SYNOPSYS 光学设计软件课程十九：DOE在现代镜头设计中的应用
Zv9JkY=+@
在本课中，我们将重新设计一个5片镜片的镜头，然后在某处添加衍射光学元件（DOE），查看是否可以改善其性能。 xcmg3:s
通过MDS对话框中的定义选项将创建一个MACro，它将运行DSEARCH命令，并填充所有数据。 Wj|W B*B
该设计将输入F / 3.5，半视场角为25度，孔径为12毫米。 我们选择使用SPECIAL AANT代码来控制后焦，这样可以使后焦长度大于22毫米。 我们还要求主光线角度不能过大。 :X'B K4EN
当我们单击OK 按钮时，程序会加载我们的MACRO。 我们在顶部添加了CORE 16指令，以加快我们的8核超线程PC的速度，并指定一个长延迟（因此它不会要求中止其他内核，这可能需要更长时间）和一个数量为6的网格（因为非球面和DOE会导致高阶孔径像差）。 2>k*9kyp
CORE 16 I) ` +:+P
DSEARCH 1 QUIET j;y(to-e>D
SYSTEM :fL7"\
pf~
ID 5-ELEMENT LENS FOR DOE STUDY \C>IVz<O
OBB 0 25 12 obF|;fwPnR
WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 >%92,hg
7~Inxk;
UNITS MM H3R{+ 7
END W&9 qgbO]
GOALS 0v SPeZ
ELEMENTS 5 =,N"% }
FNUM 3.5
hO.b?>3NL
BACK 0 0 LFi* O&
TOTL 0 0 zT&"rcT">
STOP MIDDLE rBQ< 5.
STOP FREE Myg;2 .
RSTART 50 100 200 400 f m^`
RT 0.5 _)= e`9%
FOV 0.0 .4 .6 .85 1 %SIll
FWT 5.0 3.0 3 3 3 U&R)a|
7R
NPASS 100 P
nE7}
DELAY 9999 0F- +)S?M[
NGRID 6 Z>y6[o
ANNEAL 200 20 Q psIo[.$rTk
COLORS 3 P#!g P3
SNAPSHOT 10 0Mn |Yb4p
QUICK 40 100
C&qo$C
END :'<;]~f
SPECIAL PANT 'JdK0w#
K7JZUS`C!
END %2I>- 0]B
SPECIAL AANT H"w;~;h
ACA 60 .1 1 )_j(NX-C:
ADT 6 .1 1 x5PM ]~"p
M 0 .01 A P HH 1 "dt} k$Gr
LLL 22 1 1 A BACK \ Qx%7 6
LUL 250 1 1 A TOTL RaSuzy^`*]
END 5p~5-_JX
GO jf;n*
0%&}w UjV
我们要设计DOE曲面，需要选择五个视场进行校正。 4,:I{P_>6B
我们还为每种情况的曲率半径指定了四个不同的起始值，依次进行研究。 请记住，即使对初始条件进行少量更改也可能将DSEARCH发送到镜头设计树的不同分支，这将使搜索的案例数量增加四倍。 }8}`A\ dgV
我们运行这个MACro并且看到从DSEARCH返回的最好镜头，并不能满足我们的要求 。 SOsz=bVx
我们可以通过增加更多的镜片数来获得更好的结果 - 但是我们希望，通过将其中一个镜头，更改为DOE来改进我们的镜头。 该程序为我们创建了一个优化MACro，使得继续优化和模拟退火非常容易。 让我们来试试DOE。在顶部添加另一条MACro。 （“ADA”表示自动DOE分配。） %4M,f.[e
ADA 5 QUIET ;?iu@h
} L|B@fW
PANT 9\Ff z&
VY 0 YP1 T<Y*();Zo
VLIST RD ALL W-r^ME
VLIST TH ALL |LLpG37_
VY 1 GLM ~cO iv
VY 3 GLM K>~YO~~
VY 5 GLM n
ei0LAD
VY 7 GLM - "H$ &p~
VY 9 GLM f0^s<:*
END [ t8]'RI%
AANT P AEC NM:$Q< n
ACC {0,6- dd5
GSR 0.700000 5.000000 4 2 0.000000 <a_ (qh@B
GSR 0.700000 5.000000 4 1 0.000000 I<<1mEk
GSR 0.700000 5.000000 4 3 0.000000 #d[Nm+~ko
GNR 0.700000 3.000000 4 2 0.400000 5/ U {b5
GNR 0.700000 3.000000 4 1 0.400000 :'q$emtY
GNR 0.700000 3.000000 4 3 0.400000 KCZ<#ca^
GNR 0.700000 3.000000 4 2 0.600000 MK
Sw
GNR 0.700000 3.000000 4 1 0.600000 b[:m[^
GNR 0.700000 3.000000 4 3 0.600000 )
5I j
GNR 0.700000 3.000000 4 2 0.850000 {=d}04i)E"
GNR 0.700000 3.000000 4 1 0.850000 l9j = ;h
GNR 0.700000 3.000000 4 3 0.850000 fXnewPr=#
GNR 0.700000 3.000000 4 2 1.000000 e&!c8\F
GNR 0.700000 3.000000 4 1 1.000000 G"(aoy,
co
GNR 0.700000 3.000000 4 3 1.000000 M(\{U"%@?
