切換到寬版
  • 廣告投放
  • 稿件投遞
  • 繁體中文
    • 1055閱讀
    • 2回復(fù)

    [原創(chuàng)]SYNOPSYS 光學(xué)設(shè)計(jì)軟件課程三十八:從零開(kāi)始設(shè)計(jì)變焦鏡頭 [復(fù)制鏈接]

    上一主題 下一主題
    在線(xiàn)小火龍果
     
    發(fā)帖
    923
    光幣
    2136
    光券
    0
    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2023-08-25

    在某個(gè)周五的中午。你的老板跑了進(jìn)來(lái):“客戶(hù)希望在星期一早上8點(diǎn)前收到8倍變焦鏡頭”。你從未設(shè)計(jì)過(guò)變焦鏡頭。你的工作不知如何開(kāi)始?他給你一份設(shè)計(jì)清單,然后就出去了,F(xiàn)在怎么辦?

    如果您有一個(gè)設(shè)計(jì)變焦鏡頭的任務(wù),您可以訪(fǎng)問(wèn)專(zhuān)利數(shù)據(jù)庫(kù)并嘗試找到類(lèi)似的鏡頭。這可能需要很長(zhǎng)的時(shí)間。

    但是,如果您選擇SYNOPSYS™光學(xué)設(shè)計(jì)軟件。你有一位很好的助手來(lái)幫助你快速的完成這項(xiàng)工作。以下是你需要做的。 1.啟動(dòng)程序。 2.在命令窗口中輸入HELP ZSEARCH。打開(kāi)10.7.3節(jié)。 3.閱讀整章。但如果您已經(jīng)知道如何在SYNOPSYS上執(zhí)行其他任務(wù),那么您就能很好的完成工作。 4.設(shè)置您對(duì)ZSEARCH的輸入。鏡頭F / 3.5,半視場(chǎng)角為14度,GIHT為5毫米。

    以下是你的MACro:(C42M1.MAC)

        LOG                       ! 以備日后追跡

        PROJ                      ! 來(lái)看看這次運(yùn)行花了多長(zhǎng)時(shí)間

        CORE 16                  ! 在我們的8核超線(xiàn)程電腦上,它的運(yùn)行速度是原來(lái)的8倍ZSEARCH 3 QUIET         ! 將結(jié)果保存在鏡頭庫(kù)位置3

        SYSTEM ID ZSEARCH TEST

        OBB 0 14 2.85             ! 無(wú)限的物體,14度的半場(chǎng),2.85毫米的半光圈。

        ! 這定義了廣域?qū)ο?/font>

        UNI MM

        WAVL CDF

        NOVIG

        END

        

        GOALS ZOOMS 5

        GROUPS 3 3 3 3           ! 鏡頭有四組,共12個(gè)元件

        ZGROUP 0 Z Z 0           ! 第2組和第3組將被放大

        FINAL                      ! 在最后的縮放位置聲明所需的對(duì)象。

        ! 這就是窄域變焦

        OBB 0 1.7545 22.8        ! 對(duì)象是1.7545度的半場(chǎng)和22.8毫米的半孔徑

                                    ! 這意味著有8倍的變焦。.

        ZSPACE LIN            !其他變焦對(duì)象將在第一和最后一個(gè)變焦對(duì)象之間保持線(xiàn)性間隔

        APS 19                     ! 將止損點(diǎn)放在最后一組的第一面

        RT 0.5

        DELAY OFF                  ! 不要要求中止其他核心的工作

        GIHT 5 5 10                   ! 所有變焦的圖像高度為5毫米,重量為10。

        BACK 20 .02                 ! 后面的焦點(diǎn)是20毫米,會(huì)有變化。

        FOV 0 .4 .6 .85 1           ! 正確的五個(gè)視場(chǎng)點(diǎn)

        FWT 5 4 3 3 3

        COLOR M                     ! 糾正所有定義的顏色

        ANNEAL 50 10  Q             ! 退火,因?yàn)樗窃谡鎸?shí)射線(xiàn)模式下進(jìn)行優(yōu)化的鏡頭

        QUICK 50 100                ! 快速模式下50次,真實(shí)射線(xiàn)模式下100次

        END

        

