  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' TC}u[kM  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR \H12~=p`B  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 rnaDo\5  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 }'- )  
    11 CTE   0.590000E-05 Im#$iPIvT  
    11    GTB S    'N-SF66          ' )j*qGsOg  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR LvdMx]*SSr  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 w;_=$L'H&G  
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' =? aB@&  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR c:TP7"vG  
    14 TH       0.49970566 C[,-1e?  
    14    YMT      0.00000000 I{bi3y0  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   PS1~6f"D  
    END SQx):L)P6  
@]4s&;  
xn[di-L F  
     C(hg"_W ou  
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。
G8'3.;"W5  
oc Uu  
n4,J#h/  

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