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解决方案
在第14课中，我们设计了一个7片式透镜，从平面平行表面开始，并且符合设计要求，使用ARGLASS功能自动编目镜玻璃类型。本课程将介绍一些有用的功能。使它成为真正的实用软件，我们将展示设计师如何遵循各种线索以获得解决方案，以及为何不是所有方案都能带来成功，这一点也很重要：可以从失败中吸取经验。当你作为镜片设计师提升自己的技能时，你会遇到很多麻烦，但不应该气馁。坚持不懈，通常可以找到成功的设计。
我们将以两种方式完成本课程;首先在DSEARCH的帮助下使用其他工具。然后，在第17课中，我们展示了另一种实际上更快更容易的方法。您应该了解这两种方法中使用的所有工具。
我们将首先使用DSEARCH找到一个好的初始结构。这是输入：
CORE 16
DSEARCH 6 QUIET
SYSTEM
ID DSEARCH SAMPLE
OBB 0 20 12.7
WAVL 0.6563 0.5876 0.4861
UNITS MM
END
GOALS
ELEMENTS 7
FNUM 3.575
BACK 50 .01
STOP MIDDLE
STOP FREE
RT 0.5
FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0
FWT 5.0 3.0 3
DELAY 999
RSTART 900
THSTART 7
ASTART 15
NPASS 66
ANNEAL 200 20 Q
COLORS 3
SNAPSHOT 10
QUICK 44 66
END
SPECIAL PANT
END
SPECIAL AANT
LUL 150 1 1 A TOTL
END
GO
我们运行这个程序，并且返回的最佳镜头非常好。 我们使用文件DSEARCH_OPT进行优化和模拟退火，该文件位于新的编辑器窗口中。
假设我们希望镜头在从一米到无限远的物距范围内工作。 有两种方法可以实现这一要求：使用多重结构，这非常灵活但是很复杂，或者通过声明这是一个物距变焦的变焦镜头。 第二种方法在这里更好，因为它更简单，我们可以非常容易地检查中间物距。 我们必须将此镜头设置为ZFILE变焦镜头。
CHG
APS 3 ! declare surface 3 the stop声明表面3为光阑
15 CAO 32 ! fix the CAO on the image (so FFIELD works) 修复图像上的CAO（所以FFIELD工作）
FFIELD ! adjust the object height so the image fills the CAO there调整对象高度，使图像填充CAO
14 YMT ! assign a paraxial focus solve to surface 14为表面14指定近轴焦点求解
ZFILE 1 ! start of the ZFILE section ZFILE部分的开头
14 14 ! there is one zooming group, the last thickness有一个缩放组，最后一个厚度
ZOOM 2 ! ZOOM 1 is default; ZOOM 2 gets OBA object on the next line ZOOM 1是默认值; ZOOM 2在下一行获取OBA对象
OBA 1000 -366.554 12.7 ! the object description at this zoom此缩放时的对象描述
END ! end of changes变化结束
这里我们将表面3声明为光阑，因此所有变焦都使用相同的位置，在图像上设置硬孔径以使FFIELD指令具有目标，将厚度求解为14，以便所有变焦自动重新聚焦，并声明单个缩放组， 然后我们定义ZOOM 2在1000 mm距离处为物距，YPP0为负，因为ZOOM 1中的值也是负的，并且它们必须具有相同的符号。
运行此MACro，镜头变为变焦镜头，在这种情况下只有一个空气间隔变焦。 现在，您在显示器右侧看到一个新工具栏。 ZOOM 2中的图像是什么样的？ 如果单击按钮1和2，则会在该缩放设置下看到镜头。 这是缩放2：
我们必须在两个共轭处校正图像。 这是我们的MACro：
AWT: 0.5
PANT ! Define variables. 定义变量
CUL 1.9 ! Set upper limit of 1.9 on index variables. 在折射率变量上设置上限1.9
FUL 1.9
!VY 1 YP1 ! Don’t vary YP1; it is not compatible with the real pupil declaration
VY 1 YP1！ 不要改变YP1; 它是不是真正的光瞳声明兼容
VLIST RAD ALL ! Varies all radii that are not flat. 改变所有不平坦的半径
VLIST TH ALL ! varies all thicknesses and airspaces except for the
! back focus, thickness 14, which has a solve in effect改变所有厚度和空气间隔的所有半径，除了后焦距，厚度14，使其有效解决
VLIST GLM ALL
END
AANT ! Start of merit function definition. 开始评价函数定义
AEC ! Activate automatic edge-feathering monitor激活自动边缘羽化监视器
ACC ! and maximum center thickness monitor. 和最大中心厚度监视器
ADT 6 .1 10 ! Keep diameter/thickness ratio 6 or more
M 33 2 A GIHT ! Comment this out, since the FFIELD will control scale保持直径/厚度比6或更多注释，因为FFIELD将控制比例
LUL 150 1 1 A TOTL
M 50 .1 A BACK ! Since the back focus will vary, keep it reasonable
由于后焦距会有所不同，因此请保持合理
M 90.61 1 A FOCL ! Add this requirement so the focal length doesn’t change
添加此要求，以便焦距不会改变
GSR AWT 10 5 M 0 ! Note how weights are assigned to the several field points, ! and the symbol AWT controls the aperture weighting.
