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
d {a^ 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
MOY .$M,1 只需在CW窗口键入：SYNOPSYS AI>FETCH C10L1,并点击“Enter”键。然后点击按钮
得到PAD图，如图1所示，它是一个具有渐晕的三片式
镜头。由图1可知，上下视场点（绿色和蓝色）的
光束尺寸远小于轴上光束（红色）。
图1 具有渐晕的三片式镜头
.R ;HH_ 图1中相应的局部放大镜头结构
7\' vSHIL ` ZXX[&C 在CW中输入：SYNOPSYS AI>LE，打开该镜头的.RLE文件，代码如下：
Xz&Hfs"/J RLE ！读取镜头
i2/:'
i ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 ！镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
a t${^,& FNAME 'C11L1.RLE ' ！指定文件名为'C11L1.RLE'
}kd YR#{s 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；
G eN('0 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
|S|0'C* APS -3 ！定义表面3为实际光阑面；负号(-)表明真实光瞳有效；
UMuqdLaT9 WAP 3 ！定义广角光瞳选项3
ZFNM> C^ UNITS MM ！定义
透镜单位为毫米
E8u :Fg s OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
aR ao\Wp| ！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。
#.U ooFk+Y 0 AIR ！表面0(物面)的折射率为1
Xy:'f".M~\ 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
8Br* 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 ！表面1半径为21.49395mm，厚度为2mm；
K?,eIZ{.S 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
A !No:?S 率为1.62040602，波长3折射率为1.62755182；
sH(4.36+ 1 CTE 0.630000E-05 ！定义表面1的热膨胀系数(CTE)
ttuQ ,SD 1 GTB S 'SK16 ' ！定义表面1的玻璃
材料，S-玻璃库Schott，'SK16 ' -玻璃类型
A9ia[2[ 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
%* lOzC 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR ！定义表面2半径，厚度，折射率
ilEWx r;, 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 ！表面3外孔径为3.19251725
mS5'q q;t 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 ！定义表面3半径，厚度
-$J\BkI LCx{7bN1ro 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 ！表面3的三个波长折射率
mBSa*s) 3 CTE 0.830000E-05 ！表面3的热膨胀系数
vF 0#] 3 GTB S 'F4 ' ！表面3的玻璃材料
N|Xx#/ 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 ！表面4的外孔径大小
s3kHNDdC 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR ！表面4的半径，厚度，折射率
pw"
!iG} 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 ！表面5的外孔径大小
at]=SA 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 ！表面5的半径，厚度；
0m $f9b|Q? 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面5的三个波长折射率；
< 61T)7 5 CTE 0.630000E-05 ！表面5的热膨胀系数
G
<
Z)y# 5 GID 'SK16 ' ！表面5的玻璃类型为'SK16'
y{+$B
Y$_ 5 PIN 1 ！表面5拾取表面1的折射率
q%%8oaEI 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 ！表面6的外孔径大小
z$$ E7i 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR ！表面6的半径，厚度，折射率
2%i_SX [ 6 TH 43.24303731 ！表面6的厚度
] /hF!eO 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
kg?[
7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ！表面7的曲率，厚度，折射率
z^$DXl@)h END ！以END结束
O|=5+X xD v$z.=Y ?pn<lW8d (+ q#kKR 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。
5wYYYo= 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。
hJ$o+sl M3 ihtY GOu BNaU { *F0O*n*7W 相反，
采用分段渐晕。首先删除所有CAO和声明WAP，使用代码如下：
8\HL8^6c5 CHG ！改变镜头
Qn'Do4Le CFREE ！移除光阑孔径
H6%QM}t WAP 0 ！默认近轴光瞳
"<ua G?: END ！以END结束
"S)2<tV 5S`_q& 6t /nM 运行代码后，得到具有默认孔径且无渐晕的三片式 镜头，如图2所示。镜头像质更差。
图2 具有默认孔径且无渐晕的三片式镜头，像质更差
~XGBE 在CW中键入POP命令，显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解：
=lY6v -MBw 我们增加一个透镜，使镜头以F/4.5工作，因此UMC求解值为-0.1111。
GSo&$T;B6 代码如下：
mW~t/$Y$ CHG !改变镜头
Tlc3l} B*Z 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
&< hDl<E 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。
A2>r S STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
HYm
| Syv[ [Ek 4G z5Ju 在CW中键入AEE命令，新建一个宏编辑器。优化宏代码如下：
D#Qfa!=g LOG ！日志编码，每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
`2N&{( PANT ！
参数输入
f d~a\5%e VLIST RAD ALL ！改变所有表面半径
nF$n[: VLIST TH ALL ！改变所有表面厚度
[P~6O>a5p END ！以END结束
ev~/Hf aK>5r^7S f}{ l Rk AANT ！
像差输入
> SRUC AEC ！自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘厚度，防止边缘厚度太薄，默认值为1mm
Axp#8 ACC ！自动控制玻璃元件中心厚度，防止中心厚度太厚，默认值为1inch
J |4q9$ 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；
}*eiG 5-光线数，M-多色；0-轴上视场；
ZccQ{$0H GNR .5 2 3 M .7 ！校正0.7视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差；
dQ P7CP GNR .5 1 3 M 1 ！校正全视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差；
M]9oSi END ！以END结束
PL vz1}ts ;VM',40 SNAP ！每次迭代一次PAD更新一次
Zx$q,Zo< SYNO 30 ！迭代次数为30次
wkNf[>jX? i
T* !3 =2+';Xk \ kkWqP20q 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
4cZig\mE; WZ}je!8 2 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：
}{FKs!(4 AANT
CbPCj.MH AEC
2K >tI9); ACC
ifA=qn0=} 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
^Ej4^d GSR .5 10 5 M 0
j5hM |\] GNR .5 2 3 M .7
tF:'Y ~3 p GNR .5 1 3 M 1
!%w#h0(b END
jC_7cAsl 3Ee8_(E\
图4 三片式镜头重新优化，预期渐晕到40%的孔径
38Ro d]\E 8R !3}kx 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
?Q$LIoR 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
JiFy.Pf r]! <iw +a'QHtg 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
$lJu2omi1 [>`[1;a X 在表面1上执行相同的操作，在TFAN右侧出现渐晕，如图6所示。
图6 调节表面1的孔径，镜头将在TFAN的右侧产生所需的渐晕
/cmnX'z NpmPm1Ix . e[`E-br^ 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束？
3,`.$
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
Rg:3}T`~n C):RE<X >;E[XG^ 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。）
79.J`}# 8 I'1~d%$ 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
o;#{N~4[$ e"jA#Y # qF9rY)ifm HSt|Ua.c/h 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。
.aRL'1xHl tykA69X\W 图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
%}z/_QZ
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
[V#"7O vl 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 。
