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] G_/DzJBF  

图1 近红外镜头初始设计

U;#9^<^  
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： $*hqF1Q  
  RLE                                                         ！读取镜头 K26`wt  
  ID MIT 1 TO 2 UM LENS          3119     ！镜头标识(ID MIT 1 TO 2 UM LENS)和日志编码(3119) 8(ej]9RObU  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE 5L\&"['  
  LOG     3119                                            ！日志编码 @jY=b<  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 x>$e*  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 ]I'dnd3e  
  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 Cd2A&RB  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 \45F;f_r6  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] %Ai' 6  

[attachment=98508] ``%yVVg}  

[attachment=98501] #q4uS~  

HuJc*op-6  
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。 $<yhEvv  
为什么要这么做呢？原因是：如果在DSEARCH中无指定玻璃类型，那么透镜都被赋予一个玻璃模型（该玻璃模型用于可见光系统）。而对于红外系统，透镜将被赋予指定玻璃类型的其中之一。 PV:J>!]  
DSEARCH输入如下： Z&O6<=bg!  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 bQ(-M:  
TIME                                   ！计算程序运行时间 3)yL#hXg)  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 Re&"Q8I.8  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 4(p`xdr}K  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 p6Z|)1O]  
OBB 0 7 17.5                 ！定义物体类型，无限远物体，半视场角7°，半孔径17.5mm axpZ`BUc  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 NBHpM}1xtU  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 v2_` iwE  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 yM~bUmSg  
7i!VgV  
GOALS                           ！目标设置 sQe GT)/|  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 z;!"i~fFK  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 #*:^\z_Jd  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 e[16 7uU  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 <Se9aD  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 z$WLx  
STOP FIX                      ！光阑面固定 7B)1U_L0H  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 U(#JC(E-#  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 aL%E
#  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm fbU3-L?  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm N#2ldY *  
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)； +FAj30  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 lPI~5N8  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 JJM<ywPGp  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 I}m20|vv  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 N!Rt040.%  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 S>
r",S  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 a]T&-#c,}  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 O`Gq7=X  
NB4O,w  
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) !~yBzH;K  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； ;}j(x;
l>t  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； fum.G{}  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 fjVy;qJ32S  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 a5GLbanF  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 (v%24bv  
GO                           ！启动程序 BqY_N8l&E  
TIME                        ！计算时间 B+snHabS6  
OU"%,&J  
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： {BT/P!  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] r]UF<*$  

\?d3Pn5`  

[attachment=98500] (XQuRL<X  

uTxa5j  

相应的局部放大镜头结构

}OL"38P  
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。 N8b\OTk2  
GSEARCH输入如下： XiE`_%NW  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 Xq*^6*E-}  
GSEARCH 3 QUIET LOG       T)rE#"_]{  
$'498%K2  
SURF                                   '6#G$  
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 /|1p7{km  
END ,vJt!}}  
z%%O-1   
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； ej`%}e%2  
NAMES                                    ！玻璃名称 QO/0VB42  
G G-ZF52 `}
}:9d  
G D-FK61 <U@N^#  
G H-ZF88 CWn\KR  
G H-F51 NQk aW)  
END                                          ！以END结束 &12KpEyf  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 PgWWa*Ew  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 xH-d<Ht,7