光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的案例
SYNOPSYS光學(xué)設(shè)計(jì)軟件課程六十六：離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
<p>根據(jù)現(xiàn)代光電信息技術(shù)對(duì)信息發(fā)送、接收、轉(zhuǎn)換、傳遞與存儲(chǔ)功能的特殊需求，光學(xué)面形可由不規(guī)則、復(fù)雜非對(duì)稱的自由曲面隨意組合而成。光學(xué)中的自由曲面是指無法用球面或非球面系數(shù)來表示的曲面，主要是指任意非傳統(tǒng)、非對(duì)稱的曲面，以及微結(jié)構(gòu)數(shù)組和參數(shù)向量表示的任何形狀的曲面。</p><p><br></p><p>采用先進(jìn)的數(shù)控超精密制造技術(shù)可直接加工出自自由曲面光學(xué)鏡面，能達(dá)到亞微米量級(jí)面形精度與納米量級(jí)的表面粗糙度。</p><p><br></p><p>自由曲面廣泛的應(yīng)用在以下領(lǐng)域：投影鏡頭、衍射光學(xué)器件、頭盔式顯示器、車燈反射面、LED照明系統(tǒng)、汽車HUD抬頭顯示、離軸系統(tǒng)等等。</p><p><br></p><p>本文將展示使用synopsys軟件進(jìn)行離軸反射式光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p><br></p><p>第一步是繪制設(shè)計(jì)簡圖。</p><p><br></p><p>這是一個(gè)有三個(gè)反射鏡的例子，如下圖所示。光線從表面1的左側(cè)進(jìn)入，依次經(jīng)過位于2,3,4處的反射鏡，然后進(jìn)入5處的像面。
展開 ASAP模擬分析高亮度汽車 LED 前照燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本文對(duì)LED汽車前照燈的光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在遠(yuǎn)光燈設(shè)計(jì)時(shí)，采用側(cè)面放光的方式，光源發(fā)光經(jīng)自由曲面反射，光線全部反射匯聚以達(dá)到遠(yuǎn)光配光要求。在近光燈設(shè)計(jì)時(shí)，用3個(gè)相同的光學(xué)單元疊加以實(shí)現(xiàn)足夠的光通量。每個(gè)單元采用多橢球反射面將多芯片大功率LED光源發(fā)出的光進(jìn)行匯聚，經(jīng)擋板遮擋住部分光線以形成明暗截止線，光線再經(jīng)透鏡匯聚后得到近光燈所需光型。最后，采用ASAP軟件實(shí)現(xiàn)了仿真，仿真結(jié)果表明此設(shè)計(jì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 我們 采用 5 顆單顆 1 瓦的 LED 芯片，直線形串聯(lián)封裝在一個(gè)基板上，成為一顆 LED。芯片封裝排列長度 5.5mm。 所封裝的 LED 光源的光譜特性和輻射分布圖如圖 1、 2 所示。
LED 汽車前照燈的光學(xué)設(shè)計(jì): 遠(yuǎn)光燈設(shè)計(jì)、近光燈設(shè)計(jì)
ASAP模擬與分析結(jié)果:對(duì)設(shè)計(jì)采用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ASAP進(jìn)行了光學(xué)建模 和仿真，測試屏幕在車燈前方25米處，（0，0）點(diǎn)為 屏幕中心。遠(yuǎn)光燈等照度曲線如圖5所示，可見亮點(diǎn) 在（0，0）點(diǎn)右側(cè)，照度達(dá)到了遠(yuǎn)光燈的要求。近光燈等照度曲線如圖6所示，明暗截止線清晰可見，大 照度值為29勒克斯。
本文完成了 LED 汽車前照燈光學(xué)設(shè)計(jì)和模擬，研究了適合汽車用前照燈的 LED 封裝形式，采用多顆 LED 芯片直線型排列，以硅膠平面式封裝，實(shí)現(xiàn)朗伯體光源，達(dá)到較大照射范圍。同時(shí)采用 ASAP 軟件實(shí) 現(xiàn)了光學(xué)設(shè)計(jì)的仿真，仿真結(jié)果表明所進(jìn)行的設(shè)計(jì)滿 足國家對(duì)汽車前照燈標(biāo)準(zhǔn)的要求。由于 LED 發(fā)光角度 大為 180 度，擋板只檔住了很少的一部分光線，傳 統(tǒng)源為 360 光源，需要檔板遮擋 50%的光線才能形成 明暗截止線，因此采用 LED 光源作為汽車前照燈近光 燈光源，不僅光源的效率要高于傳統(tǒng)光源，而且整燈的光利用率要高于傳統(tǒng)近光燈30%左右。
展開 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體布局設(shè)計(jì)方法
一、 前言
光學(xué)系統(tǒng)，特別對(duì)一個(gè)比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期就必須根據(jù)光學(xué)儀器總體要求利用光學(xué)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)元件，合理安排系統(tǒng)光路走向，完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)，然后才是光學(xué)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，像差平衡以致適當(dāng)公差分配，最終獲得一個(gè)結(jié)果與性能俱佳的優(yōu)質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)。一個(gè)較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，往往不只是幾片簡單光學(xué)零件的組合，有時(shí)還可能是各種不同變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至還會(huì)有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合的多光路系統(tǒng)的融合，才能滿足光學(xué)儀器總體的多功能需求。OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序提供了一個(gè)具有特色的光學(xué)系統(tǒng)總體布局平臺(tái)，可以利用光學(xué)系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)元件合理布局構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)草圖，直接顯示并方便協(xié)調(diào)光線走向，實(shí)現(xiàn)光學(xué)原理，使得在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局初始設(shè)計(jì)，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能完成光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，為下一步光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)化及其他后期設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
