SYNOPSYS设计复眼匀光系统

asdoptics

SYNOPSYS是基于序列光线追迹的成像设计软件，但也可以用于一些照明系统的设计和优化。
比如复眼匀光系统：把原本可能不均匀的准直光斑经过小透镜分割之后，再由积分透镜叠加到照射面上。

所有可以在SYNOPSYS中定义的表面形状都可以被定义为相同的小透镜阵列。  当表面被赋予了想要的形状，只需用输入（在RLE或CHG文件中）声明它是一个ARRAY阵列即可。此功能就可以用来设计复眼匀光系统。

以下为设计的复眼透镜阵列指标：
光源波长0.405微米
照亮区域直径为1.5mm
假设透镜单元半径0.3mm
透镜阵列为21*21
假设单复眼的曲率半径为2，计算得透镜的厚度为6mm左右

首先在SYNOPSYS中定义出单个复眼单元的结构

透镜的厚度用YMT求解计算近轴焦点
透镜后表面的曲率半径拾取前表面的负号
加入指令
  1 ARRAY      21     21   0.600000      0.600000  
  2 ARRAY      21     21   0.600000      0.600000
把表面1和2补充为21*21的阵列
并且调整物方参数，扩大孔径

对准直光的复眼效果：


积分透镜：在透镜阵列后面设置一个焦距为10的积分透镜初始结构

查看积分效果，积分透镜需要进一步优化

优化积分透镜的位置和曲率半径、圆锥常数
用YA去控制每个复眼单元上下位置的光线聚集到固定的位置
注意正负号和中心光线的控制
不需要GSR/GNR等像差控制


优化结果和积分效果


运行 IPAT 功能查看照明模式的结果
用一百万条光线追迹，探测器分辨率为100
最终复眼积分结果的分布和均匀度都还不错