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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

Zy(i_B-b  

{xTq5`&gT  
SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六:融会贯通
rRe5Q  
$nE{%?n-#  
Xw4Eti._D  
D :@W*,  
     agUdI_'~@9  
在本课中,我们将进行一项高难度的镜头设计任务,该任务将包含您在之前课程中学到的许多强大功能。 `jE[Xt"@  
这种镜头须在0.38到0.9微米的波长范围内工作。此外,我们希望镜头光圈数F / 0.714。以下是要求: {"wF;*U.V  
1.光源在无穷远处,0.8度半视场,1.26毫米半孔径。 2.光谱范围0.38至0.9微米。 3.F/number 0.714 4.总长不超过45毫米。 5.良好的畸变校正。 6.像方远心。 7. 无薄边边缘,中心厚度不超过8毫米 5eTA]  
这个任务可能需要10个镜片,但是我们想逐渐增加镜片。我们为DSEARCH设置了输入,要求提供8个镜片的透镜。这将为我们提供一些潜在的初始结构,一旦我们看到事情的进展,就可以根据需要增加复杂性。由于光谱范围很宽,我们选择指定五个波长而不是通常的三个波长,以避免中间波长的误差。
]K(a32VCH  
 :xsZz$  
    CORE 14 lO-DXbgql$  
    DSEARCH 3 QUIET bsQ'kBD  
     `LkrG9KV{  
    SYSTEM | #yu  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS ]KFh 1  
    UNI MM CF;Gy L1M  
    OBB 0 0.8 1.26 x@  =p  
    WA1 0.9 0.77 0.64 0.51 0.38 84(Jo_9  
    CORDER 3 1 5 ]ae(t`\l^  
    END 1`8s "T  
     Wg}KQ6 6  
    GOALS p cLKE ZK  
    ELEMENTS 8 f+:iz'b#U  
    FNUM 0.7143 100 [E9iuym  
    BACK 0 0 ,Q"'q0hM=  
    TOTL 0 0 0fqcPi  
    STOP FREE =IL\T8y09  
    COLORS M RE t&QP  
    RSTART 10  7UBDd1  
    THSTART .25 3/RwCtc  
    ASTART 0.1 b~.$1oZ  
    RT 0.7  LDg9@esi  
    OPD s\d3u`G  
    QUICK 50 50 Gpu[<Z4  
    ANNEAL 200 20 Q :I#.d7`uk  
    END gvc@q`_]  
    SPECIAL PANT P`Zon  
    SLIMIT 100 0.1 qJ;~ANwt  
    END J`5VE$2M  
     *8)?ZZMM  
    SPECIAL AANT                     ! 设置特殊优化函数 E3wpC#[Q1  
    AEC .1 1 .05                      ! 边缘探测器 0N1t.3U  
    ACM .1 1 .05                      ! 透镜最小厚度 ranem0KQ)]  
    ACC 8 1 0.5                      ! 最大透镜TH  hlVC+%8  
    ACA 70 1 1                           ! 避免临界角度折射 ' #K@%P  
    LUL 45 1 1 A TOTL                !  限制总长 "W5MZ  
    A BACK g=td*S  
    M 0.5 1 A BACK                      ! 想要0.5mm的图像间隙 8>x5|  
    M 0 1 A P YA 1 S GIHT              ! 控制畸变 W1)SgiXnuy  
    M 0 1 A P HH 1                     ! 使其远离中心 H r:*p6  
    END URVW5c  
    GO 'pA%lc)  
:3M ,]W]  
j"jssbu}  
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:
ewcFzlA@  
    
e,OXngC  
     :Ou~?q%X  
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。 S*Ea" vBA  
    