        SPECIAL AANT

        AAC 30 1 5                   ! 要求所有元件的最大半孔徑為30毫米

        ACA 50 1 1                   ! 監(jiān)視器的光線(xiàn)要遠(yuǎn)離臨界角

        END

        GO                           ! 啟動(dòng)ZSEARCH

    變焦鏡頭由四組透鏡組組成,每組有三個(gè)透鏡。在最終的設(shè)計(jì)中,第一組將被用于變焦,最后一組將被固定,以滿(mǎn)足鏡頭的F/number。我們可能需要超過(guò)12個(gè)鏡片,我們可以向ZSEARCH提出更多要求 - 但如果我們從上述結(jié)構(gòu)開(kāi)始它會(huì)運(yùn)行得更快,然后在需要的時(shí)候添加元件。它可能還需要五個(gè)以上的變焦位置 - 但我們從一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)開(kāi)始,后面可根據(jù)需要添加鏡片。

    我們運(yùn)行這個(gè) MACro ,并在16個(gè)窗口中查看每個(gè)內(nèi)核的進(jìn)度。

    當(dāng)快速模式完成后,程序會(huì)對(duì)10個(gè)最佳模式進(jìn)行優(yōu)化。大約一個(gè)小時(shí)后,我們看到了如下結(jié)果:

    只要瀏覽一下評(píng)價(jià)函數(shù)值,就會(huì)發(fā)現(xiàn)其中大多數(shù)結(jié)構(gòu)都是有潛力的。程序已經(jīng)將最好的一個(gè)結(jié)構(gòu)加載到PAD顯示中。

    這將是我們的初始結(jié)構(gòu)的鏡頭。

    該程序?yàn)槲覀儎?chuàng)建了一個(gè)優(yōu)化MACro,已經(jīng)加載了起始評(píng)價(jià)函數(shù)和一組變量。 我們運(yùn)行這個(gè)宏,評(píng)價(jià)函數(shù)幾乎不動(dòng)。然后我們單擊模擬退火按鈕,將起始溫度更改為50,請(qǐng)求100次通過(guò),然后單擊“確定”。(當(dāng)鏡頭處在局部最小值時(shí),通常需要更高的溫度,但是當(dāng)你開(kāi)始新的設(shè)計(jì)時(shí),這可能只會(huì)減慢速度。)評(píng)價(jià)函數(shù)現(xiàn)在已降至4.68

    通常人們想知道為什么評(píng)價(jià)函數(shù)不會(huì)再降低。 通過(guò)輸入FINAL 5來(lái)檢查。 這顯示了評(píng)價(jià)函數(shù)中的五個(gè)最大項(xiàng)。

    我們注意到AAC想要一個(gè)大于30毫米的孔徑。 這種像差比其他像差大得多,所以我們應(yīng)該增加控制目標(biāo)。

    當(dāng)我們到達(dá)某個(gè)階段時(shí),我們可能希望稍后再回到這個(gè)階段(如果我們的一些想法沒(méi)有像我們希望的那樣成功),我們單擊頂部工具欄中的ACON copy按鈕。如果我們開(kāi)始時(shí)的鏡頭是多重結(jié)構(gòu)1,因?yàn)樗悄J(rèn)的,這將會(huì)在備用多重結(jié)構(gòu)2或ACON 2中放置一個(gè)副本。然后我們?cè)谀莻(gè)ACON中創(chuàng)建一個(gè)檢查點(diǎn)并進(jìn)行更深層次的設(shè)計(jì),還可以通過(guò)“1”按鈕返回到我們想要ACON 1。我們經(jīng)常以這種方式使用所有六種多重結(jié)構(gòu)。

    在AANT文件中,將命令行AAC 30 1 1 更改為AAC 35 1 1

    此外,我們希望真正的主光線(xiàn)準(zhǔn)確地到達(dá)表面19的中心,即光闌處,因此我們?cè)贑HG文件中將定義更改為APS -19 或使用WorkSheet™。這需要一個(gè)真正的光瞳,這意味著每一個(gè)真正的主光線(xiàn)都是通過(guò)疊加找到的。

