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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

^8.s"4{  
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。 Z.}Z2K  
这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

#W$6[#7=I  
(如果您想自己运行此案例,始镜头名为6.RLE。) L"8Z5VHA&&  
让我们做一个简单的优化运行。 首先,我们只使用球面。 这是MACro:
%Ev)Hk  
    FETCH 6 2CMWJi  
    PANT C6"{-{H  
    VLIST RAD 1 2 3 4 6 z`H|]${X  
    VY 1 TH 20 3 VY 2 TH (usFT_  
    VY 3 TH 20 3 xs 1V?0  
    VY 5 TH h ?_@nQ!  
    VLIST GLM 1 3 = }ELu@\V[  
    END -,186ZVZ  
nt:ZO,C:R  
    AANT [L>mrHqG  
    AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION 73j\!x  
    ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL KzZfpdI92  
%y)]Q|  
    GNR .5 1 3 2 0 8B?*?,n5  
    GNR .5 1 3 2 .5 ]FNe&o1zX  
    GNR .5 1 3 2 .7 7Y?59 [  
    GNR .5 1 3 2 1. j'x@P+A  
    GNR .5 1 2 1 0 %)ri:Qq  
    GNR .5 1 2 3 0 _TwE ym.V  
    GNR .5 1 2 1 1 i);BTwW)#]  
    GNR .5 1 2 3 1 3mQ3mV:  
    END btOx\y}  
lT?Vt`==~M  
    SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS Qo/pz2N  
    SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES
! FVD_8  
/&H l62Ak  
镜头质量得到改善,但5阶球差和3阶球差没有得到平衡:
sF Ph?  
转换成非球面。 将下面的命令行添加到PANT文件并重新优化。
C%#w1k  
    VY 1 G 3 eN'b" _D  
    VY 1 G 6 V~_6t{L  
    VY 1 G 10
CZ!gu Y=  
_WGWU7h  
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:
hwQrmVwvP  
    SPECIAL SURFACE DATA ^S`N\X  
    ______________________________________________________________________________ >u\'k +=  
     SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE },=ORIB B:  
    G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)
z57q |  
n5 <B*  
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
iu9+1+-  
    ADEF 1 PLOT.
>guX,hx^  
_1jbNQa  
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
QFB2,k6jN  
    M 0 100 CLINK >}bkX 6c5  
    ADEF 1 z5_jx&^Z  
    CD1 FILE 6 BXNC(^  
    = CD1
"yK)9F[9Mo  
6P T)  
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)。 [x%8l,O #l  
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。 th{ie2$  
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)):
CD. XZA[  
    FINAL 5 ^jXKM!}-E  
    ABERRATION LIST V`0Y p  
            NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT :j#zn~7  
       81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286 M96Nt&P`  
         A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000 ?Ld:HE  
P_P~c~o  
      103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204 iOk`_LG#  
         A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000 .zy2_3:  
7H4\AG\>  
      157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829 VVEJE$  
         A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000 YkQ=rurE  
L*P*^I^1  
      161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462 <'j ygZ(  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000 gk}.L E  
[U$`nnp  
      163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917 F ~e}=Nb  
         A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000
M=fhRCUB  
~iIFe+6  
因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 *o6QBb  
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
s]HJcgI  
    BUFFER?
Y3ypca&P9  
*CVI@:Q9  
看看放在哪里。
KfSbm?  
    BUFF? AHT(Z~ C  
;[7#h8  
    The current FILE BUFFER contains 8SBa w'a  
    1    0.02051954  BEST FIT CV PKev)M;C+  
    2    48.73404382  BEST FIT RD ;T<'GP'/r  
    3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT 6|Crc$4l  
    4    0.50763222  VOL. REMOVED rc}=`D`  
    5    0.00097815  PEAK DIFF. qvs[Gkaa@  
    6    0.00031781  RMS DIFF.
SIzA0  
yn2k!2]&T<  
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?
pW&8 =Ew  
    SYNOPSYS AI>ASY h  m(  
;?gR,AKZ  
     SPECIAL SURFACE DATA "77l~3  
     ______________________________________________________________________________ zB"y^g  
      SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE m.U&O=]5  
     G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8) rD>q/,X=\  
gT|&tTS1@  
    ADEF 1 PLOT
?YM0VB,y  
UFE~6"t(  
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。 8WwLKZ}  
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。 5?TjuGc  
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
?o(Y\YJf  
    M 0 50 CLINK <*opVy^  
    ADEF 1 7D4I>N'T  
    CD1 FILE 5 Zk # C!]=  
    = CD1
s3)T}52  
0[s<!k9=  
并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。
7v(<<>  
制造这种非球面有多难? 让我们来看看:    ADEF 1 FRINGES
"'c =(P  
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。 $t>ow~Xi  
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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