SYNOPSYS 光学设计软件课程八十：复眼匀光系统设计
复眼透镜匀光原理 XRXQ
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把原本可能不均匀的准直光斑经过小透镜分割之后，再由积分透镜叠加到照射面上。 `]5 t'Ps
[attachment=129771] +lw1 v
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SYNOPSYS中的透镜阵列 XT{ukEvDR
HA ~BXxa/
所有可以在SYNOPSYS中定义的表面形状也可以被定义为相同的小透镜阵列。例如，这种元件在成型的塑料板中经常使用。当表面被赋予了想要的形状，只需用输入（在RLE或CHG文件中）声明它是一个数组ARRAY即可。 (~]0)J
SN ARRAY NXARRAY NYARRAY XSPACING YSPACING | yi#6!}^
SN为表面编号，NX/NYARRAY为X和Y方向的镜头数。X/YSPACING为X/Y方向的阵列间隔。 M ~5Ja0N~
例如，要在表面2上以3乘3的网格创建一个相同的小透镜阵列，小透镜之间的距离为0.1，可以输入：2 ARRAY 3 3 .1 .1 "(vm0@8><
3j/~XT
[attachment=129772] bjql<x5d
透镜阵列注意事项 #=czqZw
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1. 需要一个自定义输入的圆形孔径或矩形孔径，以定义镜头阵列的总尺寸。这个孔径可以是倾斜偏心的。如果没有输入，程序将创建一个RAO矩形孔径，它将包括整个阵列。注意，这里的孔径适用于整个阵列，而不是个别的小镜头。 ~[ :C l
2. 网格编号应该是奇数，中央的小镜片将在光轴上居中。 4Vv$ bbu+
3. 不能在阵列上设置任何倾斜、偏心、局部或全局的坐标。光线追迹会根据需要自动计算出一个临时的偏心，以便将每条光线放在最近的透镜单元上的正确位置，这将与上述所有选项相冲突。如果你需要用这些选项来定位阵列，请在阵列之前使用虚拟表面。阵列后面的标面可以随意指定。 $8fJ DN
4. 为了正确显示阵列这个元件，另一边应该被分配一个与阵列相同的CAO或RAO孔径。如果另一边也涉及到小镜片，那么这一边也必须被声明为阵列：该指定适用于单个表面，而不是元件，因此两边都必须被定义为阵列。 =[YjIWr#o
5.不要在阵列后面的任何地方放置一个真实光阑。在这种情况下，通常没有一个唯一的主光线，而且光瞳搜索很可能不会收敛到想要的结果。 iV.j !H7o
6. 所有的输入参数都不应该是零。如果输入了零，程序会用合理的默认值代替。 !%>(O@~"|
CB>*(Mu
以下为设计的复眼透镜阵列指标： +%) bd
光源波长0.405微米 NH!x6p]n
准直后光源发散角5°（无穷远平行光最大半视场角） 9zlhJ7i
照亮区域直径为1.5mm 8 G:f[\^
假设透镜单元半径0.3mm（入瞳半径） 0w?G&jjNtM
透镜阵列为21*21假设单复眼的曲率半径为2，计算得透镜的厚度为6mm左右 /C/I_S}H
对应镜头文件评论区留言获取 YeV kX{y
[attachment=129690] EO G &Xa
%B 04| Q
透镜的厚度用YMT求解计算近轴焦点，透镜后表面的曲率半径拾取前表面的负号。 5]Y ?NN,GR
[attachment=129691] \' >d.'d
加入指令 e {}vT$-
1 ARRAY 21 21 0.600000 0.600000 JO&+W^$uY}
2 ARRAY 21 21 0.600000 0.600000 C$^WW }S
把表面1和2补充为21*21的阵列，并且调整物方参数，扩大孔径等等。 对应镜头文件评论区留言获取 $mut v=IO
[attachment=129692] [*d<LAnuWP
TH? wXd\
运行宏文件，查看对于准直光束的复眼的效果： xQ>T.nP}1
对应宏文件评论区留言获取 ^2"3h$DJfS
[attachment=129693] PG3,MCf:
aU%QJ#j
在初始透镜单元后方设置一个焦距为10的积分透镜作为初始结构，可以看到对于单个透镜单元的准直效果。 '?qI_LP?
[attachment=129694] [attachment=129695] Z^% aXaf8
在透镜阵列后面设置相同参数的积分透镜初始结构： k ;!}nQ&
[attachment=129696] Ex4)R2c*
[attachment=129689] YI+o:fGC5
%)P)X b
运行宏文件，查看整体效果，需要做进一步优化。 1NQU96
对应宏文件评论区留言获取 )X 'ln
[attachment=129697] 3(=Q Y)
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Z0_1uN
优化宏： &6\f;T4
优化宏文件评论区留言获取 [attachment=129698] [attachment=129699] ]DLs'W;)
运行宏文件，查看整体效果： O* m9qF<
对应宏文件评论区留言获取 eD0|6P;E i
.pPtBqp
积分效果比较理想。 7 MG<!U
[attachment=129700] e+Sq&H!@
koy0A/\%
照明模式查看，运行一个宏命令，如下图，查看照明模式的结果： /H :Bu
用一百万条光线追迹，探测器分辨率为100，最终积分结果的分布和均匀度都还可以。 c[;=7-+
[attachment=129701] A\QrawBp0l
/R[P sB
优化积分透镜的位置和曲率半径、圆锥常数。 \Vl)q>K _h
用YA去控制每个复眼单元上下位置的光线聚集到固定的位置。 T Zw['o
注意正负号和中心光线的控制，不需要GSR/GNR等像差控制。 !c=EB`<*
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