每天一例 | SYNOPSYS™ 设计一个超广角的镜头

概述

创建一个广角前端，使 DSEARCH 可以在很大的视场内 工作 使用 DSEARCH 的新功能设计超广角镜头：如果您在 DSEARCH 文件的 SYSTEM 部分输入广角物面规格，很可能找不到备选方案，因为没有光线可以通过如此大的视场角。DSEARCH 可以纠正 某些光线追迹失败，但通常无法优化此类系统。所以你会怎么做？

在这种情况下有一个极其简单的技巧：粗略地画出一个简单的前端部分，将光束转换成一个较小的角度，然后从那里开始，用 USE CURRENT 声明该部分。

目标

设计一个半视场角为 92.4 度的镜头，工作在 F / 2.0。使用塑料材料，可以是非球面。

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参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第45章

创建前端部分

输入一个带有两片透镜的简单RLE 文件，并指定物面类型 OBD，用于广角，在第 5 个表面上声明一个近轴光阑。以一个中等角度开始，比如说 50 度，然后，使用工作表滑 块，给元件一些负光焦度并将它们向右弯曲。当看起来不错时，增加 OBD 视场角，以 这种方式继续，直到达到所需的 92.4 度角。这是一个合适的前端部分，如图 所示：

   RLE
ID WIDE-ANGLE DESEARCH
WAVL .6562700 .5875600 .4861300
APS 5
UNITS MM
OBD 1.00000E+09 92.4 0.2887 -11.0345861 0 0
0.2887
0 AIR
0 CV 1.0000000000000E-09 AIR
1 CV 0.0356159993000 TH 2.50000000
1 GLM 1.50000000 55.00000000
2 CV 0.1318873610000 TH 2.99808431 AIR
3 CV 0.1145140002814 TH 1.00000000
3 GLM 1.50000000 55.00000000
4 CV 0.4600712360000 TH 4.00383115 AIR
5 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR
END

前端设置后，光线可以以较浅的角度穿过。

Dsearch

92.4 度进入光束后再以合理的角度射出。现在创建一个SEARCH 输入MACro（C45M1）：

模拟退火

优化和模拟退火（20,2,50）;结果如图所示。

分配光阑,优化

现在设计已经出现初步形状了，我们看到光阑靠近最后的透镜。使用WS 为表面11 分配一个真正的光阑：APS -11 删除YP1的变量并重新优化。

插入真实材料

打开 MRG 对话框，选择“U”目录（仅匹配塑料透镜），选择“QUIET”，“SORT”，然后单击“OK”。镜头现在是实际的塑料材料，如图所示。

最后精进

现在进行最后的精进。在WS 中，输入行 CSTOP WAP 2

RSOLID视图的最终设计

广角镜头的衍射图案

我们做得怎么样？让我们看看场上的衍射图案。转到 MPF 对话框，选择“显示”视觉外观，然后单击“执行”。结果，如图所示，在整个视场都是完美的。

总结

虽然使用求解在数学上具有很好的意义，但它们可能会导致这种镜头出现这种问题。此外，我们没有切换成真实的光瞳，直到镜头有最终的结构。真实光瞳搜索是稳定的但 不是绝对可靠的，并且利用这种大的光线角度和非球面系数，不能通过搜索获得有解决 方案的结构。更糟糕的是，有时会有两种解，程序可能会选择错误的解。所有这些都可 以通过使用隐含的光瞳来避免，直到设计形状良好。

这个镜头显然非常好，但我们真的需要七片透镜吗？另外，我们可以获得更短的镜 头吗？第一片透镜较小的那个怎么样？所有这些问题通常都是在您设计镜头时出现的， 所有问题都可以快速回答。只需将新要求添加到 DSEARCH 输入文件中即可查找。使用DSEARCH 得到许多候选的镜头。在这种情况下，我们使用了前一个，但是当 你进入最终设计时，这并不都是最好的。这就是为什么 DSEARCH 返回的不仅仅是一个 解。