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] @0iXqM#jH  

图1 近红外镜头初始设计

@|@6
pXR.  
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： >!#or- C  
  RLE                                                         ！读取镜头 5hp)Z7  
  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) ]?~[!&h  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE A"~Oi  
  LOG     3119                                            ！日志编码 G_6!w//  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 {Ty?OZ  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 1f0maN  
  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
>@q4Uez  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 :bz;_DZP  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] F1&7m )f$l  

[attachment=98508] u&$1XZ!es  

[attachment=98501] scR+F'M  

.;NoKO7)  
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。 X*rB`M7,  
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。 vz'<i. Yv4  
DSEARCH输入如下： u %&4[zb  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 j'&a)-Wx_  
TIME                                   ！计算程序运行时间 [
300F=R  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 }3y Q*<  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 t[x[X4  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 4mF=A$Q_/  
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 IR<*OnKn  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 W^dRA xVX  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 'pl){aL`@u  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 ]\oE}7K%r  
nokMS  
GOALS                           ！目标设置 > V%3w7  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 ?=\_U  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 @!s(Zkpev  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 YX19QG%  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 =!PUKa3f<  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 9Q*zf@w  
STOP FIX                      ！光阑面固定 3|.KEJC"
 
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 QD*(wj  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 wfc+E9E  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm _JXb|FIp  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm ($:JI3e[;  
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)； 5 }F6s  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 PVUNi: h  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 QzA/HP a  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 h*?/[XY  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61  Q-Rt  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 9A1w5|X  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 "Kt[jV;6  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 p&,2@(Q  
<t4l5nr#  
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) 7(bE;(4  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； v0S7 ]?_  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； 'C|yUsBC  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 .%N*g[J  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 jRzQ`*KC#  
END                         ！以END结束，与AANT呼应
+Ek('KOF  
GO                           ！启动程序 Oz_|pu  
TIME                        ！计算时间 J0"<}"  
;l'kPUv([  
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： oFUP`p%[  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] +{S^A)  

_Vxk4KjP5  

[attachment=98500] ;R.l?Bg  

aj*%$!SU+  

相应的局部放大镜头结构

hup<U+p  
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。 9 6'{ES9D  
GSEARCH输入如下： xPi/nWl`|  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 Zu/}TS9bi  
GSEARCH 3 QUIET LOG       2!35Tj"RFE  
}6Uw4D61  
SURF                                   z2QZ;ZjvRS  
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 *.DTcV  
END ;9R;D,Gk!  
EO5k?k[*  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； v*7lJNN.  
NAMES                                    ！玻璃名称 H `V3oS~}  
G G-ZF52 Gq/f|43}@O  
G D-FK61 n8eR?'4  
G H-ZF88 'B>%5'SdD  
G H-F51 C  +%&!Q  
END                                          ！以END结束 ![BQ;X  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 2I#4jy/g  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 bt,^-gt@