SYNOPSYS代码详解（不同优化程序对镜头的改善）

使用不同优化程序来改善透镜设计

参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》书中第九章

初始结构透镜为C9L1，其扩展名为.RLE。选择保存路径为C:\Synopsys\Dbook\。
在CW窗口键入：SYNOPSYS AI>FETCH C9L1,并点击“Enter”键。然后点击PAD按钮得到二维图，如图1所示：

[attachment=98327]

图1 初始透镜结构（改善前）

从图1得出初始镜头结构的光程差为0.10000个波长。

在CW窗口键入：MMF,选择“Multicolor”选项，然后点击“Execute”，得到MTF分布图，如图2所示。

[attachment=98328]

图2 初始镜头结构（改善前）的MTF

初始透镜使用的是WAP 3(广角光瞳WAP 3选项调节每个视场角上YMP1值和XMP1值来控制光瞳尺寸和形状)，现在对系统进行调整。
代码如下：
CHG               ！改变透镜
WAP 1            ！定义广角光瞳，保持入射光束半径为YMP1对于所有视场角恒定，测量垂直于主光线。
19 UMC -0.14286   ！求出在表面19的曲率，并给出相对于光轴的近轴轴向边缘光线角U的规定值。角U的
                                    正切值为1/(2*FNUM)=0.14286,这里的F数为3.5，减号表示光线角度为负。
CFREE             ！移除光阑处的孔径
END                 ！必须以END结束，与CHG呼应

优化程序代码如下：
PANT                                                     ！参数输入
VLIST RAD ALL                                      ！改变所有表面半径；RAD变量不用于平面；
VLIST TH ALL EXCEPT 1 LB2                  ！除表面1和表面20外，改变剩余表面的厚度TH；LB2是指倒数第二个表面
VLIST GLM 3 5 7 9 12 14 16 18             ！改变表面3,5,7,9,12,14,16,18的玻璃模型，GLM变量用于被定义的表面
END                                                       ！必须以END结束，与PANT呼应

AANT   ！像差输入；
AEC            ！自动控制玻璃元件和空气间隙的边缘羽化，防止边缘厚度太薄.默认值为1mm厚度,权重为1；即应使边缘厚度不小于1mm；
ACC            ！自动控制玻璃元件的中心厚度，防止中心厚度太厚，默认值为1英寸，权重为1；即应使透镜中心厚度小于25.4mm；

M 89.6 1 A TOTL      ！控制透镜总长,89.6-目标值，1-权重，A-添加，TOTL-总长

M 0 50 A GIHT                ！控制全视场畸变，等于高斯像高(GIHT)减去全视场的主光线高度(Y坐标)；0-目标值，
S P YA 1                     50-权重，A-添加，GIHT-高斯像高，S-减去，P- 主波长，YA-Y坐标，1-全视场

M 0 50 A GIHT                ！控制0.8视场畸变，等于高斯像高(GIHT)乘以常数0.8，然后减去0.8视场的主光线高度；
MUL CONST 0.8
S P YA .8

M 0 50 A GIHT                ！控制半视场畸变，等于高斯像高(GIHT)除以常数2，然后减去0.5视场的主光线高度；
DIV CONST 2
S P YA .5

M 0 20 A P HH .7 ！控制0.7视场远心，即0.7视场的主光线与光轴平行；0-目标值，20-权重，A-添加，P-主波长，HH-光线经表面折射后，在Y-Z平面内的光线投影的正切；0.7-视场值；

M 0 20 A P HH 1 ！控制全视场远心

GSO 0 0.1 5 M 0      !校正0视场弧矢面中产生的光线网格OPD像差;0-孔径权重占比，0.1-权重，5-光线数， M-多色，0-视场
GNO 0 0.05 4 M .7   !校正0.7视场光线网格OPD像差；
GNO 0 0.05 4 M 1    !校正全视场光线网格OPD像差；
END                          !必须以END结束，与AANT呼应

SNAP                      !每迭代一次PAD更新一次；SNAP是SNAPSHOT的简写，用来设置PAD更新频率；
SYNO 30                      !迭代次数为30次；SYNO是SYNOPSYS的简写；

优化完成以后，然后进行模拟退火(55,2,50)优化。点击图标 [attachment=98329] 打开对话框进行退火设置，如下图：
                                   [attachment=98330]
数字55表示起始温度；数字20表示冷却速率；数字50表示优化次数；Quiet表示开启安静模式，避免在命令窗口上将有大量数据滚动。
透镜明显被改善，如图3所示：

[attachment=98331]

图3 运行优化，模拟退火后的透镜

接下来，运行自动删除元件功能AED，将AED一行指令添加到PANT 指令之前，如下：

AED 3 Q 3 18 ！自动寻找表面3与表面18之间的元件删除，使元件移除后对评价函数的影响最小；第一个参数3表示将优化结果保存在透镜库3中；Q-安静模式；3-表面3；18-表面18；

然后重新优化。结果表明透镜的表面14可被移除。
移除元件后，再删除CHG文件，注释掉AED行。并将优化代码中的变量VLIST GLM 3 5 7 9 12 14 16 18改成VLIST GLM ALL（因为透镜表面都已经重新编号了，使用VLIST GLM ALL，可以改变所有已经是玻璃模型的元件。）进行优化，并进行模拟退火优化，最终结果如图4所示：

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图4 在优化程序中用AED移除元件，并使用模拟退火优化

AED功能每运行一次，就会自动删除一个元件。
接下来，运行自动插入元件功能AEI，将AED一行指令改变成AEI指令，如下：

AEI 3 3 17 0 0 0 20 1 ！自动在表面3和表面17之间寻找最佳元件位置并插入元件；3-将优化结果保存在透镜库3中；3-透镜表面3；17-表面17；0-FLAG标志；0-起始半径；0-起始厚度；20-温度；1-冷却；

然后重新优化。结果表明在透镜的表面16插入了一个元件。接着注释掉AEI行，重新优化，然后退火。最终结果如图5所示：

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图5 使用AEI插入新元件后，然后优化，退火得到的透镜

AEI功能每运行一次，就会自动插入一个元件。