SYNOPSYS 光学设计软件课程二十六：融会贯通

在本课中，我们将进行一项相当困难的镜头设计任务，该任务将展示您在之前课程中学到的许多强大功能。 （您需要能支持此示例的软件配置，因为它需要超过12个曲面并需要保存镜头文件。）当您阅读以下每个段落时，请务必在帮助中查找您不熟悉的任何主题 文件，以便您了解参数的含义以及存在的其他可能性。

这种镜头必须在0.38到0.9微米的波长范围内工作 - 这是一项挑战。 此外，我们希望镜头光圈数F / 0.714工作。 这也不容易做到。 以下是要求：

1. 光源在无穷远处，0.8度半视场，1.26毫米半孔径。 2. 光谱范围0.38至0.9微米。 3. F/number 0.714 4. 总长不超过45毫米。 5. 良好的畸变校正。 6. 像方远心。 7. 无薄边边缘，中心厚度不超过8毫米

这个任务可能需要10个透镜，但是想逐渐实现。 我们为DSEARCH设置了输入，要求提供8个透镜。 这将为我们提供一些潜在的配置，一旦我们看到事情的进展，就可以根据需要增加复杂性。 由于光谱范围很宽，我们选择指定五个波长而不是通常的三个波长，以避免中间波长的大焦点误差。

运行这个文件，在不到一分钟的时间内获得一个不错的起点。 DSEARCH为我们创建了一个优化MACro，在运行它然后运行了几个周期后，我们得到了这个设计：

由于色差校正将是一个挑战，下一步是找到一些有可能制造“超消色差”的透镜。 使用命令MGT打开玻璃库，选择Schott目录，单击图形按钮，然后选择底部选项，以绘制P *与P **。 需要三种玻璃在一条长线上。 按住 Ctrl 单击镜片P-SF68，它定义了线的底部，然后 Shift 单击镜片N-PK52A，定义顶部。

看到玻璃N-F2吗?它在线的中心附近。这给了三种类型的玻璃，但是我们还不知道该给哪个透镜赋值。不要担心:GSEARCH可以告诉我们。

接下来创建两个文件。 第一个是普通的优化文件。 使用DSEARCH为我们很好地创建的MACro，我们只需稍微编辑：

我们保存文件并命名为GSOPT.MAC，因此会产生第二个宏去驱使GSEARCH运行我们想要的结果。(L26M3)

然后我们运行这个文件。

在我们的8核PC上运行约40分钟，产生这种设计：

这已经接近了 - 但让我们尝试其他的东西。 超级超消色差的理论严格适用于薄透镜，并且这些薄透镜不是很薄。 回到DSEARCH的结果，这一次要求GSEARCH从Schott目录中找到相应玻璃，与目前的玻璃相差不远。 将GSEARCH MACro更改为：

然后再次运行它。 结果更好，如下所示。 然后尝试使用其他镜片目录。有些可能会更好，有些会更糟，这这取决于玻璃库的哪些部分是可用的。

这个镜头本质上是完美的。但我们本能地问，我们是否可以用更少的透镜来做?使用自动透镜删除功能很容易找到。在优化MACro的顶部添加一个新行：

并再次运行它。 程序检测到您可以删除透镜5.接受建议（删除该透镜），从MACro中删除AED行，然后重新优化并模拟退火。 现在你得到了这个：

再次，几乎完美 - 只需要七个透镜！ 让我们来看看MTF在这个视场的样子。

不能比那更好了

我们完成了吗？ 让我们看看后焦点位置与波长的函数有多稳定。 输入AI句子：

确实！ 在这个宽范围内，近轴焦点位置仅变化约0.6 uM。 是的，这是一个很棒的镜头！ 在你真正制作镜头之前，将光阑移动到表面5是个好主意 - 但这对于本课来说已经足够了。 您可以看到SYNOPSYS如何轻松应对这一具有挑战性的问题。

还有其他我们可以尝试过的事情。 如果七个透镜的结果不够好怎么办？ 那么，您可以尝试自动透镜插入功能，添加该行：

到MACro的顶部。 这将在所有当前镜头的每一侧依次添加胶合透镜，然后返回最佳效果的组合。 使用这些工具，您可以选择其中一种方式 如果您还想尝试空气间隔，请将CONLY更改为CEMENT。 然后他们也将进行测试。

如果我们在P * -P **图上选择不同的行，会发生什么？ 这会给我们三种不同的玻璃尝试。 在尝试之前，你永远不会知道还有什么可能比这更好。

当你拥有如此多的强大工具时，探索其他组合很有趣并且往往是有益的。

如果你想了解我们优秀镜头的属性，这里是RLE文件：

你认为你可以通过不同的镜头设计程序快速找到这种设计吗？ 我们不这么认为。 尝试一下，如果它成功的话，让我们知道它花了多长时间。

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