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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

s >VEuLY*  

_/ }6  
SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
N.{jM[\F  
b LM"t0  
fEw=I7{Y  
^[,s_34V  
     4iv]N 4  
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。 `<}V !Lo  
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: ?S&w0}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 p=~h|(M|  
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。
C. Ja;RFq  
-[pCP_`)u  
    CORE 14 !-5S8b  
    DSEARCH 3 QUIET %+xwk=%*  
     ?YO =J  
    SYSTEM `N,Vs n"  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS 0/:=wn^pg  
    UNI MM 1U7,X6=~  
    OBB 0 0.8 1.26 W~u   
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 27a* H1iQ  
    CORDER 3 1 5 ;>Ca(Y2M  
    END kWs+2j  
     {b,2;w}95  
    GOALS !b7'>b'J<1  
    ELEMENTS 8 o'eI(@{F=  
    FNUM 0.7143 100 ?]W~ qgA  
    BACK 0 0 F:;!) H*  
    TOTL 0 0 ~#x :z ^U  
    STOP FREE 0F+ zG)G"  
    COLORS M wHt J_Y  
    RSTART 10 Q=(@K4  
    THSTART .25 v_z..-7Dq+  
    ASTART 0.1 v]:+` dV  
    RT 0.7 ~M ,{ _  
    OPD hD_5~d  
    QUICK 50 50 ={`CH CI  
    ANNEAL 200 20 Q hV-V eKjZ(  
    END i,#k}CNu  
    SPECIAL PANT *#1y6^  
    SLIMIT 100 0.1 ^qeY9O  
    END Dn_"B0$lk  
     )u8*zwq  
    SPECIAL AANT                     ! 设置特殊优化函数 /mn-+u`K  
    AEC .1 1 .05                      ! 边缘探测器 ;8ET!&k*>E  
    ACM .1 1 .05                      ! 透镜最小厚度 X(k{-|9]  
    ACC 8 1 0.5                      ! 最大透镜TH &|.hkR2k  
    ACA 70 1 1                           ! 避免临界角度折射 WR/o @$/  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长 46bl>yk9<  
    A BACK 7v_i>_m]  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 ~)q g  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 D XV@DQ  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 N0Efw$u  
    END r{\BbUnf)  
    GO TN35CaSmq  
+Edzjf~Tt  
:n'yQ#[rn  
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:
ba uA}3  
    
=)I"wR"v$  
     Kt W6AZJ  
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。 MpO RGd  
    
*Jvxs R'a1  
     %K[daXw6E8  
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。 {L@+(I  
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。 [o2w1R\H+x  
n /QfdAg  
Y1{B c<tC  
]^=|Zd-  
    PANT :{LAVMG&^  
    SLIM 100 0.1  fb\DiKsW  
    VY 0 YP1      ! 让程序找到最佳光阑位置 QyPg |#T2>  
    VLIST RD ALL VeZey)Q  
    VLIST TH ALL R?cUy8?'S  
    END kdp% !S%2  
    AANT P /X4yB"J>  
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM <lMg\T?K  
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 8-7dokg>  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000  gH %y  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 25:Z;J>  
    AEC .1 1 .05 i+f7  
    ACM .1 1 .05 b'i'GJBQ+$  
    ACC 8 1 0.5 bpCNho$  
    ACA 70 1 pb#mg^8  
    LUL 45 1 1 A TOTL NbtGlSs8  
    A BACK Sw)i1S9  
    M 0.5 1 A BACK u~W{RHClW  
    M 0 1 A P YA 1 -hWC_X:9jP  
    S GIHT ueDvMP  
    M 0 1 A P HH 1 _\.{6""  
    END V!4a*,Pz  
    SNAP 10 Jf7frzw  
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30 $;2)s} ci  
    我们保存文件并命名为GSOPT.MAC,因此会产生第二个宏去驱使GSEARCH运行我们想要的结果。(L26M3) \m4T3fy  
    GSEARCH 3 QUIET LOG #'@i lk/.  
    SURF ?aBj#  
    1 3 5 7 9 11 13 15 f~ =r*&U  
    END <l$P&jSF3  
    NAMES yGTziv!  
    S N-PK52A GWsd| kxU  
    S N-F2 rK1-Mu  
    S P-SF68 u$%A#L[  
    END fc@'9- pt  
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 o#>a 5  
    GO A>=E{  
zB*euHIqZ  
     2j&v;dmh<  
!\-WEQrp\  
然后我们运行这个文件。 u-JpI-8h  
我们得到的结果如下:
=E(#YCx  
    
