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
FW,D\51pTP 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
cCs:z 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
95/C4q 图1中相应的局部放大镜头结构
dQb?Zi7g t=#)3C`Q} 在CW中输入:SYNOPSYS AI>LE,打开该镜头的.RLE文件,代码如下:
n66_#X RLE !读取镜头
:z7!X.* ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 !镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
!T)>q%@ai FNAME 'C11L1.RLE ' !指定文件名为'C11L1.RLE'
DFMWgBL 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;
~r3g~MCHS 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
+l\Dp APS -3 !定义表面3为实际光阑面;负号(-)表明真实光瞳有效;
EQ -\tWY WAP 3 !定义广角光瞳选项3
!/SFEL@_B UNITS MM !定义
透镜单位为毫米
QNY{pk OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
o-_a0j !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。
;d4_l:9p 0 AIR !表面0(物面)的折射率为1
kCV OeXv 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
;a"Ukh 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 !表面1半径为21.49395mm,厚度为2mm;
'(}BfD P 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
q!4dK4`#5 率为1.62040602,波长3折射率为1.62755182;
>8so'7( 1 CTE 0.630000E-05 !定义表面1的热膨胀系数(CTE)
J4<*KL~a 1 GTB S 'SK16 ' !定义表面1的玻璃
材料,S-玻璃库Schott,'SK16 ' -玻璃类型
0Qz
\"gr 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
_=b[b]Ec$s 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR !定义表面2半径,厚度,折射率
Y9N:%[ :>W 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 !表面3外孔径为3.19251725
AyUVsIuPT= 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 !定义表面3半径,厚度
Z)<>d. `/O_6PQ} 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 !表面3的三个波长折射率
dj#<,e\ 3 CTE 0.830000E-05 !表面3的热膨胀系数
x8[8z^BV?e 3 GTB S 'F4 ' !表面3的玻璃材料
{<lV=0] 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 !表面4的外孔径大小
U\N`[k.F 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR !表面4的半径,厚度,折射率
e j~ /sO 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 !表面5的外孔径大小
s$;v )w$ 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 !表面5的半径,厚度;
_
i8}ld- 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 !表面5的三个波长折射率;
uB
BE!w_ 5 CTE 0.630000E-05 !表面5的热膨胀系数
4{TUoI6ii 5 GID 'SK16 ' !表面5的玻璃类型为'SK16'
(`&g 5 PIN 1 !表面5拾取表面1的折射率
_z;N|Xe 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 !表面6的外孔径大小
c72/e7gV 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR !表面6的半径,厚度,折射率
SFHa(JOS 6 TH 43.24303731 !表面6的厚度
N.]8qzW 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
YAO0>T<F 7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR !表面7的曲率,厚度,折射率
J
GdVSjNC END !以END结束
X!m/I
i$q BmZd,}{ d;z`xy(C lPH]fWt< WAP3选项调整入射光瞳尺寸,使得每个视场点处的边缘光线清除所有定义的透镜孔径。除了表面7之外的所有表面都被分配了一个硬通光孔径CAO。
Z`D#L[z$ 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。
TUT>* lH[N*9G( jm!G@k6TA <H.Ml>q:r 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:
j JW0a\0 CHG !改变镜头
j$,`EBf`:< CFREE !移除光阑孔径
W\"cp[b WAP 0 !默认近轴光瞳
7Y-GbG.' END !以END结束
xk,E
A U \(Iy>L. _.j KcDf 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
2axH8ONMu 在CW中键入POP命令,显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解:
yuND0,e 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。
/)|*Vzu 代码如下:
G 2mv6xK' CHG !改变镜头
}Vt5].TA 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
iS"rMgq 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。
b3Do{1BV STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
TR#5V@e.m ]5^u^ ZEB1()GB 在CW中键入AEE命令,新建一个宏编辑器。优化宏代码如下:
W>Zce="_gN LOG !日志编码,每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
6d_l[N PANT !
参数输入
*w!H -*` VLIST RAD ALL !改变所有表面半径
|
#,b1|af VLIST TH ALL !改变所有表面厚度
B!,})F$x END !以END结束
9%4rO\q >4;A(s` >LjvMj ] AANT !
像差输入
_:{XL c AEC !自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘厚度,防止边缘厚度太薄,默认值为1mm
)UWE.oBI ACC !自动控制玻璃元件中心厚度,防止中心厚度太厚,默认值为1inch
doG&qXw GSR .5 10 5 M 0 !校正轴上视场光线网格中的5条光线产生的XC像差;0.5-孔径占比;10-权重;
)J0'We 5-光线数,M-多色;0-轴上视场;
;yH/GN#O GNR .5 2 3 M .7 !校正0.7视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差;
DJeG GNR .5 1 3 M 1 !校正全视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差;
EPyFM_k END !以END结束
UlyX$f%2 f F?=W SNAP !每次迭代一次PAD更新一次
z*:^*, SYNO 30 !迭代次数为30次
JIK;/1 ^Xh9:OBF \OOj]gAe Nj?,'?'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
55Jk "V#8 pCv=rK@ 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:
$AoN,B> AANT
@}#$<6| AEC
Ix"uk6 h ACC
U:ZklDW 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
N~SG=\rP;o GSR .5 10 5 M 0
Dk:Zeo]+my GNR .5 2 3 M .7
[~ fJ/ GNR .5 1 3 M 1
^/c&Ud END
8%Pjx7'< \s[Uq 图4 三片式镜头重新优化,预期渐晕到40%的孔径
k0%4&pU Uc\\..Cf 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
PZQ}G*p3 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
8eL[,uw Kx ';mgG#$ 2Ui)'0 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
$$AKz\ .I[uXd 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
,_p_p^Ar\4 Ip|7JL0Z (eHvp 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束?
4u A;--j 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
#AE'arT< .BZw7
YV r'-)@| 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。)
t[%9z6t %
`\8z 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
zkB_$=sbn# Wk`G+VR+ P5kkaLzG C^]bXIb 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。
bNj| GIf s+9q: 图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
x-Yt@}6mvl
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
EPW
Iu)A 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 。