從零開始設計變焦鏡頭的案例
SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
在某個周五的中午。您的老板跑了進來：“客戶希望在星期一早上8點前收到 8 倍變焦鏡頭”。您從未設計過變焦鏡頭。您的工作不知如何開始？他給您一份設計清單，然后就出去了。現在怎么辦？
如果您有一個設計變焦鏡頭的任務，您可以訪問專利數據庫并嘗試找到類似的鏡頭。這可能需要很長的時間。
但是，如果您選擇 SYNOPSYS? 光學設計軟件,您將有一位很好的助手來幫助您快速的完成這項工作。以下是您需要做的。
1.啟動程序。
2.在命令窗口中輸入 HELP ZSEARCH。打開 10.7.3 節。
3.閱讀整章。但如果您已經知道如何在 SYNOPSYS 上執行其他任務，那么您就能很好的完成工作。
4.設置您對 ZSEARCH 的輸入。鏡頭 F / 3.5，半視場角為 14 度，像高（GIHT）為 5 毫米。
以下是您的 MACro：（C42M1.MAC）
LOG ! 以備日后追跡
PROJ ! 來看看這次運行花了多長時間
CORE 16 ! 在我們的8核超線程電腦上，它的運行速度是原來的8倍ZSEARCH 3 QUIET ! 將結果保存在鏡頭庫位置3
SYSTEM ID ZSEARCH TEST
OBB 0 14 2.85 ! 無限遠的物體，14度的半場，2.85毫米的半光圈。
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SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十八：從零開始設計變焦鏡頭
在某個周五的中午。 你的老板跑了進來：“客戶希望在星期一早上8點前收到8倍變焦鏡頭”。 你從未設計過變焦鏡頭。 你的工作不知如何開始？他給你一份設計清單，然后就出去了。 現在怎么辦？
如果您有一個設計變焦鏡頭的任務， 您可以訪問專利數據庫并嘗試找到類似的鏡頭。 這可能需要很長的時間。
但是，如果您選擇SYNOPSYS?光學設計軟件。 你有一位很好的助手來幫助你快速的完成這項工作。以下是你需要做的。
1.啟動程序。
2.在命令窗口中輸入HELP ZSEARCH。 打開10.7.3節。
3.閱讀整章。但如果您已經知道如何在SYNOPSYS上執行其他任務，那么您就能很好的完成工作。
4.設置您對ZSEARCH的輸入。 鏡頭F / 3.5，半視場角為14度，GIHT為5毫米。
以下是你的MACro：（L38M1）
LOG ! to keep track of things later
PROJ ! to see how long this run took
CORE 16 ! on our 8-core hyperthreaded PC, it runs 8 times faster
ZSEARCH 3 QUIET ! save results in library location 3
SYSTEM ID ZSEARCH TEST
OBB 0 14 2.85 ! infinite object, 14 degrees semi field, 2.85 mm semi aperture.
!
展開 每天一例 | Zsearch優化案例之從零開始設計變焦鏡頭
最快的優化算法
SYNOPSYS?光學設計軟件
ZSEARCH
ZSEARCH程序將搜索鏡頭空間，以找到一個有潛力的初始結構。指定光學系統規 格和所需的變焦結構。然后執行以下步驟:
1. 它構造了一系列候選鏡頭，初始尺寸根據二進制搜索方案或隨機分配，取決于 用戶輸入。這些被定義為ZFILE變焦鏡頭，其中物體坐標根據用戶輸入在變焦之 間變化，并且變焦運動最初都為零。鏡頭至少由三組組成，不超過10組，每組包 含一定數量的鏡片。其中一些組被聲明為變焦組。物體的規格是通過創建變焦組 1和最終變焦組之間的物體來確定的，可以是線性的，也可以是通過一個逆二次 公式確定的。
2. 該程序構造了一個PANT文件，它改變所有面的曲率的半徑、除了最后一個之外 的所有面的厚度，并且改變(如果系統不單波長，并且是可見光)每個鏡片上的 GLM變量。它還可以改變所有變焦組的變焦位置。
3.它跟蹤上邊緣和下邊緣射線，以檢查射線故障，這是常見的。如果找到了，它 將使用像差誤差和前面定義的變量提交一個快速優化。這通常是能夠收斂光線， 然后追跡光線。如果沒有，則在多次嘗試之后跳過該案例。
