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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&|sks7  
    MWn []'TpH  
    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)。 hl+ T  
    下载 YQ}IE[J}v  
    联系工作人员获取附件 g$Ns u:L  
    简介 73E[O5?b  
    j&,%v+x  
    单透镜为 SYNOPSYS 中建模最简单的成像系统。尽管如此,这个简单的成像系统的设计可以帮助您了解 SYNOPSYS 的界面,了解基本的设计概念和策略,并演示如何使用一些基本的分析功能来优化和确定光学性能。 G4f%=Z  
    这是由三篇文章组成的系列文章的第1部分,在第2部分中,我们将讨论一些可用于评估系统性能的分析。在第3部分中,我们将讨论如何优化单透镜,使其在设计约束下获得更好的性能。 k8ymOx  
    光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模: l]P3oB}Yo  
    1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格; pH.&OW%  
    2.通过命令行; h{VGh kU9f  
    3.通过三维化的图形界面。 Snas:#B!  
    在这个练习中,我们将设计和优化一个玻璃材料为 N-BK7 的单透镜。最终设计方案应满足以下规格和约束条件: Y &*nj`n  
    !2=eau^p  
    y]%Io]!d  
    使用给定 SYNOPSYS 的用户界面和可用的工具,可以很容易地建模和优化单透镜。 % wh>_Ho  
    SYNOPSYS 中通过数据表建模 =Wl}Pgo!  
    打开 SYNOPSYS 软件,在其顶部的工具栏中可以找到系统设置,在系统设置中可以对系统参数、系统波长以及系统物、光阑、光瞳进行设置。 OQsF$% *   
    qH*Fv:qnM  
    WcE/,<^*  
    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。 ljO t~@Ea  
    q6N6QI8/  
    E`UEl$($  
    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。 P:HmT   
    Y[alOJ  
    @RI\CqFHR  
    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。 Lc13PTz>>g  
    g h&,U`  
    B3&`/{u  
    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: +S}/ 6dg  
    Qw/H7fvh&  
    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: NT [~AK9M  
    i}e OWi  
    p3{ 3[fDx  
    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: THDyb9_g  
    <bgFc[Z  
    LO M-i>  
    在数据表中输入表面1数据,如下图所示: RE75TqYW  
    *z\L  
    [cf!%3>53  
    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: y8=H+Y  
    $2gZpO|  
    "\M^jO  
    在数据表中输入表面2的数据并设置厚度求解,如下图所示: '#@tovr  
    R8<P}mv  
    InR/g@n+D1  
    镜头结构如下图所示: Mi&jl_&  
    f 8836<c  
    ^N:bT;;$nZ  
    SYNOPSYS 中通过命令行建模 YhNO{4D  
    16R0#Q/{+*  
    "AUHe6Yv  
    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: 5]yby"Z?}  
    \J,pV  
    mR6hnKa_53  
    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: C{8(ew  
    uiIS4S_  
    El#"vIg(\  
    镜头结构如下图所示: "s5[w+,R  
    K/ 5U;oC  
    hTVA^j(w  
    SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 }:a:E~5y  
    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: N.@@ebuE  
    <m X EX`?  
    g<$q#l~4xH  
    R;EdYbiF b  
    2Bg0 M  
    在“0”表面设置 OBB ,结果如下图: xb~8uD5  
    k]9v${Ke  
     q,v)X  
    H$={i$*,Y  
    %d"d<pvx  
    在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料,结果如下图: 3r-oZ8/n  
    UY$Lqe~  
    x|lX1Mh$  
    在表面2后添加一个表面,结果如下图: ,37\8y?o\  
    4RoE>m1[G  
    >s|zr S)  
    设置表面2的半径,并对表面2进行 YMT 求解,结果如下图: .bvEE  
    Vx*O^cM  
    oK#UEn  
    点击更新后,单透镜就建模完成了,结果如下图: N>Q~WXvV#  
    |Pj]sh[^Y  
    <Po$|$_~  
    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。 >JckN4 v  
     
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