ACA 60 .1 1 byt$Wqdl
M 0 .01 A P HH 1 PvW4%A@0
LLL 22 1 1 A BACK p pLLX1S
LUL 250 1 1 A TOTL i-wWbZ-
END tD#)
SNAP/DAMP 1 4DL2
A;T
SYNOPSYS 40 2Pe Mt^
G JS(
该程序发现表面1使用DOE效果最好。 {!? M!/d
command ASY shows the data of this DOE. v/~&n
qG~6YCqii
SPECIAL SURFACE DATA s%vy^x29
______________________________________________________________________________ `) ],FE*:
SURFACE NO. 1 -- UNUSUAL SURF TYPE 16 (SIMPLE DOE) {=J:
WAVELENGTH OF OPD DEFINITION: 0.587600 Ax=)J{4v
Nd, Vd OF DOE MATERIAL: 1.517000 55.000000 A{)pzV25
NORMALIZING RADIUS: 61.613800 )'7Qd(4WT
DIFFRACTION ORDER: -1 Vz-q7*o $S
XD 1 -0.000671 (CV) XD 11 1.852479E-06 (R**2) XD 12 2.816262E-06 (R**4) dOaCdnd~
XD 13 5.395981E-06 (R**6) XD 14 6.889557E-06 (R**8) c}),yQ|!:
I!kR:Z
我们尝试增加第二个DOE。将变量添加到DOE项的PANT文件中， If &y 5C
VY 1 G 16 "+&pd!\
VY 1 G 26 y.8nzlkE{
VY 1 G 27 X+ u1p?
VY 1 G 28 bJ6C7-w:wa
VY 1 G 29 Rq?t=7fX)
Tz9 (</y
然后再次运行MACro。这次它需要表面9面型变成DOE。 j}tGcFwvSN
评价函数会有很大改进。 我们修改了PANT文件，因此它会改变两个DOE上的系数，并包括一些高阶项。 系数G32是12次幂系数，而ADA的默认值仅为8次幂。 （我们注销ADA命令，所以没有得到第三个DOE！） hc0 $mit
!ADA 5 QUIET c 8 Q2H
km^ZF<. @
PANT >@?mP $;=
VY 0 YP1 G*%U0OTi
VLIST RD ALL jxhZOLG
VLIST TH ALL H SU?4=Q
VY 1 GLM 0SIUp/.
VY 3 GLM !.pcldx
VY 5 GLM
H4YA
VY 7 GLM v,~f G>Y}
VY 9 GLM ,(sE|B#s
",Mrdxn7
VY 1 G 16 >X iT[Ru
VY 1 G 26 Z1$U[Tsd
VY 1 G 27 jRDvVV/-wr
VY 1 G 28 L>7@!/ 9L
VY 1 G 29 S& [9Vb
VY 1 G 30 #CyqiOM\*
VY 1 G 31 _"t>72
`
VY 1 G 32 |tLD^ `bt
BKE ?o^03
VY 9 G 16 NZ!I >
VY 9 G 26 Fe:
~M?]
