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 g,,wG k j
iKHx_9P #,#`<h! ZJDV'mC} nxZz{& 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。 Kd:l8%+ 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: &gCGc?/R# 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
SkjG} 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。 u
W]gBhO$O ,L& yKS@ CORE 14 \F|)w|v DSEARCH 3 QUIET |=0vgwd"S x Lan1V SYSTEM $hm[x$$ ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 1jKpLTSs UNI MM NBk0P*SI OBB 0 0.8 1.26 "xlR>M6e WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 Ul8HWk[6Iw CORDER 3 1 5 $_S-R
3L\ END 9&sb,^4 z|pt)Xl GOALS OBWb0t5H? ELEMENTS 8 i:s= FNUM 0.7143 100 e]~p: BACK 0 0 )+N{D=YM TOTL 0 0 3Q,&D'];[ STOP FREE '8 .JnCg COLORS M T=PqA)Ym RSTART 10 wO]e%BTO THSTART .25 }ny7LQ ASTART 0.1 4X^$"lM RT 0.7 OlT8pG5Oa OPD ]Thke 4 QUICK 50 50 iq' PeVo ANNEAL 200 20 Q +jhzE% END F!z ^0+H( SPECIAL PANT t?"(Zb SLIMIT 100 0.1 7qqzL_d> END 8i',~[ !q&Td SPECIAL AANT ! 设置特殊优化函数 S<7!<]F- AEC .1 1 .05 ! 边缘探测器 P*KIk~J ACM .1 1 .05 ! 透镜最小厚度 Lg<h54X ACC 8 1 0.5 ! 最大透镜TH ~cc }yDe ACA 70 1 1 ! 避免临界角度折射 ."wF86jW| LUL 45 1 1 A TOTL ! 限制总长 (
v*xW. A BACK ,8r?C !m] M 0.5 1 A BACK ! 想要0.5mm的图像间隙 rR6} M 0 1 A P YA 1 S GIHT ! 控制畸变 O50_qu33ju M 0 1 A P HH 1 ! 使其远离中心 '8]p]#l END 7"!`<5o^ GO &|x7T<,) M
P8Sd1_= @ujwN([I 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: Mp/l*"( j""ZFh04 '>
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K| 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。 pg%(6dqK4 uXc;!* glLVT
i 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。 h^g0|p5 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。 h/ n( e*Wk;D& 1)k+v17]f5 |Y
K,& PANT 5,
$6mU#= SLIM 100 0.1 ~B|m"qY{i VY 0 YP1 ! 让程序找到最佳光阑位置 nF'YG+;|@ VLIST RD ALL n~UI47 VLIST TH ALL ^i|R6oO_5 END g
`s|]VNt AANT P D^4nT,&8 M 0.140000E+01 0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM 36Lkcda[ GSR 0.500000 1.000000 4 M 0.000000 q;,lv3I GNR 0.500000 1.000000 4 M 0.500000 l WYp GNR 0.500000 1.000000 4 M 1.000000 %rrA]\C' AEC .1 1 .05 'S3<' X ACM .1 1 .05 LWCFCkx% ACC 8 1 0.5 :EOai%i ACA 70 1 9^F3r]bH LUL 45 1 1 A TOTL R ` ViRJh A BACK 4|K\pCw M 0.5 1 A BACK g4A{RI M 0 1 A P YA 1 T3fQ #p S GIHT %)7t2D M 0 1 A P HH 1 #_.JkY END 5TJd9:\Af SNAP 10 estiS SYNOPSYS 40 0 FIX 30 by<@\n2B:U 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) ?=9'?K/~a GSEARCH 3 QUIET LOG {A/^;X{N^ SURF t~(jA9n 1 3 5 7 9 11 13 15 J$51z END !hq2AY&H) NAMES nsI+04[F S N-PK52A vS\ 2zwb} S N-F2 Nbr$G=U S P-SF68 -
]wT END VaD+:b4 USE 3 ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 XSC=qg$
GO @?<[//1 f(pq`v^-n _;03R{e* GCJ[x n(_ 然后我们运行这个文件。 _f0AV;S:vd 我们得到的结果如下: 0S4BV%7F ^($'l)I .yy-jf/ 这已经接近要求 - 但让我们尝试其他的东西。超消色差的理论适用于薄透镜,并且这些薄透镜不是很薄。回到DSEARCH的结果,这一次要求GSEARCH从Schott目录中找到相应玻璃,与目前的玻璃相差不远。将GSEARCH MACro更改为: I Id4w~| -g~+9/;n ^i%S}VK aB6xRn9 GSEARCH 3 QUIET LOG :C>7HEh-2_ SURF T`!R
ki%~ 1 3 5 7 9 11 13 15 5(H%Ia END Fs~(>w@ NEAREST 3 P j4owo#OB- S ]zlA<w8 END ZHK>0>; GO Dylm=ZZa >IIq_6Z# JjS+'A$A5 mU-2s%X<.^ 1*8;)#%& 然后再次运行它。结果更好,如下所示。 ]B3](TH" 4Et(3[P71 -i8KJzPL f 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: z&gmaYwq AED 3 QUIET 1 16 S=k!8]/d| 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: Ow4 _0l& zhw*Bed< Y2DL%'K^ 只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 OV]xo8a;
^f,4=- FCO 0 ;}+M2Ec51 MFF ,LA'^I? ICOL M (C.
