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n{Mj<\kL 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)。 #z t+U^#) 下载 E%-&!%_>D@ 联系工作人员获取附件 z[
;{p.W 简介 $P @P}%2
W:>RstbnMG 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。 :7!/FBd 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。 +o/;bm*U<K 光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模： q#Qr@Jf 1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格； }%R6Su]y 2.通过命令行； {+t'XkA 3.通过三维化的图形界面。 =4M i V] 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: 5>w>J  1^Zx-p3J
1ck2Gxn 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。 6v1#i SYNOPSYS 中通过数据表建模 } RUC#aW1 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。 qW<: `y  IW1]H~1w
Vq'&t<K# 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。 n(f&uV_):  1= (i{D~
XLbrE|0A? 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。 65J'u N  L6A6|+H%E
[bT@Y:X@` 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。 up 2%QbN(  l2`8 ]Qr  d) o<R;F 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： rjR  a* IJ)'S 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: Z21Xl bK  [bOy, ^@4
v*BA\& 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： nC&rQQFF  W'0 wT ZG
Z *ZG5e 在数据表中输入表面1数据，如下图所示： In;z\"NN4  nf
G:4k,
G+g`=7 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： !J6s^um  n'h
)(^
\iE 'E 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： <WbD4Q<3?  <0LB]zDWe6
y=j[v},4 镜头结构如下图所示： 9vj:=,TNu  *r% mqAx(
_fyw SYNOPSYS 中通过命令行建模 Z?Q2 ed*j u(' OHPqq
c,~44Z 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： 8\V-aow  n `Xz<Q!
/pge 7P 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： Y3zO7*-@  S2s-TpjB<
jN<]yhqf 镜头结构如下图所示： E8dp  !KlSw,&=.6
=J'?>-B SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 QJE- $ : 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： <V8i>LBlz  GB+d0 S4
6b8K lrar! ^+wzm2i
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在“0”表面设置 OBB ，结果如下图： ]`kvq0Gyb  7cy~qg
R Q'c~D)X <Z tda !
#<e7 Y0 在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料，结果如下图： v}Nx*%  JS:lysu
H'`(|$:| 在表面2后添加一个表面，结果如下图： H.mG0x`M"E  A-u5
0X-2).n u 设置表面2的半径，并对表面2进行 YMT 求解，结果如下图： )/AvWDK vO  U; xWW9
Tz -cN 点击更新后，单透镜就建模完成了，结果如下图： }: 8>>lQ  d tBV0$
(R}X( u 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。 W9Lg}[>:)
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