SYNOPSYS 光学设计软件课程十九:DOE在现代镜头设计中的应用

在本课中,我们将重新设计一个5片镜片的镜头,然后在某处添加衍射光学元件(DOE),查看是否可以改善其性能。

通过MDS对话框中的定义选项将创建一个MACro,它将运行DSEARCH命令,并填充所有数据。

该设计将输入F / 3.5,半视场角为25度,孔径为12毫米。我们选择使用SPECIAL AANT代码来控制后焦,这样可以使后焦长度大于22毫米。我们还要求主光线角度不能过大。

当我们单击OK 按钮时,程序会加载我们的MACRO。我们在顶部添加了CORE 16指令,以加快我们的8核超线程PC的速度,并指定一个长延迟(因此它不会要求中止其他内核,这可能需要更长时间)和一个数量为6的网格(因为非球面和DOE会导致高阶孔径像差)。

我们要设计DOE曲面,需要选择五个视场进行校正。

我们还为每种情况的曲率半径指定了四个不同的起始值,依次进行研究。请记住,即使对初始条件进行少量更改也可能将DSEARCH发送到镜头设计树的不同分支,这将使搜索的案例数量增加四倍。

我们运行这个MACro并且看到从DSEARCH返回的最好镜头,点击按钮,模拟退火(50, 2, 50),并不能满足我们的要求。

我们可以通过增加更多的镜片数来获得更好的结果--但是我们希望,通过将其中一个镜头,更改为DOE来改进我们的镜头。该程序为我们创建了一个优化MACro,使得继续优化和模拟退火非常容易。让我们来试试DOE。在顶部添加另一条MACro。(“ADA”表示自动DOE分配。)

运行DSEARCH_OPT.MAC点击

按钮,模拟退火(50, 2, 50)

该程序发现表面9使用DOE效果最好。

我们尝试增加第二个DOE。将变量添加到DOE项的PANT文件中,

VY 9 G 16

VY 9 G 26

VY 9 G 27

VY 9 G 28

VY 9 G 29

再次运行DSEARCH_OPT,

在Command Window中输入ASY,这次在表面3添加了DOE

评价函数会有很大改进。我们修改了PANT文件,因此它会改变两个DOE上的系数,并包括一些高阶项。系数G32是12次幂系数,而ADA的默认值仅为8次幂。(我们注销ADA 5 QUIET命令和VY 0 YP1,所以没有得到第三个DOE!)

现在我们再次运行它,然后模拟退火(50, 2 ,50)

当使用DOE进行优化时,DSEARCH返回的镜头的评价函数从0.96下降到了0.04。(L19L1)思考我们需要多少球面元件来获得这种质量,您可以自己尝试练习。

本课程展示了如何将镜头表面转换为DOE可以显著提高图像质量 - 或者让您以更少的元件获得所需的质量。当然,这完全取决于镜头供应商是否可以制造DOE。这些可能不太容易。

这是表面3处的DMASK配置文件:在命令窗口输入DMASK 3 PROFILE

这是表面9处的DMASK配置文件:在命令窗口输入DMASK 9 PROFILE

第二个可能对加工厂是一项挑战。我们来看一下空间频率。使用MMA打开MAP对话框,选择选中HSFREQ ,选中光瞳点,在表面 = 9,设置y视场点 = 0 选中CREC,设置网格数 = 9,选中DIGITAL,点击执行。最高频率在边缘处超过7 c / mm。这看起来很不错,但这当然取决于制作它们加工厂的能力和技术。

我们希望随着这项技术的改进,这里提出的设计将变得越来越实用。正如您所见,SYNOPSYS™的ADA功能处于领先地位。

请您留言