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    [原創(chuàng)]設計容易制造加工的非球面:SYNOPSYS 光學設計軟件 [復制鏈接]

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    離線optics1210
     
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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2018-09-11
    — 本帖被 cyqdesign 從 光學理論,設計與產(chǎn)業(yè)化 移動到本區(qū)(2018-12-29) —

    在本課中,將展示如何將非球面項添加到球面,從而改善圖像。 然后我們重新優(yōu)化它,控制非球面與最接近球面(CFS)的RMS偏離,以便更容易制造。

    這是一個初始鏡頭,一個校正不佳的三片式鏡頭:

    (如果您想自己運行此案例,則初始鏡頭名字為6.RLE。)

    讓我們做一個簡單的優(yōu)化運行。 首先,我們只使用球面。 這是MACro:

        FETCH 6

        PANT

        VLIST RAD 1 2 3 4 6

        VY 1 TH 20 3 VY 2 TH

        VY 3 TH 20 3

        VY 5 TH

        VLIST GLM 1 3

        END

        AANT

        AEC        ; AUTOMATIC EDGE CORRECTION

        ACC        ; AUTOMATIC CENTER THICKNESS CONTROL

        GNR .5 1 3 2 0

        GNR .5 1 3 2 .5

        GNR .5 1 3 2 .7

        GNR .5 1 3 2 1.

        GNR .5 1 2 1 0

        GNR .5 1 2 3 0

        GNR .5 1 2 1 1

        GNR .5 1 2 3 1

        END

        SNAP            ; REQUEST SNAPSHOTS AS OPTIMIZATION RUNS

        SYNO 50        ; REQUEST OPTIMIZATION FOR 50 PASSES

    鏡頭質(zhì)量得到改善,但5階球差和三階球差沒有平衡:

    轉(zhuǎn)換成非球面。 將下面的行添加到PANT文件并重新優(yōu)化。

        VY 1 G 3

        VY 1 G 6

        VY 1 G 10

    現(xiàn)在鏡頭要好得多,正如所期望的那樣 - 但是非球面表面看起來是什么樣的? ASY列表給出了系數(shù):

        SPECIAL SURFACE DATA

        ______________________________________________________________________________

         SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE

        G 3   -3.740105E-08 (R**4)  G 6    1.619749E-11 (R**6)  G 10   2.852988E-14 (R**8)

    我們使用了22個G非球面系數(shù)項中的三個。 查看該表面與最貼近的球面的貼合程度(CFS)。 輸入命令

        ADEF 1 PLOT.

    該圖表顯示與CFS有很大不同。 這可能難以準確控制。 讓我們看看我們是否可以通過更容易制作的非球面獲得類似的性能。 在AANT文件中添加了這些行

        M 0 100 CLINK

        ADEF 1

        CD1 FILE 6

        = CD1

    這里我們使用CLINK選項,它使優(yōu)化程序運行下一個命令(在這種情況下為ADEF),然后從文件緩沖區(qū)中獲取所需的數(shù)量。 (要了解此強大功能,請在中鍵入HELP CLINKCW)。

    SYNOPSYS已經(jīng)有了這種分析的命令,如用戶手冊的第10.3.3節(jié)所述,但如果沒有,你會怎么做? 本課程展示了如何使用其他功能來執(zhí)行相同的操作,并且如果您想要執(zhí)行沒有命令的操作,最好知道如何使用其他功能。

    加權因子100來自哪里? 非球面和CFS之間的RMS差異為0.00042,其他像差中最大的差異為0.045。 (要查看這些值,可以使用方便的FINAL nb命令。我們輸入FINAL 5,查看五個最大的像差,并得到下表(它位于FINAL ERROR列中)):

