SYNOPSYS光学设计软件--Zsearch优化案例之从零开始设计变焦镜头

ZSEARCH

ZSEARCH程序将搜索镜头空间，以找到一个有潜力的初始结构。指定光学系统规 格和所需的变焦结构。然后执行以下步骤:

1. 它构造了一系列候选镜头，初始尺寸根据二进制搜索方案或随机分配，取决于 用户输入。这些被定义为ZFILE变焦镜头，其中物体坐标根据用户输入在变焦之 间变化，并且变焦运动最初都为零。镜头至少由三组组成，不超过10组，每组包 含一定数量的镜片。其中一些组被声明为变焦组。物体的规格是通过创建变焦组 1和最终变焦组之间的物体来确定的，可以是线性的，也可以是通过一个逆二次 公式确定的。

2. 该程序构造了一个PANT文件，它改变所有面的曲率的半径、除了最后一个之外 的所有面的厚度，并且改变(如果系统不单波长，并且是可见光)每个镜片上的 GLM变量。它还可以改变所有变焦组的变焦位置。

3.它跟踪上边缘和下边缘射线，以检查射线故障，这是常见的。如果找到了，它 将使用像差误差和前面定义的变量提交一个快速优化。这通常是能够收敛光线， 然后追迹光线。如果没有，则在多次尝试之后跳过该案例。

4. 它使用监视器设置AEC、ACC、AZA和ACA构造一个AANT文件。这些控制边缘和中 心的厚度，使镜头是合理的，并监测变焦镜片是否重叠和避免折光射接近临界角。 然后在输入的视场点上添加一组默认光线。(默认值为HBAR = 0 ，0.75和1.0。) 如果系统不是单波长，它还纠正长波长和短波长的光线(从CORDER输入)。如果默 认波长是(CDF)，这些颜色将是波长1和波长3。然后，它将添加到merit函数中。

5.它为请求的循环数运行优化程序。

6.当完成上述所有步骤后，它将与下一个候选镜头循环。

7.如果多核模式是有效的(参见CORE)，则程序将试验用例按顺序分配给所有授 权的CORE。这可以大大加快进程，如果您的PC具有这种功能，则鼓励您实现此 模式。由于ZSEARCH比DSEARCH涉及更多的光线跟踪，因此这一步尤为重要。 ZSEARCH创建的优化文件不能定义任何新的AI符号，但它将继承和尊重以前定 义的任何符号。

变焦镜头光学规格

变焦镜头光学规格为：

F/3.5、半视场角14度、GIHT为5mm、焦距为20.05mm、半孔径为 2.85mm。

物距4米到无限远范围内聚焦。

8倍变焦镜头。

镜头结构

这个变焦镜头将由四片透镜组组成，第一组有两片透镜，另三组各有三片透镜。共十一个镜片。第一组将用于范围对焦，最后一组用于在变焦范围内提供恒定的 F/number。

优化

运行给的优化宏，结果2D图如下：

控制镜片厚度前后性能比较

上面的结果还可以，但是许多透镜太薄，所以添加以下控制：

AEC ACC AZA ACA ACM 3 1 1 ADT 7 .1 10

优化后，表面17中的近轴光阑也需要更改为真正的光阑，在WS中 输入 APS -17

然后再次优化运行MACro 并退火（20,2,50）。

修改后的2D图

分析评价函数大的原因

通常人们想知道为什么MF不会降低。在命令窗口键入FINAL 5，以显示MF中的五个最大项目：

修改Zsearch代码

在最开始的Zsearch 宏里，在AANT 文件中，更改行 AAC 30 1 5 为 AAC 35 1 5

修改后的2D图

多重结构

这是一个有用的技巧：当你到达一个你可能想要回到以后的阶段时（如果有些想法没有达到你想要的效果）， 请点击顶部工具栏中的“ACON copy”按钮 。 如果当前镜头处于配置 1 中，默认情况下，这会将副本放置在备用配置 2 或 ACON 2 中。然后在该ACON中制作检查点并进一步开发设计 - 如果您愿意， 可以立即使用“1”按钮 返回ACON 1。我经常这样使用所有六种配置。

查看变焦

现在是时候进行评估了。单击右侧栏每个缩放按钮，以查看校正如何在变焦范围内保持不变。

设置物距变化

图像还不错。我们还应该检查范围焦点的工作情况。

打开第二个EE 编辑器（输入 AEE）并输入 以下内容：

CHG VIG END ACON BUMP ZFOCUS 4000 4 15 5 PAD/U

4000 毫米2D图

镜头变焦 5 在4000 毫米共轭2D图

添加透镜

让我们看看添加透镜，是否还可以改善镜头性能。回到之前的 ACON（在无限共轭处），做一个检查点，在PANT文件之前添加命令行，并重复优化模拟退火 AEI 9 1 123 0 0 0 20 2

同时查看变焦组

在命令窗口输入如下命令，可同时查看所有变焦 OFF 65 ZDWG .25

检查变焦组光斑

现在检查光斑尺寸。首先，输入 OFF 27 SSS .003

来在输入的尺寸上显示点符号。然后键入MSF以打开如图 42.17 所示的对话框。