很多鏡頭設(shè)計初學(xué)者和許多鏡頭設(shè)計師都認(rèn)為，像差必須得到很好的控制。 他們只說對了一部分 - 但這些要求總是指三階像差，但如果要求三階像差都為零。 這是不明智的。
復(fù)制以下透鏡文件并將其粘貼到EE編輯器中并運行它。 這是一個五片式透鏡。
RLE
ID FIVE-ELEMENT LENS 124
WAVL .6562700 .5875600 .4861300
APS 5
UNITS MM
OBB 0.000000 10.00000 25.40000 -8.63996 0.00000 0.00000
25.40000
MARGIN 1.270000
BEVEL 0.254001
0 AIR
1 RAD 73.9295960000000 TH 12.00000000
1 N1 1.79798347 N2 1.80318130 N3 1.81530119
1 GTB S 'LASFN30 '
1 EFILE EX1 34.000000 34.000000 34.000000 0.000000
1 EFILE EX2 34.000000 34.000000 0.000000
2 RAD -263.9335099999995 TH 5.22356650 AIR
2 EFILE EX1 34.000000 34.000000 34.000000
3 RAD -81.3505230000000 TH 6.00000000
3 N1 1.83648474 N2 1.84664080 N3 1.87201161
3 CTE 0.830000E-05
3 GTB S 'SF57 '
3 EFILE EX1 31.841015 33.619003 34.000000 0.000000
3 EFILE EX2 33.365005 33.365005 0.000000
4 RAD 553.8617899999995 TH 19.92504900 AIR
4 EFILE EX1 33.365005 33.365005 34.000000
5 CV 0.0000000000000 TH 13.18557900 AIR
6 RAD 169.2089400000000 TH 9.00000000
6 N1 1.67418625 N2 1.67790015 N3 1.68646733
6 GTB S 'LAKN12 '
6 EFILE EX1 25.241916 25.241916 25.495917 0.000000
6 EFILE EX2 25.241916 25.241916 0.000000
7 RAD -83.9867310000000 TH 0.10051658 AIR
7 EFILE EX1 25.241916 25.241916 25.495917
8 RAD 39.2493850000000 TH 34.99484900
8 N1 1.67418625 N2 1.67790015 N3 1.68646733
8 GTB S 'LAKN12 '
8 EFILE EX1 22.063038 22.063038 22.063038 0.000000
8 EFILE EX2 22.063038 22.063038 0.000000
9 RAD -24.3037950000000 TH 3.00000000
9 N1 1.79607463 N2 1.80516268 N3 1.82772732
9 CTE 0.810000E-05
9 GTB S 'SF6 '
9 EFILE EX1 12.935701 12.935701 13.697701 0.000000
9 EFILE EX2 11.336482 13.443700 0.000000
10 RAD 38.6888290000000 TH 7.79631890 AIR
10 EFILE EX1 11.336482 13.443700 13.697701
11 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR
END
讓我們制作一個可以有效控制三階像差的優(yōu)化MACro。
在EE編輯器中，輸入（L6M1.MAC）
PANT
VLIST RAD ALL VLIST TH ALL
VLIST GLM 1 3 6 8 9 END
AANT
M 1 1 A FNUM
M 7.8 1 A BACK
M 0 1 A DELF
M 0 1 A SA3
M 0 1 A CO3
M 0 1 A TI3
M 0 1 A SI3
M 0 1 A PETZ
M 0 1 A DI3
M 0 1 A PAC
M 0 1 A SAC
M 0 1 A PLC
M 0 1 A SLC
END
SNAP
SYNO 30
該MACro將改變所有設(shè)計變量并控制F/number ，離焦和后焦距，并同時以三階像差校正為零作為目標(biāo)。 輸入VLIST RAD ALL將改變所有半徑，VLIST TH ALL將改變所有厚度和空氣間隔，本例中我們不建議使用VLIST GLM ALL命令，因為該命令將會改變透鏡的材料，在這個例子中，我們必須單獨聲明表面。
我們運行這個MACro，得到了一個糟糕的結(jié)果！
我們用命令查看三階像差
THIRD
SYNOPSYS AI>THIRD
ID FIVE-ELEMENT LENS 179 01-JUN-17 13:49:05
THIRD-ORDER ABERRATION ANALYSIS
FOCAL LENGTH ENT PUP SEMI-APER GAUSS IMAGE HT
50.804 25.400 8.958
THIRD-ORDER ABERRATION SUMS
