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[讨论交流] 每周一题:风景物镜

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2019-7-17 00:00
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    [LV.Master]伴坛终老

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    发表于 2019-6-29 22:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
         以前管理员组织过一次学习活动“每周一题”:http://www.optzmx.com/thread-3648-1-1.html;大家不太清楚的可以了解一下,每周一题,吸引了非常多的站友参与,产生了很多有益的讨论内容。


          接下来的一段时间,我们重新开启每周一题,不过我们把每个题目的时间延长一些,定位20天,也就是说每20天出一个题目。不同的是我们这次要求的使用软件为SYNOPSYS 这个软件,此次活动的主要目标就是为了让大家熟悉了解这款软件。


         题目不定期公布,现公布第一题(时间为2019.6.30-2019.7.21):


    风景镜头


    参数:   EFFL=100;

      波长范围:可见光波段
               
      F/#=15;
               
      材料:成都光明最新(2019)玻璃库


    要求:1.    视场       RMS值
                   0°          30um
                   10.5°       50um
                   15°         80um



             2.  需要公差分析

             3.   画图CAD图纸

    其他具体要求:

    阐述自己做题的具体操作(因为是大家比较陌生的软件,软件操作对其他人的学习是很重要的一环),越详细越好。


    直接在本帖子下面回复答题即可。

    软件下载:http://www.optzmx.com/thread-10528-1-1.html



    奖励:认真做题的朋友,会给予1-3贡献值的奖励,最佳答题者,奖励SYNOPSYS软件作为的英文原著《LENS DESIGN,automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》一本。





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  • TA的每日心情
    奋斗
    2019-7-16 09:08
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    [LV.7]常住居民III

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    发表于 2019-7-1 11:44 | 显示全部楼层
    小渣渣 发表于 2019-7-1 11:42
    献丑了,第一次做。
    我是直接在zbase上找到了一个初始结构来优化的,看到之前论坛上有人用一个镜片做,我 ...

    兄台你看清楚啊,要求的软件是synosys
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  • TA的每日心情
    难过
    2019-7-16 09:38
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    [LV.7]常住居民III

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    发表于 2019-7-1 11:46 | 显示全部楼层
      不好意思,串台了,可以帮我删除掉吗?
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  • TA的每日心情
    擦汗
    2019-7-12 08:46
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    [LV.9]以坛为家II

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    小白

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    发表于 2019-7-11 09:52 | 显示全部楼层
    这个软件一般用在什么地方的?软件收费吗?
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2019-7-16 09:08
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    发表于 2019-7-11 10:06 | 显示全部楼层
    a20070296 发表于 2019-7-11 09:52
    这个软件一般用在什么地方的?软件收费吗?

    跟ZEMAX差不多,但据说特点是优化速度快,收费这个跟其他软件都差不多,也有破解版可以用,帖子后面有链接,可以下载使用
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  • TA的每日心情

    2019-7-16 22:54
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    无冕至尊

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    发表于 2019-7-14 19:28 | 显示全部楼层
    本帖最后由 光杆司令 于 2019-7-14 20:56 编辑

    规格需求
    • EFFL=100
    • 波长范围:可见光波段
    • F/#=15;
    • 材料:成都光明最新(2019)玻璃库
    • 要求:
      1. 视场 | (RMS值)
    •         0° | 30um
    •        10.5°| 50um
    •        15° | 80um
           2. 需要公差分析
           3. 画图CAD图纸

    思路

    • 直接在SYNOPSYS里新建一个包含焦距 100mm 单透镜的前风景物镜;
    • 光阑与单透镜的距离暂时设置为20;
    • 单透镜的初始状态由条件确定:
      * 焦距=100mm
      * 材料:H-K9L
      * 等双凸,曲率半径由薄透镜公式计算得到
    • 像距由YMT(边缘主光线在像面的高度为0)求解得到。
    • 进行基本的优化
    • 视情况,增加玻璃变量

    步骤

    初始结构

    1. 计算等双凸透镜的曲率半径:
    φ = (n-1)/r
    因此
    r = (n-1)/φ
    而单透镜的光焦度
    Φ = 1/100
    因此
    φ = Φ/2=0.005
    将H-K9L的折射率n=1.5168代入,即可得到
    r=103.36

    2. 物镜的初始结构可由如下宏文件(Landscape Weekly_Initial Structure.mac)构建:
    在SYNOPSYS的命令执行命令:EE,并在新建的编辑器(Excellent Editor)里输入、运行以下文本:

