SYNOPSYS 光学设计软件课程十六：实用的相机镜头

CORE 14TIMEDSEARCH 1  QUIETSYSTEMID DSEARCH SAMPLEOBB 0 20 12.7WAVL 0.6563 0.5876 0.4861UNITS MMENDGOALSELEMENTS 7FNUM 3.54BACK 0 0TOTL 100 0.1STOP MIDDLESTOP FREERSTART 400THSTART 5ASTART 12RT 0.5FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0FWT 5.0 3.0 3.0NPASS 40      ! this gives the number of passes in the final MACro这给出了最终MACro中的传导次数ANNEAL 200 20 QCOLORS 3SNAPSHOT 10QUICK 30 30    ! this option runs much faster此选项运行得更快ENDSPECIAL PANTENDSPECIAL AANTLLL 50 .1 1 A BACKENDGOTIME

不必在对话框中为后焦指定权重，而是选择将该要求放在 SPECIAL 部分。LLL表示限制下限，这使得后焦大于50。

由 DSEARCH Let's 返回的10个镜头

加载并运行 DSEARCH 已创建的 DSS.MAC 文件。该 macro 将打开 DSEARCH  返回的每个镜头，在 PAD 上显示，然后按下

1. 运行 DSEARCH 在新窗口中创建的优化 MACro DSEARCH_OPT ; 然后运行模拟退火程序（55,2,50）。镜头有所改变。这个镜头性能？打开 MOP 对话框并输入如下所示的数据。单击 MOF 按钮，即可获得 MTF 曲线。将此镜头称为第1版。

结果不太好 - 但我们学到了一些东西。MTF 可以随着视场快速变化，因此我们在 DSEARCH 输入中需要更多的视场点。我们还决定，由于这个透镜离衍射极限不远，我们应该针对 OPD 而不是横向像差。以下是我们对 GOALS 部分的修订输入：

GOALSELEMENTS 7FNUM 3.54BACK 0 0TOTL 100 0.1  STOP MIDDLESTOP FREERSTART 400THSTART 5ASTART 12RT 0FOV 0.0 .5 .7 .9 1FWT 3 2 2 2 2OPDNPASS 40ANNEAL 200 20 Q  COLORS 3SNAPSHOT 10QUICK 50 50END

镜头优化和模拟退火，版本1

用于运行 MOF 的对话框，要求设置四个空间频率。

运行此 DSEARCH 文件，然后优化并模拟退火程序。会得到一个不同的镜头和 MTF 曲线。轴线越好，边缘越好。我们应该做什么？

版本2镜头，经过优化和模拟退火

版本2镜头的 MTF

让我们尝试一下我们尚未使用过的工具。

在 AANT 文件中，删除所有 GSO 和 GNO ，并替换以下命令行

GSHEAR .2 1 6 M 0 0 XGSHEAR .2 1 6 M 0.5 0 XGSHEAR .2 1 6 M 0.7 0 XGSHEAR .2 1 6 M 0.9 0 XGSHEAR .2 1 6 M 1 0 XGSHEAR .2 1 6 M 0 0 YGSHEAR .2 1 6 M 0.5 0 YGSHEAR .2 1 6 M 0.7 0 YGSHEAR .2 1 6 M 0.9 0 YGSHEAR .2 1 6 M 1 0 Y

要理解此输入，您必须了解如何计算 MTF 。一种常用的方法是卷积积分，该卷积积分基于组合光瞳，一个在 X 或 Y 中剪切的量随着要计算的频率而变化。如果给定点处的 OPD 误差与截止频率处的 OPD 误差相同，则 MTF 是完美的，就这些点而言。在整个光瞳上计算，得到镜头的 MTF 。上述请求告诉程序评估光瞳中的点网格与根据第一个参数截止频率的对应点之间的 OPD 差异，此处为0.2。因此，这将优化镜头，同时尝试以三种波长的五个视场中的每一个的空间频率（截止值的1/5）使 MTF 达到峰值。

3. 在版本2镜头上运行此优化并模拟退火程序。然后打开 DSEARCH 返回的其他10个镜头，并对它们进行相同操作。我们得到了一个很好的结果，镜头返回为 DSEARCH08.RLE 。将此版本称为3。

第3版镜头，根据 GSHEAR 要求进行了优化。

结果更好，但假设我们需要更高的分辨率。该怎么办？

也许只有七个镜片才能做得更好。在 PANT 命令之前添加一行，

AEI 5 1 123 0 0 0 50 10

再次运行它。然后注释掉 AEI 命令行，再次优化和模拟退火程序。该程序在表面11添加了一个新镜片， MF 从92.5降至71.8。调用镜头版本4.这是一款出色的镜头。

第5版镜头

有了这么多工具，人们自然想知道使用哪些工具。例如，如果你想要一个8片镜片的镜头，你应该使用 DSEARCH 搜寻8个镜片的结构，或者搜寻6个镜片的结构，然后再使用AEI两次来获得8个镜片的结构？哪种方法更好。

只有经验才能说明。再次运行这个程序，向 DSEARCH 设定六个镜片，然后仅使用 GSHEAR 像差，运行AEI两次。以这种方式测试所有10个 DSEARCH 结果，发现其中7个返回的MF低于上面的版本4。这似乎是一个很好的策略。下图显示了该批次中最好的 MTF 曲线。

另一个实验：我们再次运行 DSEARCH ，仅使用 FOV 0 ，并将所有 GSHEAR 请求放入 SPECIAL AANT 部分，并关闭 QUICK 模式。该输入使 DSEARCH 完全优化每个候选镜头，无需快速筛选，并从一开始就控制像差。它是如何做的？

已经有初步得解决方案。正是这样的实验将展示下一步的方向。我们使用这个新的工具，并不需要很多得设计经验。

镜头的 MTF 

本课程以图形方式说明，在镜头设计中，您正在处理具有大量解的机会。除非您已经有一个非常好的起始镜头，否则在您尝试使用 DSEARCH 的参数时，找到一个好镜头的几率会有所提高。

随着 DSEARCH 等新工具的出现，镜头设计的工作发生了重大变化。在以前，专家设计师将在一个设计上工作数天或数周，使用复杂的知识来指导过程，今天人们可以在几分钟内完成许多设计，然后选择最有希望的结构来进一步工作。其中一些设计往往优于专家在过去几天才能够提出的设计。

在实际情况中，接下来会在 AANT 文件中添加一个 ADT 监视器（直径/厚度比），因为有些元件太薄了。（如果您在开始时不使用此控制，该程序通常会返回更好的镜头。在你有一个好的设计后，厚度很容易修改，如果一开始时就控制这个比例会强烈影响程序寻找到一个好的设计 - 可能会错过一个好的设计。尝试两种方式并选择最佳结果。）将确定最终的镜头，看看图像校正如何随共轭而变化（如果这是一个要求，并重新优化透镜如第19章所示，如果是这样的话，用 ARGLASS 插入实际玻璃类型，为最接近隐含光阑的表面指定一个实际光阑，可能会减小某些元件的厚度，重新优化，使用边缘向导定义边缘几何体，匹配使用 TPM 曲线到供应商的测试板列表，使用 BTOL 准备公差，使用 ELD 制作元件图纸，使用 DWG 制作系统图纸，等等。设计镜头时还有很多工作要做，这是一个实用的课程，展示了如何使用一些可用的工具。我们按照设计要求，在相当短的时间内设计出了一些相当不错的镜头。

请尝试上面的内容，并尝试改变 DSEARCH 的起始半径，厚度，空间间隔和其他参数的各种值。