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 m_+sR!\H8 ntFT>g{B vS\Nd1~ ? M{g%cR0 i|`dWOVb 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。 3cdTed-MIh 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: d?wc*N3 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 bKg8rK u 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。 8N&+7FK _g%TSumvq< CORE 14 El\%E"Tk% DSEARCH 3 QUIET 7lV.[&aKW eET&pP3Rp SYSTEM s\!>"J bAQ ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS ljTBvU UNI MM #Cpd9| OBB 0 0.8 1.26 G uz"wY WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 ktIi$v CORDER 3 1 5 v~QHMg END }>)[<;M>% p
sL?Y GOALS c\a_VRN>r ELEMENTS 8 >leU:7 FNUM 0.7143 100 ^nbnbU4' BACK 0 0 [8tL"G6s TOTL 0 0 hn#1%p6t STOP FREE y;_% W COLORS M n]E?3UGD@W RSTART 10 okbQ<{9 THSTART .25 7}M2bH} \K ASTART 0.1 .L'.c/ s RT 0.7 4R18A=X OPD (=7Cs QUICK 50 50 Fu!RhsW5j ANNEAL 200 20 Q 'yMF~r3J END *98$dQR$ SPECIAL PANT ^0/j0]O SLIMIT 100 0.1 9eH$XYy END 0u\GO; n2iJ%_zp SPECIAL AANT ! 设置特殊优化函数 '7XIhN9 AEC .1 1 .05 ! 边缘探测器 ,^uEYT}j ACM .1 1 .05 ! 透镜最小厚度 &mb{.= ACC 8 1 0.5 ! 最大透镜TH 4$P0 : ACA 70 1 1 ! 避免临界角度折射 M5 <@~V/[ LUL 45 1 1 A TOTL ! 限制总长 Q%xC}||1s" A BACK z11O F M 0.5 1 A BACK ! 想要0.5mm的图像间隙 V4_=<W M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! 控制畸变 \B,(k< M 0 1 A P HH 1 ! 使其远离中心 gLOEh6 END /5u<78GW1 GO j KoG7HH 6oGYnu;UZ <yd{tD$A* 运行这个文件,在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。DSEARCH为我们创建了一个优化MACro,在运行它然后运行了几个周期后,我们得到了这个设计: E{|W(z,
,^C--tgZJg EM[WK+9>I{ 由于色差校正将是一个挑战,下一步是找到一些有可能制造“超消色差”的透镜。使用命令MGT打开玻璃库,选择Schott玻璃库,单击图形按钮,然后选择底部选项,以绘制P *与P **。需要三种玻璃在一条长线上。按住单击镜片P-SF68,它定义了线的底部,然后单击镜片N-PK52A,定义顶部。 97}OL`y Q\ 0cvmU s,]z[qB#$ 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。 +mn,F}; 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。 A<??T[ neLAEHV <i&_ooX ]7RD"} PANT v_DedVhe SLIM 100 0.1 / G7vwC VY 0 YP1 ! 让程序找到最佳光阑位置 ee^{hQi VLIST RD ALL 8|\8O@ VLIST TH ALL njputEGX END T( U_ AANT P vkri+:S3 M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM f=WDR m] GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 wY[+ZT GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 7t0er'VC GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 @X#F3; AEC .1 1 .05 9-fLz?J ACM .1 1 .05 ZZzMO6US0 ACC 8 1 0.5 z?R|Ok ACA 70 1 A;]}m8(* LUL 45 1 1 A TOTL vVFy*#I#_[ A BACK U_I5fK= M 0.5 1 A BACK Yp^rR }N M 0 1 A P YA 1 !