RRADg^}l|"  
     NjX[;e-u  
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: ExVDkt0  
}7ehF6  
x5}lgyt  
+dk f cG  
    GSEARCH 3 QUIET LOG *6Q|}b[qcD  
    SURF 48O~Jx,  
    1 3 5 7 9 11 13 15 $7Z)Yp&T  
    END @PI%FV z~p  
    NEAREST 3 P 0*8TS7.3  
    S ZF6c{~D  
    END @MiH(.Dq  
    GO HeLG?6  
"Y;}G lE  
Qd]we$ G  
O^Q ,-=tA\  
.5w azvA  
然后再次运行它。结果更好,如下所示。
OcmRZ  
    
B4h5[fPX  
     o(!@7Lqq  
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: KkcXNjPVS  
AED 3 QUIET 1 16 0|c}p([~  
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: }^xE|~p  
    
*$,:m  
     SmhGZ  
只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 d$t40+v  
~g6 3qs  
    FCO 0 -]srp;=i  
    MFF DF_X  
    ICOL M /mA,F;   
    HBAR 0 .5 .75 1 LzML%J62  
    GBAR 0 oDn|2Sdqd  
    PLOT /Fgw$ ^H  
M}O}:1Par  
t)f-mQz)  
,ho3  
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 +s++7<C  
    
$q$7^ r@  
     aNxAZMg  
让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 58 bCUh#uw  
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 ^uBxgWIC  
    
n]}W``=7  
     v&a4^s  
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。 ~PnTaAPJ  
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 >w+HHs/$wK  
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 A9BX_9}]  
到MACro的顶部。这将在所有当前镜头的每一侧依次添加胶合透镜,然后返回最佳效果的组合。使用这些工具,您可以选择其中一种方式 如果您还想尝试空气间隔,请将CONLY更改为CEMENT。然后他们也将进行测试。 #P<N^[m  
如果我们在P * -P **图上选择不同的行,会发生什么?这会给我们三种不同的玻璃尝试。在尝试之前,你永远不会知道还有什么可能比这更好。 "ZwKk G  
当你拥有如此多的强大工具时,探索其他组合很有趣并且往往是有益的。 ) ZfdQ3  
如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: c(#;_Ve2P  
{vEOn-(7  
1)m@?CaI`  
}e2VY  
    RLE Ep9W-n?}  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 p]T<HGJ P  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 ^D%FX!$  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' Zf$Np50@(  
     MERIT   0.252142E-03 Gg Jf7ie4  
     LOG    50760 #J (~_%Wi  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 t>=fTkB  
     CORDER   3   1   5   2   4 El\%E"Tk%  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 7lV.[&aKW  
     APS               1  UNITS MM eET&pP3Rp  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR ^=>Tk$ _2  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 gzoEUp =s  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 4}+/F}TbJ5  
    1 CTE   0.568000E-05 y!tC20Q   
    1    GTB S    'N-LAK10         ' CI353-`  
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR v ~QHMg  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 / 0 O=(  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 7 d LuX   
    3 CTE   0.800000E-05 A,sr[Pa@  
    3    GTB S    'SF4             ' >leU:7  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR /xtq_*I1S  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863 [8tL"G6s  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 hn#1%p6t  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' ]vwW]O7  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR n]E?3UGD@W  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 okbQ<{9  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 7}M2bH} \K  
    7 CTE   0.130100E-04 /|* Y2ETOr  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' lXcx@#~  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR a~'a  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 wgCa58H76  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 hjZKUM G(k  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' th;{V%:LW  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR dFKM 8_jH  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 [Xb@Wh:yG  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 g+J-Zg6  
    11 CTE   0.590000E-05 _/i4MtM  
    11    GTB S    'N-SF66          ' 'Lu__NfN  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR tH-C8Qxy  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 d_IAs  
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' xlQBe-Wg  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR YW7b)u Yf  
    14 TH       0.49970566 #B4%|v;`E?  
    14    YMT      0.00000000 rqY`8Ry2M  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   I:mr}mv=i  
    END  4^M  
A!h`]%0B  
!QvZ<5(  
     <yd{tD$A*  
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。
E{|W(z,  
,^C--tgZJg  
H '  

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