本系列共三篇文章，旨在介紹如何使用 SYNOPSYS 的界面進(jìn)行操作。本文以單
透鏡為例，介紹了設(shè)計(jì)透鏡的基本過程，包括構(gòu)建
系統(tǒng)(第一部分)、分析其性能(第二部分)，以及根據(jù)所需的指標(biāo)和設(shè)計(jì)約束對(duì)其進(jìn)行
優(yōu)化(第三部分)。
0U42QEG2 Q M,#:m1o 簡介
Vl.,e1 )6 這是由三篇文章組成的系列文章的第2部分。介紹了系統(tǒng)的布局圖 (Layout)，給出了系統(tǒng)的可視化表示，然后重點(diǎn)對(duì)點(diǎn)列圖 (Spot Diagram)、光程差圖 (OPD Fan) 和
光線光扇圖 (Ray Fan) 進(jìn)行了分析，對(duì)系統(tǒng)的
像差進(jìn)行了評(píng)價(jià)，還解釋了如何使用快速聚焦工具 (Quick Focus tool) 來更好地定位像面的位置。 在第一部分， 將討論在 SYNOPSYS 中如何建立單透鏡的三種方法。在第三部分，將討論如何優(yōu)化單透鏡，在設(shè)計(jì)約束下獲得更好的性能。本部分主要介紹了如何分析單透鏡的性能。
_p$/.~Xo9 Okq,p=D6 在優(yōu)化之前評(píng)估系統(tǒng)性能
)O'LE&kQ| SYNOPSYS 中包含了許多不同的分析功能，每個(gè)功能都可以用來評(píng)估設(shè)計(jì)的性能。在此次練習(xí)中，將使用四種更基本、更常見的系統(tǒng)性能分析功能來評(píng)估優(yōu)化之前的單透鏡：
^PG" "@ >6<(Ki 點(diǎn)列圖 (Spot Diagram)、光程差圖 (OPD Fan) 和光線光扇圖 (Ray Fan) 是透鏡設(shè)計(jì)者用來確定
光學(xué)系統(tǒng)中存在的不同類型和不同程度像差的最重要的工具。
dT| XcVKg 基于我們目前所搭建的設(shè)計(jì)，打開以上的每一個(gè)分析窗口來回顧當(dāng)前
鏡頭的性能。鏡頭文件“single lens.RLE”的 PAD 如下圖所示，其他圖形是點(diǎn)列圖 (Spot Diagram)、光程差圖 (OPD Fan) 和光線光扇圖 (Ray Fan)。
W(q3 m;n 4v[y^P 從以上四個(gè)圖的評(píng)估中可以明顯看出，單透鏡設(shè)計(jì)有大量的像差，包括但不限于球差、彗差、畸變、離焦、場(chǎng)曲和像散。此外，根據(jù)下面點(diǎn)列圖底部的數(shù)據(jù)可以看出，最大
視場(chǎng)的 RMS 半徑為: 307.302μm 。
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使用快速聚焦工具
;| Cd q '9\cIni0 ^'3c%&Zf3 從四個(gè)分析功能給出的結(jié)果可以看出，單透鏡在此時(shí)的性能肯定不是最優(yōu)的。性能相當(dāng)差的一個(gè)重要因素是像面位置的隨機(jī)選擇。從上面的布局圖 (Layout) 來看，當(dāng)前選擇的像面并沒有處于“最佳焦點(diǎn)”。
^O|fw?, Eq-+g1a 即使在優(yōu)化之前，也可以使用 SYNOPSYS 中的工具來更好地定位當(dāng)前像面的位置。該工具稱為 RMS 聚焦 (Quick Focus)。RMS 聚焦是 SYNOPSYS 的一個(gè)功能，它可以調(diào)整像面之前表面的厚度，以使 RMS 像差最小。
hHJiGVJ=V 1>(EvY}Y\ 可以通過選擇像質(zhì)分析 (Image Analysis) > RMS(RMS) > RMS 聚焦 (RMS focusing) 打開快速聚焦對(duì)話框。選擇所要聚焦的
波長和視場(chǎng)，進(jìn)行聚焦分析。
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*j 單擊運(yùn)行 FOCUS 并關(guān)閉快速聚焦對(duì)話框。
9f~qD&~ W NR]GI 在命令窗口輸入 RMS P 1 600 0 0，可以查看1視場(chǎng)的 RMS 光斑大小。僅僅由于像面位置的改變，您就可以看到性能有相當(dāng)大的變化。最重要的是，最大視場(chǎng)的 RMS 半徑減小了近一半。
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