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
qYj
EQz 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
1MI/:v y- 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
xcfE L_'o 图1中相应的局部放大镜头结构
gE^
{@^ '6*^s&H~ 在CW中输入：SYNOPSYS AI>LE，打开该镜头的.RLE文件，代码如下：
qn}w]yGW RLE ！读取镜头
p(/PG+ ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 ！镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
D 2x-Wa FNAME 'C11L1.RLE ' ！指定文件名为'C11L1.RLE'
Q/ rOIHiI 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；
'Dyt"wfo 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
j!9p#JK#u APS -3 ！定义表面3为实际光阑面；负号(-)表明真实光瞳有效；
E/@w6uIK[ WAP 3 ！定义广角光瞳选项3
6jFc' UNITS MM ！定义
透镜单位为毫米
g+h)s!$s B OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
x_lCagRGC4 ！定义物体类型为OBB；第一个数字表明物体在无穷远处，边缘
光线角度UMP0为0；第二个数字为半视场角；第三个数字为半孔径YMP1；第四个数字为表面1上主光线高度YP1；后面三个值是光线在X-Z平面上的相应值。
, Z*Fo: q 0 AIR ！表面0(物面)的折射率为1
/I|.^ Id| 1 CAO 4.69068139 0.00000000 0.00000000 ！表面1外孔径为4.69068139；X方向偏心为零；Y 方向偏心为零
V,?i]q;5 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 ！表面1半径为21.49395mm，厚度为2mm；
h?[3{Z ^ 1 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面1，波长1折射率(N1)为1.61726800，波长2折射
hmJ{'D1" 率为1.62040602，波长3折射率为1.62755182；
:lQl;Q -e 1 CTE 0.630000E-05 ！定义表面1的热膨胀系数(CTE)
.-t#wXEi 1 GTB S 'SK16 ' ！定义表面1的玻璃
材料，S-玻璃库Schott，'SK16 ' -玻璃类型
NqcmjHvy 2 CAO 4.25560632 0.00000000 0.00000000 ！表面2外孔径为 4.25560632，X方向无偏心，Y方向无偏心
a]^hcKo4 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR ！定义表面2半径，厚度，折射率
fNOsB^Y 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 ！表面3外孔径为3.19251725
p$^}g: 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 ！定义表面3半径，厚度
1qXqQA ~[bS+ ]d! 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 ！表面3的三个波长折射率
=pQA!u]QE 3 CTE 0.830000E-05 ！表面3的热膨胀系数
NBzyP)2) 3 GTB S 'F4 ' ！表面3的玻璃材料
F/z$jj) 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 ！表面4的外孔径大小
[|PVq #( 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR ！表面4的半径，厚度，折射率
/Y:1zLs% 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 ！表面5的外孔径大小
v2R41*z, 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 ！表面5的半径，厚度；
%O-RhB4q 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面5的三个波长折射率；
sU"D%G 5 CTE 0.630000E-05 ！表面5的热膨胀系数
c%-s_8zvi 5 GID 'SK16 ' ！表面5的玻璃类型为'SK16'
VF1)dd 5 PIN 1 ！表面5拾取表面1的折射率
`WvNN>R 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 ！表面6的外孔径大小
4/;
X- 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR ！表面6的半径，厚度，折射率
DI O @Zo 6 TH 43.24303731 ！表面6的厚度
S'~Zlv 3` 6 YMT 0.00000000 ！YMT求解在表面7上指定的轴向边缘光线高度为0时所对应的厚度
Oo{+W 5[ 7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ！表面7的曲率，厚度，折射率
/HR9( j6 END ！以END结束
1(6B|w5+ ??tyz4$; "4N%I 7e $\|~< WAP3选项调整入射光瞳尺寸，使得每个视场点处的边缘光线清除所有定义的透镜孔径。除了表面7之外的所有表面都被分配了一个硬通光孔径CAO。
:<Z*WoEmt WAP3选项是处理渐晕的一种方法。但是在
优化过程中，当镜头变化时，光束的大小可在每个表面发生变化，当你不知道完成后的光束大小时，将硬CAO指定到表面是无意义的。因此，在优化过程中永远不要使用WAP 3选项，只在必要时使用。
