渐晕输入和输出
参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》书中第十一章
u,S}4p&l 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
+d8?=LX 只需在CW窗口键入：SYNOPSYS AI>FETCH C10L1,并点击“Enter”键。然后点击按钮
得到PAD图，如图1所示，它是一个具有渐晕的三片式
镜头。由图1可知，上下视场点（绿色和蓝色）的
光束尺寸远小于轴上光束（红色）。
图1 具有渐晕的三片式镜头
qzE
-y-9@ 图1中相应的局部放大镜头结构
vau#?U".}> |0N1]Hf 在CW中输入：SYNOPSYS AI>LE，打开该镜头的.RLE文件，代码如下：
lz0'E'%{P RLE ！读取镜头
rgrsNr:1 ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 ！镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
lH oV>k FNAME 'C11L1.RLE ' ！指定文件名为'C11L1.RLE'
J*f..:m LOG 670 ！日志编码;每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码，并自动增加；
&G!2T!xx WAVL .6562700 .5875600 .4861300 ！定义可见光三个
波长，按长波到短波的顺序，默认权重为1
Ha!]*wg# APS -3 ！定义表面3为实际光阑面；负号(-)表明真实光瞳有效；
McQWZ< WAP 3 ！定义广角光瞳选项3
[/eRc UNITS MM ！定义
透镜单位为毫米
*| YR 8f OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
@{^6_n+gT% ！定义物体类型为OBB；第一个数字表明物体在无穷远处，边缘
光线角度UMP0为0；第二个数字为半视场角；第三个数字为半孔径YMP1；第四个数字为表面1上主光线高度YP1；后面三个值是光线在X-Z平面上的相应值。
JiHk`e` 0 AIR ！表面0(物面)的折射率为1
pH!8vnoA 1 CAO 4.69068139 0.00000000 0.00000000 ！表面1外孔径为4.69068139；X方向偏心为零；Y 方向偏心为零
'sAs# 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 ！表面1半径为21.49395mm，厚度为2mm；
h<f]hJ`ep 1 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面1，波长1折射率(N1)为1.61726800，波长2折射
Z= /bD*\g 率为1.62040602，波长3折射率为1.62755182；
T#G
(&0J5 1 CTE 0.630000E-05 ！定义表面1的热膨胀系数(CTE)
<nT).S>+ 1 GTB S 'SK16 ' ！定义表面1的玻璃
材料，S-玻璃库Schott，'SK16 ' -玻璃类型
C'//(gjQ-G 2 CAO 4.25560632 0.00000000 0.00000000 ！表面2外孔径为 4.25560632，X方向无偏心，Y方向无偏心
! ^U!T\qDi 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR ！定义表面2半径，厚度，折射率
bp(X\:zAy 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 ！表面3外孔径为3.19251725
[=KA5c< 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 ！定义表面3半径，厚度
dI9u: - L+$9 ,<'[ 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 ！表面3的三个波长折射率
VZ$FTM^b8 3 CTE 0.830000E-05 ！表面3的热膨胀系数
ejPK-jxCa/ 3 GTB S 'F4 ' ！表面3的玻璃材料
9^1.nE(R& 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 ！表面4的外孔径大小
oSqkAAGz\ 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR ！表面4的半径，厚度，折射率
Nm=\~LP90 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 ！表面5的外孔径大小
;AK@K b 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 ！表面5的半径，厚度；
G~Mxh,aD$> 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面5的三个波长折射率；
1W2hd!J7C 5 CTE 0.630000E-05 ！表面5的热膨胀系数
"G
@(AE( 5 GID 'SK16 ' ！表面5的玻璃类型为'SK16'
){{]3r 5 PIN 1 ！表面5拾取表面1的折射率
\A9hYTC) 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 ！表面6的外孔径大小
OBmmOswg~ 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR ！表面6的半径，厚度，折射率
xp"5L8:C 6 TH 43.24303731 ！表面6的厚度
}CXL\, ; 6 YMT 0.00000000 ！YMT求解在表面7上指定的轴向边缘光线高度为0时所对应的厚度
$X:r&7t+Q[ 7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ！表面7的曲率，厚度，折射率
4^rO K END ！以END结束
d|(@#*{T] J+6bp0RIh 2OJ=Xb1 F`\7&'I WAP3选项调整入射光瞳尺寸，使得每个视场点处的边缘光线清除所有定义的透镜孔径。除了表面7之外的所有表面都被分配了一个硬通光孔径CAO。
}
h pTS_ WAP3选项是处理渐晕的一种方法。但是在
