SYNOPSYS 光学设计软件课程十九：DOE 在现代镜头设计中的应用

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。

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