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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
    vd7%#sHH&  
    nLK%5C  
    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)。 4^H(p  
    下载 \(UEjlo  
    联系工作人员获取附件 ?D P]#9/4  
    简介 b_ 88o-*/  
    GRpS^%8i@  
    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。 I"awvUP]a[  
    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。 6itp Mck  
    光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模: S0.   
    1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格; u@d`$]/>F  
    2.通过命令行; p)}iUU2N  
    3.通过三维化的图形界面。 `_{'qqRhe  
    在这个练习中,我们将设计和优化一个玻璃材料为 N-BK7 的单透镜。最终设计方案应满足以下规格和约束条件: I}oxwc  
    G=4Da~<ij  
    ?>47!):-*  
    使用给定 SYNOPSYS 的用户界面和可用的工具,可以很容易地建模和优化单透镜。 j^A0[:2  
    SYNOPSYS 中通过数据表建模 Bvx%|:R  
    打开 SYNOPSYS 软件,在其顶部的工具栏中可以找到系统设置,在系统设置中可以对系统参数、系统波长以及系统物、光阑、光瞳进行设置。 1M&n=s _  
    i9}n\r0=c  
    d R2#n  
    首先在系统参数中定义系统单位,镜头表面的数量以及镜头的名称。SYNOPSYS对镜头单位有四种选择:英寸毫米厘米。就本设计而言,将使用毫米对焦模式和光线追迹模式也可以在系统参数中设置。 yC. ve;lG  
    @W3fKF9*R  
    ;6aTt2BQ  
    其次,首先在系统参数中定义系统单位,镜头表面的数量以及镜头的名称。SYNOPSYS对镜头单位有四种选择:英寸毫米厘米。就本设计而言,将使用毫米对焦模式和光线追迹模式也可以在系统参数中设置。在系统波长中可以设置波长和权重、光谱向导以及探测器。 C[ <OF/  
    <qH>[ \  
    d!) &@k  
    最后,在系统物、光澜、光瞳中,可以设置物参数等。入瞳直径可能是最常用的系统孔径类型,也是当前示例中最方便的定义。在 SYNOPSYS 中,入瞳直径被定义为从物空间看到的光瞳直径,以镜头单位为单位。 uiq)?XUKv  
    -L7Q,"a$  
    fd >t9.  
    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: b;\qF&T  
    >O[# 661  
    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: <Q)6N!Tp^  
    kQlXcR  
    U+sAEN_e k  
    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: GRz`fO  
    RW 23lRA6  
    Qg  
    在数据表中输入表面1数据,如下图所示: ~X;r}l=k<  
    >*%ySlZbs  
    R{S{N2+p(  
    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: Q1V4bmM  
    j6Acd~y\2  
    c0ET]  
    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: ,vP9oY[n  
    w#_xV =  
    .(Q3M0.D  
    镜头结构如下图所示: 88Yp0T<1  
    :pQZ)bF  
    Uxx=$&#  
    SYNOPSYS 中通过命令行建模 K' N`rx.7  
    EOhUr=5~  
    oPRvd_~  
    SYNOPSYS 中通过命令行建模,在命令窗口中输入 EE 指令,可以打开宏指令编辑器。如下图所示: B]]_rl,  
    /Kb7#uq  
    ~]?Q'ER  
    在命令窗口中输入单透镜的镜头文件,点击运行,就可以在PAD窗口中看到形成的镜头结构。打开附件中的 “DAN.MAC” ,镜头文件如下图所示: ^.jIus5  
    YhFB*D;  
    ;<0Q<0G  
    镜头结构如下图所示: y]eH@:MJ;A  
    Fs_V3i3|L  
    dUeM+(s1  
    SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 +g ovnx  
    打开软件 SYNOPSYS,点击工作表,在弹出的工作表镜头编辑窗口进行镜头设计。工作表如下图: Q)yhpwrX  
    +jzpB*@  
    (qHI>3tpY  
    ;hNn F&l  
    69(z[opW  
    在“0”表面设置 OBB ,结果如下图: 'wz*GMGWC  
    c ;`  
    Oa\!5Pw1  
    nab:y(]$/  
    tUv@4<~,/  
    在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料,结果如下图: DIodQkF  
    [~?LOH  
    *\m 53mb  
    在表面2后添加一个表面,结果如下图: iyrUY  
    wIuwq>  
    y!GjC]/  
    设置表面2的半径,并对表面2进行 YMT 求解,结果如下图: YFOK%7K  
    )zI<C=])"  
    IJO`"da  
    点击更新后,单透镜就建模完成了,结果如下图: bG67TWY)  
    ' ^gF  
    ULMG"."IH  
    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。 wA) NB  
     
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