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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

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&eYnO~$!  
SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
z DDvXz  
tJ>|t hk  
?-mDvW  
R0dIxG%  
     w8$rt  
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。 kk_$j_0  
这种镜头须在0.38到0.9微米的波长范围内工作。此外,我们希望镜头光圈数F / 0.714。以下是要求: {[~cQgCI  
1.光源在无穷远处,0.8度半视场,1.26毫米半孔径。 2.光谱范围0.38至0.9微米。 3.F/number 0.714 4.总长不超过45毫米。 5.良好的畸变校正。 6.像方远心。 7. 无薄边边缘,中心厚度不超过8毫米 l<fZt#T  
这个任务可能需要10个镜片,但是我们想逐渐增加镜片。我们为DSEARCH设置了输入,要求提供8个镜片的透镜。这将为我们提供一些潜在的初始结构,一旦我们看到事情的进展,就可以根据需要增加复杂性。由于光谱范围很宽,我们选择指定五个波长而不是通常的三个波长,以避免中间波长的误差。
\mRRx#-r%  
0'T*l 2Z`2  
    CORE 14 7#K%Bo2pG  
    DSEARCH 3 QUIET <T?H H$es)  
     2%Bq[SMuN  
    SYSTEM 9aYDi)  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS FV>j !>Y  
    UNI MM jb~2f2vUa  
    OBB 0 0.8 1.26 h/u>F$}c  
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 X2>qx^jT  
    CORDER 3 1 5 gd~# uR\  
    END VJ1(|v{D4[  
     KLqn`m`O;  
    GOALS ATq)8Rm\  
    ELEMENTS 8 L'XX++2  
    FNUM 0.7143 100 *~b3FLzq  
    BACK 0 0 5 fpBzn$  
    TOTL 0 0 b'\a 4  
    STOP FREE )aY^k|I  
    COLORS M Ul@ Jg    
    RSTART 10 V\k?$}  
    THSTART .25 {=]1]IWt  
    ASTART 0.1 c5~d^  
    RT 0.7 ="fq.Tt  
    OPD 99Jk<x k  
    QUICK 50 50 XEd|<+P1  
    ANNEAL 200 20 Q 5r1{l%?  
    END @o&.]FZs  
    SPECIAL PANT <YU+W"jQT  
    SLIMIT 100 0.1 jA ?tDAx`  
    END -P!_<\q\l  
     vwZd@%BO  
    SPECIAL AANT                     ! 设置特殊优化函数 hVQ TW[  
    AEC .1 1 .05                      ! 边缘探测器 -]=-IiC#  
    ACM .1 1 .05                      ! 透镜最小厚度 V&)lS Qw  
    ACC 8 1 0.5                      ! 最大透镜TH e jY|o Bj  
    ACA 70 1 1                           ! 避免临界角度折射 /0|niiI  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长 Qg]8~^ Q<  
    A BACK 0:K4,  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 H]:z:AAvX  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 $)OUOv  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 rV LUT  
    END S30@|@fTz  
    GO ;9cBlthh  
pa0'\  
g=?KpI-pn0  
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:
^/+0L[R  
    
I0\}S [+ H  
     %SV"iXxY  
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。 g*9jPwdG  
    
5[WhjTo  
     <,~ =o  
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。 a$p2I+lX  
接下来创建两个文件。第一个是普通的优化文件。使用DSEARCH为我们很好地创建的MACro,删除GLM变量并请求40次运行。如果上述玻璃组合导致光线追迹失败,须要求优化程序运行自动光线故障修复程序。 &JoMrcEZ  
)N QtjB$  
a7G0  
4_,l[BhsQG  
    PANT M4a- +T"  
    SLIM 100 0.1 Yuy7TeJRx  
    VY 0 YP1      ! 让程序找到最佳光阑位置 s)]Z*#ZZ  
    VLIST RD ALL H~~I6D{8  
    VLIST TH ALL !=#230Y  
    END uNLB3Rdy}  
    AANT P [P*3ld,,G%  
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM !M~p __  
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 NEQcEUd?  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000 ;K?fAspSH  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 w $7J)ngA9  
    AEC .1 1 .05 =+gp~RR,  
    ACM .1 1 .05 WG 9f>kE  
    ACC 8 1 0.5 G)l[\6Dn  
    ACA 70 1 "r0z( j  
    LUL 45 1 1 A TOTL ypXKw7f(  
    A BACK tkdhT8_  
    M 0.5 1 A BACK z;x `dOP  
    M 0 1 A P YA 1 `$`:PT\Zv4  
    S GIHT Pf oAg*  
    M 0 1 A P HH 1 3nBbPP_  
    END ' U(v  
    SNAP 10 5|1&s3/f  
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30 O?@1</r^  
    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) $4kc i@.  
    GSEARCH 3 QUIET LOG G#'3bxI{f+  
    SURF B$7m@|p!  
    1 3 5 7 9 11 13 15 =S@$"_&  
    END uAyj##H  
    NAMES mM~!68lR  
    S N-PK52A |6B:tw/.  
    S N-F2 ~nb%w?vv  
    S P-SF68 c>K/f7  
    END pooi8" G  
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 tBG :ECUL  
    GO kETA3(h'  
`<t{NJ&f  
     5fb,-`m.  
4:cbasy  
然后我们运行这个文件。 "}K/ b  
我们得到的结果如下:
k`js~/Xv  
    