SPH ABERR COMA TAN ASTIG SAG ASTIG PETZVAL DISTORTION
(SA3) (CO3) (TI3) (SI3) (PETZ) (DI3(FR))
-9.657E-06 -0.00027 -3.991E-05 -6.235E-06 1.060E-05 -0.00056
PARAXIAL CHROMATIC ABERRATION SUMS
AX COLOR LAT COLOR SECDRY AX SECDRY LAT
(PAC) (PLC) (SAC) (SLC)
-0.00276 -0.00027 0.01062 0.00112
SYNOPSYS AI>
結(jié)果顯示 這些像差非常小。那么初始透鏡的像差怎么樣？
ID FIVE-ELEMENT LENS
THIRD-ORDER ABERRATION ANALYSIS
FOCAL LENGTH ENT PUP SEMI-APER GAUSS IMAGE HT
50.800 25.400 8.957
THIRD-ORDER ABERRATION SUMS
SPH ABERR COMA TAN ASTIG SAG ASTIG PETZVAL DISTORTION
(SA3) (CO3) (TI3) (SI3) (PETZ) (DI3(FR))
-0.01806 -0.03730 -0.04236 -0.08744 -0.10998 -0.01754
PARAXIAL CHROMATIC ABERRATION SUMS
AX COLOR LAT COLOR SECDRY AX SECDRY LAT
(PAC) (PLC) (SAC) (SLC)
-0.01215 0.01518 0.00724 0.00478
這些像差要大得多 - 但初始透鏡性能要好得多！ 所以在像差平衡方面，不要試圖將像差校正到極端狀態(tài)。
一般人們在設(shè)計透鏡時，通常只關(guān)心兩件事：圖像是否清晰，是否在正確的位置。
然而，這些三階像差在降低公差敏感度上有很重要的作用。 這是因為，當(dāng)透鏡制造偏差越大，三階像差變化最快。 因此，我們定義了一組可以放入AANT文件的八個定義像差的命令：
SAT COT ACD ACT ECD ECT ESA ECO
以下是如何使用這些像差來放寬透鏡公差的示例。 我們優(yōu)化了下面所示的透鏡，并以目標(biāo)波前權(quán)重0.05運行BTOL。
RLE
ID 8-ELEMENT TELEPHOTO 236
FNAME 'L6L2.RLE '
MERIT 0.145212E-01 LOG 236
WAVL .6562700 .5875600 .4861300
APS 4
GLOBAL
UNITS MM
OBB 0.000000 5.00000 25.40000 -0.88448 0.00000 0.00000
25.40000
0 AIR
1 RAD 107.5431718565176 TH 11.00000000
1 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182
1 CTE 0.630000E-05
1 GTB S 'SK16 '
2 RAD -349.2713337442812 TH 3.00000000
2 N1 1.69220502 N2 1.69894060 N3 1.71544645
2 CTE 0.790000E-05
2 GTB S 'SF15 '
3 RAD -2.9912862137173E+05 TH 1.00000001 AIR
TH 1.00000001 AIR
TH 5.00000000
5 N1 1.51981155 N2 1.52248493 N3 1.52859442
5 CTE 0.820000E-05
5 GTB S 'K5 '
6 RAD -90.4865897926554 TH 1.35282284 AIR
7 RAD -87.2286998720792 TH 3.00000000
7 N1 1.61502503 N2 1.62003267 N3 1.63207204
7 CTE 0.820000E-05
7 GTB S 'F2 '
8 RAD 491.7930148457936 TH 73.15839431 AIR
9 RAD 218.6390525466715 TH 6.00000000
9 N1 1.61502503 N2 1.62003267 N3 1.63207204
9 CTE 0.820000E-05
9 GTB S 'F2 '
10 RAD -99.1627747164714 TH 3.00000000
10 N1 1.51981155 N2 1.52248493 N3 1.52859442
10 CTE 0.820000E-05
10 GTB S 'K5 '
11 RAD -182.3746109793576 TH 45.48880137 AIR
12 RAD -67.5075897018110 TH 3.00000000
12 N1 1.61726800 N2 1.62040602 N3 1.62755182
12 CTE 0.630000E-05
12 GTB S 'SK16 '
13 RAD -40.7083005956173 TH 7.00000000
13 N1 1.61502503 N2 1.62003267 N3 1.63207204
13 CTE 0.820000E-05
13 GTB S 'F2 '
14 RAD -832.2479524920537 TH 86.31660394 AIR
14 CV -0.00120156
14 UMC -0.10260000