t?iXZ S GIHT Z/Dx,zIR M 0 1 A P HH 1 ?iWi END n<z[J=I SNAP 10 rWR}Stc@] SYNOPSYS 40 0 FIX 30 >JFO@O5 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) T?ZRiR)@ GSEARCH 3 QUIET LOG 2{H@(Vgpbr SURF BHU6t<G
1 3 5 7 9 11 13 15 /rnu<Q#iH END vunHNHltW0 NAMES of%Ktm5Qi S N-PK52A RC7]'4o S N-F2 K;?m';z0 S P-SF68 }HFN3cq;C END
3KlbP USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 "Q@ronP(~ GO nxnv,AZG q_A!'sm@) EyJJ0 YIQ
4t 然后我们运行这个文件。 <lx+/o 我们得到的结果如下: R{<kW9! "n(hfz0y% S2sQOM@ 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: hK L4cpK4 !Qu"BF {?}E^5Z*g sBvzAVBL GSEARCH 3 QUIET LOG r!_-"~`7E SURF p6>Svcc 1 3 5 7 9 11 13 15 `T@i. 'X END 4'/nax$Bx; NEAREST 3 P i&bA2p3+d S +hg3I8q: END I_}SB| GO N
+Yxz;Mg N} G[7Rp8l xpV|\2C BC&S> #\ IA8f*]? 然后再次运行它。结果更好,如下所示。 le|~BG hL #+ 0M2Sa fphv 我们是否可以用更少的透镜来达到我们的目的?使用自动透镜删除功能很容易找到。在优化MACro的顶部添加一个新的命令行: e^6)Zz1\ AED 3 QUIET 1 16 p& y<I6a, 并再次运行它。程序检测到您可以删除透镜5。点击OK(删除该透镜),从MACro中删除AED行,然后重新优化并模拟退火。现在你得到了这个: %?0:vn g:g\>@Umo h\fjBDU^ 只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 4VJ-,Z 0L2 F[TN FCO 0 vyNxT* ,[K MFF eI$oLl@ ICOL M CGW.I$u HBAR 0 .5 .75 1 3`t#UY).F GBAR 0 :%tU'w PLOT deBY5| ,1~"eGl! <=zQ NBtx EH+"~-v)ae 在像质分析里面选择MTF(衍射) 多视场衍射MTF,颜色改为M,然后运行MMF ! ` > kGGR F~R;n_IJ 让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 q6McG HT 我们完成了吗?让我们看看后焦点位置与波长的函数有多稳定。输入AI句子:PLOT BACK FOR WAVL = .38 TO .9 `uv2H$ QO<jI#
U dT*E: 6 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。 M8MRoA6F 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 ~ (|5/
p7t AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 >c1qpk/ 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。 ]l_\71 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。 orzZ{87 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。 !,wIQy_e4 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: ? &o2st $Xv* ,Bq sXLq*b? "%`1]Fr RLE Y071Y: ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 y`<*U;xL ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 jD$,.AVvz FNAME 'DSEARCH07.RLE ' "0"nw2g? MERIT 0.252142E-03 1!xQ=DU" LOG 50760 y;35WtDVb WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 x,=&JtKVc CORDER 3 1 5 2 4 so,t WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 F&!6jv APS 1 UNITS MM Bd!bg|uO* OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR QyEnpZ8?a 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 U$O\f18 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 G)EU_UE9 1 CTE 0.568000E-05 C.WX.Je 1 GTB S 'N-LAK10 ' Z)I+@2 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR "3X2VFwoJ 3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 = 6j&4p
` 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 ]AINKUI0 3 CTE 0.800000E-05 iOd&BB6 3 GTB S 'SF4 ' @x*c1%wg 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR }n]Ng]KM` 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 66g9l9wm( 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 td(li., 5 GTB S 'N-LASF46B ' !y\'EW3|G 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR UFXaEl}R 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 OV1_|##LC 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 52@C9Q, 7 CTE 0.130100E-04 -RE^tW*Yy 7 GTB S 'N-PK52A ' a!zz6/q[ 8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR vNyf64) 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 n<Z({\9&H 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 7o7)0l9! 9 GTB S 'N-PK52A ' LoURC$lS 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR h0(BO*cy 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 bg!/%[ {M 11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 DBo%fYst 11 CTE 0.590000E-05 u}#(.)a: 11 GTB S 'N-SF66 ' h1j!IG 12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR $iN"9N%l 13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 6|gCuT4 13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' sfpZc7 14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR k9<;woOBO 14 TH 0.49970566 $jjfC 14 YMT 0.00000000 AuvkecuIh 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR (o 5s"b END [@&m4 7 YX!{P=Ua NpE*fR') K%,2=. 你认为你可以通过不同的镜头设计程序快速找到这种设计吗?我们不这么认为。尝试一下,如果它成功的话,让我们知道它花了多长时间。 |J1$=s +>8'mf X1DF*wI
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