    1. RLE
    2. ID Landscape Weekly_Initial Structure
    3. APS   1                 ! 第 1 面是光阑
    4. UNITS MM               ! 单位:毫米
    5. WAVL CDF               ! 波长取F、d、C光的波长
    6. OBB 0 15 3.335         ! 因为第 1 面是光阑,所以第 1 面也是入瞳,因此3.335=100/15/2
    7. 0 AIR
    8. 1 CV 0 TH 20           ! 20是临时的厚度
    9. 2 RD 103.36 TH 2 GTB G ! 玻璃:成都光明H-K9L(暂定)
    10. H-K9L
    11. 3 RD -103.36 YMT       ! YMT: 厚度求解:像面上的边缘光线高度为0
    12. 4
    13. END
    复制代码


    执行命令:*PAD*,得到物镜的初始布局如下:


    执行命令:*SPEC*,得到物镜的初始规格如下:


    执行命令:*MGI*,找到RMS,并因此勾选MulticolorOver field,得到物镜的初始复色RMS尺寸如下:



    上述操作也可以使用命令:*FRMS M P600 0 0* 完成。
    我们可以看到,除了0视场,0.7视场和1.0视场的复色RMS尺寸都不满足要求。

    优化

    1. 设置变量
    如图所示,在编辑器菜单栏里,点击Variables选项:

    在弹出的窗口中分别设置“曲率半径”及“厚度变量”,最后点击“Back toMACro editor”将变量写入宏文件中。

    我们可以看到,编辑器中增加了与变量有关的内容(其中PANT和END是手动添加的,它们中间是变量的内容)。


    2. 设置光线集
    这个步骤类似 ZEMAX 里的设置“入瞳积分”的网格,我们选用ReadyMade Raysets ,相当于ZEMAX的默认评价函数——包括光线集、边界条件的默认评价函数。
    如图所示,在编辑器菜单栏里,点击Ready Made Raysets选项:

    如图所示,保持弹出窗口中的默认设置,并点击“Back to MACroeditor”将光线集、边界条件及默认评价函数写入宏文件中。

    除此之外,我们还需要添加焦距及F/#的要求。查找手册后,发现它们需要使用如下命令进行限定:
    1. M TAR WT { A / S / MUL / DIV } name
    复制代码

    其中M代表Merit,是保留字;TAR代表Target,是目标数值;WT代表WT,是权重; A、S 、MUL 、DIV分别代表“addedto”, “subtracted from”, “multiplied by”, “divided into”,指本条命令指定的像差与其他像差的关系。对我们的需求而言,需要增加两条命令:

    1. M 100 1 A FOCL
    2. M 15 1 A FNUM
    复制代码
    我们希望实时观察镜头优化进程,那么需要添加命令:

    1. SNAP
    复制代码

    最后,我们对镜头进行20圈优化,添加的命令如下:

    1. SYNO 20
    复制代码

    经整理,最终编辑器里的内容如下:


    初次优化

    如下图,点击编辑器菜单栏的“RUN MACro”优化镜头:


    初次优化的镜头参数及RMS尺寸曲线如下:


    曲线上的数据看起来似乎各视场的RMS尺寸满足了规格需求。如下图,查看命令行里提供的数据后,我们会发现0.7视场处RMS尺寸是52um,大于规格的需求。我们需要进一步优化。


    再次优化

    前面的优化中,我们将玻璃材料设置为H-K9L;接下来,我们可以将材料设置为玻璃模型,然后重新优化。
    如下图,在编辑器里将材料设置为玻璃模型:


    重复运行宏文件,执行优化后镜头的规格如下图:


    可以看到,镜片的材料由原来的H-K9L替换为nd=1.501vd=77.46的玻璃模型。再次输入命令:*FRMS M P600 0 0*,得到RMS尺寸数据如下:


    使用命令:*MRG*,打开将玻璃模型替换为真实玻璃的窗口。并在弹出的窗口中,依次选择“Guangming”和“Preferred”,点击OK后玻璃模型被替换为真实玻璃。


    使用命令:*SPEC*查看镜头的规格,对应的信息如下:


    使用命令:*FRMS M P 600 0 0*,查看RMS尺寸,对应的信息如下:


    至此,我们可以看到镜头的规格全都达到了设计目标。

    公差分析

    如下图所示,①选择默认公差配置,②选择RMS尺寸劣化(degrade)0.2作为公差分析的判据,③准备蒙特卡洛数据(Prepare MC),④运行(GO)!


    公差分析的结果如下:

    元件出图

    如图,使用命令:*MPL*,在打开的绘图选项中勾选“USE BTOL”,因此在SN处填写元件第一面的序号:2,在ID处填写镜头的ID:Landscape Weekly_Optimized,点击“ELD”,元件出图如下:


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