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
\G=R hx f 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
ICbdKgLz 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
Cn;H@!8<s 图1中相应的局部放大镜头结构
N E2sD sq(Ar(L< 在CW中输入:SYNOPSYS AI>LE,打开该镜头的.RLE文件,代码如下:
%[\x%m) RLE !读取镜头
PnIvk]"Ab ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 !镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
wu!_BCIy FNAME 'C11L1.RLE ' !指定文件名为'C11L1.RLE'
sQ:VrXwP 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;
|vDoqlW 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
<Mn7`i APS -3 !定义表面3为实际光阑面;负号(-)表明真实光瞳有效;
x]><}!\<& WAP 3 !定义广角光瞳选项3
2<o[@w UNITS MM !定义
透镜单位为毫米
qVD!/;l OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
5;MK1l !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。
~q?"w:@;x 0 AIR !表面0(物面)的折射率为1
iC|6roO!jk 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
Ky9No"o 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 !表面1半径为21.49395mm,厚度为2mm;
sJI- 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
h}`&]2|] 率为1.62040602,波长3折射率为1.62755182;
ok%a|Zz+] 1 CTE 0.630000E-05 !定义表面1的热膨胀系数(CTE)
#D LT-G0 1 GTB S 'SK16 ' !定义表面1的玻璃
材料,S-玻璃库Schott,'SK16 ' -玻璃类型
e|5B1rMM 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
&PBWJ?@O)r 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR !定义表面2半径,厚度,折射率
_h=<_Z 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 !表面3外孔径为3.19251725
E}b>7L&w 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 !定义表面3半径,厚度
z@l!\m- 1Q&WoJLfR 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 !表面3的三个波长折射率
3@TG.)N4 3 CTE 0.830000E-05 !表面3的热膨胀系数
<W=[
sWJ 3 GTB S 'F4 ' !表面3的玻璃材料
*VC4s`< 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 !表面4的外孔径大小
_2gT1B 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR !表面4的半径,厚度,折射率
Z!RRe]"y 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 !表面5的外孔径大小
r6`^>c 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 !表面5的半径,厚度;
"Eok;io 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 !表面5的三个波长折射率;
IJ_'w[k 5 CTE 0.630000E-05 !表面5的热膨胀系数
=O3I[ 5 GID 'SK16 ' !表面5的玻璃类型为'SK16'
W:{PBb"x8 5 PIN 1 !表面5拾取表面1的折射率
z)W#&JFF 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 !表面6的外孔径大小
JM+sHHs 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR !表面6的半径,厚度,折射率
uU[[[LQq 6 TH 43.24303731 !表面6的厚度
]IHD:!Z-= 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
M~z(a3@[V 7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR !表面7的曲率,厚度,折射率
$O~F>.* END !以END结束
g3|Y$/J7P 'x45E.wYw =2g[tsY # McK46B z 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。
?`T6CRZhr 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。
Jp.3KA> w*6!?=jP ,Og[[0g vA2,&%jw 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:
C:s^s CHG !改变镜头
cFI7}#,5 CFREE !移除光阑孔径
P$(WdVG WAP 0 !默认近轴光瞳
@ yg|OA} END !以END结束
7SA-OFM vSYunI e}?1T7NPG] 运行代码后,得到具有默认孔径且无渐晕的三片式 镜头,如图2所示。镜头像质更差。
图2 具有默认孔径且无渐晕的三片式镜头,像质更差
p-Rm,xyL% 在CW中键入POP命令,显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解:
*,pZ fc 我们增加一个透镜,使镜头以F/4.5工作,因此UMC求解值为-0.1111。
-n=$[-w 代码如下:
gc,J2B]61 CHG !改变镜头
j:v~MrQ7| 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
wv7p,9Z[ 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。
L.IoGUxD STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
V`R)#G>IH% z,}c?BP t-eKruj+ 在CW中键入AEE命令,新建一个宏编辑器。优化宏代码如下:
AT%*
~tr LOG !日志编码,每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
c#\ah}]Vo PANT !
参数输入
]5o0 VLIST RAD ALL !改变所有表面半径
H IPcZ!p VLIST TH ALL !改变所有表面厚度
.y %pGi END !以END结束
;<bj{#mMv vB{;N
Nh1e1m? AANT !
像差输入
WIEx
'{ 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
(E"&UC[ 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
e9z$+h 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;
koncWyW 5-光线数,M-多色;0-轴上视场;
o;M.Rt\A 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;
p@cfY]<7 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;
HQ|o%9~ END !以END结束
%jbJ6c ;PfeP;z SNAP !每次迭代一次PAD更新一次
#L@} .Giz SYNO 30 !迭代次数为30次
~8H&m,{j #Dj"W8'zh _KSfP7VU #/n|@z' 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
iXUWIgr b"ol\&1
#
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:
P[Y{LKAbb AANT
?
-v AEC
VZT6;1TD$8 ACC
m%e^&N#%6r VSET 0.4 !设置渐晕,指定光束大小为全视场光线的正常高度的40%;此命令须在生成光线命令之前
Fe_::NVvk GSR .5 10 5 M 0
936Ff*%(l GNR .5 2 3 M .7
Tm%$J GNR .5 1 3 M 1
8N=%X-R% END
x !#Ma 90 图4 三片式镜头重新优化,预期渐晕到40%的孔径
I!|y;mh:it ri/t(m^{W 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
s"I-YFP%c 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
fnVW/23 Q `e~MD Nd]0ta 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
E/"YId `A ;jRL3gAe) 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
O{lIs_1.Z l?3vNa FeR :[y]p7;{f 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束?
a(PjcQ4dY 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
RpHpMtvNo/ ?60>'Xjj aqcFY8b
' 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。)
(\Rwf}gyR %iK%$ 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
R<0Fy =z e%PCe9 4^
c!_K&& #=X)Jx~ 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。
3x04JE3! o `b`*Z 图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
UJ7'JBT=k
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
B1|?RfCe 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 。