优化过程中，当镜头变化时，光束的大小可在每个表面发生变化，当你不知道完成后的光束大小时，将硬CAO指定到表面是无意义的。因此，在优化过程中永远不要使用WAP 3选项，只在必要时使用。
^( 8(z@y u|a+ :r)*4 G_UxR9Qo h q& 2o 相反，
采用分段渐晕。首先删除所有CAO和声明WAP，使用代码如下：
6S2v3 CHG ！改变镜头
F)g.xQ CFREE ！移除光阑孔径
3d@$iAw1< WAP 0 ！默认近轴光瞳
w$5#jJX\ END ！以END结束
SecZ5( += ?u]%T]W ?YO$NYwE 运行代码后，得到具有默认孔径且无渐晕的三片式 镜头，如图2所示。镜头像质更差。
图2 具有默认孔径且无渐晕的三片式镜头，像质更差
5U^ 在CW中键入POP命令，显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解：
7VQk$im399 我们增加一个透镜，使镜头以F/4.5工作，因此UMC求解值为-0.1111。
T m0m$l 代码如下：
#YMU}4=: CHG !改变镜头
/"M7YPX; 6 UMC -.1111 !UMC求解在表面6的曲率，并给出相对于光轴的近轴轴向边缘光线角U的规定
[:!D.@h| 值。U的正切值为1/(2*FNUM)=0.1111,负号表示边缘光线在图像下端。
:b_R1ZV|
STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
ZiS<vWa3R ch%-Cg~% !wtt KUO? 在CW中键入AEE命令，新建一个宏编辑器。优化宏代码如下：
s-He LOG ！日志编码，每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
?u9JRXj% PANT ！
参数输入
_XqD3?yH4 VLIST RAD ALL ！改变所有表面半径
=fZ) 2q VLIST TH ALL ！改变所有表面厚度
`/mcjKQ&9y END ！以END结束
D<2| &xaR StP7t _bO4s#yI AANT ！
像差输入
aQK>q. t AEC ！自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘厚度，防止边缘厚度太薄，默认值为1mm
z5G$ ' ACC ！自动控制玻璃元件中心厚度，防止中心厚度太厚，默认值为1inch
\*V`w@ GSR .5 10 5 M 0 ！校正轴上视场光线网格中的5条光线产生的XC像差；0.5-孔径占比；10-权重；
qd FYf/y 5-光线数，M-多色；0-轴上视场；
[o=v"s't) GNR .5 2 3 M .7 ！校正0.7视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差；
A:3:Cr GNR .5 1 3 M 1 ！校正全视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差；
8W|qm;J98 END ！以END结束
" c6(=FFq Lit@ m2{\ SNAP ！每次迭代一次PAD更新一次
>e7 w!v] SYNO 30 ！迭代次数为30次
JPX5Jm() c b k|LQ.O + W ?
/ A] av&4:O! 运行优化宏后，消除了边缘羽化，镜头结构如图3所示。由图可知，像差失控，特别是全视场。
图3 消除边缘羽化的三片式镜头
xJ|3}o:, 'Zdjd] 需要进一步优化，将光束大小设置为全视场光线高度的40%，可通过向AANT中添加VSET指令来完成，代码如下：
#O< 2wMb2< AANT
]KS|r+ AEC
(\ ze
T5 ACC
:Qg3B '; VSET 0.4 ！设置渐晕，指定光束大小为全视场光线的正常高度的40%；此命令须在生成光线命令之前
Q_b F^4gt GSR .5 10 5 M 0
RfMrGC^? GNR .5 2 3 M .7
8jE6zS }m GNR .5 1 3 M 1
}?pY ~f END
S[bFS7[ :dtX^I T 图4 三片式镜头重新优化，预期渐晕到40%的孔径
AiT&:'<UT pm-SDp> s 点击图标
打开WS工作表，在编辑窗格中输入CFIX指令，点击按钮'Update'。现在，为每个表面
e7<//~W7W 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
EPQ ~ V l%?D%'afN 2\xv Yf- 点击镜头的表面6，选择CAO半径，单击‘SEL’按钮。将顶部滑块指定给该孔径半径。将滑块向左移动，减小孔径。在全视场观察TFAN，在TFAN左侧40%的位置出现渐晕。如图5所示。
图5 调节表面6的孔径，镜头将在TFAN的左侧产生所需的渐晕
h ]rF2 B )19As8rL/o 在表面1上执行相同的操作，在TFAN右侧出现渐晕，如图6所示。
图6 调节表面1的孔径，镜头将在TFAN的右侧产生所需的渐晕
s^X(G!V{c W?a2P6mAh |=7ouFl 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束？
@iZ"I i &+ 我们可通光关闭开关65激活渐晕；也可在CW中键入指令WAP 3来激活渐晕。
图7 关闭开关65激活渐晕光束的镜头
MX%D %} N o5 (p&:1M w7H.&7rF 另外，也可通过声明一组VFIELD参数。在CW中输入FVF 0 .5 .8 .9 1；程序会计算出通光孔径的五个视场点的渐晕因素。（在使用FVF命令之前，必须为镜头指定一个实际光阑值。）
*[Ld\lRj l^s\^b=W PAD显示了应该呈现的渐晕光束，如图8所示。
图8 通光减小孔径和VFIELD来进行渐晕
v(v Lk\K7 7a@% ^G @! s6(iiB%d [Yx)`e 前面我们声明的孔径都是硬孔径CAO。现在，在WS中输入CFREE，单击‘Update’。镜头再次有默认孔径。这次是根据VFIELD光瞳计算的，如图9所示。
e> -a\g Jl^Rz;bQ- 图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
etX &o5A
现在，我们移除VSET指令重新优化，并进行边缘控制，你也可以通过边缘向导(MEW)调整边缘几何，如图10所示。
图10 最后三片式镜头。正确分配渐晕和孔径。
图10中相应的局部镜头放大结构
SCClD6k=V WAP 3和VFIELD设置渐晕后的镜头看起来大致相同，它们的区别在哪？答：
软件每次进行光线追迹时，WAP 3 都需要瞄准五条光线。这是一个相当缓慢的选择。而VFIELD 在完成这个计算之后，后续仅需要对准主光线，在请求的视场上进行快速插值 。