4. 它使用監視器設置AEC、ACC、AZA和ACA構造一個AANT文件。這些控制邊緣和中 心的厚度，使鏡頭是合理的，并監測變焦鏡片是否重疊和避免折光射接近臨界角。然后在輸入的視場點上添加一組默認光線。(默認值為HBAR = 0 ，0.75和1.0。) 如果系統不是單波長，它還糾正長波長和短波長的光線(從CORDER輸入)。如果默 認波長是(CDF)，這些顏色將是波長1和波長3。
展開 變焦投影鏡頭設計 | SYNOPSYS 光學設計軟件第71課
概論
成像鏡頭包括定焦鏡頭和變焦鏡頭，我們在日常生活中使用的光學系統大多是可以變焦的，比如手機鏡頭、專業相機的鏡頭、顯微鏡等。
成像鏡頭在很多實際應用中通常也要求具備變焦的能力，如 CCTV 監控鏡頭，紅外探測鏡頭，攝影鏡頭，雙筒望遠鏡等等，鏡頭具備變焦的能力便可以應用于多種環境條件，放大縮小或局部特寫，這是一個定焦鏡頭所無法完成的。
所謂變焦，即鏡頭的焦距在一定范圍可調節，通過改變焦距從而改變系統視場大小，達到不同距離不同范圍景物的成像。我們通常所說的變焦鏡頭一般指攝像鏡頭，即在不改變拍攝距離的情況下通過改變焦距來改變拍攝范圍，因此非常利于畫面構圖。
由于一個系統的焦距在某一范圍可變，相當于由無數多個定焦系統組成的，在設計變焦鏡頭時也是使用類似定焦鏡頭的分析優化方法。
設計要求
設計好的一組鏡頭如果變化鏡片與鏡片之間的空氣厚度，鏡頭的焦距會隨之變化，通常來說一個系統的接收面尺寸大小是固定不變的(像面：CCD 或COMS 或其它探測面)，在基礎光學理論中像面大小、視場和焦距三者有如下關系：
I=f×tan(θ) I = f × tan(\theta) I=f×tan(θ)
I為像高，f為焦距，θ為視場角度。
這個關系也很容易理解，一個三角形即可。
變焦鏡頭的變焦倍數為長焦距和短焦距比值，也稱為“倍率”。理論定義下，在變焦過程中鏡頭的相對孔徑保持不變，但對于實際的高變倍比系統，由于外形尺寸不希望過大或二級光譜校正等問題，通常在變焦時采取相對孔徑（即F/#） 也跟隨變化的方案。
展開 
SYNOPSYS 光學設計 第47課： 一個30倍的變焦鏡頭
如果這款鏡頭是用于空中偵察任務，經常會添加一個黃色濾鏡來透過霧霾，那么高折射率的材料將是首選，因為這樣可以更好的校正像差，而藍光則不重要。輸入以下命令：
XCOLOR
看看什么顏色的光線能通過鏡頭，你可以查看下面左邊的圖片。讓折射率上升到1.9，重復整個過程，我們得到了更好的分辨率鏡頭，但是藍色波長的光的傳輸更差，如右圖所示。
我們現在有一個很好的變焦鏡頭。但我們能做得更好嗎?
我們可能需要更好的分辨率鏡頭，這就需要在插入真正的玻璃材料之前，再次運行AEI命令。也許我們更喜歡短一點的鏡頭。這要求再次運行ZSEARCH，在TOTL上使用不同的設置。如果我們在快速模式下運行更多的循環會發生什么?很可能我們會得到一組不同的10個鏡頭。如果關閉98開關，我們再次運行相同的設置，結果可能會有所不同。
從一個簡單的方法開始，了解什么可行，什么不可行，根據需要增加復雜性，SYNOPSYS為此目的提供了許多強大工具。
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程四十七：一個30倍的變焦鏡頭
wx_fmt=gif"></p><p><br></p><p><strong>課程四十七：一個30倍的變焦鏡頭</strong></p><p>第 38課展示了如何設計8X 變焦鏡頭。現在我們做一個復雜的設計，以30X 變焦為目標，來設計一款變焦鏡頭。</p><p>設計要求如下：</p><p>1. 變焦30倍</p><p>2. 半視場角14°</p><p>3. 最后一面的半孔徑為3mm</p><p>4. 使用11個鏡片</p><p>5. 四組鏡片，其中兩組是用來變焦</p><p>6. 像高5mm</p><p>7. 后焦距20mm</p><p>8. 總長600mm</p><p>9. 物距從無窮遠到5m 范圍內對焦清晰</p><p><br></p><p>ZSEARCH 輸入如下:</p><p><br></p><p><br></p><pre class="ql-syntax" spellcheck="false">LOG ! 以便日后追跡
ON 98
TIME ! 來看看這次運行花了多長時間
CORE 14
ZSEARCH 3 QUIET ! 將結果保存在鏡頭庫位置3
SYSTEM
ID ZSEARCH TEST
OBB 0 14 3 ! 無限遠物距，14度半視場，2.85毫米半孔徑
UNI MM
WAVL CDF
END
GOALS
ZOOMS 7
GROUPS 2 3 4 2 ! 鏡頭有四組，共11個元件
ZGROUP 0 Z Z 0 ! 而第2組和第3組將可移動
ZFOCUS 5000 4 90 5 !