VY 9 G 27 'q}f3u >
VY 9 G 28 gk5G f
l
VY 9 G 29 \K%M.>]vq
VY 9 G 30 !SnLvW89Z
VY 9 G 31 #D{Eq8dp
VY 9 G 32 s0x/2z
END -lv(@7o~
… /yY} .S
>YF=6zq.`
现在我们再次运行它，然后模拟退火。 fWri7|"0h
当使用两个DOE进行优化时，DSEARCH返回的镜头的评价函数从0.944下降到0.061。 （L19L1）思考我们需要多少球面元件来获得这种质量，您可以自己尝试练习。 MujEjD "|
RLE CS-jDok
ID 5-ELEMENT LENS FOR DOE STUDY 189 _]D
6m2R
ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000000001100 12 >mEfd=p
WAVL .6563000 .5876000 .4861000 ;<b7kepR
APS 1 UNITS MM Q^@7Yg@l
OBB 0.000000 25.00000 12.00000 -40.75533 0.00000 0.00000 12.00000 0 AIR J xLfDr,dy
1 CV 0.0000000000000 TH 17.18886085 T VSCjI
1 GLM 1.50000000 73.64948718 1 USS 16 G'dN<N w6
CWAV 0.587600 OpIeo+^X*
HIN 1.517000 55.000000 r[GH#vF;7
RNORM 61.6138 VTyj<6Y
1 XDD 1 -2.3573567E-03 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 E
GZiWBr
1 XDD 2 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 1 XDD 3 1.6576954E+01 -1.5772577E+02 5.5355850E+02 -1.2824350E+03 2.0288263E+03 i`vy<Dvpz
1 XDD 4 -1.6583719E+03 5.4539892E+02 0.0000000E+00 0.0000000E+00 w5/6+ @}
2 RAD 83.7333797612760 TH 133.80801226 AIR >@4AxV\
3 RAD 145.6651342237978 TH 12.84766300 }?+tX <j
3 GLM 1.90000000 37.62897436 F :Ps>
4 RAD -936.8282816530643 TH 36.68042679 AIR L8 NZU*"
5 RAD 77.0117799868350 TH 7.56136252 ?q2Yk/P
5 GLM 1.60190936 64.47241855 UM]3MS:[
6 RAD 300.9357930535547 TH 2.49443964 AIR y; < }`
7 RAD -321.5452747117334 TH 6.92345376 o> Dd1
j
7 GLM 1.81849484 24.49789036 =d:3]M^
8 RAD 80.4305830784560 TH 14.77333385 AIR ObS#aRq
9 CV 0.0000000000000 TH 17.77216658
+`ov1h
9 GLM 1.89731741 37.87054525 (FgX9SV]p9
9 USS 16 /nX_Q?mo
CWAV 0.587600 @ qx$b~%
HIN 1.517000 55.000000 =]pEvj9o
RNORM 17.8887 &o1k_! 25
9 XDD 1 3.7006321E-03 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 8HIX$OX>2
9 XDD 2 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 0.0000000E+00 ;<GxonIV
9 XDD 3 7.5557923E+01 -1.1770634E+01 1.0593009E+01 -1.4354614E+01 1.1908357E+01 HNj;_S
9 XDD 4 -4.9678199E+00 8.1921021E-01 0.0000000E+00 0.0000000E+00 mieyL9*n7
10 RAD -155.4022209171318 TH 127.09309610 AIR |Sua4~yL(
10 CV -0.00643491 FS!)KxC/-
10 UMC -0.14285714 5a)$:oO!
10 TH 127.09309610 DVKb `KJ"
10 YMT 0.00000000 {{gt>"D,
11 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR END 5dD8s-; ^T
BS?$eai@:9
本课程展示了如何将镜头表面转换为DOE可以显著提高图像质量 - 或者让您以更少的元件获得所需的质量。 当然，这完全取决于镜头供应商是否可以制造DOE。 这些可能不太容易。 这是表面2处的DMASK配置文件： ji.?bKqHE 这是表面9的轮廓
第二个可能对加工厂是一项挑战。 我们来看一下空间频率。 使用MMA打开MAP对话框，选择HSFREQ over PUPIL，对象点0，Ray Pattern CREC 9，DIGITAL和Execute。 最高频率在边缘处超过7 c / mm。 这看起来很不错，但这当然取决于制作它们加工厂的能力和技术。 v '^}zO
我们希望随着这项技术的改进，这里提出的设计将变得越来越实用。正如您所见，SYNOPSYS™的ADA功能处于领先地位。
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