    制作一個(gè)新的檢查點(diǎn)并運(yùn)行MACro然后再次模擬退火。評(píng)價(jià)函數(shù)降至4.37。光扇圖看起來(lái)很棒,但很多元件都太薄了。我們必須再次改變?cè)u(píng)價(jià)函數(shù)。當(dāng)我們這樣做的時(shí)候,我們刪除了定義像差的zoom組選項(xiàng),這些zoom組較zoom1高。

        ZOOM            1

        M   0.500000E+01  0.100000E+02 A GIHT

        GSR     0.500000     5.000000      4  M     0.000000

        GNR     0.500000     4.000000      4  M     0.400000

        GNR     0.500000     3.000000      4  M     0.600000

        GNR     0.500000     3.000000      4  M     0.850000

        GNR     0.500000     3.000000      4  M     1.000000

         ZOOM            2

        M   0.500000E+01  0.100000E+02 A GIHT

        GSR     0.500000     5.000000      4  M     0.000000

        GNR     0.500000     4.000000      4  M     0.400000

        GNR     0.500000     3.000000      4  M     0.600000

        GNR     0.500000     3.000000      4  M     0.850000

        GNR     0.500000     3.000000      4  M     1.000000

    然后我們修改zoom 1的要求,所以它們應(yīng)用于所有的變焦組。現(xiàn)在,如果我們想改變某個(gè)地方的權(quán)重,它將應(yīng)用于所有變焦組。

    除了終止AANT文件的END之外,ZGROUP指令還需要自己的END來(lái)終止組。 最后,我們?cè)赯GROUP命令行之前添加一個(gè)新的探測(cè)器ADT 8 1 1,以控制元件厚度,并重新優(yōu)化和模擬退火。

    現(xiàn)在我們擁有一個(gè)相當(dāng)不錯(cuò)的鏡頭,有12個(gè)鏡片。

    我們猜測(cè)鏡片1和3處的元件可以合并為一個(gè)元件。我們可以進(jìn)行如下嘗試。

    在PANT命令之前創(chuàng)建一個(gè)檢查點(diǎn),然后添加如下命令A(yù)ED 9 QUIET 1 24

    再次運(yùn)行MACro,該程序想要?jiǎng)h除表面7處的元件!讓我們更改PANT文件,注釋掉AED行,刪除所有GLM變量并用如下命令行替換它們 VLIST GLM ALL

    然后重新優(yōu)化并模擬退火,評(píng)價(jià)函數(shù)現(xiàn)在更大,為8.39。讓我們看看添加AEI命令行是否會(huì)改善它。

    AEI遵從CORE指令,如果CORE指令被激活,您將能調(diào)用電腦里所有的內(nèi)核。 您可以在PAD顯示器中觀(guān)察它們的進(jìn)度,但由于我們已經(jīng)激活了16核,因此您只能看到1/16的狀態(tài)(除了顯示的狀態(tài)窗口外,其他核不會(huì)更新顯示)。

    在PANT指令之前添加AEI 9 1 123 0 0 0 50 10并再次運(yùn)行它。

    該程序在表面19添加了一個(gè)元件。注釋掉AEI命令行并繼續(xù)優(yōu)化。評(píng)價(jià)函數(shù)變?yōu)?.9。

    現(xiàn)在我們的鏡頭如下:

    ACM 3 1 1

    我們注意到有些鏡片邊緣很薄; 我們將AEC命令行更改為AEC 2 1 1。 這將對(duì)任何厚度小于2毫米的邊緣進(jìn)行優(yōu)化。此外,由于某些元件相當(dāng)薄,因此在AANT文件中添加一個(gè)命令行:ACM 3 1 1

    這將對(duì)任何厚度小于3毫米的厚度進(jìn)行優(yōu)化。再次優(yōu)化和模擬退火,評(píng)價(jià)函數(shù)現(xiàn)在為5.56。(向評(píng)價(jià)函數(shù)添加任何新內(nèi)容通常會(huì)使值上升。)

    我們?nèi)匀粦岩稍?可以被刪除,所以我們?cè)俅芜\(yùn)行AED。結(jié)果顯示為表面5。所以我們讓它刪除該元件并再次優(yōu)化,F(xiàn)在評(píng)價(jià)函數(shù)6.54,我們?cè)俅芜\(yùn)行AEI。程序在曲面7處添加元件,評(píng)價(jià)函數(shù)降至5.62。

    是時(shí)候檢查一下了。我們點(diǎn)擊每個(gè)zoom 右邊的按鈕來(lái)檢查我們5個(gè)變焦鏡頭的圖像質(zhì)量......

