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] #pxet  

图1 近红外镜头初始设计

.ceU @^  
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： dtXJ<1:  
  RLE                                                         ！读取镜头 <i@j
D  
  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) <\Dl#DH  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE $zH0$aOx  
  LOG     3119                                            ！日志编码 &_TjRj"  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 mr\L q~*c  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 g0U\AN  
  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 G\+MT(&5  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 i]Of<eQ"  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] 2C&%UZim;P  

[attachment=98508] _L.yt5_  

[attachment=98501] |g!# \  

B\yq%m  
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。 jgIzB1H  
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。 boon=;{p  
DSEARCH输入如下： hgltD8,  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 U0T N8O}Z  
TIME                                   ！计算程序运行时间 }aI
fIJ  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 'kK%sE   
SYSTEM                            ！透镜系统输入 WGK::?  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 >c eU!=>  
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 _XPc0r:?>  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 DVH><3FF  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 )P])0Y-  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 :Aw VeX@  
ARo5 Ss{  
GOALS                           ！目标设置 YJ$ =`lIM  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 j&5Xjl
>4  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 l"8YIsir  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 s,x]zG"  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 2T9Z{v  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 1L7,x @w  
STOP FIX                      ！光阑面固定 eo[^ij  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 ] fB{  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 q4oZJ-`  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm UJ:B:hh''  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm P $S P4F  
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)； Qt 2hb  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 kF .b)  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 jEIL(0_H  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 ~O6=dR  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 `314.a6S  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 Y`uCDfcQ  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 1,,-R*x  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 *Q?HaG|S  
[G*mQ
@G9  
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) 1wt]J!hgV  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； %+~0+ev7r  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； |~Iw  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 =B1!em|  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 
ZtDpCl_  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 ?%(*bRV -  
GO                           ！启动程序 /_\4(vvf  
TIME                        ！计算时间 g:yK/1@Hk}  
z?xd\x  
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： ;f Gi5=-  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] ,")7uMZaF\  

_1ins;c52  

[attachment=98500] b%(0AL  

||f4f3R'  

相应的局部放大镜头结构

lk80)sTZ  
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。 dZ*o H#
B  
GSEARCH输入如下： !s$fqn 6  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 (
\j<`"n  
GSEARCH 3 QUIET LOG       @azS)4L  
!E%!,  
SURF                                   39"'Fz?1  
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 j[9B,C4  
END 2rxdRg'YLQ  
.#X0P=  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； f5N~K>  
NAMES                                    ！玻璃名称 m+gVGK  
G G-ZF52 gI]Vyg<{d  
G D-FK61 ,#crtX  
G H-ZF88 =c|Bu^(Ctw  
G H-F51 UJb7v:^  
END                                          ！以END结束 qcK)J/K"  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 IAfYlS#<yD  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 KksbhN{AB