圖1-1 一般光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)平臺(tái)界面
圖1-2 連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學(xué)系統(tǒng)總體組合布局界面
二、 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入
在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先需要明確總體對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求，也稱為設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，這些屬于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其中包括：光學(xué)系統(tǒng)的類型、系統(tǒng)目標(biāo)特性、系統(tǒng)像方特性、光學(xué)系統(tǒng)總體布局要求以及對(duì)光學(xué)系統(tǒng)通光量的要求等。
有了以上設(shè)計(jì)要求方能著手光學(xué)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。以往的這段工作都是由設(shè)計(jì)人員在紙面上構(gòu)思，反復(fù)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序，有效地提供了初始方案草圖設(shè)計(jì)的平臺(tái)。
展開 光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)方法
一、 前言
光學(xué)系統(tǒng)，特別對(duì)一個(gè)比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期就必須根據(jù)光學(xué)儀器總體要求利用光學(xué)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)元件，合理安排系統(tǒng)光路走向，完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)，然后才是光學(xué)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，像差平衡以致適當(dāng)公差分配，最終獲得一個(gè)結(jié)果與性能俱佳的優(yōu)質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)。一個(gè)較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，往往不只是幾片簡單光學(xué)零件的組合，有時(shí)還可能是各種不同變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至還會(huì)有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合的多光路系統(tǒng)的融合，才能滿足光學(xué)儀器總體的多功能需求。OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序提供了一個(gè)具有特色的光學(xué)系統(tǒng)總體布局平臺(tái)，可以利用光學(xué)系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)元件合理布局構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)草圖，直接顯示并方便協(xié)調(diào)光線走向，實(shí)現(xiàn)光學(xué)原理，使得在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局初始設(shè)計(jì)，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能完成光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，為下一步光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)化及其他后期設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
圖1-1 一般光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)平臺(tái)界面
圖1-2 連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學(xué)系統(tǒng)總體組合布局界面
二、 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入
在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先需要明確總體對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求，也稱為設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，這些屬于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其中包括：光學(xué)系統(tǒng)的類型、系統(tǒng)目標(biāo)特性、系統(tǒng)像方特性、光學(xué)系統(tǒng)總體布局要求以及對(duì)光學(xué)系統(tǒng)通光量的要求等。
有了以上設(shè)計(jì)要求方能著手光學(xué)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。以往的這段工作都是由設(shè)計(jì)人員在紙面上構(gòu)思，反復(fù)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序，有效地提供了初始方案草圖設(shè)計(jì)的平臺(tái)。使用時(shí)只需在該程序的工具條里選擇“光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)”的功能就可順利完成光學(xué)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)工作。
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光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)方法
一、 前言