    變焦鏡頭變焦時(shí),鏡片不會(huì)發(fā)生重疊,并且沒(méi)有羽狀邊緣。ZSEARCH添加到MACro的AZA監(jiān)視器會(huì)自動(dòng)處理這些問(wèn)題。

    CAM OPT

    這是一個(gè)有五個(gè)變焦位置的好變焦鏡頭。變焦時(shí)候會(huì)發(fā)生什么?我們必須找出答案。鏡頭很可能在某處得不到很好的修正,我們將不得不添加更多的變焦鏡片組。首先,我們需要一個(gè)凸輪曲線(xiàn),它可以讓我們?cè)趦蓚(gè)點(diǎn)之間插入定義的變焦鏡頭。輸入 CAM OPT 程序找到變焦鏡頭數(shù)據(jù)的冪級(jí)數(shù)展開(kāi)的最佳指數(shù),該鏡頭數(shù)據(jù)在定義的變焦鏡頭之間平滑地插值。但是曲線(xiàn)只在五個(gè)定義的變焦處產(chǎn)生一個(gè)對(duì)焦圖像,因?yàn)樗沒(méi)有接收到其他的設(shè)置。

    要查看此信息,請(qǐng)運(yùn)行鏡頭滑塊(單擊ZoomBar™底部的按鈕)。你會(huì)看到圖像在幾個(gè)地方離焦。我們需要更多的變焦組。鍵入 CAM 10 SET。

    我們定義10個(gè)變焦組,我們的MACro將自動(dòng)改變并控制它們(這就是為什么我們改為ZGROUP的原因:現(xiàn)在我們不必在新的變焦組中聲明光線(xiàn)的定義。)

    制作一個(gè)新的檢查點(diǎn),然后再次運(yùn)行MACro并模擬退火。(請(qǐng)務(wù)必先注釋掉AEI命令行。)變焦組1看起來(lái)大致相同。

    CAM 15 SET

    再次運(yùn)行CAM OPT,然后運(yùn)行鏡頭滑塊。除了在變焦10之前,焦點(diǎn)突然改變,結(jié)果看起來(lái)不錯(cuò)。我們需要更多的變焦組。請(qǐng)鍵入CAM 15 SET

    并重新優(yōu)化。然后再次運(yùn)行CAM OPT。程序?qū)⒃俅握业剿凶兘?span onclick="sendmsg('pw_ajax.php','action=relatetag&tagname=參數(shù)',this.id)" style="cursor:pointer;border-bottom: 1px solid #FA891B;" id="rlt_4">參數(shù)的最佳擬合多項(xiàng)式并展開(kāi),用于在運(yùn)行變焦滑塊時(shí)生成中間位置。通常,這可以在范圍內(nèi)進(jìn)行平滑變焦。我們可以通過(guò)設(shè)置三次多項(xiàng)式來(lái)獲得更好的結(jié)果。

    打開(kāi)WS并單擊ZFILE按鈕“Z”。這會(huì)將變焦鏡頭加載到編輯窗格中。在顯示的位置鍵入CUBIC,然后單擊“更新”按鈕,F(xiàn)在再次嘗試滑塊。

    也可以將給定的變焦鏡頭組聲明為多項(xiàng)式展開(kāi)的聚焦組,兩者同時(shí)使用也是明智的。(這是變焦鏡頭制造商在實(shí)踐中所做的事情:移動(dòng)一組并重新聚焦另一組,然后標(biāo)記位置并相應(yīng)地切割凸輪曲線(xiàn)。)有關(guān)詳細(xì)信息,請(qǐng)參閱ZFILE下的幫助文件。

    性能在變焦范圍內(nèi)非常平滑。結(jié)果如下:

    我們可以使用MSF對(duì)話(huà)框檢查光點(diǎn)大小。

    將比例更改為50 um,然后單擊“確定”。圖像非常好。(如果你需要更好的像質(zhì),你可以再次運(yùn)行AEI。)但是你很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)添加另一個(gè)元件的好處會(huì)隨著元件數(shù)量的增加而下降。這是有道理的:向雙片式透鏡添加元件會(huì)使變量數(shù)增加50%。在10個(gè)鏡片的鏡頭中添加一個(gè)鏡片會(huì)使變量數(shù)增加10%,依此類(lèi)推。

