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SYNOPSYS 光学设计软件课程二十:设计容易制造与加工的非球面

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 光学设计中最强最快优化算法

在本课中,将展示如何将非球面项添加到球面,从而改善图像。 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。

这是一个初始镜头,一个校正不佳的三片式镜头:

 

(如果您想自己运行此案例,则初始镜头名字为6.RLE。)

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:

 

镜头质量得到改善,但5阶球差和三阶球差没有平衡:

 

转换成非球面。 将下面的行添加到PANT文件并重新优化。

   VY 1 G 3
   VY 1 G 6
   VY 1 G 10

现在镜头要好得多,正如所期望的那样 - 但是非球面表面看起来是什么样的? ASY列表给出了系数:

 

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:

   ADEF 1 PLOT.

 
 

该图表显示与CFS有很大不同。 这可能难以准确控制。 让我们看看我们是否可以通过更容易制作的非球面获得类似的性能。 在AANT文件中添加了这些行

   M 0 100 CLINK
   ADEF 1
   CD1 FILE 6
   = CD1

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)。

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。

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,可以使用方便的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)):

 

因此,这种加权将使RMS偏离与最大光线像差的误差相当。 当我们看到事情如何发展时,当然可以稍后再调整它。

我们如何找出要添加到AANT文件中的其他行? 简单。 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问题

   BUFFER?

看看放在哪里。

 

位置编号6具有所需的RMS差异 - 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?

 
 

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。

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。

通过简单地拾取FILE 5而不是6,我们也可以控制峰值差异而不是RMS。让我们试试这个想法。 将额外的AANT条目更改为:

   M 0 50 CLINK
   ADEF 1
   CD1 FILE 5
   = CD1

并重新优化。 现在峰值偏离较小,仅0.00031毫米。

 

制造这种非球面有多难? 让我们来看看:

   ADEF 1 FRINGES

 

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。

使用这些工具,人们可以利用非球面元件,同时注意它们易于制造。


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来源:武汉墨光
光学SYNOPSYS光学仪器控制
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首次发布时间:2022-11-11
最近编辑:2年前
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