SYNOPSYS 光学设计软件课程第16课：实用的相机镜头

第16课：实用的相机镜头

在第15课中设计的镜头非常好，但它有点太长。实际上希望它更短，同时希望非常高的分辨率。以下是本课的目标：

1.焦距90毫米

2.半视场角20度

3.半孔径25.4毫米

4.透镜元件长度约100毫米

5.后焦距50毫米或更大

在本课程中，将让DSEARCH找到一个起点。在命令窗口中键入MDS，打开设计搜索菜单，如下所示。

输入箭头所示的数据，然后单击“确定”。看到结果时，可以稍后修改此输入。假设镜头需要七个透镜元件。程序会要求您输入文件名，因此请键入LENS_7等名称。这将打开一个编辑器窗口，其中包含运行该程序所需的输入。

CORE 14

TIME

DSEARCH 1 QUIET

SYSTEM

ID DSEARCH SAMPLE

OBB 0 20 12.7

WAVL 0.6563 0.5876 0.4861

UNITS MM

END

GOALS

ELEMENTS 7

FNUM 3.54

BACK 0 0

TOTL 100 0.1

STOP MIDDLE

STOP FREE

RSTART 400

THSTART 5

ASTART 12

RT 0.5

FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0

FWT 5.0 3.0 3.0

NPASS 40 ! this gives the number of passes in the final MACro

ANNEAL 200 20 Q

COLORS 3

SNAPSHOT 10

QUICK 30 30 ! this option runs much faster

END

SPECIAL PANT

END

SPECIAL AANT

LLL 50 .1 1 A BACK

END

GO

TIME

使用命令MDS打开DSEARCH对话框

选择不在对话框中为后焦距指定权重，而是选择将该要求放在SPECIAL部分。LLL表示限制下限，这使得后焦点大于50而没有任何错误 - 但不会更小。

注意这个文件中的RT参数。这就控制了单个光线如何在评价函数中进行加权。0值使给定网格中的所有光线具有相同的权重，而更高的值将使靠近光瞳中心的光线比靠近边缘的光线权重更高。这是一种提高透镜分辨率的有效方法;光扇图可能会剧烈地飞离边缘，但如果中心部分非常平坦，分辨率将会很高。这是一个您经常要尝试的参数。

运行这个宏，你会得到有潜力的初始结构，如下图所示。

由DSEARCH Let's返回的10个镜头

更仔细地检查这些镜片。在CW中键入

EM DSS

此命令加载并运行DSEARCH已创建的DSS.MAC文件。该macro将打开DSEARCH返回的每个镜头，在PAD显示屏上显示，然后按下键。你会发现他们中的许多都有相似的性能。当您看到自己喜欢的一个结构时，只需按键即可在此时停止macro。我们喜欢DSEARCH保存的名称为DSEARCH9.RLE的版本。（结果中的名称可能不同，因为顺序取决于哪个核心在何时完成。）

来自SEARCH结果的好候选

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。这个镜头有多好？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。

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：

GOALS

ELEMENTS 7

FNUM 3.54

BACK 0 0

TOTL 100 0.1

STOP MIDDLE

STOP FREE

RSTART 400

THSTART 5

ASTART 12

RT 0

FOV 0.0 .5 .7 .9 1

FWT 3 2 2 2 2

OPD

NPASS 40

ANNEAL 200 20 Q COLORS 3

SNAPSHOT 10

QUICK 50 50

END

镜头优化和退火，版本1

用于运行MOF的对话框，要求设置四个空间频率。

MTF curves for Version 1

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请求，并替换行

GSHEAR .2 1 6 M 0 0 X

GSHEAR .2 1 6 M 0.5 0 X

GSHEAR .2 1 6 M 0.7 0 X

GSHEAR .2 1 6 M 0.9 0 X

GSHEAR .2 1 6 M 1 0 X

GSHEAR .2 1 6 M 0 0 Y

GSHEAR .2 1 6 M 0.5 0 Y

GSHEAR .2 1 6 M 0.7 0 Y

GSHEAR .2 1 6 M 0.9 0 Y

GSHEAR .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误差与剪切点处的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剪切的对应点之间的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。

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。（在这些条件下，最优秀的可能不是最好的。）我们得到了最好的结果，镜头返回为DSEARCH08.RLE。将此版本称为3。