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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
    eU.HS78  
    P|4qbm4%O,  
    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)。 ) v^;"q"  
    下载 uGH>|V9'c  
    联系工作人员获取附件 {9*k \d/;  
    简介 @XFy^?  
    7!"OF  
    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。 Z 361ko}  
    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。 *T{P^q.s~[  
    光学设计软件 SYNOPSYS中提供了三种方式建模: Ju.B!)uS#  
    1.有一个可用于输入透镜数据的 spreadsheet 电子表格; 3,RaM^5dV  
    2.通过命令行; 6Cd% @Q2cr  
    3.通过三维化的图形界面。 6`Af2Y_  
    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: 9py *gN#  
    E;Sb e9]   
    ts3BmfR?  
    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。 }hd:avze  
    SYNOPSYS 中通过数据表建模 p?,:  
    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。 Y>i?nC%*  
    |VRzIA4M\  
    S.X*)CBB  
    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。 ?XNQ_m8f  
    Z:(yX0U,[  
    _@Le MNv  
    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。 WYklS<B[  
    {@8TGHKv  
    %d/Pc4gfc  
    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。 'Bv)UfZ  
    }- P ='AyL  
    }^ np  
    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: kLw07&H  
    T2^0Q9E?  
    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: N-4k 9l1  
    LCMCpEtY*K  
    ,AO]4Ec  
    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: rG*Zp7{  
    {Bb:S"7NX  
    ZfYva(zP{Q  
    在数据表中输入表面1数据,如下图所示: 7jL3mI;n%;  
    . w_oWmD  
    q`8M9-~  
    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: xbv  
    - s,M+Q(<  
    oSOO5dk:z  
    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: Gcs eq  
    |/R)FT#i  
    <s7OY`(8   
    镜头结构如下图所示: 2HemPth  
    ,#FK3;U  
    (ugB3o  
    SYNOPSYS 中通过命令行建模 hS}d vZa  
    " tUS>c/  
    Uz`K#Bz   
    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: z!r-g(^G  
    ?!:$Z4G  
    _*SA_.0  
    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: y.l`NTT] <  
    (A\p5@ht  
    :bhpYEUMx  
    镜头结构如下图所示: nf7l}^/UE  
    .%(Q*ioDh  
    VQQtxHTC3  
    SYNOPSYS 中通过三维化的图形建模 U?}>A5H  
    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: < c}cgD4  
    _rz*7-ks=  
    Gqz<;y  
    v~2$9x!9  
    .9<  i  
    在“0”表面设置 OBB ,结果如下图: +x3T^G  
    KfO$bmwmx  
    %$)[qa3  
    *P#okwp  
    d&dp#)._8  
    在“1”表面设置半径、厚度和表面的材料,结果如下图: %)Pn<! L  
    {q[l4_  
    B~ o;,}  
    在表面2后添加一个表面,结果如下图: me+F0:L  
    !8Rsz:7^-  
    nnV(MB4z1  
    设置表面2的半径,并对表面2进行 YMT 求解,结果如下图: /a?*Ap5"  
    Y R2Q6}xR  
    [q/tKdo@  
    点击更新后,单透镜就建模完成了,结果如下图: 0<8p G:BQ  
    hpxqL%r  
    f#s /Ycp+  
    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。 $rAHtr  
     
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