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 Rb>RjHo S uJ5%JB("E r+.4|u 1AEVZ@(j7 +AC-f2 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。 p'c<v)ia 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:
{{)[Ap) 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 XTXo xZ#w 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。 t=\[J+ z&J ow/ CORE 14 YH+\rb_ DSEARCH 3 QUIET ^3@a0J=F 3 BhA.o SYSTEM 6!D ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS /Rcd}rO UNI MM 3V!&y/c< OBB 0 0.8 1.26 I)/7M}t` WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 %oKc?'L0 CORDER 3 1 5 V+<AG*[ END {-]HYk d"`>&8* GOALS ~5dq5_ ELEMENTS 8 8!`.%)- 4 FNUM 0.7143 100 `}Zbfe~ BACK 0 0 Cspm\F TOTL 0 0 bRe *( STOP FREE _eeX]xSSl COLORS M Pisr&"A RSTART 10 c5+lm}R ? THSTART .25 +dpj? ASTART 0.1 ){|Lh( RT 0.7 fU7:3"|s8 OPD KK3xz*W0 QUICK 50 50 pXEVI6 } ANNEAL 200 20 Q !w\;Q8irN END v7u}nx SPECIAL PANT 9NXiCP9A SLIMIT 100 0.1 9s6lt#?b END T.N7` 2jBE+k"M SPECIAL AANT ! 设置特殊优化函数 Ywq+l]5/p AEC .1 1 .05 ! 边缘探测器 h#;K9#x6 ACM .1 1 .05 ! 透镜最小厚度 }ucg!i3C ACC 8 1 0.5 ! 最大透镜TH KKJ [ ACA 70 1 1 ! 避免临界角度折射 84\o7@$# LUL 45 1 1 A TOTL ! 限制总长 3t6'5{ A BACK RWcQT` M 0.5 1 A BACK ! 想要0.5mm的图像间隙 ,/U9v~ M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! 控制畸变 PY<V M 0 1 A P HH 1 ! 使其远离中心 717m.t,x END T mE4p GO <:t\P. Ybg`Z ~i#xjD5 运行这个文件,在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。DSEARCH为我们创建了一个优化MACro,在运行它然后运行了几个周期后,我们得到了这个设计: #$)rwm.jW? ,IB)Kk2 `g1~ya(MC 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。 u;1NhD<n n=MYv(Pp} 4
V*)0?oYE 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。 Gnq~1p5^ 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。 ?q&mI* j! /Loe y
2xj`cFT + zPg`/ PANT _(
Cp SLIM 100 0.1 55KL^+-~ VY 0 YP1 ! 让程序找到最佳光阑位置 /T'nY{ VLIST RD ALL tqC#_[~7 VLIST TH ALL |?W END [=!MS?-G AANT P o`Brr: M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM yln.E vJjD GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 |{"7/~*[ GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 B 1.@K } GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 Lj,%pz J AEC .1 1 .05 T ua
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ACM .1 1 .05 l!'iLq"K( ACC 8 1 0.5 ~'mhC46d ACA 70 1 y~ LVK8 LUL 45 1 1 A TOTL ,FO|'l A BACK bm?TMhC M 0.5 1 A BACK >f/g:[ M 0 1 A P YA 1 #O
]IXo(5z S GIHT dj]N59< M 0 1 A P HH 1 C" WZsF^3 END ^Y |s^N SNAP 10 5E=Odep` SYNOPSYS 40 0 FIX 30 gC- 0je 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) Xs_y!l GSEARCH 3 QUIET LOG + k:?;ZG SURF WKML#U]5T 1 3 5 7 9 11 13 15 X9wi: END n4,J#h/ NAMES ?sE21m?b- S N-PK52A H0 t1& : S N-F2 u>Hx#R<*% S P-SF68 ny}utO END UPF=X)!M USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 _aYQ(FO GO *ni|I@8 !}?]&[N= ]ghPbS@ *uR'eXW 然后我们运行这个文件。 iYkNtqn/ 我们得到的结果如下: C? S %fF e+U o-CO V-0Y~T 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: ?=&*6H_v )&K%Me g>f394j r9[J3t*({~ GSEARCH 3 QUIET LOG zT"#9"[" SURF x`&W[AA4 1 3 5 7 9 11 13 15 5B6:pH6e END `N+ P, NEAREST 3 P t[Q\T0E S 1)y}.y5S END Re_.<_$ GO SbY i|V,H A\>qoR!Y f{0PLFj l"/O s_4O sKtH4d5) 然后再次运行它。结果更好,如下所示。 qI9 BAs1~} :O2N'vl47A KMa?2cJH# 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: 3;AAC (X AED 3 QUIET 1 16 ?FyA2q! 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: =zdRoXBY[b #"l=Lv L`6`NYR 只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。
