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    [原创]设计容易制造加工的非球面:SYNOPSYS 光学设计软件 [复制链接]

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    离线optics1210
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2018-09-11
    — 本帖被 cyqdesign 从 光学理论,设计与产业化 移动到本区(2018-12-29) —

    在本课中,将展示如何将非球面项添加到球面,从而改善图像。 然后我们重新优化它,控制非球面与最接近球面(CFS)的RMS偏离,以便更容易制造。

    这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

    (如果您想自己运行此案例,则初始镜头名字为6.RLE。)

    让我们做一个简单的优化运行。 首先,我们只使用球面。 这是MACro:

        FETCH 6

        PANT

        VLIST RAD 1 2 3 4 6

        VY 1 TH 20 3 VY 2 TH

        VY 3 TH 20 3

        VY 5 TH

        VLIST GLM 1 3

        END

        AANT

        AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION

        ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL

        GNR .5 1 3 2 0

        GNR .5 1 3 2 .5

        GNR .5 1 3 2 .7

        GNR .5 1 3 2 1.

        GNR .5 1 2 1 0

        GNR .5 1 2 3 0

        GNR .5 1 2 1 1

        GNR .5 1 2 3 1

        END

        SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS

        SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES

    镜头质量得到改善,但5阶球差和三阶球差没有平衡:

    转换成非球面。 将下面的行添加到PANT文件并重新优化。

        VY 1 G 3

        VY 1 G 6

        VY 1 G 10

    现在镜头要好得多,正如所期望的那样 - 但是非球面表面看起来是什么样的? ASY列表给出了系数:

        SPECIAL SURFACE DATA

        ______________________________________________________________________________

         SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE

        G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)

    我们使用了22个G非球面系数项中的三个。 查看该表面与最贴近的球面的贴合程度(CFS)。 输入命令

        ADEF 1 PLOT.

    该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们看看我们是否可以通过更容易制作的非球面获得类似的性能。 在AANT文件中添加了这些行

        M 0 100 CLINK

        ADEF 1

        CD1 FILE 6

        = CD1

    这里我们使用CLINK选项,它使优化程序运行下一个命令(在这种情况下为ADEF),然后从文件缓冲区中获取所需的数量。 (要了解此强大功能,请在中键入HELP CLINKCW)。

    SYNOPSYS已经有了这种分析的命令,如用户手册的第10.3.3节所述,但如果没有,你会怎么做? 本课程展示了如何使用其他功能来执行相同的操作,并且如果您想要执行没有命令的操作,最好知道如何使用其他功能。

    加权因子100来自哪里? 非球面和CFS之间的RMS差异为0.00042,其他像差中最大的差异为0.045。 (要查看这些值,可以使用方便的FINAL nb命令。我们输入FINAL 5,查看五个最大的像差,并得到下表(它位于FINAL ERROR列中)):

        FINAL 5

        ABERRATION LIST

                NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT

           81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286

             A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000

          103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204

             A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000

          157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829

             A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000

          161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462

             A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000

          163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917

             A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000

    因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 当我们看到事情如何发展时,当然可以稍后再调整它。

    我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行? 简单。 当ADEF命令运行时,它会将其部分输出的副本放入AI缓冲区。 运行该命令后,询问AI问题

        BUFFER?

    看看放在哪里。

        BUFF?

        The current FILE BUFFER contains

        1    0.02051954  BEST FIT CV

        2    48.73404382  BEST FIT RD

        3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT

        4    0.50763222  VOL. REMOVED

        5    0.00097815  PEAK DIFF.

        6    0.00031781  RMS DIFF.

    位置编号6具有所需的RMS差异 - 我们想要控制的数量。 所以我们运行这个新的优化,光扇图几乎没有变化。 现在非球面看起来像什么?

        SYNOPSYS AI>ASY

         SPECIAL SURFACE DATA

         ______________________________________________________________________________

          SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE

         G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8)

        ADEF 1 PLOT

    现在RMS差异仅为0.00018。 在这里,我们的镜头只有43%的非球面偏离,并且性能基本相同。

    现在调整加权因子可能是有意义的,分阶段增加它直到性能开始降低。 这可能会产生比上面更容易制作的镜头。

    通过简单地拾取FILE 5而不是6,我们也可以控制峰值差异而不是RMS。让我们试试这个想法。 将额外的AANT条目更改为

        M 0 50 CLINK

        ADEF 1

        CD1 FILE 5

        = CD1

    并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。

    制造这种非球面有多难? 让我们来看看:

        ADEF 1 FRINGES

    这是一个非常漂亮的柔和的非球面,只有一些条纹到最合适的球面。 条纹是双通的; 实际差异只是显示的一半。

    使用这些工具,人们可以利用非球面元件,同时注意它们易于制造。

    [ 此帖被optics1210在2019-01-14 22:30重新编辑 ]
     
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    只看该作者 1楼 发表于: 2018-09-27
    good, thanks
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    只看该作者 2楼 发表于: 01-14
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    小志250:good, thanks (2018-09-27 12:56)  z QoMHFL3  
    }@@1N3nnxV  
    谢谢,有什么问题,请随时联系我!
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