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陣列透鏡是照明系統(tǒng)中有用的光學(xué)元件。它是將單個光學(xué)元件組裝或形成為單個光學(xué)元件的二維陣列，用於在照明平面上將光從非均勻分佈空間轉(zhuǎn)換為均勻輻照度分佈。這篇文章討論了複眼空間光學(xué)積分器在數(shù)位投影機(jī)中的使用，以及如何在 OpticStudio 中對此類元素進(jìn)行建模。在數(shù)位投影器設(shè)計中，我們希望確保數(shù)位光源在輻照度分佈方面與投影圖像相匹配。

或者，參考文獻(xiàn)[3]顯示了如何使用Lumerical FDTD軟體為給定的相位曲線設(shè)計超穎透鏡。這種方法的缺點(diǎn)是設(shè)計人員可能無法檢查整個系統(tǒng)的性能。例如，沒有辦法考慮所有繞射階數(shù)來檢查點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)（PSF）。類似地，儘管可以追蹤“非有效”的順序光線，但沒有計算出繞射效率，因此沒有辦法知道雜散光路中的功率比。

透鏡參數(shù)在光學(xué)設(shè)計上常使用的最小化Seidel斜向像散的方法可透過在OpticStudio的評價函數(shù)中加入ASTI操作數(shù)達(dá)成目的，此時我們將目標(biāo)值設(shè)為0、加大權(quán)重，並且使用單一波長。在縮小遠(yuǎn)點(diǎn)球面上最小模糊圈的方面，我們可以透過OpticStudio的預(yù)設(shè)優(yōu)化函數(shù)和光點(diǎn)半徑標(biāo)準(zhǔn)等功能達(dá)成目的。

範(fàn)例檔案可由文章頂端的連結(jié)下載。注意，上圖中Jones Matrix表面並沒有曲率半徑(Radius)的欄位。如上一個小節(jié)所說，這種表面通常用在準(zhǔn)直光束垂直入射的情況，因此必須是一個平面。我們可以在下圖的分類數(shù)據(jù)報告(Prescription data)看到矩陣中的元素已被輸入鏡頭數(shù)據(jù)編輯器(Lens Data Editor)。

這些資料是用OpticStudio提供的現(xiàn)有圖形來顯示，用於大多數(shù)分析。此模式不允許對當(dāng)前鏡頭系統(tǒng)或使用者介面進(jìn)行更改（即：在這種模式下只允許對系統(tǒng)的副本進(jìn)行更改）。自訂分析可以用C++ (COM)或C# (.NET)編寫。本文的自訂分析是用C#編寫的。

在本教程中，我們將解釋如何使用可編程函數(shù)。它也可以被認(rèn)為是在單個平面中起作用的理想化組件：工作流程需要在x，y平面上定義一個位置相關(guān)的復(fù)值函數(shù)，然后將該函數(shù)乘到入射場上。 我們以理想的柱面透鏡為例來詳細(xì)介紹整個過程。

沒有過度失真的可變焦距鏡頭被廣泛認(rèn)為是非常理想和廣泛適用的，但儘管現(xiàn)有技術(shù)工作人員失敗了，Alvarez還是設(shè)法提出了可變焦距鏡頭和系統(tǒng)。他的專利 (US3507565A 21.04.1970) 早已過期，但 DynaOptics 繼續(xù)使用我們的自由曲面透鏡技術(shù)。什麼是Alvarez 變焦鏡頭人們可能知道傳統(tǒng)變焦鏡頭的工作原理。

使用 OpticsBuilder，機(jī)構(gòu)工程師可以創(chuàng)建複雜的透鏡邊緣、安裝特徵和模組外殼，同時利用 Zemax 光線追跡直接查看這些元件如何影響光學(xué)性能。在這種情況下，鏡頭邊緣可能會為雜散光提供路徑以污染圖像。 OpticsBuilder 不僅可以在透鏡之間創(chuàng)建擋板，而且還允許設(shè)計團(tuán)隊了解抑制雜散光源的有效性。

光源規(guī)格OCT將干涉測量技術(shù)與寬帶近紅外光結(jié)合使用。 較寬的帶寬可提供最佳分辨率，而波長選擇可確定樣品材料中的穿透深度。 在此示例中，我們將使用840 nm中心波長，60 nm FWHM光源，該光源透過以下方式在空氣中提供5μm的軸向分辨率：這些光譜特性來自Superlum市售的超發(fā)光二極管，它具有生物成像的共同波長和足夠高的分辨率的帶寬。

介紹了優(yōu)化的基本概念，演示了如何將參數(shù)設(shè)置為變量，展示了如何使用評價函數(shù)向?qū)碓u估設(shè)計的質(zhì)量，并解釋了如何執(zhí)行優(yōu)化本身。最后，本文對最終的系統(tǒng)性能進(jìn)行了評估。在第一部分中，討論了如何使用系統(tǒng)選項和鏡頭數(shù)據(jù)編輯器設(shè)置系統(tǒng)。在第二部分中，討論了一些可用于評估系統(tǒng)性能的分析。設(shè)置變量和搭建默認(rèn)評價函數(shù)單透鏡的性能當(dāng)然是受限的，但是OpticStudio仍然可以找到比目前更好的解。

