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，介紹了設計透鏡的基本過程，包括構建系統(第一部分)、分析其性能(第二部分)，以及根據所需的指標和設計約束對其進行優化(第三部分)。
簡介
這是由三篇文章組成的系列文章的第2部分。介紹了系統的布局圖 (Layout)，給出了系統的可視化表示，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，將討論如何優化單透鏡，在設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。
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計的性能。在此次練習中，將使用四種更基本、更常見的系統性能分析功能來評估優化之前的單透鏡：
點列圖 (Spot Diagram)、
光程差圖 (OPD Fan) 和
光線光扇圖 (Ray Fan) 是透鏡設計者用來確定光學系統中存在的不同類型和不同程度像差的最重要的工具。
基于我們目前所搭建的設計，打開以上的每一個分析窗口來回顧當前鏡頭的性能。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)。
從以上四個圖的評估中可以明顯看出，單透鏡設計有大量的像差，包括但不限于球差、彗差、畸變、離焦、場曲和像散。此外，根據下面點列圖底部的數據可以看出，最大視場的 RMS 半徑為: 307.302μm 。
使用快速聚焦工具
從四個分析功能給出的結果可以看出，單透鏡在此時的性能肯定不是最優的。性能相當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，當前選擇的像面并沒有處于“最佳焦點”。
即使在優化之前，也可以使用 SYNOPSYS 中的工具來更好地定位當前像面的位置。該工具稱為
RMS
聚焦 (Quick Focus)。
RMS
聚焦是 SYNOPSYS 的一個功能，它可以調整像面之前表面的厚度，以使 RMS 像差最小。
可以通過選擇
像質分析
(
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。
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大的變化。最重要的是，最大視場的 RMS 半徑減小了近一半。
盡管設計比以前好，但仍有改進的空間。在如何設計單透鏡，第三部分：優化，將解釋如何設置和執行系統優化，使其達到更好的性能。