光學(xué)系統(tǒng)，特別對(duì)一個(gè)比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期就必須根據(jù)光學(xué)儀器總體要求利用光學(xué)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)元件，合理安排系統(tǒng)光路走向，完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)，然后才是光學(xué)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，像差平衡以致適當(dāng)公差分配，最終獲得一個(gè)結(jié)果與性能俱佳的優(yōu)質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)。一個(gè)較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，往往不只是幾片簡單光學(xué)零件的組合，有時(shí)還可能是各種不同變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至還會(huì)有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合的多光路系統(tǒng)的融合，才能滿足光學(xué)儀器總體的多功能需求。OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序提供了一個(gè)具有特色的光學(xué)系統(tǒng)總體布局平臺(tái)，可以利用光學(xué)系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)元件合理布局構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)草圖，直接顯示并方便協(xié)調(diào)光線走向，實(shí)現(xiàn)光學(xué)原理，使得在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局初始設(shè)計(jì)，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能完成光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，為下一步光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)化及其他后期設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
圖1-1 一般光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)平臺(tái)界面
圖1-2 連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學(xué)系統(tǒng)總體組合布局界面
二、 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入
在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先需要明確總體對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求，也稱為設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，這些屬于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其中包括：光學(xué)系統(tǒng)的類型、系統(tǒng)目標(biāo)特性、系統(tǒng)像方特性、光學(xué)系統(tǒng)總體布局要求以及對(duì)光學(xué)系統(tǒng)通光量的要求等。
有了以上設(shè)計(jì)要求方能著手光學(xué)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。以往的這段工作都是由設(shè)計(jì)人員在紙面上構(gòu)思，反復(fù)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序，有效地提供了初始方案草圖設(shè)計(jì)的平臺(tái)。
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一、前言
光學(xué)系統(tǒng)，特別對(duì)一個(gè)比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期就必須根據(jù)光學(xué)儀器總體要求利用光學(xué)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)元件，合理安排系統(tǒng)光路走向，完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)，然后才是光學(xué)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，像差平衡以致適當(dāng)公差分配，最終獲得一個(gè)結(jié)果與性能俱佳的優(yōu)質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)。一個(gè)較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，往往不只是幾片簡單光學(xué)零件的組合，有時(shí)還可能是各種不同變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至還會(huì)有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合的多光路系統(tǒng)的融合，才能滿足光學(xué)儀器總體的多功能需求。OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序提供了一個(gè)具有特色的光學(xué)系統(tǒng)總體布局平臺(tái)，可以利用光學(xué)系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)元件合理布局構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)草圖，直接顯示并方便協(xié)調(diào)光線走向，實(shí)現(xiàn)光學(xué)原理，使得在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局初始設(shè)計(jì)，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能完成光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，為下一步光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)化及其他后期設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
圖1-1 一般光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)平臺(tái)界面
圖1-2 連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學(xué)系統(tǒng)總體組合布局界面
二、光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入
