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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 正序阅读 楼主  发表于: 2022-07-08
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    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)。 yiV G ]s  
    下载 u8YB)kG  
    联系工作人员获取附件 bMN@H\Ek  
    简介 keLR1qf  
    {O^TurbTFA  
    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。 p%q.*trUb9  
    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。 &{%MjKJ._  
    光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模: jn-QKdqM  
    1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格; 7J9l.cM3  
    2.通过命令行; RU2c*q$^X  
    3.通过三维化的图形界面。 "S5S|dBc  
    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: 2fl4h<V  
    c $0_R;4/  
     ep+  
    使用给定 SYNOPSYS 的用户界面和可用的工具,可以很容易地建模和优化单透镜。 @}<"N  
    SYNOPSYS 中通过数据表建模 t5.`! 3EO  
    打开 SYNOPSYS 软件,在其顶部的工具栏中可以找到系统设置,在系统设置中可以对系统参数、系统波长以及系统物、光阑、光瞳进行设置。 AL$W+')  
    yN*:.al  
    |G(1[RNu  
    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。 *'D=1{WZ!  
    .xO _E1Ku;  
    s/ M7Zl  
    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。 zZ%DtxUoU.  
    zJ9v%.e  
    bpCNho$  
    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。 ;U Yc  
    '>@4(=I  
    Lf. 1>s  
    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: }e 9!xA  
    jM~Bu.7 i6  
    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: _\.{6""  
    7+}JgUh  
    B2 c@kru  
    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: #,L~w  
    +$47v$p  
    z}ElpT[(;  
    在数据表中输入表面1数据,如下图所示: kbxg_UI;  
    L=O lyHO  
    Z%}4bJ  
    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: &D]p,  
    -4w%Iy  
    brh=NAzt  
    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: uWjN2#&,  
    `>6T&  
     ~,"N[Q  
    镜头结构如下图所示: 4KXc~eF[M"  
    =O!|IAe#  
    c%z'xM  
    SYNOPSYS 中通过命令行建模 vJ"i.:Gf4  
    )%mg(O8uL  
    BkawL,  
    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: a(;!O}3_)(  
    2*[QZ9U[@  
    FJeiY#us  
    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: ;I}'}  
    }7ehF6  
    x5}lgyt  
    镜头结构如下图所示: yto[8;)_  
    K R,z^9  
    `'i( U7?  
    SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 Xc*U+M >U  
    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: u%3i0BajY  
    yb2}_k.JG  
    6)qp*P$L  
    Ipe n  
    }4&/VvN  
    在“0”表面设置 OBB ,结果如下图: tIc 7:th  
    {u"8[@@./  
    UMU2^$\iS  
    X|}2_B  
    aJhxc<"e  
    在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料,结果如下图: * **a2Z/(  
    IXpc,l `  
    8|@9{  
    在表面2后添加一个表面,结果如下图: xb:&(6\F  
    +lE90y  
    wi_'iv  
    设置表面2的半径,并对表面2进行 YMT 求解,结果如下图: 4;<ut$G  
    I|9 SiZ0  
    pTJX""C  
    点击更新后,单透镜就建模完成了,结果如下图: 3BG>Y(v  
    `JB?c  
    Z hd#:d  
    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。 u JY)4T  
     
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