6O/L~Z*t  
     cs2-jbRn  
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。 N~|f^#L  
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。 *$7^.eHfdd  
\0|x<~#j'  
}P2*MrkcHB  
TD\TVK3P  
    PANT i<S \x  
    SLIM 100 0.1 m !:F/?B  
    VY 0 YP1      ! 让程序找到最佳光阑位置 ta&z lZt  
    VLIST RD ALL UW":&`i  
    VLIST TH ALL (B` NnL$  
    END NL.3qx  
    AANT P _U}|Le@ e  
    M   0.140000E+01  0.100000E+03 A CONST 1.0 / DIV FNUM l4kqz.Z-g  
    GSR     0.500000     1.000000      4  M    0.000000 U$D:gZ  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    0.500000 ,GWa3.&.d  
    GNR     0.500000     1.000000      4  M    1.000000 <w&'E6mU  
    AEC .1 1 .05 9{u/|,rq1  
    ACM .1 1 .05 +!@xH];  
    ACC 8 1 0.5 -AnJLFY  
    ACA 70 1 44QW&qL!(  
    LUL 45 1 1 A TOTL d)48m}[:  
    A BACK >%"TrAt  
    M 0.5 1 A BACK 0uKm)t/  
    M 0 1 A P YA 1 i8<5|du&?  
    S GIHT |%4nU#GoB  
    M 0 1 A P HH 1 p!DdX  
    END a\-5tYo`u  
    SNAP 10 fwtsr>SV  
    SYNOPSYS 40 0 FIX 30 |vi=h2*  
    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) heF'7ezv#  
    GSEARCH 3 QUIET LOG '\H & EJ'  
    SURF hpOY&7QUTD  
    1 3 5 7 9 11 13 15 Z+R-}<   
    END -X EK[  
    NAMES J{Ij  
    S N-PK52A e>Q:j_?.e  
    S N-F2 ,9|7{j|u  
    S P-SF68 j; /@A lZl  
    END QdZHIgh`i  
    USE 3           ! 仅允许使用所有三种玻璃类型的情况 GLY,<O>D5  
    GO [9EL[}  
;d7Qw~v1s  
     o)\EfPT  
"`K73M,c?9  
然后我们运行这个文件。 B%Oi1bO  
我们得到的结果如下:
5'Mw{`  
    
F[ ^ p~u{  
     <O9WCl  
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:  ">|L<  
a6T!)g  
C 1HNcfa7  
/\jRr7 Cd  
    GSEARCH 3 QUIET LOG \XY2s&"  
    SURF g[2[ zIB=  
    1 3 5 7 9 11 13 15 Qe[ai?iJkt  
    END I~ SFY>s  
    NEAREST 3 P :)_P7k`>e/  
    S NnZ_x>R  
    END bB.nevb9p  
    GO D5T0o"A  
tG,xG&  
arPqVMVr  
Se/]J<]  
]N'4q}<5o  
然后再次运行它。结果更好,如下所示。
wW/wvC-  
    
1p>&j%dk  
     (j}Wt8  
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: > m9ge`!9  
AED 3 QUIET 1 16 Izfj 9h ?  
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: Lp||C@h~  
    
ctC! b{S"@  
     {-c[w&q  
只需要七个镜片!让我们来看看MTF效果。 $_Lcw"xO  
eR1]<Z$W\  
    FCO 0 (P:.@P~  
    MFF VN4H+9E  
    ICOL M ( (mNB]sy  
    HBAR 0 .5 .75 1 !P:~oo =  
    GBAR 0 p)Q='  
    PLOT ]\R%@FCYc  
z2V_nkI  
< uzDuBN  
W{'tS{  
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 \h/aD1 &g  
    
D #twS  
     $VE=sS.  
让我们看看后焦点位置与波长的函数。输入AI句子 {,m W7  
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;I>5aQ:q4  
    
