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：
- RLE
- ID Landscape Weekly_Initial Structure
- APS 1 ! 第 1 面是光阑
- UNITS MM ! 单位：毫米
- WAVL CDF ! 波长取F、d、C光的波长
- 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
- 0 AIR
- 1 CV 0 TH 20 ! 20是临时的厚度
- 2 RD 103.36 TH 2 GTB G ! 玻璃：成都光明H-K9L（暂定）
- H-K9L
- 3 RD -103.36 YMT ! YMT: 厚度求解：像面上的边缘光线高度为0
- 4
- END
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Multicolor及Over 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： - M TAR WT { A / S / MUL / DIV } name
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：
- M 100 1 A FOCL
- M 15 1 A FNUM
我们希望实时观察镜头优化进程，那么需要添加命令：
最后，我们对镜头进行20圈优化，添加的命令如下：
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=1.501，vd=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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