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] $ ~%Y}Xt*  

图1 近红外镜头初始设计

]S@T|08b  
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： uM\\(g}  
  RLE                                                         ！读取镜头 K39I j_3  
  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) Z]TQ+9t  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE 
&-Wt!X 3  
  LOG     3119                                            ！日志编码 O|=?!|`o  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 j?
]+~  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 SC4jKm2  
  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 _xi&%F/  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 P, l (4  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] fQ!W)>mi  

[attachment=98508] Bv3B|D&+  

[attachment=98501] lcReRcjm  

I D-I<Ev  
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。 xpuTh"ED  
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。 .T(vGiU  
DSEARCH输入如下： -p7 HQ/  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 ?^7X2 u$nm  
TIME                                   ！计算程序运行时间 N z=P1&G'  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 46\!W(O~y  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 +C
SR!  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 Ow5VBw(  
OBB 0 7 17.5                 ！定义物体类型，无限远物体，半视场角7°，半孔径17.5mm @t$yg$Q?[  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 zYdieE\-  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 E1Q#@*rX>  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 *tR'K#:&g!  
'BgR01w J  
GOALS                           ！目标设置 ze5#6Vzd&  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 7)RvBc
M  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 b~)
2
`l  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 lm&^`Bn)  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 r#w7qEtD  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 [GI2%uA0  
STOP FIX                      ！光阑面固定 &><b/,]  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 x=x%F;  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 5t_Dt<lIz  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm 3tUn?;
9B  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm <)sL8G9Y  
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)； Sz1J4$5  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 e(b$L
UV  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 ]EDCs?,  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型
\xC#Zs[<  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 U-,s/VQ?  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 THK^u+~LM  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 -w)v38iX!  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 " L,9.b  
0blbf@XA  
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) ?pd/cj^  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； {:n1|_r4Z  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； N$:-q'hX  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 Vl<7>  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 JdWav!PYm  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 =kK%,Mr  
GO                           ！启动程序 pbWjTI$  
TIME                        ！计算时间 ZIh)D[n  
/?T
R_>  
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： $ZB`4!JxG  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] cb{"1z  

7<B-2g  

[attachment=98500] hK{<&T  

mZM7 4!4X  

相应的局部放大镜头结构

H?xYS| n  
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。 2\T\p<_20  
GSEARCH输入如下： Z`ww[Tbv~  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 YB2gxZ  
GSEARCH 3 QUIET LOG       ?`O^
;f  
27$,D XD  
SURF                                   &,{YfAxQ`  
1 3 5 7 9                                    ！ 将玻璃分配到表面1，表面3，表面5，表面7和表面9 O.xtY@'"  
END I:UDEoQo  
iy]?j$B$  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； @_#\qGY  
NAMES                                    ！玻璃名称 K1]3zLnS  
G G-ZF52 S3E5^n\\  
G D-FK61 #V#!@@c;?  
G H-ZF88 've[Mx  
G H-F51 #reW)P>  
END                                          ！以END结束 ijzwct#.  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 4fjwC,,  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 r`h".=oD