14 TH 86.31660394
14 YMT 0.00000000
15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR
END
一些公差降低得非�？焖伲缦卤硭�，其中標(biāo)稱數(shù)據(jù)是針對此透鏡的。
將透鏡位置保持公差很緊導(dǎo)致制造成本將會很昂貴。（看看表面7上的中心公差。）所以我們按如下方式進行：
1.運行命令THIRD SENS，查看這些參數(shù)的當(dāng)前值。
THIRD SENS
ID 8-ELEMENT TELEPHOTO
NORMALIZED 3RD-ORDER ANALYSIS OF TOLERANCE SENSITIVITY
SS OF SA3 BY SURFACE (SAT) = 85.107903
SS OF CO3 BY SURFACE (COT) = 21.404938
SS OF CO3/YDC BY SURFACE (ACD) = 0.007657
SS OF CO3/TILT BY SURFACE (ACT) = 73.889722
SS OF CO3/YDC BY ELEMENT (ECD) = 0.003941
SS OF CO3/TILT BY ELEMENT (ECT) = 31.259708
SS OF SA3 BY ELEMENT (ESA) = 1.944190
SS OF CO3 BY ELEMENT (ECO) = 0.492351
2.由于我們主要關(guān)注中心誤差，我們可能會嘗試降低ECD的值，即當(dāng)元件偏心變化時，CO3的變化。 讓我們添加到AANT文件（在L6M2.MAC中）的行
M .001 100 A ECD5
由于ECD已經(jīng)是一個很小的數(shù)字（與列表中的其他數(shù)字相比），我們給它一個很高的權(quán)重，因此它對評價函數(shù)產(chǎn)生了影響。 請記住，我們不能簡單地將所有這些值都定為零，因為通常不能設(shè)計沒有任何像差的透鏡元件，并且沒有光焦度。 而且，這些量以不明顯的方式耦合。 例如，如果減少SAT的值，您可能會發(fā)現(xiàn)COT也變小了。
你不能給他們各自分配一個獨立的值，并期望程序可以自己找到這樣的組合。 因此，明智的做法是一次一個地進行，直到找到最適合您透鏡的參數(shù)。 在這個例子中，控制ECD的值，即可得到透鏡。
THIRD SENS
ID 8-ELEMENT TELEPHOTO
NORMALIZED 3RD-ORDER ANALYSIS OF TOLERANCE SENSITIVITY SS OF SA3 BY SURFACE (SAT) = 7.027782
SS OF CO3 BY SURFACE (COT) = 4.876613
SS OF CO3/YDC BY SURFACE (ACD) = 0.001649
SS OF CO3/TILT BY SURFACE (ACT) = 19.621736
SS OF CO3/YDC BY ELEMENT (ECD) = 0.001064
SS OF CO3/TILT BY ELEMENT (ECT) = 8.602740
SS OF SA3 BY ELEMENT (ESA) = 0.185606
SS OF CO3 BY ELEMENT (ECO) = 0.127624
即使我們只針對其中一個（ECD），請注意所有值都已更改。 該透鏡的公差列于上表中的情況A.。顯然，現(xiàn)在的公差要寬松得多，盡管這對制造商來說仍然是一個挑戰(zhàn)。 讓我們再試一試。 這次我們將ACT的值定為7.0，即標(biāo)稱值的1/10。
M 7 1 A ACT
透鏡視圖如下：
公差列在上面的案例B中。 對于一些公差來說，這可能是更好的預(yù)估。 （我們忽略了本課程的可制造性問題：某些元件太薄，應(yīng)該使用ACM監(jiān)視器進行控制。）
您選擇控制的數(shù)量取決于您想要影響的公差。 例如，空氣間隔的公差可以響應(yīng)對ESA數(shù)量的控制。 另一方面，透鏡厚度公差可能對SAT更好地響應(yīng)。 您必須了解您的透鏡，并嘗試使用這些工具，以找到最佳目標(biāo)和最佳BTOL預(yù)估。
有時這些量的作用是增加評價函數(shù)。 通常這不是一個好主意，因為如果像質(zhì)變得更糟，公差通常會變得更緊。 但是，本課中工具的放松效果有時會超過這種效果，無論如何都會使公差更加寬松。 當(dāng)然，這只能在一定程度范圍之內(nèi)，如果評價函數(shù)太大，你的評價函數(shù)應(yīng)該要求一個要求較低的值。
我們無法保證任何這些像差目標(biāo)在任何特定情況下都能起作用，但經(jīng)驗表明它們肯定值得一試。 您的公差可以放寬2到10倍。
最后，我們提到控制單個元件靈敏度的另一種非常有效的方法是使用SECTION像差。 雖然本課程中討論的數(shù)量適用于所有表面或元件，因此非常易于使用，但SECTION像差僅適用于您指定的表面范圍。 如果一個元件仍然被分配了一個非常緊的中心公差，即使你嘗試了本節(jié)中給出的目標(biāo) - 如果某些元件的公差變得更寬松但問題元件的公差變得更緊，可能會發(fā)生這種情況 - 你可能只控制那個含彗差或球差的元件。 這使您可以精確控制所需的像差，并且通常值得采取額外步驟。 例如，如果表面13和14處的元件非常敏感，您可以嘗試
M 0 .1 A SECTION SA3 13 14
并嘗試目標(biāo)和權(quán)重直到獲得最佳效果。
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