qGG *xB9~ : MK"PCE5^i6 P~n I6/r1 相反，
采用分段渐晕。首先删除所有CAO和声明WAP，使用代码如下：
-
Z?rx5V;t CHG ！改变镜头
NQS@i'W=g CFREE ！移除光阑孔径
`c@KlL*!Q WAP 0 ！默认近轴光瞳
]Hk8XT@Q+ END ！以END结束
Qd"{2> "5Oi[w&F5 !Irmc*;QE 运行代码后，得到具有默认孔径且无渐晕的三片式 镜头，如图2所示。镜头像质更差。
图2 具有默认孔径且无渐晕的三片式镜头，像质更差
AnVj
'3 在CW中键入POP命令，显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解：
pVe@H Jy6G 我们增加一个透镜，使镜头以F/4.5工作，因此UMC求解值为-0.1111。
)%p.v P'p 代码如下：
"-JJ6Bk CHG !改变镜头
:_v/a+\ n 6 UMC -.1111 !UMC求解在表面6的曲率，并给出相对于光轴的近轴轴向边缘光线角U的规定
3f9J! B`n 值。U的正切值为1/(2*FNUM)=0.1111,负号表示边缘光线在图像下端。
xzF@v> 2S+ STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
ypE cjVP D iyNyj44
H <-uE pF 在CW中键入AEE命令，新建一个宏编辑器。优化宏代码如下：
cQEK>aA d LOG ！日志编码，每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
WHxq - &= PANT ！
参数输入
"'p;Udt/Qm VLIST RAD ALL ！改变所有表面半径
lO},fM2j VLIST TH ALL ！改变所有表面厚度
B6r~4=w_ END ！以END结束
^SnGcr|a' ]F5?>du@~ e|Iylv[3 AANT ！
像差输入
)qs>Z?7 AEC ！自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘厚度，防止边缘厚度太薄，默认值为1mm
#I[tsly} ACC ！自动控制玻璃元件中心厚度，防止中心厚度太厚，默认值为1inch
`9M:B& GSR .5 10 5 M 0 ！校正轴上视场光线网格中的5条光线产生的XC像差；0.5-孔径占比；10-权重；
KB+,}7 5-光线数，M-多色；0-轴上视场；
+
5 E6| GNR .5 2 3 M .7 ！校正0.7视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差；
") kE 1D% GNR .5 1 3 M 1 ！校正全视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差；
s hjb b END ！以END结束
eaP,M kK& @F)51$Ld SNAP ！每次迭代一次PAD更新一次
% !$ua_8 SYNO 30 ！迭代次数为30次
TNBFb_F 6L Z(bP'd; 'J~{8w,. \y?V ou/ 运行优化宏后，消除了边缘羽化，镜头结构如图3所示。由图可知，像差失控，特别是全视场。
图3 消除边缘羽化的三片式镜头
cl4`FU NN1d?cOn 需要进一步优化，将光束大小设置为全视场光线高度的40%，可通过向AANT中添加VSET指令来完成，代码如下：
nokk! v / AANT
*qKPZb~ AEC
tcOgF: ACC
vgRjd1k.\y VSET 0.4 ！设置渐晕，指定光束大小为全视场光线的正常高度的40%；此命令须在生成光线命令之前
M B|+F GSR .5 10 5 M 0
j|3p.Cy GNR .5 2 3 M .7
fis** f0 GNR .5 1 3 M 1
kzPHPERA] END
K(RG:e~R0i n%PHHu
图4 三片式镜头重新优化，预期渐晕到40%的孔径
wN/d
J v-2_ # 点击图标
打开WS工作表，在编辑窗格中输入CFIX指令，点击按钮'Update'。现在，为每个表面
>0kn&pe7#T 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
^t4T8ejn HJ[@;F|aU 0g% `L_e_ 点击镜头的表面6，选择CAO半径，单击‘SEL’按钮。将顶部滑块指定给该孔径半径。将滑块向左移动，减小孔径。在全视场观察TFAN，在TFAN左侧40%的位置出现渐晕。如图5所示。
图5 调节表面6的孔径，镜头将在TFAN的左侧产生所需的渐晕
6jjmrc[#}X x5 \C MW W 在表面1上执行相同的操作，在TFAN右侧出现渐晕，如图6所示。
图6 调节表面1的孔径，镜头将在TFAN的右侧产生所需的渐晕
PR?Ls{}p\ e m`z=JGG x aQ]Vjw 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束？
b%<-(o/ 我们可通光关闭开关65激活渐晕；也可在CW中键入指令WAP 3来激活渐晕。
图7 关闭开关65激活渐晕光束的镜头
.G# wXsJj B- `d7c5 & Ji!*~sE 另外，也可通过声明一组VFIELD参数。在CW中输入FVF 0 .5 .8 .9 1；程序会计算出通光孔径的五个视场点的渐晕因素。（在使用FVF命令之前，必须为镜头指定一个实际光阑值。）
d` 9% :2qE @ , 0W( PAD显示了应该呈现的渐晕光束，如图8所示。
图8 通光减小孔径和VFIELD来进行渐晕
[#S[= % 7Pspx'u /bm$G"%d @ht= (Jk9 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。
M]&F1< 7+wy`xi 图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
6$-Ex
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
4'JuK{/ A7 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 。
