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 yauvXosX cK@wsA^4 54,er$$V xk5]^yDp h;Kx!5)y 在本课中,我们将进行一项高难度的镜头设计任务,该任务将包含您在之前课程中学到的许多强大功能。 ^q&x7Kv% 这种镜头须在0.38到0.9微米的波长范围内工作。此外,我们希望镜头光圈数F / 0.714。以下是要求: *a)n62 1.光源在无穷远处,0.8度半视场,1.26毫米半孔径。 2.光谱范围0.38至0.9微米。 3.F/number 0.714 4.总长不超过45毫米。 5.良好的畸变校正。 6.像方远心。 7. 无薄边边缘,中心厚度不超过8毫米 !Cs_F&l"j 这个任务可能需要10个镜片,但是我们想逐渐增加镜片。我们为DSEARCH设置了输入,要求提供8个镜片的透镜。这将为我们提供一些潜在的初始结构,一旦我们看到事情的进展,就可以根据需要增加复杂性。由于光谱范围很宽,我们选择指定五个波长而不是通常的三个波长,以避免中间波长的误差。 x^ni1=kU `^vE9nW7 CORE 14 hPh-+Hb DSEARCH 3 QUIET im8 CmQ `L
zPotz SYSTEM =I<R! ZSN ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS SM'|+ d UNI MM
G*m0\ OBB 0 0.8 1.26 baasGa3}s WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 |)&%A%m CORDER 3 1 5 4*L_)z&4; END D9df=lv
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% 7% GOALS J,hCvm ELEMENTS 8 ' QG?nu FNUM 0.7143 100 u,
ff>/1 BACK 0 0 _$'ashF TOTL 0 0 Z;i:]( STOP FREE ^~dWU> COLORS M O^.#d RSTART 10 5R-6ji THSTART .25 a#4?cEy ASTART 0.1 dG{A~Z z RT 0.7 :h$$J
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;, QUICK 50 50 )4OxY[2J ANNEAL 200 20 Q ixFi{_ END +0&/g&a\R SPECIAL PANT 3F3A%C% SLIMIT 100 0.1 9p/Bh$vJ END 8mMQ[#0:} hrn+UL:d SPECIAL AANT ! 设置特殊优化函数 3<!7>]A AEC .1 1 .05 ! 边缘探测器 Wri<h:1 ACM .1 1 .05 ! 透镜最小厚度 )UR7i8]!0 ACC 8 1 0.5 ! 最大透镜TH I0-MRU~[K ACA 70 1 1 ! 避免临界角度折射 ZH8,KY" LUL 45 1 1 A TOTL ! 限制总长 &HW9Jn A BACK fl(wV.Je| M 0.5 1 A BACK ! 想要0.5mm的图像间隙 f?Lw)hMrA M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! 控制畸变 Q?vlfZR`8 M 0 1 A P HH 1 ! 使其远离中心 Wc#24:OKe3 END ~ a: GO D^O@'zP=At u[YGm:} %Zi} MPx 运行这个文件,在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。DSEARCH为我们创建了一个优化MACro,在运行它然后运行了几个周期后,我们得到了这个设计: +rd+0 `}C 29KiuP 3n _htgcv 由于色差校正将是一个挑战,下一步是找到一些有可能制造“超消色差”的透镜。使用命令MGT打开玻璃库,选择Schott玻璃库,单击图形按钮,然后选择底部选项,以绘制P *与P **。需要三种玻璃在一条长线上。按住单击镜片P-SF68,它定义了线的底部,然后单击镜片N-PK52A,定义顶部。 @5FQX #a6iuO0I M >u_4AY 看到玻璃N-F2吗?它在线的中心附近。这给了三种类型的玻璃,但是我们还不知道该给哪个透镜赋值。不要担心:GSEARCH可以告诉我们。 \dVOwr 接下来创建两个文件。第一个是普通的优化文件。使用DSEARCH为我们很好地创建的MACro,删除GLM变量并请求40次运行。如果上述玻璃组合导致光线追迹失败,须要求优化程序运行自动光线故障修复程序。 CrLrw T r;{.%s7 .]^?<bG ;+%rw 2Z,B PANT icgfB-1|i SLIM 100 0.1 O-^Ma-} VY 0 YP1 ! 让程序找到最佳光阑位置 se)TzI^]b@ VLIST RD ALL UNYqft4 VLIST TH ALL Hka2 END D~m*!w* AANT P s AkdMo M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM {FkF GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 iTwm3V
P GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 Y4-t7UlS; GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 Y]>t[Lo% AEC .1 1 .05 _)8s'MjA:& ACM .1 1 .05 ;uJMG ACC 8 1 0.5 R_C) ACA 70 1 OXA7w.^ LUL 45 1 1 A TOTL TH;hO).u A BACK
XSR
4iu M 0.5 1 A BACK N7"W{"3D M 0 1 A P YA 1 .Mbz3;i0 S GIHT vP&(-a M 0 1 A P HH 1 b}`TLn END 7#XzrT] SNAP 10 dd;~K&_Q/i SYNOPSYS 40 0 FIX 30 <E~'.p, 我们保存文件并命名为GSOPT.MAC,因此会产生第二个宏去驱使GSEARCH运行我们想要的结果。(L26M3) 4x34u}l GSEARCH 3 QUIET LOG 4s-!7 SURF la!~\wpa 1 3 5 7 9 11 13 15 nlP;nl W END P
pb\6|* NAMES FrS]|=LJhX S N-PK52A ?,mmYW6TjB S N-F2 o-5TC S P-SF68 [,Gg^*umS END ';CNGv - USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 Y2AJ+
| GO [0!( xp^ %b$>qW\*& >:-$+I pi(m7Ci" 然后我们运行这个文件。 Z.,MVcd 我们得到的结果如下: ah "o~Cbj Q,g\ c 9Mz]1@f 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: A.SvA Yn $Sq:q0 |yCMt:Hk * 4'"2" GSEARCH 3 QUIET LOG J.a]K[ci SURF *dQSw)R 1 3 5 7 9 11 13 15 rI\FI0zIp_ END ,tFg4k[ NEAREST 3 P &C}*w2]0S S 4#D,?eA7 END x}4q {P5$ GO w;M#c