在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先需要明確總體對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求，也稱為設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，這些屬于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其中包括：光學(xué)系統(tǒng)的類型、系統(tǒng)目標(biāo)特性、系統(tǒng)像方特性、光學(xué)系統(tǒng)總體布局要求以及對(duì)光學(xué)系統(tǒng)通光量的要求等。
有了以上設(shè)計(jì)要求方能著手光學(xué)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。以往的這段工作都是由設(shè)計(jì)人員在紙面上構(gòu)思，反復(fù)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序，有效地提供了初始方案草圖設(shè)計(jì)的平臺(tái)。
展開 SYNOPSYS光學(xué)設(shè)計(jì) 第48課：從初始結(jié)構(gòu)開始設(shè)計(jì)的微光刻透鏡
如果你想更好的學(xué)習(xí)光學(xué)設(shè)計(jì)，這將是一個(gè)好的學(xué)習(xí)例子。本課將給出一個(gè)學(xué)習(xí)例子。
鏡片數(shù)22片
物高31mm
物方數(shù)值孔徑NA 0.2
波長為UV
像方晶圓尺寸是12.66mm
總長小于1200mm
這種透鏡在物體和圖像上都是有限共軛的，最好分兩步設(shè)計(jì)。首先，我們將為左半部分設(shè)計(jì)一個(gè)鏡片組，可以讓光束經(jīng)過遮光罩，光束到中心后被準(zhǔn)直。然后我們將為右半部分設(shè)計(jì)第二個(gè)鏡片組，將準(zhǔn)直光束成像到晶圓片上。
光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)方法
光學(xué)系統(tǒng)，特別對(duì)一個(gè)比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期就必須根據(jù)光學(xué)儀器總體要求利用光學(xué)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)元件，合理安排系統(tǒng)光路走向，完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)，然后才是光學(xué)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，像差平衡以致適當(dāng)公差分配，最終獲得一個(gè)結(jié)果與性能俱佳的優(yōu)質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)。一個(gè)較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，往往不只是幾片簡單光學(xué)零件的組合，有時(shí)還可能是各種不同變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至還會(huì)有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合的多光路系統(tǒng)的融合，才能滿足光學(xué)儀器總體的多功能需求。OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序提供了一個(gè)具有特色的光學(xué)系統(tǒng)總體布局平臺(tái)，可以利用光學(xué)系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)元件合理布局構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)草圖，直接顯示并方便協(xié)調(diào)光線走向，實(shí)現(xiàn)光學(xué)原理，使得在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局初始設(shè)計(jì)，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能完成光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，為下一步光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)化及其他后期設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
一、 前言
有了以上設(shè)計(jì)要求方能著手光學(xué)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。以往的這段工作都是由設(shè)計(jì)人員在紙面上構(gòu)思，反復(fù)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序，有效地提供了初始方案草圖設(shè)計(jì)的平臺(tái)。使用時(shí)只需在該程序的工具條里選擇“光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)”的功能就可順利完成光學(xué)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)工作。
在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先需要明確總體對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求，也稱為設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，這些屬于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其中包括：光學(xué)系統(tǒng)的類型、系統(tǒng)目標(biāo)特性、系統(tǒng)像方特性、光學(xué)系統(tǒng)總體布局要求以及對(duì)光學(xué)系統(tǒng)通光量的要求等。
展開 光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)方法
一、 前言
光學(xué)系統(tǒng)，特別對(duì)一個(gè)比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期就必須根據(jù)光學(xué)儀器總體要求利用光學(xué)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)元件，合理安排系統(tǒng)光路走向，完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)，然后才是光學(xué)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，像差平衡以致適當(dāng)公差分配，最終獲得一個(gè)結(jié)果與性能俱佳的優(yōu)質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)。一個(gè)較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，往往不只是幾片簡單光學(xué)零件的組合，有時(shí)還可能是各種不同變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至還會(huì)有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合的多光路系統(tǒng)的融合，才能滿足光學(xué)儀器總體的多功能需求。OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序提供了一個(gè)具有特色的光學(xué)系統(tǒng)總體布局平臺(tái)，可以利用光學(xué)系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)元件合理布局構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)草圖，直接顯示并方便協(xié)調(diào)光線走向，實(shí)現(xiàn)光學(xué)原理，使得在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局初始設(shè)計(jì)，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能完成光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，為下一步光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)化及其他后期設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
圖1-1 一般光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)平臺(tái)界面
圖1-2 連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學(xué)系統(tǒng)總體組合布局界面
二、 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入
在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先需要明確總體對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求，也稱為設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，這些屬于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其中包括：光學(xué)系統(tǒng)的類型、系統(tǒng)目標(biāo)特性、系統(tǒng)像方特性、光學(xué)系統(tǒng)總體布局要求以及對(duì)光學(xué)系統(tǒng)通光量的要求等。
有了以上設(shè)計(jì)要求方能著手光學(xué)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。以往的這段工作都是由設(shè)計(jì)人員在紙面上構(gòu)思，反復(fù)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序，有效地提供了初始方案草圖設(shè)計(jì)的平臺(tái)。
展開 SYNOPSYS 光學(xué)設(shè)計(jì)軟件課程四十八：從初始結(jié)構(gòu)開始設(shè)計(jì)的微光刻透鏡
課程四十八：從初始結(jié)構(gòu)開始設(shè)計(jì)的微光刻透鏡
你現(xiàn)在使用的電腦有一個(gè)中央處理器，它的晶圓片是用一個(gè)非常復(fù)雜的鏡頭曝光加工而來的。這類鏡頭可能含有20或30個(gè)以上的鏡片組成，是世界上最精細(xì)的鏡頭。如果你想更好的學(xué)習(xí)光學(xué)設(shè)計(jì)，這將是一個(gè)好的學(xué)習(xí)例子。
本課將給出一個(gè)學(xué)習(xí)例子:
1. 鏡片數(shù)22片
2. 物高31mm
3. 物方數(shù)值孔徑NA 0.2
4. 波長為UV
5. 像方晶圓尺寸是12.66mm
6. 總長小于1200mm
這種透鏡在物方和像方上都是有限共軛的，最好分兩步設(shè)計(jì)。首先，我們將為左半部分設(shè)計(jì)一個(gè)鏡片組，可以讓光束經(jīng)過遮光罩，光束到中心后被準(zhǔn)直。然后我們將為右半部分設(shè)計(jì)第二個(gè)鏡片組，將準(zhǔn)直光束成像到晶圓片上。
展開 [OCAD] 光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)方法
一、 前言
光學(xué)系統(tǒng)，特別對(duì)一個(gè)比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期就必須根據(jù)光學(xué)儀器總體要求利用光學(xué)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)元件，合理安排系統(tǒng)光路走向，完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)，然后才是光學(xué)系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，像差平衡以致適當(dāng)公差分配，最終獲得一個(gè)結(jié)果與性能俱佳的優(yōu)質(zhì)光學(xué)系統(tǒng)。一個(gè)較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，往往不只是幾片簡單光學(xué)零件的組合，有時(shí)還可能是各種不同變焦系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，甚至還會(huì)有各種不同要求的多光譜，共軸或非共軸的多個(gè)子系統(tǒng)結(jié)合的多光路系統(tǒng)的融合，才能滿足光學(xué)儀器總體的多功能需求。OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序提供了一個(gè)具有特色的光學(xué)系統(tǒng)總體布局平臺(tái)，可以利用光學(xué)系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)元件合理布局構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)草圖，直接顯示并方便協(xié)調(diào)光線走向，實(shí)現(xiàn)光學(xué)原理，使得在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初期完成光學(xué)系統(tǒng)總體布局初始設(shè)計(jì)，接著還可以利用OCAD程序的其他初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能完成光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，為下一步光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量優(yōu)化及其他后期設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
圖1-1 一般光學(xué)系統(tǒng)總體布局設(shè)計(jì)平臺(tái)界面
圖1-2 連續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)總體布局（顯示凸輪曲線）界面