Ox RzKT W;7cF8fu4 FCO 0 GmFNL/x8-v MFF r.[k D"l ICOL M ?~"RCZ[;.f HBAR 0 .5 .75 1 ~7|z 2L GBAR 0 G6FknYj PLOT rnUe/HjH >K3Lww)Ln =x>KA*O1 kq+L63fZ 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 xQ4Q '9 X(~NpL R CKK8 o9W 让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 7y!{lr=n 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 8Pq|jK " @C#lA2(I4 Dcq^C LPY 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。 $|AxQQ%f 如果七个镜片的结果不够好怎么办?那么,您可以尝试自动透镜插入功能,添加该命令行 h1xYQF_`Z AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 TeHR,GB 到MACro的顶部。这将在所有当前镜头的每一侧依次添加胶合透镜,然后返回最佳效果的组合。使用这些工具,您可以选择其中一种方式 如果您还想尝试空气间隔,请将CONLY更改为CEMENT。然后他们也将进行测试。 bTJ7RqL 如果我们在P * -P **图上选择不同的行,会发生什么?这会给我们三种不同的玻璃尝试。在尝试之前,你永远不会知道还有什么可能比这更好。 L]Uy+[gg 当你拥有如此多的强大工具时,探索其他组合很有趣并且往往是有益的。 &12.| 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: &}<IR\ci ?o2L z ,vjY$t:/ BO^e.iB/ RLE !"Kg
b;A ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 QM=X<?m/,= ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 !^w+<p FNAME 'DSEARCH07.RLE ' "Mth<%i MERIT 0.252142E-03 q*>`HTPcU LOG 50760 WK-WA$7\ WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 dbw`E"g CORDER 3 1 5 2 4 Hc71 .rqS WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 JHcC}+H[ APS 1 UNITS MM b1-JnEc OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR I_Q '+d 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 ^XV$J- 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 "!2Fy-Y 1 CTE 0.568000E-05 }2}hH0R 1 GTB S 'N-LAK10 ' tcfUhSz,I 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR dI3U*:$X
3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 #8cY,%<S] 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 LbnR=B! 3 CTE 0.800000E-05 IL\#!|> 3 GTB S 'SF4 ' WSL_Dc 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR WL<Cj_N_{H 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 I_4'9 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 ^b'[81% 5 GTB S 'N-LASF46B ' -rUn4a 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR qjuX16o 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 9M<{@<]dm 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 DJhi>!xJ 7 CTE 0.130100E-04 RV-7y^[]^ 7 GTB S 'N-PK52A ' ~b*f2UVs
8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR +h"RXwlBM 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 F]xo * 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 mV6\gR[h 9 GTB S 'N-PK52A ' 88G Q F 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR F4@``20| 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 XDU&Z2A 11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 `8EHhN; 11 CTE 0.590000E-05 Ga"t4[=I 11 GTB S 'N-SF66 ' jT%k{"+>+? 12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR x,pzX( 13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 J=ZNx;{6 13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' pno]Bld'z 14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR Z3)1!|#Q 14 TH 0.49970566 J"# o #~ 14 YMT 0.00000000 4$C:r&K 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR UT%^!@u END qhc3 oRe lUbQ@7a<' <GT&q <4w ZBi|BD 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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