        FINAL 5

        ABERRATION LIST

                NAME            TARGET         WEIGHT            RAW VAL.  FINAL ERROR   R. EFFECT

           81                   0.0000000      0.9362033 SR        0.0140   0.130792E-01   0.028286

             A    2  YC    0.70000   0.50000   0.83333   0.00000

          103                   0.0000000      1.7262735 SR       -0.0070  -0.120986E-01   0.024204

             A    2  YC    1.00000   0.16667   0.50000   0.00000

          157                   0.0000000      1.1508490 SR        0.0141   0.162809E-01   0.043829

             A    1  YC    1.00000   0.25000   0.75000   0.00000

          161                   0.0000000      2.5733766 SR       -0.0064  -0.165815E-01   0.045462

             A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.25000   0.00000

          163                   0.0000000      1.1508490 SR       -0.0111  -0.127588E-01   0.026917

             A    1  YC    1.00000   0.25000  -0.75000   0.00000

    因此,這種加權將使RMS偏離與最大光線像差的誤差相當。 當我們看到事情如何發(fā)展時,當然可以稍后再調(diào)整它。

    我們?nèi)绾握页鲆砑拥紸ANT文件中的其他行? 簡單。 當ADEF命令運行時,它會將其部分輸出的副本放入AI緩沖區(qū)。 運行該命令后,詢問AI問題

        BUFFER?

    看看放在哪里。

        BUFF?

        The current FILE BUFFER contains

        1    0.02051954  BEST FIT CV

        2    48.73404382  BEST FIT RD

        3    -5.38236122E-13  VERTEX SHIFT

        4    0.50763222  VOL. REMOVED

        5    0.00097815  PEAK DIFF.

        6    0.00031781  RMS DIFF.

    位置編號6具有所需的RMS差異 - 我們想要控制的數(shù)量。 所以我們運行這個新的優(yōu)化,光扇圖幾乎沒有變化。 現(xiàn)在非球面看起來像什么?

        SYNOPSYS AI>ASY

         SPECIAL SURFACE DATA

         ______________________________________________________________________________

          SURFACE NO.   1 -- RD + POWER-SERIES ASPHERE

         G 3   -3.290403E-08 (R**4)  G 6    1.879146E-11 (R**6)  G 10   3.012221E-14 (R**8)

        ADEF 1 PLOT

    現(xiàn)在RMS差異僅為0.00018。 在這里,我們的鏡頭只有43%的非球面偏離,并且性能基本相同。

    現(xiàn)在調(diào)整加權因子可能是有意義的,分階段增加它直到性能開始降低。 這可能會產(chǎn)生比上面更容易制作的鏡頭。

    通過簡單地拾取FILE 5而不是6,我們也可以控制峰值差異而不是RMS。讓我們試試這個想法。 將額外的AANT條目更改為

        M 0 50 CLINK

        ADEF 1

        CD1 FILE 5

        = CD1

    并重新優(yōu)化。 現(xiàn)在峰值偏離較小,僅0.00031毫米。

    制造這種非球面有多難? 讓我們來看看:

        ADEF 1 FRINGES

    這是一個非常漂亮的柔和的非球面,只有一些條紋到最合適的球面。 條紋是雙通的; 實際差異只是顯示的一半。

    使用這些工具,人們可以利用非球面元件,同時注意它們易于制造。

    [ 此帖被optics1210在2019-01-14 22:30重新編輯 ]
     
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    離線小志250
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    只看該作者 1樓 發(fā)表于: 2018-09-27
    good, thanks
    離線optics1210
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    只看該作者 2樓 發(fā)表于: 2019-01-14
    回 小志250 的帖子
    小志250:good, thanks (2018-09-27 12:56)  qN9 ?$\  
    ;3xi.^=B  
    謝謝,有什么問題,請隨時聯(lián)系我!
    離線ihaibara
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    只看該作者 3樓 發(fā)表于: 08-29
    想請教下,怎么查看非球面和球面的差異大小,來判斷非球面是否容易加工呢?我看您配的圖中,一開始您說非球面不容易加工時,圖上的PV和RMS,與之后經(jīng)過優(yōu)化后的 PV和RMS 差異看起來不大?