SYNOPSYS代码详解-近红外镜头设计

近红外镜头设计

参考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》书第十四章

现有的近红外镜头设计文件为1.RLE，其保存路径为C:\Synopsys\Dbook\。我们首先选择该路径，然后在CW窗口中输入：SYNOPSYS AI>FETCH 1,点击‘Enter’键。再在CW中输入：SYNOPSYS AI>PAD,点击‘Enter’键。这样，即可获得近红外镜头初始设计结构，如图1所示：

[attachment=98503] BikmAa  

图1 近红外镜头初始设计

$83TA><a  
接着，我们检查该近红外镜头的设计参数，仅在CW窗口中输入：SYNOPSYS AI>LE,点击‘Enter’键即可。近红外镜头代码如下： Qx>S>f  
  RLE                                                         ！读取镜头 }e9E+2}Z\  
  ID MIT 1 TO 2 UM LENS          3119     ！镜头标识(ID MIT 1 TO 2 UM LENS)和日志编码(3119) fM]zD/ g  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE %+:%%r=Q  
  LOG     3119                                            ！日志编码 |4\.",Bg  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 0mF3Vs`-Q  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 b*no.eB  
  NOVIG                       ！关闭渐晕选项。只删除因光线追迹失败的光线，不删除因违反通光孔径和边缘羽化的光线 {-PD3 [f"  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 `$JPF Z  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] _5uzu6:y  

[attachment=98508] Z&e_yl  

[attachment=98501] $-H#M]Gq  

N2[EdOJT_  
接下来，使用SYNOPSYS软件独特的DSEARCH搜索定焦镜头功能来自动设计近红外镜头。在这里，我们需要注意的是：首先必须在DSEARCH中指定两种玻璃类型，用于红外系统。 n@<+D`[.V  
为什么要这么做呢？原因是：如果在DSEARCH中无指定玻璃类型，那么透镜都被赋予一个玻璃模型（该玻璃模型用于可见光系统）。而对于红外系统，透镜将被赋予指定玻璃类型的其中之一。 ~1jSz-s  
DSEARCH输入如下： T$RVz   
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 M >#kfSF+  
TIME                                   ！计算程序运行时间  u;R<  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 H3"90^|,@  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 |dcRDOTe  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 |Byw]\3v  
OBB 0 7 17.5                 ！定义物体类型，无限远物体，半视场角7°，半孔径17.5mm atRWKsY<  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 ^iAOz-H  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 ~UA:_7#\M  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 sDA&U9;  
OBp
<A+a  
GOALS                           ！目标设置 bBA #o\[  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 ~jWG U-m  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 2x%Xx3!  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 ]f#1G$  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 W'WZ@!!  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 f}
Mx\dc  
STOP FIX                      ！光阑面固定 BM9J/24  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 zXWf($^&E  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 rvrv[^a(  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm 1;Bgtv$  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm ^GMM%   
QUICK 50 90     ！启用快速模式；迭代50次执行快速搜索，然后使用90次迭代执行基于光线的优化阶段 (此过程忽略NPASS设置)； &o@IMbJ8  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 `R]B<gp  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 Y|$3%t  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 R3=PV{`M  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 faH113nc  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 yzJ
VU0s  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 `(NMHXgG+  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 SKO*x^"eU  
F} d>pK9fn  
SPECIAL   AANT   ！特殊像差控制；系统默认自动控制边缘厚度(AEC)和控制中心厚度(ACC) aF2vw{wT}  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； 7`AQn],  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； gbF^m`A>%+  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 O%feBe  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 MD`1KC_m  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 >~C*m `#  
GO                           ！启动程序 mT enzIp  
TIME                        ！计算时间 >HMuh)  
*Xm$w  
在PAD图中显示最好的五片式镜头结构，评价函数最低，如图2所示： zq\YZ:JC  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] p1^k4G  

,.Xqb~  

[attachment=98500] rZ}y'A   

b3Nr>(Z<}  

相应的局部放大镜头结构

UvwO/A\Gv  
接下来，使用GSEARCH功能自动决定哪些玻璃类型应该放在哪些透镜上。 1$1s0yg  
GSEARCH输入如下： 8#?jYhT7  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 c-1Hxd YD  
GSEARCH 3 QUIET LOG       VG,O+I'^z  
7;]n+QRfm  
SURF                                  
P[E:=p  
1 3 5 7 9                                    ！ 将玻璃分配到表面1，表面3，表面5，表面7和表面9 O+ ].'  
END d5aG6/  
Q:U^):~  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； 53vnON#{*  
NAMES                                    ！玻璃名称 Q[5j
5vry  
G G-ZF52 G.ag$KF
 
G D-FK61 W+F{!dW  
G H-ZF88 f9R~RRz  
G H-F51 x}acxu 2H7  
END                                          ！以END结束 4.>rd6BAN-  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 5G$sP,n  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 6 GL.bS