注意如何将权重分配给多个视场，符号AWT控制孔径加权。
GNR AWT 5.5 4 M .5 ! This creates a ray grid at the ½ field point 这会在½视场点处创建光线网格
GNR AWT 5.5 4 M .7 ! These for the 0.7 field point这些为0.7视场
GNR AWT 3 4 M 1 ! Full field gets the lowest weight. 全场获得最低权重
ZOOM 2 ! Targets for zoom 2 (with the object at one meter) 缩放2的目标（物体在一米处）
GSR AWT 10 5 M 0 ! Note how weights are assigned to field points. 请注意如何将权重分配给字段点
GNR AWT 5.5 4 M .5 ! This creates a ray grid at the ½ field point这会在½视场处创建光线网格
GNR AWT 5.5 4 M .7 ! These for the 0.7 field point这些为0.7视场
GNR AWT 3 4 M 1 END ! Full field gets the lowest weight. 全场获得最低权重
SNAP
SYNO 50
运行此并模拟退火，镜头变得好了一些但仍然不够，在变焦范围的两端有大约大小相等和方向相反的误差。
一些细微之处值得一提：GLM ALL变量将改变目前镜片中的所有玻璃模型，因为DSEARCH使用玻璃模型，除非另有说明。 我们必须控制焦距，因为物体厚度将不断调整，因此图像CAO在全视场填充。
这比之前的变焦2要好，但仍然有分辨率的损失。 该怎么办？ 我们需要更多变量。 我们应该添加什么？
解决这样的案例的经典工具是STRAIN计算。 该想法是，具有最大应变的表面贡献了大部分低阶像差，并且在那里分裂元件可能会重新产生这种应变。
实际上，元件3具有最大的应变。 现在我们可以做以下两件事之一：我们可以拆分该元件并重新优化，或者我们可以使用不同的工具来找出添加元件的最佳位置。 我们将尝试两种方式。 首先，让我们保存这个镜头，所以如果事情没有成功我们可以返回去。
输入STORE 1。
然后转到工作表（键入WS，或单击按钮
，然后单击按钮
，可以通过单击该元件内轴上的PAD显示来拆分元件。单击曲面5和6之间，拆分元件。 你的镜头现在看起来像这样：
当程序拆分（或添加）一个元件时，它会分配一个折射率拾取，因为此时它没有其他折射率数据。 在WS中，通过键入将曲面7上的折射率拾取更改为玻璃模型
7 GLM
在编辑窗格中，单击“更新”。 这改变为具有与之前类似属性的模型玻璃。
制作一个新的检查点，关闭WS，再次运行优化，我们发现镜头略有改善。 MF现在是2.53。
GET 1
然后在PANT文件之前添加一行：
AEI 2 1 14 0 0 0 10 2
这将运行自动元件插入工具（AEI）。 现在程序将搜索插入新元件的最佳位置。 运行这个，镜头变得更好。 注释掉AEI线并再次运行MACro，然后模拟退火。 结果如下：
RLE
ID DSEARCH SAMPLE 180
ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001001111 79 WAVL .6563000 .5876000 .4861000
APS 5
FFIELD
UNITS MM
OBB 0.000000 19.41264 12.70000 -11.00540 0.00000 0.00000 12.70000 0 AIR
1 RAD 53.9413943790523 TH 4.77883929
1 GLM 1.90000000 37.62897436
2 RAD 256.2741391536815 TH 10.43791469 AIR
3 RAD -240.8321927995665 TH 2.68192838
3 GLM 1.55017293 45.90619514
4 RAD 33.0833886630087 TH 8.23819322 AIR
5 RAD 348.1550734974948 TH 24.04523087
5 GLM 1.90000000 37.62897436
6 RAD -53.2450361188082 TH 3.59481775 AIR
7 RAD -41.0817136624587 TH 25.48983049
7 GLM 1.90000000 22.54554176
8 RAD 186.3645272710029 TH 3.44409527 AIR
9 RAD -336.9999206364553 TH 6.07694173
9 GLM 1.50000000 73.64948718
10 RAD -57.1787045766177 TH 1.00000000 AIR
11 RAD 95.1542848378137 TH 16.98321961
11 GLM 1.50000000 73.64948718
12 RAD -57.2632094152352 TH 1.00000000 AIR
13 RAD 108.6802069087533 TH 12.49861869
13 GLM 1.77103153 26.03009105
14 RAD -94.5597002836689 TH 3.05982907 AIR
15 RAD -66.0716087885051 TH 4.69827793
15 GLM 1.57603254 40.99972364 16 RAD 53.2894699282010 TH 50.43814444 AIR
16 CV 0.01876543
16 UMC -0.13986014
16 TH 50.43814444
16 YMT 0.00000000