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程四十：從 DSEARCH 開始設計非球面相機鏡頭
課程四十：從 DSEARCH 開始設計非球面相機鏡頭
在開發一款現代手機鏡頭或針孔相機時，設計師們越來越多地使用非球面。它們通常是很小的塑料元件，盡管制作模具很昂貴，但鏡頭可以大量生產，成本很低。甚至可以用法蘭機直接模壓到元件上，使組裝更簡單，這種方法可以使某些元件尺寸保持在非常小的公差范圍內。
為幫助設計此類系統，DSEARCH? 可以對具有非球面的系統進行全局搜索。建議用戶閱讀 SYNOPSYS? 用戶手冊中關于這一強大功能的介紹。我們在此給出一個如何將DSEARCH 用于典型系統的示例。
PROJ ! 開始項目的計時器
CCW ! 清除命令窗口
CORE 16 ! 使用16個核心以提高速度
DSEARCH 1 QUIET ! 啟動DSEARCH；將最好的鏡頭放在庫中的位置1。SYSTEM ! 定義系統規格
ID DSEARCH ASPHERIC CAMERA LENS ! 識別ID
OBB 0 41.3 .285 !
展開 SYNOPSYS 光學設計 第40課 從Scratch開始的非球面相機鏡頭
鏡頭更好。
在優化并使用MRG對話框插入真正的塑膠材料后，鏡頭如下：
MTF非常好，如下所示。
用命令繪制的照度相當均勻
ILLUM 500 P
該操作確實引入了嚴重的畸變。 這是命令生成的圖
GDIS 21 G
結尾
如果你按照上面的步驟操作，它看起來會很簡單。 以下是您可能遇到的一些問題，以及如何處理它們：
1. 我們在這個例子中指定了3個高階項給非球面，將表達式R ** 6分配給曲面。作為一項規則，最好從較小的項開始，然后在盡可能優化結果后添加更多高次項。如上所述，一開始就有太多的約束可能將設計發送到一個尷尬的區域，這些區域的約束相互沖突并變得太大。此外，光線追蹤可以證明許多高階項的問題，因為光束可以表現出離焦或大光線角度，而您不需要它們。我們只用兩個約束開始，然后在優化結果時添加更多約束，從而獲得了出色的結果。
2.注意Dsearch輸入文件中的FNUM請求指定權重為10。如果我們不考慮權重因子，程序將通過近軸求解精確地控制F /number - 如果得到的半徑太大，則可能導致光線失效。 因此，對于像這樣的F /number鏡頭，我們通常會增加一個權重。 然后程序向評價函數添加一個控制F /number的約束，半徑由RSTART值給出。 在第二個例子中，我們沒有以像高為目標，如果我們分配了較低的權重，則F / number可能會比目標值大。如果我們分配了更低的權重。這個程序將會做任何事情來減少評價函數，并且放棄一點代價可能會顯著降低其他的像差，從而在更高的F/number下產生一個完美的圖像。所以我們指定了一個10的權重，這樣的解是一個最終平衡的結果。
3.在本例中，我們選擇將后焦距設為固定值。
展開 從零開始構思設計電子計數跳繩原理圖
參考電路如下所示：
五， 開機電路設計，選用一個輕觸按鍵，長按開關機，長按開機就會開始工作，就可以開始跳繩計數，短按可以復位清零，長按關機電池的電是完全斷開的，沒有耗電。參考電路如下：
六，單片機選型，先總結出這個電路需要用到哪些接口，由述的敘述可以知道，除了OLED需要用到一個I2C接口，其他的都是IO口，又因為I2C接口可以用普通IO口模擬，所以可以按IO口來替代。這里主要統計IO口的數量就可以。這里選用20PIN常用的單片機SH88F4051A來設計中央控制電路，參考電路如下：
《從零開始學散熱》討論題：熱設計目標很容易制定嗎？
在這種情形下，如果要把設計做透， 就需要分析對應的 5 年壽命的芯片溫度要求是多少，按照這個新的溫度目標來設計。而 確定 5 年壽命對應的溫度，這件事并不容易做到。
熱設計有很多看似簡單，但實際上深究起來非常復雜問題。理解了這些問題背后的 機理，你才能更深入地理解熱管理。 你會看到，這門課程提到的后續的很多問題，都有這個特征。
從零開始學散熱 視頻課程匯總：
1—從零開始學散熱 —— 熱設計200問
從零開始學散熱 —— 熱設計200問視頻教程_培訓課程-技術鄰 (jishulink.com)
2—從零開始學散熱——實用Flotherm熱仿真培訓教程
從零開始學散熱——實用Flotherm熱仿真培訓教程視頻教程_培訓課程-技術鄰 (jishulink.com)
3—從零開始學散熱——實用Ansys Icepak熱仿真教程
從零開始學散熱——實用Ansys Icepak熱仿真教程視頻教程_培訓課程-技術鄰 (jishulink.com)
4—從零開始學散熱——實例、方法和思維
