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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
    59;p|  
    cRm+?/  
    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)。 zrqQcnx9(m  
    下载 b!C\J  
    联系工作人员获取附件 1&JPyW  
    简介 1PD{m{  
    y3^<rff3Gc  
    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。 %l4LX~-:  
    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。 /UP&TyZ  
    光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模: &DQyJJ`k  
    1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格; o}q>oa b z  
    2.通过命令行; [&e|:1  
    3.通过三维化的图形界面。 _?"P<3/iF  
    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: 1 !N+hf  
    % ~eIx=s  
    9K]Li\  
    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。 f;AQw_{  
    SYNOPSYS 中通过数据表建模 ;m<22@,E&  
    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。 $#VEC0  
    v?Z30?_&h  
    @ev"{dY  
    首先在系统参数中定义系统单位,镜头表面的数量以及镜头的名称。SYNOPSYS对镜头单位有四种选择:英寸毫米厘米。就本设计而言,将使用毫米对焦模式和光线追迹模式也可以在系统参数中设置。 r%`g` It  
    |]--sUx:  
    ME.l{?v  
    其次,首先在系统参数中定义系统单位,镜头表面的数量以及镜头的名称。SYNOPSYS对镜头单位有四种选择:英寸毫米厘米。就本设计而言,将使用毫米对焦模式和光线追迹模式也可以在系统参数中设置。在系统波长中可以设置波长和权重、光谱向导以及探测器。 U($bR|%D  
    6# [  
    s!WGs_1@  
    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。 '3BBTr%aZ  
    `1}WQS  
    ,sw|OYb  
    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: SlU?,)J}  
    BC:d@  
    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: nHAET  
    BlwAD  
    LqNt.d @  
    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: 2/XrorV  
    s7(NFX5  
    " pg5w  
    在数据表中输入表面1数据,如下图所示: PHQ7  
    I+08tXO  
    JWZG)I]r  
    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: ltQo_k  
    <}uhKp>*  
    b suGZ  
    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: !wbO:py[8>  
    2VpKG*!\  
    O0Z !*Hy  
    镜头结构如下图所示: 5 [GdFd>{  
    6d7E@}<  
    2:5Go  
    SYNOPSYS 中通过命令行建模 FIMM\W  
    $6[%NQp  
    `T'[H/  
    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/wg%cWG_  
    ,xSNTOJ  
    ttP|}|O  
    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: D02'P{  
    scc+r  
    Ew< sK9[o  
    镜头结构如下图所示: 2ezk<R5q+  
    CMhl*dH  
    g5& ZXA  
    SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 ylGT9G19  
    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: ahh&h1q7|  
    |*fi!nvk@  
    ;B^ 9sr  
    eoj(zY3  
    =67ab_V  
    在“0”表面设置 OBB ,结果如下图: tZXq<k9  
    wC>}9OM  
    q!10 G  
    c9ye[81  
    _^Z v[P  
    在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料,结果如下图: QbJE+m5  
    #x+7-hi  
    (^HU|   
    在表面2后添加一个表面,结果如下图: uv|RpIve:  
    ZGw 6Bd_I  
    ,Gi%D3lA  
    设置表面2的半径,并对表面2进行 YMT 求解,结果如下图: <@S'vcO  
    +xL' LC x  
    @?n~v^  
    点击更新后,单透镜就建模完成了,结果如下图: x%yzhIRR  
    lyS`X  
    6fm oI K{  
    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。 Q<Q?#v7NX  
     
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