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    [原创]SYNOPSYS代码详解-渐晕输入和输出 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-02-18
    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) at${^,&  
    FNAME 'C11L1.RLE '                                !指定文件名为'C11L1.RLE' }kdYR#{s  
    LOG      670                             !日志编码;每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码,并自动增加; G eN('0  
    WAVL .6562700 .5875600 .4861300          !定义可见光三个波长,按长波到短波的顺序,默认权重为1 |S|0'C*  
    APS              -3                                            !定义表面3为实际光阑面;负号(-)表明真实光瞳有效; UMuqdLaT9  
    WAP       3                                          !定义广角光瞳选项3 ZFNM>C^  
    UNITS MM                                       !定义透镜单位为毫米 E8u :Fg s  
    OBB  0.000000   20.0000000    5.5550000  -2.9848806206109        0.0000000    0.0000000    5.5550000   aR ao\Wp|  
              !定义物体类型为OBB;第一个数字表明物体在无穷远处,边缘光线角度UMP0为0;第二个数字为半视场角;第三个数字为半孔径YMP1;第四个数字为表面1上主光线高度YP1;后面三个值是光线在X-Z平面上的相应值。 #.UooFk+Y  
       0 AIR                                                                             !表面0(物面)的折射率为1 Xy:'f".M~\  
      1 CAO     4.69068139      0.00000000      0.00000000  !表面1外孔径为4.69068139;X方向偏心为零;Y 方向偏心为零  8Br*  
       1 RAD     21.4939500000000   TH      2.00000000     !表面1半径为21.49395mm,厚度为2mm; K?,eIZ{.S  
       1 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182      !表面1,波长1折射率(N1)为1.61726800,波长2折射 A!No:?S  
                                                                                                 率为1.62040602,波长3折射率为1.62755182; sH(4.36+  
       1 CTE   0.630000E-05                                                  !定义表面1的热膨胀系数(CTE) ttuQ ,SD  
       1 GTB S    'SK16 '                                                         !定义表面1的玻璃材料,S-玻璃库Schott,'SK16 ' -玻璃类型 A9ia[2[  
       2 CAO      4.25560632       0.00000000       0.00000000   !表面2外孔径为 4.25560632,X方向无偏心,Y方向无偏心 %*lOzC  
       2 RAD   -124.0387000000000   TH      5.25509000 AIR  !定义表面2半径,厚度,折射率 ilEWxr;,  
       3 CAO      3.19251725       0.00000000       0.00000000   !表面3外孔径为3.19251725 mS5'q q;t  
       3 RAD    -19.1051800000000   TH      1.25000000          !定义表面3半径,厚度 -$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 vF0#]  
       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^$DXl@)h  
    END                                                                                                  !以END结束 O|=5+X  
    xDv$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$o+sl  
    M3ihtY  
    GOuBNaU {  
    *F0O*n*7W  
    相反,采用分段渐晕。首先删除所有CAO和声明WAP,使用代码如下: 8\HL8^6c5  
    CHG                         !改变镜头 Qn'Do4Le  
    CFREE                     !移除光阑孔径 H6%QM}t  
    WAP 0                      !默认近轴光瞳 "<ua G?:  
    END                         !以END结束 "S)2<tV  
    5S`_q&  
    6t/nM  
    运行代码后,得到具有默认孔径且无渐晕的三片式 镜头,如图2所示。镜头像质更差。
    图2 具有默认孔径且无渐晕的三片式镜头,像质更差
    ~XGBE  
    在CW中键入POP命令,显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解:
    =lY6v -MBw  
    我们增加一个透镜,使镜头以F/4.5工作,因此UMC求解值为-0.1111。 GSo&$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>rS   
    STORE 3                     !将镜头结果保存在透镜库3的位置
    HYm |  
    Syv[ [Ek  
    4Gz5Ju  
    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$n[:  
    VLIST TH ALL          !改变所有表面厚度 [P~6O>a5p  
    END                            !以END结束 ev~/Hf  
    aK>5r^7S  
    f}{ lRk  
    AANT                       !像差输入 >SRUC  
    AEC                          !自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘厚度,防止边缘厚度太薄,默认值为1mm Axp#8  
    ACC                          !自动控制玻璃元件中心厚度,防止中心厚度太厚,默认值为1inch J |4q9$  
    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{$0H  
    GNR .5 2 3 M .7       !校正0.7视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差; dQP7CP  
    GNR .5 1 3 M 1        !校正全视场光线网格中的光线产生的YC和XC像差; M]9oSi  
    END                          !以END结束 PL vz1}ts  
    ;VM',40  
    SNAP                        !每次迭代一次PAD更新一次 Zx$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!82  
    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
    38Rod]\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
    $lJu2omi1  
    [>`[1;aX  
    在表面1上执行相同的操作,在TFAN右侧出现渐晕,如图6所示。
    图6 调节表面1的孔径,镜头将在TFAN的右侧产生所需的渐晕
    /cmnX'z  
    NpmPm1Ix .  
    e[`E-br^  
    但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束? 3,`.$   
    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 。
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