從零開始學散熱——實例、方法和思維視頻教程_培訓課程-技術鄰 (jishulink.com)
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程五十八：從零開始搜索初始結構的詳細方法
課程五十八：從零開始搜索初始結構的詳細方法
SYNOPSYS 擁有數種獲得初始結構的方法。
XSYS 專家系統程序，可以從已有的專利樣本中，通過研究透鏡結構學習專家們最佳工作的成功設計，然后應用這些知識來構造新的透鏡配置，但這需要一個有大量設計樣本的數據庫。
ZSEARCH 用于變焦鏡頭設計。
SPBUILD 鞍點法搜索初始結構。
DSEARCH 是最常用最方便的定焦鏡頭初始結構搜索方法。
PSDIII 算法
SYNOPSYS 的初始結構搜索結合了優化功能，并且使用了 PSDIII 算法。其運算速度比傳統的算法快了幾個數量級，因此，使得搜索程序 DSEARCH 具有實用性。每一種情況都可以在幾秒鐘或更短的時間內進行優化，并且在幾分鐘內就可以探索成百上千種不同的透鏡設計樹分支。
DSEARCH 介紹
簡單地說，DSEARCH 就是從平行平板開始進行優化。在運行 DSEARCH 之后會出現十個最好的初始結構供您選擇，同時生成一個基于 DSEARCH 設置的優化宏文件，可以幫助您后續修改參數繼續優化這個結構。
在軟件中使用 DSEARCH 有兩種方法：界面操作和宏文件運行。界面也有兩種類型，簡易界面可以在命令窗口輸入 MDS 跳出，更詳細的界面在菜單的優化+設計搜索下面的 DSEARCH 中打開。
DSEARCH菜單
在 Command Window 中輸入 MDS。
這是在菜單處打開的界面，它比 MDS 更加詳細，可以添加更多的系統要求、變量和評價函數，并且可以在右邊直接生成宏文件，幫助您熟悉各種指令。當您熟練了之后，可以不使用界面，直接在宏文件中編輯所需的數據。
使用宏文件是最快速最便捷的 DSEARCH 方法，也是我們最推薦使用的。
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限時 | 《從零開始學散熱——熱電冷卻器（TEC）選型設計及其Icepak和Flotherm建模仿真
<p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/ce24b3bd667a4f318d2acafd44ac4fc5.png"></p><p><br></p><h2><strong>課程介紹</strong></h2><p>《從零開始學散熱——熱電冷卻器（TEC）選型設計及其Icepak和Flotherm建模仿真方法》</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202007/2335115b09bd432fa223490d6c028554.png" title="1.png" alt="1.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202007/2335115b09bd432fa223490d6c028554.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202007/2335115b09bd432fa223490d6c028554.png?
展開 SYNOPSYS? 光學設計軟件
定焦系統的初始結構：使用DSEARCH?命令，可以在幾分鐘內，把你的想法變成一個實用的鏡頭，全局優化工具可以像有經驗的設計人員一樣找到一個好的結構，甚至可以找到一個更好的。
鞍點法（從一片開始逐片增加到五片）
變焦系統的初始結構：要設計一個變焦鏡頭嗎?使用ZSEARCH?命令，在幾分鐘內自動找到你所需要的結構。
從零開始設計變焦鏡頭（10個最優結構）
自由曲面設計：FFBUILD?命令能夠在控制光束間隙的同時，優化自由曲面（離軸四反自由曲面）。
離軸四反自由曲面
優化功能：
當您選擇光學設計軟件時，優化能力是最重要的指標。SYNOPSYS?擁有最強大的優化功能，可以快速準確地優化光學系統。擁有均方根光斑大小、OPD、MTF、和一整套自定義的評價函數。智能化的優化默認設置和邊界條件設置、有效的優化玻璃變量的方法、非常精確的邊界條件的處理、容易自定義的邊界條件、快速而精準的MTF優化、玻璃搜索匹配工具GSEARCH可以匹配最好的玻璃組合，可以自動搜索最好的非球面/衍射面位置，可以自動校正光線追跡失敗功能，可以自動增加和刪除透鏡。
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