本系列共三篇文章，旨在介紹如何使用 SYNOPSYS 的界面進行操作。本文以單透鏡為例，介紹了設(shè)計透鏡的基本過程，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)所需的指標和設(shè)計約束對其進行優(yōu)化(第三部分)。 Mn9dqq~a
 
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簡介 KM}f:_J*lg  
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，然后重點對點列圖 (Spot Diagram)、光程差圖 (OPD Fan) 和光線光扇圖 (Ray Fan) 進行了分析，對系統(tǒng)的像差進行了評價，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。 ';TT4$(m  
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在優(yōu)化之前評估系統(tǒng)性能 tw^,G(  
SYNOPSYS 中包含了許多不同的分析功能，每個功能都可以用來評估設(shè)計的性能。在此次練習(xí)中，將使用四種更基本、更常見的系統(tǒng)性能分析功能來評估優(yōu)化之前的單透鏡： 56+s~hG  
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點列圖 (Spot Diagram)、光程差圖 (OPD Fan) 和光線光扇圖 (Ray Fan) 是透鏡設(shè)計者用來確定光學(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。 B^j  
基于我們目前所搭建的設(shè)計，打開以上的每一個分析窗口來回顧當(dāng)前鏡頭的性能。鏡頭文件“single lens.RLE”的 PAD 如下圖所示，其他圖形是點列圖 (Spot Diagram)、光程差圖 (OPD Fan) 和光線光扇圖 (Ray Fan)。 m@"QDMHk.  
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從以上四個圖的評估中可以明顯看出，單透鏡設(shè)計有大量的像差，包括但不限于球差、彗差、畸變、離焦、場曲和像散。此外，根據(jù)下面點列圖底部的數(shù)據(jù)可以看出，最大視場的 RMS 半徑為: 307.302μm 。 h\5OrD@L  
使用快速聚焦工具 Y
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從四個分析功能給出的結(jié)果可以看出，單透鏡在此時的性能肯定不是最優(yōu)的。性能相當(dāng)差的一個重要因素是像面位置的隨機選擇。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”。 b~'"^ Bts*  
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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 的一個功能，它可以調(diào)整像面之前表面的厚度，以使 RMS 像差最小。 jUSmqm'  
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可以通過選擇像質(zhì)分析 (Image Analysis) > RMS(RMS) > RMS 聚焦 (RMS focusing) 打開快速聚焦對話框。選擇所要聚焦的波長和視場，進行聚焦分析。 ]|MEx{BG-  
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單擊運行 FOCUS 并關(guān)閉快速聚焦對話框。 &?q/1vLa  
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在命令窗口輸入 RMS P 1 600 0 0，可以查看1視場的 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，最大視場的 RMS 半徑減小了近一半。 H-~6Z",1  
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盡管設(shè)計比以前好，但仍有改進的空間。在如何設(shè)計單透鏡，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，使其達到更好的性能。