为什么SYNOPSYS?能够吸引我

大概四五年前就知道 SYNOPSYS?，印象最深的是它能够将几个玻璃平板快速地优化成符合规格的镜头。记得当时看了官网上的几份与其他软件的对比资料，虽然知道它的优化速度更快、更容易获得合适的初始结构、可以自动的插入/删除元件等优势及独特的功能，但是感觉它的用户群体似乎不大以及不清楚它是否与其他主流软件有一致的性能图表，因此并没有花更多的时间和精力去了解它，更不用说使用它。

直到今年年初，因为各种文档、视频、软件等资料变得触手可及，我才鼓起勇气学习 SYNOPSYS?。我在一两个月里断断续续的看完了网上的学习视频，大概知道了用它进行镜头设计的流程。在这期间，我对比了一个照相镜头在 SYNOPSYS? 及在 ZEMAX 里的相应像差图表。结果表明，SYNOPSYS? 与主流软件有一致的像差图表。这不仅彻底打消了我对 SYNOPSYS? 的疑虑，还强烈的激发了我学习、使用 SYNOPSYS? 的动力。

因为我目前设计的镜头大多数时候少于12面的缘故，所以我能不受限的使用“试用版” SYNOPSYS? 的完整功能。学习与使用，让我对 SYNOPSYS? 更加深刻的认识。下面我分享一下自己对 SYNOPSYS? 的使用体会及心得。

DSEARCH 功能足够强大，也足够全局。我在使用 SYNOPSYS? 前，陆续使用其他软件设计过几款镜头。这几款镜头的初始结构要么沿袭前人的设计，要么选自 LENSVIEW 等专利文件。无论那种方式都少不了缩放、反复多次的增删透镜元件等操作。因为这些操作会频繁的引起光线异常、像差陡变等问题，所以它们依赖镜头设计者系统的基础知识与丰富的经验。使用 DESEARCH 功能后，使用几行简单的命令，SYNOPSYS? 就能从玻璃平板开始找到符合设计波长、f/#、焦距、总长等基本规格的初始结构。一方面，DESEARCH 几乎每次都能找到合适的初始结构，另一方面，我发现这些合适的初始结构包含了潜在的全局最优的架构。为什么这么说？因为我司前人的设计及检索到的镜头专利架构都在这些初始结构里。这个现象说明在某些条件下最优架构是唯一的，也打消了我寻找更好架构的念头。

AEI 和 AED 简直不能更好用了。从透镜元件少的简单系统开始，逐步插入元件，配合使用合适的AANT命令，就能设计得到复杂的高性能镜头。对于镜头设计者而言，插入元件既是考验基本功与经验的时候，也是考验人品的时候——有太多运气成分。SYNOPSYS? 的 AEI 功能可以让镜头设计者少走很多弯路，它的的确确挽救了我自己很多的脑细胞。AEI 命令会在系统中每个透镜元件前后尝试加入接近零光焦度的薄壳透镜，然后通过优化，确定被插入元件的位置。这样进行大量的“插入”尝试，加上“优化”的自动机制，比人为的手动操作更高效——省时并且结果更优。AED 是 AEI 的反操作，它尝试将特定范围内的透镜元件的曲率调整为零，并优化系统，最终的结果是将最适透镜的曲率及厚度设置为零——这样就达到了自动删除元件的功能。这对删减达到设计要求的镜头中元件数目十分有用，也是一个常用命令。

使用命令语言，减少鼠标操作，从 MWL 开始。一旦你学会了使用命令语言，你将会使你的工作变得更快、更容易。我们一般怎么打开一个镜头文件呢？对大部分光学设计软件而言，我们只能使用鼠标。在 SYNOPSYS? 里，我们还可以使用命令。在命令窗口输入MWL后，软件会弹出一个包含所有保存的镜头的 ID 以及预览绘图的滚动窗口。如图1，我们可以预览我们“工作目录”下的所有镜头的布局图。不仅如此，假设 DEMO1 到 DEMO9 是设计的几个连续阶段，那么后面的ID可以分别指出每一步做了哪些变动，如 DEMO3 相对 DEMO2 的变更内容是“控制畸变”。这样直观的预览节省了时间，让镜头设计工作变得高效。

CUSTOM.MAC 文件是 SYNOPSYS? 软件的一个法宝。几乎对于所有的镜头设计者而言，切换工作目录和查看一些像差图表等是常规操作。我们同样可以使用鼠标完成上述操作。不过，使用命令语言会高效得多。

假设某个镜头设计者设计使用 SYNOPSYS? 设计了两个完全不同的镜头，它们的绝对路径是：

D:USERSYNOPSYSLENS1

D:USERSYNOPSYSLENS2

那么我们可以在目前工作目录下的 CUSTOM.MAC 里自定义两个命令：W1和W2，并运行 CUSTOM.MAC 文件。

W1: D:USERSYNOPSYSLENS1

W2: D:USERSYNOPSYSLENS2

这样，我们可以使用命令“W1”或者“W2”切换到相应的工作目录。

同样的，我们也可以在 CUSTOM.MAC 文件里自定义查看像差图表的命令。如果想绘制像面上的主光线角，我们可以在 CUSTOM.MAC 文件里写入以下命令：

CRA: PLOT UNI FOR HBAR = 0 TO 1

这样，我们就可以使用 CRA 命令绘制主光线角了。

当一个图表需要多行命令时，比如绘制各视场在 100lp/m 处的 MTF，就不太方便在 CUSTOM.MAC 文件里自定义命令：

FCO 100  ! 截止频率Cut off freq. MZMTF   ! 低频率时，不同视场插值 ICOL M   ! 复色HBAR 0 .3 .7 1.0  ! 视场0、0.3、0.7、1.0GBAR 0 PLOT

此时，我们需要另外一种方式完成这个任务。如在当前工作目录下，写一个包含上述命令的宏文件 MTF.MAC。这样每次选择这个 MTF.MAC 文件就能绘制各视场在 100lp/m 处的 MTF。因为我们可能还是需要使用鼠标手动选择相应的宏文件，所以这并不是最高效的方案——只有当我们用一个命令（二到三个字符，不是一行或者数行命令）来完成时才是最高效的、最优的。这样，解决方案就变得明显了。

我们可以在当前工作目录（假设是 LENS1 文件夹）下的 CUSTOM.MAC 文件里自定义一个命令，如 MTF 来执行宏文件——即在 CUSTOM.MAC 文件里写入：

MTF: EM D:USERSYNOPSYSLENS1MTF.MAC

如此，我们可以使用命令“MTF” 绘制各视场在 100lp/m 处的 MTF。

以上是我使用 SYNOPSYS? 的一些粗浅体会和心得，并不能概括 SYNOPSYS 的所有优势和独特的功能，希望各位使用 SYNOPSYS? 的同行能够分享更多的使用心得与技巧。

以下是一些有用的建议：

1.请记住，在 CUSTOM.MAC 文件里自定义完命令后，需要运行以下 CUSTOM.MAC 文件。

2.在每个镜头文件下放一份 CUSTOM.MAC 文件。

3.将所有绘制像差图表的宏文件放到一个特定的目录下，那样就不必像在所有的镜头文件夹下放一份绘制像差图表的宏文件。

参考资料

 SYNOPSYS 与 ZEMAX 的简单比较

 如何在 synopsys? 中自定义命令和宏

（http://www.optzmx.com/thread-11541-1-1.html

来源：武汉墨光科技有限公司