    我們必須用真正的玻璃替換模型玻璃。 輸入HELP ARGLASS您可以了解更多功能。

    保存這個(gè)鏡頭,以便我們可以在必要時(shí)再次打開(kāi)。單擊頂部工具欄中的按鈕“123”,將保存鏡頭,其名稱(chēng)取自當(dāng)前記錄編號(hào)。ZSEARCH已經(jīng)為您的MACro添加了一個(gè)記錄命令,因此每次運(yùn)行都會(huì)增加這個(gè)數(shù)字。這樣,只要您想獲得以往的版本,只需單擊該按鈕即可保存。

    您可以從對(duì)話(huà)框MRG運(yùn)行ARGLASS功能。(如果您更改了ACONs,請(qǐng)確保在當(dāng)前ACON中再次運(yùn)行優(yōu)化; ARGLASS使用相同的設(shè)置。)鍵入該命令并填寫(xiě)如下數(shù)據(jù):

    選擇Ohara目錄,安靜,優(yōu)先選擇,SORT,單擊OK, 插入玻璃時(shí),評(píng)價(jià)函數(shù)下降了!重復(fù)優(yōu)化具有類(lèi)似于模擬退火的效果。

    我們的鏡頭如下:

    我們還需進(jìn)行如下操作:

    1.運(yùn)行CAM ZMAG 0.125。當(dāng)您更改變焦組數(shù)量時(shí),程序會(huì)根據(jù)之前的曲線(xiàn)重新調(diào)整所有數(shù)據(jù),這只是一個(gè)近似值;重新命名的對(duì)象定義可能不完全符合原始的鏡頭比例規(guī)范。這會(huì)把以前的數(shù)據(jù)清理干凈。

    2再次優(yōu)化。

    現(xiàn)在鏡頭只發(fā)生了輕微的變化,滑塊顯示了整個(gè)范圍內(nèi)的良好圖像。

    如果這是一個(gè)真實(shí)的鏡頭,我們就必須確保調(diào)整元件1和2的位置對(duì)于范圍聚焦是有效的。首先,估計(jì)你需要的那個(gè)變焦組的焦距。例如,通過(guò)移動(dòng)一個(gè)物體,比如20毫米,使其聚焦在1米上,這個(gè)物體的焦距必須是141毫米。如何得到這個(gè)圖像?利用透鏡的牛頓公式,S1S2= F2 插入1000和20,F(xiàn)計(jì)算出為141.42mm。因此,在ZSEARCH SPECIAL AANT部分添加一項(xiàng)要求。

    M 141 .01 A SECTION FOCL 1 6.

    然后設(shè)置一個(gè)最佳匹配的多重結(jié)構(gòu),物距在1000毫米,厚度6可以自由變化,同時(shí)對(duì)兩者進(jìn)行優(yōu)化。請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀手冊(cè)中的ACON。

    保存這個(gè)鏡頭,然后更改為10個(gè)變焦組(通過(guò)CAM 10 SET),這樣我們可以在一個(gè)圖片里看到10個(gè)變焦組的情況。

    輸入ZDWG .25來(lái)查看10個(gè)變焦組的圖片。

    如果鏡頭仍然不夠好,那么多次運(yùn)行AEI將對(duì)結(jié)果有所幫助。

     
    分享到
    離線(xiàn)qw123
    發(fā)帖
    101
    光幣
    42
    光券
    0
    只看該作者 1樓 發(fā)表于: 2023-09-17
    有沒(méi)有類(lèi)似zemax的錘優(yōu)功能
    在線(xiàn)小火龍果
    發(fā)帖
    923
    光幣
    2136
    光券
    0
    只看該作者 2樓 發(fā)表于: 2023-09-20
    回 qw123 的帖子
    qw123: 1&"1pH  
    有沒(méi)有類(lèi)似zemax的錘優(yōu)功能 Z+4Oa f!  
    L"/ato  
    Qf]!K6eR  
    您可以添加我們工作人員微信 我們會(huì)有專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)的人員為您解答 R7E"7"M10