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
tbnH,* 打开保存在路径C:\Synopsys\Dbook\中示例镜头C11L1。
#W.vX?-'0 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
8/z3=O & 图1中相应的局部放大镜头结构
pfx3C* @/r^ %G 在CW中输入：SYNOPSYS AI>LE，打开该镜头的.RLE文件，代码如下：
kNu'AT#3| RLE ！读取镜头
O]f/r,4@ ID COOKE TRIPLET F/4.5 670 ！镜头标识(ID COOKE TRIPLET F/4.5)和日志编码(670)
1 T1 30L FNAME 'C11L1.RLE ' ！指定文件名为'C11L1.RLE'
0
ugT2% 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；
v/ *Y#(X 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
+UJuB APS -3 ！定义表面3为实际光阑面；负号(-)表明真实光瞳有效；
=)O,`.M.Y WAP 3 ！定义广角光瞳选项3
1FtM>&%4 UNITS MM ！定义
透镜单位为毫米
c9R 5w.t: OBB 0.000000 20.0000000 5.5550000 -2.9848806206109 0.0000000 0.0000000 5.5550000
*m%]zj0bo ！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。
TO2c"7td 0 AIR ！表面0(物面)的折射率为1
1<ro7A4hK 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
PSawMP w 1 RAD 21.4939500000000 TH 2.00000000 ！表面1半径为21.49395mm，厚度为2mm；
nA?H xo 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
L6>pGx 率为1.62040602，波长3折射率为1.62755182；
k%y9 aO 1 CTE 0.630000E-05 ！定义表面1的热膨胀系数(CTE)
a zjEq$<M 1 GTB S 'SK16 ' ！定义表面1的玻璃
材料，S-玻璃库Schott，'SK16 ' -玻璃类型
.qk]$LJF7 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
EQqx+J &! 2 RAD -124.0387000000000 TH 5.25509000 AIR ！定义表面2半径，厚度，折射率
smG>sEp2 3 CAO 3.19251725 0.00000000 0.00000000 ！表面3外孔径为3.19251725
%+ZJhHT 3 RAD -19.1051800000000 TH 1.25000000 ！定义表面3半径，厚度
+i\&6HGK;- R:p62c;Tv0 3 N1 1.61163844 N2 1.61658424 N3 1.62846980 ！表面3的三个波长折射率
yT{8d. Rh 3 CTE 0.830000E-05 ！表面3的热膨胀系数
(;VVC Aoy 3 GTB S 'F4 ' ！表面3的玻璃材料
~j#~ \Ir 4 CAO 3.15978037 0.00000000 0.00000000 ！表面4的外孔径大小
6 z,& i 4 RAD 21.9794700000000 TH 4.93473000 AIR ！表面4的半径，厚度，折射率
fj nT e 5 CAO 3.48158127 0.00000000 0.00000000 ！表面5的外孔径大小
,3I^?5 5 RAD 328.3317499999989 TH 2.25000000 ！表面5的半径，厚度；
`V[!@b: 5 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182 ！表面5的三个波长折射率；
E&Qi@Ty 5 CTE 0.630000E-05 ！表面5的热膨胀系数
7VK}Dy/Vvn 5 GID 'SK16 ' ！表面5的玻璃类型为'SK16'
qH"G m 5 PIN 1 ！表面5拾取表面1的折射率
-/ ]W+[ 6 CAO 4.00000022 0.00000000 0.00000000 ！表面6的外孔径大小
:V)lbn\ 6 RAD -16.7537700000000 TH 43.24303731 AIR ！表面6的半径，厚度，折射率
}FF W |f 6 TH 43.24303731 ！表面6的厚度
q_
=b<.; 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
;M]C1!D9# 7 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ！表面7的曲率，厚度，折射率
`RMI(zI3g. END ！以END结束
] 4+s$rG fAZiC+ d2X[(3 TwyM\9l7 WAP3选项调整入射光瞳尺寸，使得每个视场点处的边缘光线清除所有定义的透镜孔径。除了表面7之外的所有表面都被分配了一个硬通光孔径CAO。
?)'~~ @NkH WAP3选项是处理渐晕的一种方法。但是在
优化过程中，当镜头变化时，光束的大小可在每个表面发生变化，当你不知道完成后的光束大小时，将硬CAO指定到表面是无意义的。因此，在优化过程中永远不要使用WAP 3选项，只在必要时使用。
&;LqF#ZL tU"raP^ = 2!N8rHRt ~}Z\ :#U 相反，
采用分段渐晕。首先删除所有CAO和声明WAP，使用代码如下：
, n !vsIN CHG ！改变镜头
4E44Hzs CFREE ！移除光阑孔径
"i:T+#i({O WAP 0 ！默认近轴光瞳
2tayP@$ END ！以END结束
K!D
o8| hP J4Oj1O )o!XWh 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
H7i$xWs 在CW中键入POP命令，显示 表面6上有YMT求解而无曲率求解：
x*oWa, 我们增加一个透镜，使镜头以F/4.5工作，因此UMC求解值为-0.1111。
ThW,Y"
l 代码如下：
2A4FaBq" CHG !改变镜头
3M5#4n\v$ 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
,?