圖1-3 多光路光學(xué)系統(tǒng)總體組合布局界面
二、 光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)輸入
在進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，首先需要明確總體對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的技術(shù)要求，也稱為設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)，這些屬于整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。其中包括：光學(xué)系統(tǒng)的類型、系統(tǒng)目標(biāo)特性、系統(tǒng)像方特性、光學(xué)系統(tǒng)總體布局要求以及對(duì)光學(xué)系統(tǒng)通光量的要求等。
有了以上設(shè)計(jì)要求方能著手光學(xué)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。以往的這段工作都是由設(shè)計(jì)人員在紙面上構(gòu)思，反復(fù)進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)總體勾畫，選擇最佳方案。目前有了OCAD光學(xué)系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)計(jì)程序，有效地提供了初始方案草圖設(shè)計(jì)的平臺(tái)。
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Ansys Speos｜微光學(xué)結(jié)構(gòu)尾燈設(shè)計(jì)
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簡介
汽車照明行業(yè)在過去幾年中有了很大的發(fā)展，對(duì)復(fù)雜光學(xué)結(jié)構(gòu)的需求需要先進(jìn)的設(shè)計(jì)能力。Speos 3D Texture是一個(gè)獨(dú)特的功能，允許在給定的身體表面以圖案的形式設(shè)計(jì)和模擬微紋理。它的優(yōu)點(diǎn)依賴于圖案(網(wǎng)格)的光學(xué)模擬模型，而不是使用實(shí)際的CAD幾何圖形。這樣就減少了計(jì)算時(shí)間和文件大小。
Speos 3D Texture是汽車照明設(shè)備的光性能和外觀設(shè)計(jì)使用的先進(jìn)軟件工具，照明設(shè)計(jì)和驗(yàn)證都可以在Speos中進(jìn)行，仿真結(jié)果的保真度為保證較少的開發(fā)迭代次數(shù)提供了足夠的信心，從而降低了項(xiàng)目的成本和時(shí)間。
3D texture 設(shè)計(jì)
Speos 3DTexture建模能力完成參數(shù)定義以生成待驗(yàn)證的仿真文件。3DTexture的設(shè)計(jì)參數(shù)將取決于所采用的制造技術(shù)、外觀和現(xiàn)有的光學(xué)設(shè)計(jì)專業(yè)知識(shí)，使用Speos，可以嘗試不同的輸入，以實(shí)現(xiàn)滿足所有條件的設(shè)計(jì)。在這個(gè)特定的用例中，一個(gè)透明的材料被用作光介質(zhì)，可以從根據(jù)3DTexture不同模式，對(duì)透明光介質(zhì)繼續(xù)光學(xué)設(shè)計(jì)(見下圖)。這種“燈”被用作車輛的尾燈設(shè)計(jì)。
3D Texture驗(yàn)證
3D Texture 在Speos中可視化和模擬，可以對(duì)不同類型的測量目標(biāo)進(jìn)行定性和定量分析。3D Texture設(shè)計(jì)完成后，必須在Speos中進(jìn)行虛擬驗(yàn)證。照明外觀被定義為設(shè)計(jì)中最重要的度量(即光均勻性，顏色，亮度等)，另外光度性能也是評(píng)估項(xiàng)。
展開 打入式斷續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖3.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)程序界面
設(shè)計(jì)時(shí)在界面上填寫相關(guān)設(shè)計(jì)要求以及各組元之間主面間隔，程序會(huì)自動(dòng)求解打入部分各組元焦距值以及其他外形尺寸數(shù)據(jù)，繪制結(jié)構(gòu)示意圖。圖中上半部分是打入前的原物鏡結(jié)構(gòu)，下半部分為打入后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。接著執(zhí)行“下一步”程序顯示系統(tǒng)各組元焦距值、通光孔徑以及各組元間主面間隔數(shù)據(jù)。
圖4.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)程序界面
繼續(xù)點(diǎn)擊“下一步”，就可以進(jìn)入系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)自動(dòng)設(shè)計(jì)階段。此時(shí)可以利用設(shè)計(jì)窗口內(nèi)下部表格內(nèi)的“選擇”欄內(nèi)選擇設(shè)計(jì)哪一組鏡頭。選擇后界面自動(dòng)出現(xiàn)“透鏡單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”窗口進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完畢在表格內(nèi)點(diǎn)擊“保存”，將會(huì)自動(dòng)完成該組設(shè)計(jì)。
圖5.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)程序界面
按以上方法依次操作即可完成所有組元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。完成之后，再按“下一步”，可以完成整個(gè)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
圖6.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下。
圖7.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)
B) 平行光路中打入型變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)
正如上面所說，有些光學(xué)系統(tǒng)出于結(jié)構(gòu)需要，可能在物鏡后面塞得很滿沒有空間安排打入式變焦活動(dòng)組，此時(shí)可以在物鏡（變焦固定組）前安排活動(dòng)組。前置的變焦活動(dòng)組應(yīng)該是一個(gè)望遠(yuǎn)系統(tǒng)，也分為前后兩個(gè)單元。根據(jù)變焦倍率以及兩組分間的空氣間隔，兩組分的焦距分配關(guān)系如下。式中 f1及 f2分別表示前后兩組焦距值，m為變焦倍率，d為兩組分間間隔。
以上間隔均由程序自動(dòng)完成。在OCAD設(shè)計(jì)窗口內(nèi)有“會(huì)聚光路內(nèi)打入”和“平行光路內(nèi)打入”的兩種選擇。在選擇“平行光路內(nèi)打入”后，設(shè)計(jì)界面如圖所示。
