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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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/FD5 G7ES  
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 Guz"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 7t0e r'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: hKL4cpK4  
!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  
     f phv  
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  
0L2F[TN  
    FCO 0 vyNxT*,[K  
    MFF  eI$oLl@  
    ICOL M CGW.I$u  
    HBAR 0 .5 .75 1 3`t#UY).F  
    GBAR 0 :%t U'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 ! `   
    
> kG GR  
     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 q6McGHT  
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#  
     UdT *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。 M8MR oA6F  
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$,.AVvz  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' "0"nw 2g?  
     MERIT   0.252142E-03 1!xQ=DU"  
     LOG    50760 y;35WtDVb  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 x,=&JtKVc  
     CORDER   3   1   5   2   4 so,t   
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 F&!6jv  
     APS               1  UNITS MM Bd!bg|uO*  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR QyEn pZ8?a  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 U$O\f18  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 G)EU_UE 9  
    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 ]AINK UI0  
    3 CTE   0.800000E-05 iOd&B B6  
    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  
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