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] !UPB4I  

图1 近红外镜头初始设计

VFnxj52<  
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： {hf_Xro&  
  RLE                                                         ！读取镜头 izl-GitP  
  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) :wRfk*Ly  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE %1GKN|7  
  LOG     3119                                            ！日志编码 wfu`(4  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 %$)Sz[=  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 RHvKWt  
  NOVIG                       ！关闭渐晕选项。只删除因光线追迹失败的光线，不删除因违反通光孔径和边缘羽化的光线 z$g__q-  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 NaQ~iY?  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] =C)2DWJ1  

[attachment=98508] u*7>0o|H:  

[attachment=98501]
Cv`dK=n>  

OeQ~g-n  
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。 Y)AHM0;g  
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。 +xYg<AFS  
DSEARCH输入如下： ORIXcj]  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 G98fBw  
TIME                                   ！计算程序运行时间 ^/$U(4  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 TSRl@QVy  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 #<-%%  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 !F$o$iq  
OBB 0 7 17.5                 ！定义物体类型，无限远物体，半视场角7°，半孔径17.5mm FeZGPxc~  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 m9$lOk4/  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 H5A7EZq}`  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 A=wh&X  
i6:O9Km  
GOALS                           ！目标设置 hx}X=7w  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 DC'L-]#<  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 {"*gX&;~  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 +,4u1`c|$  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 [5MV$)"!j  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 6{[uCxxl  
STOP FIX                      ！光阑面固定 _6\"U5*Y  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 mfgUf  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 #8B4*gAM  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm (U|WP%IM'  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm f;3kYh^4  
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)； 3s,a%GOk  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 *#
o2b-[V  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 \{}5VVw-S?  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 /}3I:aJwb  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 G~zP&9N|  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 xbZR/!?  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 Xcci)",!  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 vF'Y; M  
>d^DN;p  
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) b'(Hwc\ t  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； 'LLpP#(  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； cIXqnb  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 M HKnHPv  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 9_J'P2e  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 U{8x.
CJ]  
GO                           ！启动程序 Y]+KsiOL  
TIME                        ！计算时间 &nwk]+,0W#  
YZ/2:[b  
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： #}C6}};  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] j.SE'a_  

NnO%D^P]  

[attachment=98500] j%fi*2uX  

kC/An@J^#  

相应的局部放大镜头结构

rz5@E  
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。 bJFqyK:6  
GSEARCH输入如下： OQ4rJ#b  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 E=qfI>2U&  
GSEARCH 3 QUIET LOG       "2`/mtMon  
bl4I4RB  
SURF                                   HUx-8<ws  
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 h BzZJ/jn  
END W(PNw2  
P8GGN  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； W7.QK/@  
NAMES                                    ！玻璃名称 mxTuwx   
G G-ZF52 'HvJ]}p  
G D-FK61 NeniQeR  
G H-ZF88 6v&@Rlg  
G H-F51 x24&mWgU  
END                                          ！以END结束 )D ':bWP  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 -@/!u9l  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 N0UZ%,h\