展開 OCAD應(yīng)用：打入式斷續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
圖中上半部分是打入前的原物鏡結(jié)構(gòu)，下半部分為打入后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。接著執(zhí)行“下一步”程序顯示系統(tǒng)各組元焦距值、通光孔徑以及各組元間主面間隔數(shù)據(jù)。
圖4.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)程序界面
繼續(xù)點(diǎn)擊“下一步”，就可以進(jìn)入系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)自動(dòng)設(shè)計(jì)階段。此時(shí)可以利用設(shè)計(jì)窗口內(nèi)下部表格內(nèi)的“選擇”欄內(nèi)選擇設(shè)計(jì)哪一組鏡頭。選擇后界面自動(dòng)出現(xiàn)“透鏡單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”窗口進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)完畢在表格內(nèi)點(diǎn)擊“保存”，將會(huì)自動(dòng)完成該組設(shè)計(jì)。
圖5.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)程序界面
按以上方法依次操作即可完成所有組元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。完成之后，再按“下一步”，可以完成整個(gè)系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
圖6.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖
系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下。
圖7.會(huì)聚光路中打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)
B) 平行光路中打入型變焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)
正如上面所說，有些光學(xué)系統(tǒng)出于結(jié)構(gòu)需要，可能在物鏡后面塞得很滿沒有空間安排打入式變焦活動(dòng)組，此時(shí)可以在物鏡（變焦固定組）前安排活動(dòng)組。前置的變焦活動(dòng)組應(yīng)該是一個(gè)望遠(yuǎn)系統(tǒng)，也分為前后兩個(gè)單元。根據(jù)變焦倍率以及兩組分間的空氣間隔，兩組分的焦距分配關(guān)系如下。式中 f1及 f2分別表示前后兩組焦距值，m為變焦倍率，d為兩組分間間隔。
以上間隔均由程序自動(dòng)完成。在OCAD設(shè)計(jì)窗口內(nèi)有“會(huì)聚光路內(nèi)打入”和“平行光路內(nèi)打入”的兩種選擇。在選擇“平行光路內(nèi)打入”后，設(shè)計(jì)界面如圖所示。界面內(nèi)也有是否單組打入和兩組分間隔打入的選擇。和以往一樣操作方法即可自動(dòng)設(shè)計(jì)出所要求的初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。設(shè)計(jì)出帶反射棱鏡的和不帶反射棱鏡的設(shè)計(jì)結(jié)果光學(xué)系統(tǒng)示意圖如下圖所示。
圖8.平行光路中單變焦組打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)界面
圖9.平行光路中單變焦組打入式自動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果結(jié)構(gòu)示意圖
2.
展開 SYNOPSYS 光學(xué)設(shè)計(jì)軟件課程三十七：自動(dòng)查找和更改鏡頭結(jié)構(gòu)
課程三十七：自動(dòng)查找和更改鏡頭結(jié)構(gòu)
在本課程中，我們將展示一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題，然后利用這些工具，在短時(shí)間內(nèi)，找到優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。我們將使用 DSEARCH 來獲取初始結(jié)構(gòu)，然后使用其他功能來修改鏡頭結(jié)構(gòu)，提高其性能。
（在本課中，我們將使用模擬退火功能進(jìn)行搜索和優(yōu)化，因?yàn)樗ǔ?huì)返回最佳結(jié)果。但是，由于流程的隨機(jī)性，該功能并不總是返回相同的結(jié)果，因此如果運(yùn)行這個(gè)練習(xí)本身，結(jié)果可能會(huì)有所不同。但整體質(zhì)量大致相同。）
根據(jù)下面要求設(shè)計(jì)一個(gè)廣角目鏡。
視場角：90 度。
出瞳距:15 毫米或以上
望遠(yuǎn)鏡目標(biāo)的 F 數(shù): F/8。
可見光譜: C、d、F 夫瑯和費(fèi)譜線。
0.58756 微米的光程差 校正在 d 光的 ? 波長內(nèi)或更好
C(0.6563微米)和 F(0.4876 um) 光程差校正在?波長內(nèi)或更好用
眼點(diǎn)處的光瞳像差不大于 1/2 mm。
一個(gè)內(nèi)部視場光闌，其中子午像差必須不大于在局部F /number光束中艾里斑的兩倍。
到望遠(yuǎn)鏡物鏡的距離 2000 mm。
目鏡必須不超過 10 個(gè)元件。目鏡總長度不超過200毫米。
在這里我們將使用計(jì)算機(jī)來完成它的工作，設(shè)計(jì)師協(xié)助指導(dǎo)。
我們從零開始，使用 DSEARCH 讓計(jì)算機(jī)自行設(shè)計(jì)一個(gè)初始結(jié)構(gòu)。
展開 光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微納光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)咨詢結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化手機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)仿真水工結(jié)構(gòu)光學(xué)工程優(yōu)化設(shè)計(jì)EDA設(shè)計(jì)工業(yè)設(shè)計(jì) 打入式斷續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ocad應(yīng)用：打入式斷續(xù)變焦光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ocad應(yīng)用：單反射鏡掃描光學(xué)系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)幾何光學(xué)像差光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)仿真光學(xué)工程結(jié)構(gòu)仿真光學(xué)工程光學(xué)設(shè)計(jì)中的光學(xué)加工鏈建模