E&V _5 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。
Li 2Zndp STORE 3 !将镜头结果保存在透镜库3的位置
bg|!'1bD`5 @|ye q y_: doHF|<s 在CW中键入AEE命令，新建一个宏编辑器。优化宏代码如下：
=Cqv= LOG ！日志编码，每次SYNOPSYS运行都会自动分配一个日志编码
K[
.JlIP PANT ！
参数输入
0;,IKXK6X VLIST RAD ALL ！改变所有表面半径
IB.yU,v VLIST TH ALL ！改变所有表面厚度
%/kyT%1 END ！以END结束
vUC! fIG - ~O'vLG {#IPf0O AANT ！
像差输入
NV4g~ +n 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
S)He$B$pp 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
(_*
wt]"' 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；
l? #xAZx&_ 5-光线数，M-多色；0-轴上视场；
-6Tk<W
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；
Vbh6HqAHxJ 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；
cIXwiC8t END ！以END结束
F{k+7Ft c h%d^Gq~ SNAP ！每次迭代一次PAD更新一次
i 5h D# SYNO 30 ！迭代次数为30次
^SEdA =! O`FqD{ @V I
5ag6l E_ $z`or 运行优化宏后，消除了边缘羽化，镜头结构如图3所示。由图可知，像差失控，特别是全视场。
图3 消除边缘羽化的三片式镜头
e X&Gw{U-f g1DmV,W-Q 需要进一步优化，将光束大小设置为全视场光线高度的40%，可通过向AANT中添加VSET指令来完成，代码如下：
?_6YtR,{ AANT
"$p#&W69"J AEC
Vu0 KtG9 ACC
/I&wj^ 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
V6iL5& GSR .5 10 5 M 0
>L((2wfiN GNR .5 2 3 M .7
@-.? B GNR .5 1 3 M 1
mkvvNm3 END
S cnY3&rc ic6L9>[ 图4 三片式镜头重新优化，预期渐晕到40%的孔径
.R 44$F f F?6j 点击图标
打开WS工作表，在编辑窗格中输入CFIX指令，点击按钮'Update'。现在，为每个表面
Y{Ap80'\6 分配了一个硬孔径CAO,其大小与当前有效的默认CAO相同。
|oKu=/[K "i' bTVs M\/XP| 7 点击镜头的表面6，选择CAO半径，单击‘SEL’按钮。将顶部滑块指定给该孔径半径。将滑块向左移动，减小孔径。在全视场观察TFAN，在TFAN左侧40%的位置出现渐晕。如图5所示。
图5 调节表面6的孔径，镜头将在TFAN的左侧产生所需的渐晕
8 ?TKN~ja J$uM 03 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
SVP:D3) [_DPxM=V T)u4S[
& 但是为什么PAD显示的仍然是原始的、无渐晕的光束？
:x>T}C<Y 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
h sce:T B /dHs &SU, =7 [)' 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。）
5P^ U_ sn\;bq 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
%j]ST D.E N} />r D " mj^+u- G^h_ YjR`* 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。
9$WJ"] F+=urc >w 图9 分配默认孔径以符合VFIELD应用渐晕的镜头
[$ :,-Q @
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
tFU;SBt8Ki 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 。
