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E ]f)Os$ 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)。 3i=Iu0 下载 W5 ec 联系工作人员获取附件 fzPZ| 简介 d1G8*YO@
>2lwW XA 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。
3+U]?7t 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。 # { PmNx%M 光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模： BC7 7<R!E) 1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格； J=H)JH3 2.通过命令行； H=~9CJ+tc 3.通过三维化的图形界面。 /tj$luls5 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: /XbW<dfl  m3 -9b"
?9xu{B>6 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。 \TbVS8e^ SYNOPSYS 中通过数据表建模 ,:GN;sIXg 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。 t'(1I|7  orfp>B) 0
"pvH0"Q* 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。 [Qj;/  {vVTv SC
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S6 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。 ar ^i|`D  @PSL s *
VW<0Lt3 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。 [*4fwk^  rx!=q8=0R  Yj3I5RG 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： !#N\ b  46No%cSiG 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: 5?u}#zO  'EhBRU%
bF-"tm 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： jn dGiMA  {h dPhL
B\CN<<N>dD 在数据表中输入表面1数据，如下图所示： ',=g;  \".^K5Pm
zm#nV
Y ` 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： #Dy?GB08 
jNyoN1M
A9:NK Y{z 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： D E/:['  CIC[1,
I;MD>%[W, 镜头结构如下图所示： .~D>5 JnEk  (< c7<_-H
anN#5jt SYNOPSYS 中通过命令行建模 s8mr '' e %O0hE
5M_Wj*a}7 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： ~Y!kB:D5;~  zsQoU&D 5
n"D ?I 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： #JW+~FU`  S: :>N.y
F -gE<< 镜头结构如下图所示： svhI3 "r  ko\) :DN
zJN7<sv SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 iCQ>@P]nE 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： L ^`}J7r  ,xi({{ L*
kLP0{A `BXS)xj
R9o- `Wz 在“0”表面设置 OBB ，结果如下图： Gh(
A%x) 
`` K#}3
S?0$? w? z Go|JF
T6BFX0$ 在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料，结果如下图： au@a8MP  \Y|*Nee}XP
Me3dpF 在表面2后添加一个表面，结果如下图： L,_.$ 1d  KOSM]c\H
o>]`ac0b}Y 设置表面2的半径，并对表面2进行 YMT 求解，结果如下图： B4H!5b  |V,<+BEi
Ri7((x]H" 点击更新后，单透镜就建模完成了，结果如下图： GZ #a j|  Sv[ 5NZn0&
>l5$ 9wO 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。 [:EvTY
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