EEp,Z`  
     a_(vpD^  
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。 *C(XGX\?-  
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 Q[F$6m%o  
AEI 3 1 14 CONLY 100 1 10 50 zTt6L6:u  
到MACro的顶部。这将在所有当前镜头的每一侧依次添加胶合透镜,然后返回最佳效果的组合。使用这些工具,您可以选择其中一种方式 如果您还想尝试空气间隔,请将CONLY更改为CEMENT。然后他们也将进行测试。 Hb *&&  
如果我们在P * -P **图上选择不同的行,会发生什么?这会给我们三种不同的玻璃尝试。在尝试之前,你永远不会知道还有什么可能比这更好。 au1(.(  
当你拥有如此多的强大工具时,探索其他组合很有趣并且往往是有益的。 3m`y?Dd  
如果你想了解我们优秀镜头的属性,这里是RLE文件: {Uu|NA87Cd  
?G!DYUK  
:-.bXOB(  
hbdM}"&]  
    RLE U,u\o@3A  
    ID EXAMPLE WIDE-SPECTRUM FAST LENS       50760 ny~~xQ"  
    ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001011101     93 Vz&!N/0i  
     FNAME 'DSEARCH07.RLE                                     ' }" 'l8t0?  
     MERIT   0.252142E-03 "(d7:!%  
     LOG    50760 >H?{=H+/#  
     WA1 .9000000 .7700000 .6400000 .5100000 .3800000 fL&bN[XA"$  
     CORDER   3   1   5   2   4 rfMzHY}%  
     WT1 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 gg%OOvaj5  
     APS               1  UNITS MM MkG*6A  
     OBB  0.000000      0.80000      1.26000     -0.14478      0.00000      0.00000      1.26000    0 AIR n P4DHb&5  
    1 RAD    -12.3575888493127   TH      8.00349843 F\;G'dm  
    1 N1 1.70683888 N2 1.71075605 N3 1.71661866 N4 1.72704962 N5 1.75095371 Ik4U+'z6  
    1 CTE   0.568000E-05 vJfex,#lv  
    1    GTB S    'N-LAK10         ' +Te;LJP  
    2    RAD      5.6036307276255   TH      0.42904026 AIR )W/ mt[;  
    3    RAD      8.4130780171013   TH      6.59790611 #4*~ 4/  
    3 N1 1.73259261 N2 1.73873215 N3 1.74890937 N4 1.76882390 N5 1.82136771 ZtfPB  
    3 CTE   0.800000E-05 Hh8)d/D  
    3    GTB S    'SF4             ' ZK@ENfG  
    4    RAD     -9.1818032305934   TH      5.54967141 AIR h~ =UFE%'  
    5    RAD    -56.1367087651872   TH      8.00224863  + >oA@z  
    5 N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514 %A dE5HI-  
    5    GTB S    'N-LASF46B       ' /_P5U E(  
    6    RAD      4.8482482223468   TH      0.10000000 AIR I vQ]-A}N  
    7    RAD      4.3440291976542   TH      1.00000148 W`^Zb[  
    7 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013 LMrb 1lg$  
    7 CTE   0.130100E-04 IPoNAi<b  
    7    GTB S    'N-PK52A         ' &pD6Qq{  
    8    RAD     -5.7980974504808   TH      0.10000000 AIR #yv_Eb02  
    9    RAD      3.1580916229850   TH      1.00865373 ZLJfSnB  
    9 N1 1.49128809 N2 1.49299454 N3 1.49554375 N4 1.50001997 N5 1.50986013    9 CTE   0.130100E-04 =5jX#Dc5.+  
    9    GTB S    'N-PK52A         ' >8nRP%r[5,  
    10    RAD     -6.1466379437070   TH      0.12251679 AIR yb#NB)+E@  
    11    RAD     -5.2492188361156   TH      6.03606534 jR#g>MDKB  
    11 N1 1.88762683 N2 1.89708892 N3 1.91293610 N4 1.94491007 N5 2.03856725 (P[:g  
    11 CTE   0.590000E-05 q(J3fjY)  
    11    GTB S    'N-SF66          ' 8`*Wl;9u  
    12    RAD     -7.8896787646760   TH      0.10004337 AIR c?{&=,u2  
    13    RAD      1.1618206771614   TH      1.00000000 )q\|f_  
    13    N1 1.87928012 N2 1.88604915 N3 1.89699697 N4 1.91801250 N5 1.97244514   13 GTB S    'N-LASF46B       ' %_!YonRY|X  
    14    RAD      1.0699320226013   TH      0.49970566 AIR &AI/;zru  
    14 TH       0.49970566 1#9Q1@'OS  
    14    YMT      0.00000000 nTweQ  
    15    CV      0.0000000000000   TH      0.00000000 AIR   G:QaWqUb  
    END 9air" 4  
S3u>a\  
| *Dklo9{  
     Q0I22?  
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。
8-c1q*q)  
EC2KK)=n}  
JZP>`c21y]  

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