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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

@Y<ZT;J  

=K< I)2   
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 Pi sr&"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`  
     2j BE+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@$#  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长 3t6'5{  
    A BACK RWcQT`  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 ,/U 9v~  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 P Y<V  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 717m.t,x  
    END T mE4p  
    GO <:t\P.  
Ybg`Z  
~i#xjD5  
运行这个文件,在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。DSEARCH为我们创建了一个优化MACro,在运行它然后运行了几个周期后,我们得到了这个设计:
#$)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,%pzJ  
    AEC .1 1 .05 T ua @w+  
    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。 i YkNtqn/  
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 5 B6: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"/Os_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;A AC (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。  OxRzKT  
W;7cF8fu4  
    FCO 0 GmFNL/x8-v  
    MFF r.[kD"l  
    ICOL M ?~"RCZ[;.f  
    HBAR 0 .5 .75 1 ~7|z2L  
    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(~NpLR  
     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$7\  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 d bw`E"g  
     CORDER   3   1   5   2   4 Hc71 .rqS  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 JHcC}+H[  
     APS               1  UNITS MM b1-JnEc  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR I_Q'+d  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 ^XV$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*:$X  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 #8cY,%<S]  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 LbnR=B!  
    3 CTE   0.800000E-05 IL\#!|>  
    3    GTB S    'SF4             ' WSL_Dc  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR WL<Cj_N_{H  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 I_4'9  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 ^b'[ 81%  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' -rUn4a  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR qjuX1 6o  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 9M<{@<]dm  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 DJhi>!xJ  
    7 CTE   0.130100E-04 RV-7y^[]^  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' ~b*f2UVs  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR +h"RXwlBM  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 F]x o*  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 mV6\gR[h  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' 88G Q  F  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR F4@``20|  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 XDU&Z2A  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 `8EHhN;  
    11 CTE   0.590000E-05 Ga"t4[=I  
    11    GTB S    'N-SF66          ' jT%k{"+>+?  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR x,pzX(  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 J=ZNx;{6  
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' pno]B ld'z  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR Z3)1!|#Q  
    14 TH       0.49970566 J"# o #~  
    14    YMT      0.00000000 4$C:r&K  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   UT%^!@u  
    END qhc3 oRe  
lUbQ@7a<'  
<GT&q <4w  
     ZBi|B D  
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。
hT]\*},  
C[gy{40}  
g^/  

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