使用不同优化程序来改善透镜设计
参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》书中第九章
/a9CqK 初始结构透镜为C9L1,其扩展名为.RLE。选择保存路径为C:\Synopsys\Dbook\。 9XhH*tBn7(
在CW窗口键入:SYNOPSYS AI>FETCH C9L1,并点击“Enter”键。然后点击PAD按钮得到二维图,如图1所示: ~Nf|,{[(5
TAqX
f_ 图1 初始透镜结构(改善前)
mx}4iO:Xp 从图1得出初始镜头结构的光程差为0.10000个波长。
.g?D3$|K 在CW窗口键入:MMF,选择“Multicolor”选项,然后点击“Execute”,得到MTF分布图,如图2所示。
,?HM5c{'[Y gv D*^ 图2 初始镜头结构(改善前)的MTF
`M(st%@n 初始透镜使用的是WAP 3(广角光瞳WAP 3选项调节每个视场角上YMP1值和XMP1值来控制光瞳尺寸和形状),现在对系统进行调整。 NFC/4
代码如下: -@Urq>^v T
CHG !改变透镜 u^#e7u
WAP 1 !定义广角光瞳,保持入射光束半径为YMP1对于所有视场角恒定,测量垂直于主光线。 q~Al[`K
19 UMC -0.14286 !求出在表面19的曲率,并给出相对于光轴的近轴轴向边缘光线角U的规定值。角U的 M*C1QQf\N
正切值为1/(2*FNUM)=0.14286,这里的F数为3.5,减号表示光线角度为负。 p L^3*B.Nr
CFREE !移除光阑处的孔径 N2Ysi$
END !必须以END结束,与CHG呼应 g#Ta03\
YU!s;h
优化程序代码如下: E@#<p-@~
PANT !参数输入 5uOz #hN
VLIST RAD ALL !改变所有表面半径;RAD变量不用于平面; 3+vVdvu%
VLIST TH ALL EXCEPT 1 LB2 !除表面1和表面20外,改变剩余表面的厚度TH;LB2是指倒数第二个表面 -M_>]ubG
VLIST GLM 3 5 7 9 12 14 16 18 !改变表面3,5,7,9,12,14,16,18的玻璃模型,GLM变量用于被定义的表面 x9S9%JG :
END !必须以END结束,与PANT呼应 #!%zf{(C+
_OS,zZ0 SU6Aq?`@ AANT !
像差输入;
1L!jI2~x} AEC !自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘羽化,防止边缘厚度太薄.默认值为1mm厚度,权重为1;即应使边缘厚度不小于1mm;
W-Vc6cq ACC !自动控制玻璃元件的中心厚度,防止中心厚度太厚,默认值为1英寸,权重为1; 即应使透镜中心厚度小于25.4mm;
)CmHC3 F?0Q AA M 89.6 1 A TOTL !控制透镜总长,89.6-目标值,1-权重,A-添加,TOTL-总长
7,8TMd1`M 0IP0zil M 0 50 A GIHT !控制全视场畸变,等于高斯像高(GIHT)减去全视场的主光线高度(Y坐标);0-目标值,
-_eG/o=M S P YA 1 50-权重,A-添加,GIHT-高斯像高,S-减去,P- 主波长,YA-Y坐标,1-全视场
Y> ATL >3&V"^r(| M 0 50 A GIHT !控制0.8视场畸变,等于高斯像高(GIHT)乘以常数0.8,然后减去0.8视场的主光线高度;
KmM:V2@A$ MUL CONST 0.8
TIR Is1 S P YA .8
O6ugN-d> +Z86Qz_ M 0 50 A GIHT !控制半视场畸变,等于高斯像高(GIHT)除以常数2,然后减去0.5视场的主光线高度;
{MTtj4$ DIV CONST 2
N93R(x)% S P YA .5
UI%4d3 4\g[& M 0 20 A P HH .7 !控制0.7视场远心,即0.7视场的主光线与光轴平行;0-目标值,20-权重,A-添加,P-主波长,HH-光线经表面折射后,在Y-Z平面内的光线投影的正切;0.7-视场值;
]mUt[Yy:z M 0 20 A P HH 1 !控制全视场远心
6l &!4r@}
i1A<0W|
GSO 0 0.1 5 M 0 !校正0视场弧矢面中产生的光线网格OPD像差;0-孔径权重占比,0.1-权重,5-光线数, M-多色,0-视场
b!`Ze~V GNO 0 0.05 4 M .7 !校正0.7视场光线网格OPD像差;
Jf\`?g3# GNO 0 0.05 4 M 1 !校正全视场光线网格OPD像差;
wu &lG!# END !必须以END结束,与AANT呼应
s.n:;8RibP L/I ]
NA!U SNAP !每迭代一次PAD更新一次;SNAP是SNAPSHOT的简写,用来设置PAD更新频率;
pjFj{ SYNO 30 !迭代次数为30次;SYNO是SYNOPSYS的简写;
j]]5&u/l o)x&|0_ 优化完成以后,然后进行
模拟退火(55,2,50)优化。点击图标
打开对话框进行退火设置,如下图:
n:b,zssP [attachment=98330]
ccp9nXv 数字55表示起始温度;数字20表示冷却速率;数字50表示优化次数;Quiet表示开启安静模式,避免在命令窗口上将有大量数据滚动。
25 :v c0 透镜明显被改善,如图3所示:
:nc%:z=O dK,=9DQy5 2;3&&yK2b 图3 运行优化,模拟退火后的透镜
YnW9uy5 接下来,运行自动删除元件功能AED,将AED一行指令添加到PANT 指令之前,如下:
3Co1bY: [McqwU/Q AED 3 Q 3 18 !自动寻找表面3与表面18之间的元件删除,使元件移除后对评价函数的影响最小;第一个参数3表示将优化结果保存在透镜库3中;Q-安静模式;3-表面3;18-表面18;
5p5"3m;M7 然后重新优化。结果表明透镜的表面14可被移除。
W
tHJG5 移除元件后,再删除CHG文件,注释掉AED行。并将优化代码中的变量VLIST GLM 3 5 7 9 12 14 16 18改成VLIST GLM ALL(因为透镜表面都已经重新编号了,使用VLIST GLM ALL,可以改变所有已经是玻璃模型的元件。)进行优化,并进行模拟退火优化,最终结果如图4所示:
a1u4v/Qu9 1uR@ZK 图4 在优化程序中用AED移除元件,并使用模拟退火优化
AED功能每运行一次,就会自动删除一个元件。
rKdsVW 接下来,运行自动插入元件功能AEI,将AED一行指令改变成AEI指令,如下:
*.+F]- AEI 3 3 17 0 0 0 20 1 !自动在表面3和表面17之间寻找最佳元件位置并插入元件;3-将优化结果保存在透镜库3中;3-透镜表面3;17-表面17;0-FLAG标志;0-起始半径;0-起始厚度;20-温度;1-冷却;
L~by `q N_ 然后重新优化。结果表明在透镜的表面16插入了一个元件。接着注释掉AEI行,重新优化,然后退火。最终结果如图5所示:
sG[qlzR=8 E|SmvIV- JO&RuAq 图5 使用AEI插入新元件后,然后优化,退火得到的透镜
AEI功能每运行一次,就会自动插入一个元件。