在OpticStudio中，您可以使用四個比例系數(shù)和正切角對此效應(yīng)進(jìn)行建模：VCX、VCY、VDX、VDY和TAN。 本文中給出了如何手動和自動設(shè)定漸暈系數(shù)的示例。本文還給出了一個展示漸暈系數(shù)主要作用的示例。設(shè)置漸暈系數(shù)的值：手動設(shè)置原則上，用戶可以為漸暈系數(shù)指定任意一組值。此功能的用途之一是構(gòu)造進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束。

在第一部分中，討論了在 SYNOPSYS 中如何建立單透鏡的三種方法。在第二部分中，討論了一些可用于評估系統(tǒng)性能的分析。設(shè)置變量和搭建默認(rèn)評價函數(shù)單透鏡的性能當(dāng)然是受限的，但是 SYNOPSYS 仍然可以找到比目前更好的解。在此過程中，確定當(dāng)前設(shè)計具有多少自由度是很重要的。為了允許 SYNOPSYS 在優(yōu)化過程中將參數(shù)視為自由度，必須將參數(shù)設(shè)置成變量。

在OpticStudio中，您可以使用四個比例系數(shù)和正切角對此效應(yīng)進(jìn)行建模：VCX、VCY、VDX、VDY和TAN。 本文中給出了如何手動和自動設(shè)定漸暈系數(shù)的示例。本文還給出了一個展示漸暈系數(shù)主要作用的示例。 設(shè)置漸暈系數(shù)的值：手動設(shè)置 原則上，用戶可以為漸暈系數(shù)指定任意一組值。此功能的用途之一是構(gòu)造進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)的入射光束。

盡管如此，這個簡單的成像系統(tǒng)的設(shè)計可以幫助您了解 SYNOPSYS 的界面，了解基本的設(shè)計概念和策略，并演示如何使用一些基本的分析功能來優(yōu)化和確定光學(xué)性能。這是由三篇文章組成的系列文章的第1部分，在第2部分中，我們將討論一些可用于評估系統(tǒng)性能的分析。在第3部分中，我們將討論如何優(yōu)化單透鏡，使其在設(shè)計約束下獲得更好的性能。

使用者必須具備適當(dāng)?shù)氖跈?quán)碼，才能利用此強(qiáng)大的模組。螺桿塑化是其中一個受歡迎的方法之一，熔化是螺桿的剪切動作之一，可提供即將進(jìn)入射出成型條件的熔件。實際的熔化溫度非常困難取得，通常會用噴嘴溫度或最後區(qū)域溫度取代。然而，不真實的熔化溫度會誤導(dǎo)進(jìn)一步的製程，而無法透過射出成型產(chǎn)生高性能產(chǎn)品。然而，ScrewPlus 在射出成型初期階段擷取真實熔化溫度上扮演著重要的角色。

首先介紹OpticStudio用戶界面的序列模式 (Sequential mode) ，然后重點(diǎn)介紹如何使用系統(tǒng)選項 (System Explorer) 和鏡頭數(shù)據(jù)編輯器 (Lens Data Editor) 正確設(shè)置單透鏡。它還解釋了如何使用求解 (Solves) 來強(qiáng)制設(shè)計約束。在第2部分中，我們將討論一些可用于評估系統(tǒng)性能的分析。

在非序列模式下也透過使用 DLL 展示了相同的功能。這些分析對於設(shè)計用於虛擬實境 (VR) 和增強(qiáng)實境 (AR) 的抬頭顯示器 (HUD) 和頭戴型顯示器 (HMD) 等系統(tǒng)非常重要。我們將介紹模型中使用的理論和參數(shù)。序列模式的體積全像在OpticStudio的所有版本上都可以使用，但是繞射效率分析只有訂閱制才能使用。DLL是訂閱制旗艦版本的功能。

本文介紹了利用光學(xué)全息圖降低單透鏡像差的方法。在介紹了表示全息圖構(gòu)造光束的兩個 ZMX 文件之后，本文還演示了如何設(shè)置以重現(xiàn)示例文件中的 OFH。然后介紹了如何輕松地從重現(xiàn)文件中訪問構(gòu)造光束的變量，以實現(xiàn)衍射受限單透鏡的設(shè)計。（聯(lián)系我們獲取文章附件）簡介光學(xué)全息圖 (OFH) 是 OpticStudio 中最通用的全息圖模型。

示例中，系統(tǒng)使用低量化誤差光線圖型（dithered ray pattern）繪制了整個視場的點(diǎn)列圖（spot diagram）。模擬過程中，系統(tǒng)可以在一秒內(nèi)追跡10,000條光線。相同情況下，若使用原生MATLAB的for循環(huán)，繪制961條光線將耗時超過4秒。根據(jù)電腦的性能差異，使用DLL最高可將運(yùn)算過程加速為原先的40倍。

讓我們一起學(xué)習(xí)如何使用 COMSOL Multiphysics 來處理上述情況。 使物體相互粘結(jié)：如何模擬粘附 當(dāng)對分離的固體施加壓縮力，將其緊壓在一起時，邊界上的機(jī)械接觸會使固體產(chǎn)生形變，以使接觸邊界互相契合。而如果用拉力將域分開，接觸便會隨即消失。這一效應(yīng)可使用 COMSOL Multiphysics 中傳統(tǒng)的接觸建模進(jìn)行模擬。