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)。 +sW;p?K7eO  
#Ns]l<  
簡(jiǎn)介 ^%qe&Pe2  
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。 YUGEGXw  
6w"_sK?  
在優(yōu)化之前評(píng)估系統(tǒng)性能 SyB2A\A  
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： w|k?2 ?&  
$$5E+UDOs  
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。 xsO "H8  
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)。 z>6hK:27  
BQ;F`!Hx?  
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 。 pef)c,U$  
使用快速聚焦工具 "KiTjl`M,  
1Mtm?3Pt  
xpU7ZY  
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)”。 pnpx`u;  
B1U<m=Y  
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。 (v)/h>vS  
)@Vz,f\}  
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(zhǎng)和視場(chǎng)，進(jìn)行聚焦分析。 :kU-ol$  
'bb*$T0=  
V?zCON  
it#,5#Y:  
單擊運(yùn)行 FOCUS 并關(guān)閉快速聚焦對(duì)話框。 4%GwCEnS  
9K6G%  
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。 FB>^1B]]  
<b,oF]+;z  
QF74'  
盡管設(shè)計(jì)比以前好，但仍有改進(jìn)的空間。在如何設(shè)計(jì)單透鏡，第三部分：優(yōu)化，將解釋如何設(shè)置和執(zhí)行系統(tǒng)優(yōu)化，使其達(dá)到更好的性能。