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AL*P 2 \8
Fh t$7V 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)。 Ut"~I)S{LT 下载 $r0~& $T& 联系工作人员获取附件 N$u;Q(^ 简介 0V{a{>+
Y4E UW% 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。 Vf?+->-?{ 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。 "{a-I=s\C 光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模： [Y@?l]& 1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格； c6zghP3dR 2.通过命令行； <?|v-(E 3.通过三维化的图形界面。 H"v3?g`S% 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: 8&?k r/_Vr  fwvPh&U&
d) V"tSC, 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。 <
H1+qN=]` SYNOPSYS 中通过数据表建模 s"1:#.u 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。 2E q?^ )s  C'~K am S
( `V 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。 l !Bc0  96W!~w2xx
h4@v. GI 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。 wPhN_ XV  L`"PaIMz
XL@Y! 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。 Y6LoPJ  Z7 \gj`  >:5^4/fo* 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： \9[_*  p7.j>w1F 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: !@ERAPu k  f<!3vAh
I%dFVt@ 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： V*an0@  *.g0;\HF
WJH)>4M# 在数据表中输入表面1数据，如下图所示： gQ]WNJ~>  JzhbuWwF-
[X >sG)0S~ 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： gO
C5  1$cX` D`
}%j@%Ep[ 在数据表中输入表面2的数据并设置厚度求解，如下图所示： 1PwqW g-\\  ppv/ A4Kv
eUiJl6^x 镜头结构如下图所示： 5)=XzO0  Vf
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P\"|b\O1 SYNOPSYS 中通过命令行建模 3Q- i%7l '%! '1si
&?.k-:iN SYNOPSYS 中通过命令行建模，在命令窗口中输入 EE 指令，可以打开宏指令编辑器。如下图所示： ,^dyS]!d$  x)'4u 6;d
6mH0|:CsY 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： \k6Ho?PL  $`J'Y>`
;d"F'd 镜头结构如下图所示： P#`Mg @.  k!/"J
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u&Ze$z SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 3U#z {% 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： XwlA W7lU=  M[wd.\
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?t LJe 'B;aXy/JC
fV[(s7vW 在“0”表面设置 OBB ，结果如下图： }F=+*-SYZ  !P*1^8b`f
mp2J|!Lx vR m.# +Td
Aj`zT' 在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料，结果如下图： E\U6n ""]  } t4?*:\
"tu BfA+f 在表面2后添加一个表面，结果如下图： 2t h\%  !f~ =p
)wU.|9o]M 设置表面2的半径，并对表面2进行 YMT 求解，结果如下图： vfG4PJ 6  ]<z4p'F1%
S"FIQ&n 点击更新后，单透镜就建模完成了，结果如下图： 1i;-mYGaMn  xpo<1Sr>S
Y)@mL ~){ 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。 o XA3 i
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