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@sZ' --Y ]Y->EME:W 本系列共三篇文章,旨在介绍如何使用 SYNOPSYS 界面进行操作。本文以单透镜为例,介绍了设计透镜的基本过程,包括构建系统(第1部分)、分析其性能(第2部分),以及根据所需的指标参数和设计约束对其进行优化(第3部分)。 tp!eF"v= 下载 &"A:_5AU 联系工作人员获取附件 k[<i+C"; 简介 mrG#ox4$ +5R8mbD! 单透镜为 SYNOPSYS 中建模最简单的成像系统。尽管如此,这个简单的成像系统的设计可以帮助您了解 SYNOPSYS 的界面,了解基本的设计概念和策略,并演示如何使用一些基本的分析功能来优化和确定光学性能。 l$HBYA\Qh 这是由三篇文章组成的系列文章的第1部分,在第2部分中,我们将讨论一些可用于评估系统性能的分析。在第3部分中,我们将讨论如何优化单透镜,使其在设计约束下获得更好的性能。 #ifjQ7(: 光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模: '@.Lg0` 1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格; x2b
t^!t. 2.通过命令行; n
>E1\($ 3.通过三维化的图形界面。 ,|zwY~lt5 在这个练习中,我们将设计和优化一个玻璃材料为 N-BK7 的单透镜。最终设计方案应满足以下规格和约束条件: Ho&f[T( ^K~=2^sh 1Zo3K<*J 使用给定 SYNOPSYS 的用户界面和可用的工具,可以很容易地建模和优化单透镜。 KNP^k$=)3c SYNOPSYS 中通过数据表建模 { VM^K1 打开 SYNOPSYS 软件,在其顶部的工具栏中可以找到系统设置,在系统设置中可以对系统参数、系统波长以及系统物、光阑、光瞳进行设置。 G2>s#Y5(, =&.9z 4A p>T 首先在系统参数中定义系统单位,镜头表面的数量以及镜头的名称。SYNOPSYS对镜头单位有四种选择:英寸毫米厘米。就本设计而言,将使用毫米对焦模式和光线追迹模式也可以在系统参数中设置。 2*n~r 8yZs>Og? A&-2f]L
tl 其次,首先在系统参数中定义系统单位,镜头表面的数量以及镜头的名称。SYNOPSYS对镜头单位有四种选择:英寸毫米厘米。就本设计而言,将使用毫米对焦模式和光线追迹模式也可以在系统参数中设置。在系统波长中可以设置波长和权重、光谱向导以及探测器。 n7n-uc pd.pY*B<[ :V)=/mR 最后,在系统物、光澜、光瞳中,可以设置物参数等。入瞳直径可能是最常用的系统孔径类型,也是当前示例中最方便的定义。在 SYNOPSYS 中,入瞳直径被定义为从物空间看到的光瞳直径,以镜头单位为单位。 K\lu;
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]j_ CX5>/ 在计算机辅助序列透镜设计中,光线按其排列的顺序从一个表面追迹到下一个表面。为此, SYNOPSYS 使用一种名为 SPS 的数据表。打开 SYNOPSYS 后,在 SYNOPSYS 命令窗口中输入 SPS 就可以看到数据表。除了在命令窗口输入指令,您还可以在主窗口上方的快速访问工具栏中找到数据表的图标,或者在镜头结构窗口 (PAD) 上方的快速访问工具栏中找到数据表的图标。这三种方法都可以打开 SYNOPSYS 的数据表,下图是打开后的界面: ej(< Le\ ~qA\u5sB9@ 镜头数据编辑器是主要的电子表格,其中输入了大部分镜头数据。部分主要输入项包括: x IL]Y7HWM 4C;"4''L !(j<Y0xo: 设置镜头材料时,选择玻璃表 >Schott,然后输入 N-BK7 ,再点击设置。如下图所示: zmFKd5 j4#S/:Q<7 ]<_v;Q<t 在数据表中输入表面1数据,如下图所示: GgvMd~ OeQ~g-n y]ya.YG SYNOPSYS 中有许多不同的求解类型,每个求解类型都有特定的用途。数据求解时,选择编辑厚度求解 >YMT 进行厚度求解,且目标值为0。如下图所示: 2kFP;7FO ;s$
P?(' 5^2P\y(? 在数据表中输入表面2的数据并设置厚度求解,如下图所示: TSRl@QVy 0(A&m , pE G!j ~ 镜头结构如下图所示: Nqbm,s bI)%g [XNDYaF8 SYNOPSYS 中通过命令行建模 'W p~8}i@ qI2&a$Zb$ *MXE> SYNOPSYS 中通过命令行建模,在命令窗口中输入 EE 指令,可以打开宏指令编辑器。如下图所示: mk3,ke8 F||oSJrI .fNLhyd 在命令窗口中输入单透镜的镜头文件,点击运行,就可以在PAD窗口中看到形成的镜头结构。打开附件中的 “DAN.MAC” ,镜头文件如下图所示: ?T>)7Y) U1=\ `)u;
VO,F[E~_ 镜头结构如下图所示: ?Pt*4NaT; AZbFj-^4 34aSRFsk* SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 ]
N7(<EV/ 打开软件 SYNOPSYS,点击工作表,在弹出的工作表镜头编辑窗口进行镜头设计。工作表如下图: |I=GI]I +)*oPSQ5 _qSVYVJ u Xcc i)",! j
k/-7/r 在“0”表面设置 OBB ,结果如下图: n wO5<b; F<Z13]| Zy^ wS1io D4U<Rn6N_5 1 o\COnt 在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料,结果如下图: X->` ~-aj NrfAr}v'E K5(:0Q.5y 在表面2后添加一个表面,结果如下图: p 8lm1; 6@=ipPCR fOz.kK[] 设置表面2的半径,并对表面2进行 YMT 求解,结果如下图: UZ7ukn- z v:o$2Z .N Z 点击更新后,单透镜就建模完成了,结果如下图: [yDOvQ[ [g$IN/o% F)=*Ga 现在,单透镜已经建立完成,我们将在如何设计单透镜,第二部分:分析中解释如何可视化和评估系统性能。 v)LSH;<
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