17 CAO 32.00000000 0.00000000 0.00000000 17 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR
ZFILE 1
CAM RANK 2
CAM EXPONENT 1.00000
16 16
ZOOM 2
OBA 1000.00000 -366.554000 12.7000 0.0000 0.00000000 0.0000 12.7000
ZDATA 0.0000000E+00
END
程序在表面3插入了一个新元件！评价函数从2.55降至1.92。这里有一个经验：该程序可以找出如何更好地改善镜头。因此，最好让AEI这样做，而不是你自己亲自去寻找镜片应该插入的位置。AEI能比你做的更好。
在这里你可以看到更大的改进，MTF也更好，你可以自己检查一下。 现在我们有一个镜头可以很好地校正无限共轭。 但是中间物距呢？ 如果我们制造镜头，却发现中间物距性能很差，那该怎么办呢。 我们要检查一下。 这是我们选择在此作业中使用ZFILE缩放功能的原因之一。 我们可以轻松扫描变焦范围并发现可能需要注意的任何点。 单击缩放选择栏底部的按钮
：这将打开缩放滑块工具。
将滑块慢慢滑到右端，观察PAD显示（或单击SCAN按钮）。图像平面从无限远焦点缓慢向后移动到一米焦点位置。好消息是，图像质量在整个范围内几乎没有变化，实际上在中间变得更好。 （如果已更改，我们可以使用CAM命令创建一个中间焦点位置，总共三个缩放，然后在AANT文件中为ZOOM 3位置添加更多目标。）您可以创建和定位最多20个缩放，然后您将了解是否键入HELP CAM以阅读该功能 。
因此，我们已经制作了一个在整个聚焦范围内都能很好地工作的镜头。当然我们还没有完成。现在我们需要再次匹配真实玻璃，增加一些镜片的厚度，删除那些厚度变量并重新优化是个好主意。但是我们发现，上图中显示的第五个镜片有些异常，它在做什么？再次使用STRAIN命令，您会发现该元件的光焦度变得非常小，这表明我们可以完全删除它。我们得试试！我们使用AEI删除指令并将其替换为
AED 5 QUIET 1 15
并再次运行它 -程序显示第九个镜片可以删除！ 允许它执行此操作，然后注释掉AED指令并进行更多优化。 评价函数达到2.36 - 不像以前那么好，但仍然足够好。 我们已经淘汰了一个镜片。 了解AED如何做出比你更好的决定了吗？
RLE
ID DSEARCH SAMPLE 180
ID1 DSEARCH CASE WAS 0000000000000000001001111 79 WAVL .6563000 .5876000 .4861000
APS 5
FFIELD
UNITS MM
OBB 0.000000 19.41264 12.70000 -12.09057 0.00000 0.00000 12.70000 0 AIR
1 RAD 62.8507824648534 TH 4.25802685
1 GLM 1.90000000 37.62897436
2 RAD 242.2383021934368 TH 17.94509182 AIR
3 RAD -155.4943420012135 TH 4.72649410
3 GLM 1.58912358 39.02768391
4 RAD 40.3386502191948 TH 1.70305774 AIR
5 RAD 150.7944944757465 TH 25.55442186
5 GLM 1.90000000 37.62897436
6 RAD -38.9019256687224 TH 1.52918359 AIR
7 RAD -31.8151154746487 TH 16.13215543
7 GLM 1.90000000 22.54554176
8 RAD 266.4763779948293 TH 4.58032011 AIR
9 RAD 115.8259371432369 TH 13.04257100
9 GLM 1.60192516 64.47099564
10 RAD -44.3260121545059 TH 1.00000000 AIR
11 RAD 98.4143150696891 TH 8.84868435
11 GLM 1.85436291 26.23363793
12 RAD -92.1050493948654 TH 3.59579710 AIR
13 RAD -56.7923447824885 TH 2.56577649
13 GLM 1.56906517 42.17387992 14 RAD 56.3037237015490 TH 50.14291804 AIR
14 CV 0.01776081
14 UMC -0.13986014
14 TH 50.14291804
14 YMT 0.00000000
15 CAO 32.00000000 0.00000000 0.00000000 15 CV 0.0000000000000 TH 0.00000000 AIR ZFILE 1
CAM RANK 2
CAM EXPONENT 1.00000
14 14
ZOOM 2
OBA 1000.00000 -366.554000 12.7000 0.0000 0.00000000 0.0000 12.7000
ZDATA 0.0000000E+00
END
这就是它的完成方式：弄清楚出了什么问题，并使用SYNOPSYS中的工具来修复它。
为什么我们输入缩放组的曲面编号（14），因为YMT求解无论如何都会覆盖它？ 那么，该程序需要一个组定义，否则它将无法工作。 如果您将这些数据留给真正的变焦镜头，那就可以避免出现严重错误。
我们将在第17课中重新讨论这个问题，并展示如何有效地应用其他工具来节省一些时间。
ASAP/APEX技术交流群 373021576
SYNOPSYS光学设计与优化交流群 965722997
RP激光软件交流群 302099202
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