$w HBAR 0 .5 .75 1 iI<c GBAR 0 2G~{x7/[@ PLOT w80X~ Y_Gd_+oJ |<c9ZS+ h q7f"` 在像质分析里面选择MTF(衍射) 多视场衍射MTF,颜色改为M,然后运行MMF */e$S[5 z}Cjk6z @ %f'pAc|# 让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 ?1ey$SSU] 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 z[f]mU i?/Q7D<P Ln#o:" E 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。 7
{92_xRL 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 U:*rlA@_. AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 Z+k) N 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。 "zq'nV= 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。 lf`ULY4{ 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。 9W=(D|,, 如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: &MpLm& |X=p`iz1& \)dp ~3bV~H#~m RLE zh2<!MH ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 50760 wK2$hsque ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101 93 x~5,v5R^] FNAME 'DSEARCH07.RLE ' 1vo3aF MERIT 0.252142E-03 C[,h! LOG 50760 ahXcQ9jzFi WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 -Hm"Dx CORDER 3 1 5 2 4 1<vJuF^ WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 (/uN+ APS 1 UNITS MM J~KO#` OBB 0.000000 0.80000 1.26000 -0.14478 0.00000 0.00000 1.26000 0 AIR _qE9]mU 1 RAD -12.3575888493127 TH 8.00349843 %/3+:}@G 1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 WuE]pm]c 1 CTE 0.568000E-05 ;[ QIHA! 1 GTB S 'N-LAK10 ' O.FTToh< 2 RAD 5.6036307276255 TH 0.42904026 AIR p^Ey6,!8]D 3 RAD 8.4130780171013 TH 6.59790611
|WaWmp(pQ 3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 qK$O /g, 3 CTE 0.800000E-05 f1:>H.m`
3 GTB S 'SF4 ' oqvu8" 4 RAD -9.1818032305934 TH 5.54967141 AIR Zw)=Y.y! 5 RAD -56.1367087651872 TH 8.00224863 <p<6!tdO 5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 0i}.l\ 5 GTB S 'N-LASF46B ' Vl$RMW@Ds 6 RAD 4.8482482223468 TH 0.10000000 AIR 0 @#Jz#? 7 RAD 4.3440291976542 TH 1.00000148 q2xAx1R`sV 7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 ulALGzPh 7 CTE 0.130100E-04 Q.$/I+&j 7 GTB S 'N-PK52A ' EJ
{vJZO 8 RAD -5.7980974504808 TH 0.10000000 AIR C)m@/w 9 RAD 3.1580916229850 TH 1.00865373 jk`U7G* 9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 9 CTE 0.130100E-04 d1#lC*.Sg 9 GTB S 'N-PK52A ' iJh{,0))g 10 RAD -6.1466379437070 TH 0.12251679 AIR 9=}#.W3. 11 RAD -5.2492188361156 TH 6.03606534 @wD#+Oz
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uu5 p END Gmu[UI}w8 IHW s<U NfQQJ@* UK'8cz9 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。 0xi2VN"X 6GAEQ] w:I!{iX
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