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    [原创]SYNOPSYS 如何设计单透镜,第一部分:设置 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-07-08
    '}Z~JYa0  
    zck#tht4 n  
    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)。 2db3I:;E  
    下载 *U,@q4  
    联系工作人员获取附件 xy/`ZS2WPq  
    简介 L\xk:j1[  
    d"*uBVzXm  
    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。 _u5#v0Y  
    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。 .*Ct bGw  
    光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模: C.Kh [V\Ut  
    1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格; T?tgd J  
    2.通过命令行; p'*>vk  
    3.通过三维化的图形界面。 >,$_| C  
    在这个练习中,我们将设计和优化一个玻璃材料为 N-BK7 的单透镜。最终设计方案应满足以下规格和约束条件: t(NI-UXBp  
     8pIP  
    ~=6xyc/c  
    使用给定 SYNOPSYS 的用户界面和可用的工具,可以很容易地建模和优化单透镜。 "4+ &-ms  
    SYNOPSYS 中通过数据表建模 Q  Nh|Wz  
    打开 SYNOPSYS 软件,在其顶部的工具栏中可以找到系统设置,在系统设置中可以对系统参数、系统波长以及系统物、光阑、光瞳进行设置。 hIs4@0  
    5 ZGNz1)?V  
    bnq; )>&  
    首先在系统参数中定义系统单位,镜头表面的数量以及镜头的名称。SYNOPSYS对镜头单位有四种选择:英寸毫米厘米。就本设计而言,将使用毫米对焦模式和光线追迹模式也可以在系统参数中设置。 s%nUaWp~  
    )U7t  
    bpJ(XN}E  
    其次,首先在系统参数中定义系统单位,镜头表面的数量以及镜头的名称。SYNOPSYS对镜头单位有四种选择:英寸毫米厘米。就本设计而言,将使用毫米对焦模式和光线追迹模式也可以在系统参数中设置。在系统波长中可以设置波长和权重、光谱向导以及探测器。 =jOv] /  
    RKHyw 08  
    Z'`g J&6n  
    最后,在系统物、光澜、光瞳中,可以设置物参数等。入瞳直径可能是最常用的系统孔径类型,也是当前示例中最方便的定义。在 SYNOPSYS 中,入瞳直径被定义为从物空间看到的光瞳直径,以镜头单位为单位。 A+ZK4]xb  
    >z{d0{\  
    P;=n9hgHI  
    在计算机辅助序列透镜设计中,光线按其排列的顺序从一个表面追迹到下一个表面。为此, SYNOPSYS 使用一种名为 SPS 的数据表。打开 SYNOPSYS 后,在 SYNOPSYS 命令窗口中输入 SPS 就可以看到数据表。除了在命令窗口输入指令,您还可以在主窗口上方的快速访问工具栏中找到数据表的图标,或者在镜头结构窗口 (PAD) 上方的快速访问工具栏中找到数据表的图标。这三种方法都可以打开 SYNOPSYS 的数据表,下图是打开后的界面: ;c-(ObSm  
    1 d}Z(My  
    镜头数据编辑器是主要的电子表格,其中输入了大部分镜头数据。部分主要输入项包括: v7BA[jQr  
    9kN}c<o  
    GP!?^r:en  
    设置镜头材料时,选择玻璃表 >Schott,然后输入 N-BK7 ,再点击设置。如下图所示: ~dgDO:)  
    /YP{,#p  
    , pDnRRJ!  
    在数据表中输入表面1数据,如下图所示: qT{U(  
    `<`` 8  
    [')m|u~FS4  
    SYNOPSYS 中有许多不同的求解类型,每个求解类型都有特定的用途。数据求解时,选择编辑厚度求解 >YMT 进行厚度求解,且目标值为0。如下图所示: jSh5!6O  
    8Wrh]egu1  
    L[oui,}_  
    在数据表中输入表面2的数据并设置厚度求解,如下图所示: &gVN&  
    .zA^)qgL  
    sT3^hY7  
    镜头结构如下图所示: zT =Ho   
    b#uL?f  
    PWaw]*dFmy  
    SYNOPSYS 中通过命令行建模 f2Klt6"9  
    aktU$Wbwl  
    NPhhD&W_  
    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: rn/ /%  
    B6u/mo<  
    ?]|\4]zV  
    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: Y}t \4 di  
    \f]k CB  
    x5,++7Tz  
    镜头结构如下图所示: 7`- Zuf  
    ^=BTz9QM  
    Hu\B"fdS  
    SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 m!|kW{B#A  
    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: |4)>:d  
    MW! srTQ_  
    v~f HYa>  
    IpINH3odT  
    r@72|:,  
    在“0”表面设置 OBB ,结果如下图: [;r)9mh7  
    <;9 I@VYK  
    '-r).Xk  
    ^nT/i .#_  
    !*s?B L  
    在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料,结果如下图: u!!Y=!y*<  
    hEA<o67  
    chcbd y>C  
    在表面2后添加一个表面,结果如下图: gFeO}otm  
    Vi>,kF.f V  
    8UXjm_B^'  
    设置表面2的半径,并对表面2进行 YMT 求解,结果如下图: 3C?f(J}  
    R?GDJ3  
    :}Xll#.,m  
    点击更新后,单透镜就建模完成了,结果如下图: Gy9$wH@8  
    _BM" ]t*  
    fL_4uC i\  
    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。 :Ux?,  
     
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