MCQ>BP  
     ^Gv<Xl  
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: GT%V,OJ  
*6*#"#D  
Wnl8XHPn  
LF%1)x  
    GSEARCH 3 QUIET LOG CV4V_G  
    SURF L5yxaF{]  
    1 3 5 7 9 11 13 15 UF<|1;'  
    END .mDqZOpf=4  
    NEAREST 3 P &7Ixf?e!K  
    S C?rL>_+71  
    END RYE::[O7  
    GO |[K7oa~#  
`P/*x[?  
QY+#Vp<`  
kRiWNEw  
W~k!qy `  
然后再次运行它。结果更好,如下所示。
^&&dO*0{  
    
vkq?z~GA  
     wt2S[:!p  
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: j)-D.bY0  
AED 3 QUIET 1 16 =AL95"cH~  
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: lha )'   
    
zp4ru\  
     gn%#2:=pVu  
只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 {]<D"x ;  
8.pz?{**T  
    FCO 0 1AE/ILGo  
    MFF ]Vb#(2<2  
    ICOL M puqLXDjA/  
    HBAR 0 .5 .75 1 +crAkb}i  
    GBAR 0 Nr`nL_DQ  
    PLOT nNhN:?  
ynOp7ZN$  
dt`L}Yi  
eaX`S.!jR  
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 T@yH. 4D  
    
@O45s\4-*  
     ''5%5(Y.r  
让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 do[K-r  
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 >t D-kzN  
    
cJA :vHyw  
     #eUfwd6.Y  
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。 |Y'$+[TE  
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 x *qef_Hu  
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 b,Z& P|  
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。 &us8,x6yg  
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。 $--PA$H27  
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。 h.?[1hT4R  
如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: ]Rj"/(X,  
EPa3Yb?BGb  
LpmspIPvf  
JG( <  
    RLE ^mJvB[ u|  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 >}4]51s  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 Hzj*X}X#K  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' %x927I>  
     MERIT   0.252142E-03 QIV<!SO  
     LOG    50760 hf?^#=k^  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 jSG jv>  
     CORDER   3   1   5   2   4 z=K5~nU  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 KbUX(9+B  
     APS               1  UNITS MM cbwzT0  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR }oN(nPxv9  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 q~w;C([k_  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 .|aSGv E  
    1 CTE   0.568000E-05 QE#$bCw  
    1    GTB S    'N-LAK10         ' X~DXx/9  
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR z9+94<J  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 /y!Vs`PZ!  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 Hug{9Hr3.  
    3 CTE   0.800000E-05 Z~c7r n  
    3    GTB S    'SF4             ' h7y*2:l6  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR 8 6+>|  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 kdHql>0  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 \6'A^cE/PX  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' ]rNfr-  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR 41zeN++  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 5 rWRE-  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 7 %|>7  
    7 CTE   0.130100E-04 As\5Ze9|  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' X<QE]RZ  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR x$Oz0[  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 \\lC"Z#J`  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 *Vc=]Z2G^  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' }dHiW:J>  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR y?JbJ  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 JdRs=#X  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 *]eZ Y  
    11 CTE   0.590000E-05 1CM1u+<iZ  
    11    GTB S    'N-SF66          ' NN:TT\!v  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR e)xWQ=,C  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 bpx=&74,6m  
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' j<KC$[Kt  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR =z/F=1^<  
    14 TH       0.49970566 OKqpc;y:D  
    14    YMT      0.00000000 :acQK=fe  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   sZH7 EK  
    END 5ZcnZlOOQ  
@Y,F&8a$  
(=/F=,w   
     8<kme"% s  
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。
} 8P}L@q  
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nAg(lNOWN  

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