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optics1210 2019-01-24 14:28

SYNOPSYS 光学设计软件课程二十:设计容易制造与加工的非球面

YV<y-,Io  
在本课中,我们展示如何将球面替换成非球面,从而改善像质。 然后我们重新优化它,控制非球面与最接近球面(CFS)的RMS偏离,以便更容易制造。 x9"Cm;H%  
这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

^$K&Met  
(如果您想自己运行此案例,始镜头名为6.RLE。) P.'.KZJ:WD  
让我们做一个简单的优化运行。 首先,我们只使用球面。 这是MACro:
STp9Gh-  
    FETCH 6 OG/b5U  
    PANT +;?mg(:  
    VLIST RAD 1 2 3 4 6 uiVN z8H  
    VY 1 TH 20 3 VY 2 TH R}ki%i5|  
    VY 3 TH 20 3 eQuu\/z*H  
    VY 5 TH fQJ`&9m*BF  
    VLIST GLM 1 3 ^#Ha H  
    END >fH0>W+!  
% i4 5  
    AANT *siX:?l  
    AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION @>)VQf8s1  
    ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL  zm"  
K(EJ`2]:r  
    GNR .5 1 3 2 0 >}+{;d  
    GNR .5 1 3 2 .5 jE\ G_>  
    GNR .5 1 3 2 .7 R2,9%!iiX  
    GNR .5 1 3 2 1. Ghgn<YG  
    GNR .5 1 2 1 0 r5}p .  
    GNR .5 1 2 3 0 Q K]P=pE'C  
    GNR .5 1 2 1 1 CS7b3p!I  
    GNR .5 1 2 3 1 srVWN:uuH  
    END 5/=$p:E>  
h>/teHy /  
    SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS q Gk.7wf%  
    SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES
ZnEgU}g<2  
* Gg7(cnpw  
镜头质量得到改善,但5阶球差和3阶球差没有得到平衡:
)|~&(+Q?]  
转换成非球面。 将下面的命令行添加到PANT文件并重新优化。
ZcN0:xU  
    VY 1 G 3  FA+HR  
    VY 1 G 6 D+]mKPB  
    VY 1 G 10
T}&A-V$  
74Jx\(d  
正如所期望的那样,现在镜头要好得多 - 但是非球面看起来如何? ASY列表给出了系数:
_3`G ZeGV  
    SPECIAL SURFACE DATA 4uXGp sL  
    ______________________________________________________________________________ d@ZDIy  
     SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE MntmBj-T  
    G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)
Bhv;l/K])  
q"VmuQ  
我们使用了22个G非球面系数项中的三个。 查看该表面与最贴近的球面的贴合程度(CFS)。 输入命令
Y&6jFT_  
    ADEF 1 PLOT.
9xQ|Uad+%  
@]Jq28  
该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们继续优化,是否能得到更容易制作的非球面。 在AANT文件中添加了这些行
+(+lbCW/  
    M 0 100 CLINK :'[?/<iTg  
    ADEF 1 ug9Ja)1|  
    CD1 FILE 6 7X$CJ%6b  
    = CD1
/TMVPnvz.  
$u<;X^  
这里我们使用CLINK选项,它使优化程序运行下一个命令(在这种情况下为ADEF),然后从文件缓冲区中获取所需的数量。 (要了解此强大功能,请在中键入HELP CLINKCW)。 $H<_P'h-B  
SYNOPSYS已经有了这种分析的命令,如用户手册的第10.3.3节所述,但如果没有,你会怎么做? 本课程展示了如何使用其他功能来执行相同的操作,并且如果您想要执行没有命令的操作,最好知道如何使用其他功能。 V IzIl\<aM  
加权因子100来自哪里? 非球面和CFS之间的RMS差异为0.00042,其他像差中最大的差异为0.045。 (要查看这些值,可以使用FINAL nb命令。我们输入FINAL 5,查看五个最大的像差,并得到下表(它位于FINAL ERROR列中)):
(JbRhcg  
    FINAL 5 f#s6 'g  
    ABERRATION LIST MXA?rjd0  
            NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT VzT*^PFBg  
       81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286 D$FTnY  
         A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000 *).  
u>'0Xo9R  
      103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204 nAP*w6m0j  
         A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000 B&MDn']fV/  
Z\0wQ;}  
      157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829 3o rSk  
         A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000 #VhdYDbW  
4rhHvp  
      161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462 rCo}^M4Pb  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000 l"J#Pvi  
k)+{Y v*  
      163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917 =d;a1AO{&  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000
"-:H$  
JrBPx/?(,;  
因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 6PsT])*>DE  
我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行?当ADEF命令运行时,它会将其部分输出的副本放入AI缓冲区。 运行该命令后,询问AI
\4 b^*`d  
    BUFFER?
Wps^wY  
*L<EGFP  
看看放在哪里。
E?]$Y[KJKs  
    BUFF? s(X\7Hz_nC  
^C K!=oO  
    The current FILE BUFFER contains gPn0-)<  
    1    0.02051954  BEST FIT CV x}ZXeqt{ {  
    2    48.73404382  BEST FIT RD D&fOZVuqZ  
    3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT H7uh"/A  
    4    0.50763222  VOL. REMOVED xjp0w7L)J  
    5    0.00097815  PEAK DIFF. 5B%KiE&p  
    6    0.00031781  RMS DIFF.
1!zd#TX  
tO&n$$  
我们所需的RMS差异在位置6- 我们想要控制的数量。 所以我们运行这个新的优化,光扇图几乎没有变化。 现在非球面看起来像什么?
h7eb/xEto  
    SYNOPSYS AI>ASY `"~GqFwy~  
\6AM?}v  
     SPECIAL SURFACE DATA \FO`WUAF  
     ______________________________________________________________________________ /\e_B6pF<  
      SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE vAP1PQX;  
     G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8) eJf]"-  
HMD\)vMK6  
    ADEF 1 PLOT
1TEKq#t;y  
hc W>R  
现在RMS差异仅为0.00018。 在这里,我们的镜头只有43%的非球面偏离,并且性能基本相同。 y=Eb->a){  
现在调整加权因子可能是有意义的,分阶段增加它直到性能开始降低。 这可能会产生比上面更容易制作的镜头。 _o w7E\70  
通过拾取FILE 5,我们也可以控制峰值差异而不是RMS。将AANT命令更改为
-I4@6v E,  
    M 0 50 CLINK A#`$#CO  
    ADEF 1 #bcZ:D@FC  
    CD1 FILE 5 WXo bh  
    = CD1
# a4OtRiI  
E;H9]*x/  
并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。
U `lp56  
制造这种非球面有多难? 让我们来看看:    ADEF 1 FRINGES
0OlT^  
这是一个非常漂亮的柔和的非球面,只有一些条纹到最合适的球面。 条纹是双通的; 实际差异只是显示的一半。 P\@kqf~pC  
使用这些工具,人们可以利用非球面元件,同时要确保它们易于制造。

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