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
Oq2H>eW`f 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
bY2Mw8e% 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
ya_'Oz!C 图1中相应的局部放大镜头结构
W vJ?e =P#!>*\ar 在CW中输入：SYNOPSYS AI>LE，打开该镜头的.RLE文件，代码如下：
yQA[X} RLE ！读取镜头
p&4n3%(R@ ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 ！镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
Nb#7&_f= FNAME 'C11L1.RLE ' ！指定文件名为'C11L1.RLE'
V 1:3 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；
P\ s+2/ 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
.]e6TFsrO APS -3 ！定义表面3为实际光阑面；负号(-)表明真实光瞳有效；
w3w*"M WAP 3 ！定义广角光瞳选项3
od}x7RI%m UNITS MM ！定义
透镜单位为毫米
u W|x)g11a OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
U]D.z}0 ！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。
,>UmKrYo 0 AIR ！表面0(物面)的折射率为1
Q*C4
q` 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
~1'468 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 ！表面1半径为21.49395mm，厚度为2mm；
`az `?`i7 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
1hviT& 率为1.62040602，波长3折射率为1.62755182；
PbPP1G') 1 CTE 0.630000E-05 ！定义表面1的热膨胀系数(CTE)
668bJ.M\O 1 GTB S 'SK16 ' ！定义表面1的玻璃
材料，S-玻璃库Schott，'SK16 ' -玻璃类型
nwo!A3w: 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
f`,Hr?H 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR ！定义表面2半径，厚度，折射率
[~<',,tA0| 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 ！表面3外孔径为3.19251725
Mak9qaWqF> 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 ！定义表面3半径，厚度
9-Qtj49 5tU"|10m3 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 ！表面3的三个波长折射率
\Ep/'Tj& 3 CTE 0.830000E-05 ！表面3的热膨胀系数
M0zD)@ 3 GTB S 'F4 ' ！表面3的玻璃材料
(d;(FBk=' 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 ！表面4的外孔径大小
8 -5 jr_* 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR ！表面4的半径，厚度，折射率
#Q@6:bBzv 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 ！表面5的外孔径大小
t60/f&A#7H 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 ！表面5的半径，厚度；
DP_Pqn8p&M 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面5的三个波长折射率；
62x< rph 5 CTE 0.630000E-05 ！表面5的热膨胀系数
L||yQH7n
5 GID 'SK16 ' ！表面5的玻璃类型为'SK16'
|<|, RI ? 5 PIN 1 ！表面5拾取表面1的折射率
i s?&%VY 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 ！表面6的外孔径大小
:UcS$M1LE 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR ！表面6的半径，厚度，折射率
mF}k}0 6 TH 43.24303731 ！表面6的厚度
[T }]Ma*CS 6 YMT 0.00000000 ！YMT求解在表面7上指定的轴向边缘光线高度为0时所对应的厚度
g$"eI/o 7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ！表面7的曲率，厚度，折射率
E@jl: -*E END ！以END结束
d95N$n
e-cb?.WU? pIn WKj[y1 _*$B|%k 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。
.r| vz6tU? 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。
px>> ]>ZMH JGDUC b~ 6J- }&U i>Bi&azx 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：
/e sk CHG ！改变镜头
J8v:a`bX& CFREE ！移除光阑孔径
;v +uv f WAP 0 ！默认近轴光瞳
6 +;2B<II END ！以END结束
0^&R7Rv c #KNq:@wp6 SfobzX}~Jh 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
'+I
2$xE 在CW中键入POP命令，显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解：
6>BDA ? 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。
@*"<U] 代码如下：
X_({};mz CHG !改变镜头
M}oj!xGB 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
Px7g\[] 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。
xFm{oJ!]& STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
T{H#]BF<E lZA>L,
\d ]t*P5 在CW中键入AEE命令，新建一个宏编辑器。优化宏代码如下：
.-u k LOG ！日志编码，每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
u4#~
i0@ PANT ！
参数输入
`? o1cf A
VLIST RAD ALL ！改变所有表面半径
mz VuQ VLIST TH ALL ！改变所有表面厚度
y5Wqu9C\Io END ！以END结束
ckjVa\ ;Q>3N ( 7YXXkdgbd AANT ！
像差输入
fpK0MS]=b 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
)Kk(P/s 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
~2A$R'x 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；
8@W/43K8- 5-光线数，M-多色；0-轴上视场；
FP'u)eU&3 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；
3@ F+ E\k 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；
(_&V9vat= END ！以END结束
4}8+)Pd M`C~6Mf+ SNAP ！每次迭代一次PAD更新一次
P$6f +{ SYNO 30 ！迭代次数为30次
&Rl3y\
r %AEK[W+0 ptWG@"j/b >uchF8)e| 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
4'{hI;&a& 2 .Eu+*UC 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：
itC *Z6 ^ AANT
b ?2X>QJ AEC
lGnql 1( ACC
Q 9gFTLQ 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
yrE,, N%I GSR .5 10 5 M 0
ny GNR .5 2 3 M .7
V:F+HMBk GNR .5 1 3 M 1
tgvpf /cQ END
S1az3VJI\ o3i,B),K 图4 三片式镜头重新优化，预期渐晕到40%的孔径
= 8$0 $d Ql:
b1C, 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
RlslF9f 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
{Ukc D+.Y K?FX<PT Qw6KX#n 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
iFwyh`Bcg =!g/2;-or 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
RvPniT(<? $&xuVBs :?$Sb8OuIL 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束？
oc3dd "8}@ 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
[DotS\p !z a* W_fxb PzMlua 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。）
43{_Y] 4Wi8 $ 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
/jjW/ lr xq Q~| 5D]30
d-ag 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。
] F"(OWW z<yNG/M1>U 图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
[xZ/ZWb/
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
^)9MzD^_nV 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 。