Y \bXa&Lq &oNAv-m^GD $xsd~L& )%TmAaj9d 然后再次运行它。结果更好,如下所示。 z{q`G wW awRX1:T#;O }e1ZbmW 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: W?&%x(6M AED 3 QUIET 1 16 P \I|, 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: "+c-pO`Wg Uo49*Mr I%):1\) 只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 Cp N>p.kM " bG2: FCO 0 +`4A$#$+y MFF WH\d| 1) ICOL M +@UV?"d HBAR 0 .5 .75 1 @ Qe0! (_= GBAR 0 (7Qo PLOT DU^loB+ +T ?NH9 SbZ6t$" crCJrN= 在像质分析里面选择MTF(衍射) 多视场衍射MTF,颜色改为M,然后运行MMF vO=fP_ pg.%Pdr<$ UiWg<_<t 让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 2wn2.\v M 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 3`HV(5U[ Gj*9~*xm( 7)m9"InDI 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。 al0L&z\ 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 -j(6;9"7]| AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 `oJ [u:b 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。 zs;JJk^ 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。 }]TxlSp!; 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。 t^HRgY'NjM 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: u2I Cl Xj*Wu_ %y@AA>x! }u|q0>^8 RLE 8L XHk l ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 <3iMRe ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 E^PB)D(. FNAME 'DSEARCH07.RLE ' a.'*G6~Qgw MERIT 0.252142E-03 )0MB9RMk1 LOG 50760 =41xkAMnk WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 N!3 2 wJ CORDER 3 1 5 2 4 ;<5q]/IHK WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 q4q6c")zp APS 1 UNITS MM m|# y
>4 OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR 0YzpZW"+ 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 Vi}_{
Cy 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 V :eD]zq5 1 CTE 0.568000E-05 =sFTxd_"iQ 1 GTB S 'N-LAK10 ' !wNO8;( 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR e)ZUO_Q$ 3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611 >/\'zi]L 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 a?.=V 3 CTE 0.800000E-05 _wcNgFx 3 GTB S 'SF4 ' H]!"Zq k 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR h![#;>( 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 .543N<w 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 uEYtE7 5 GTB S 'N-LASF46B ' *=n:- 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR Qd6F H2Pl 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 %SI'BJ 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 hSMH,^Io$ 7 CTE 0.130100E-04 % nIf)/2g 7 GTB S 'N-PK52A ' HDKbF/ 8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR F?cK-. 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 9l,oP? 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 y]imZ4{/ 9 GTB S 'N-PK52A ' D0Cy^_ 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR {!`4iiF 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 "j-CZ\]U| 11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 q;U,s)Uz^ 11 CTE 0.590000E-05 X.V~SeS 11 GTB S 'N-SF66 ' _|]x2xb) 12 RAD -7.8896787646760 TH 0.10004337 AIR V1?]|HTQcT 13 RAD 1.1618206771614 TH 1.00000000 zJXplvaL;
13 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 13 GTB S 'N-LASF46B ' oE~RySX 14 RAD 1.0699320226013 TH 0.49970566 AIR Tr|JYLwF 14 TH 0.49970566 R4@6G&2d> 14 YMT 0.00000000 X|[`P<'N< 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR 8_tQa^.n\ END S$k&vc(0 Wf<LR3 *dF>_F Bf:Q2slqI 你认为你可以通过不同的镜头设计程序快速找到这种设计吗?我们不这么认为。尝试一下,如果它成功的话,让我们知道它花了多长时间。 h$=2 p5'- i&k7-< nd(S3rct&
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