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] 5rb-U7 /  

图1 近红外镜头初始设计

n2{SV  
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： \ECu5L4  
  RLE                                                         ！读取镜头 Ye5jB2Z  
  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) glE^t6)  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE =bLY /  
  LOG     3119                                            ！日志编码 im]g(#GnKh  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 Tde0~j}  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 :=Kx/E:1  
  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 `]=oo%(h  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 t
nz+bX26  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] @}-r&/#  

[attachment=98508] 4+;$7"fJ  

[attachment=98501] Ny- [9S-<  

 +=q)  
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。  p?D2)(  
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。 /iC;%r1L  
DSEARCH输入如下： {66sB{P  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 X~=xXN.  
TIME                                   ！计算程序运行时间 iD38\XNMV  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 M 3 '$[  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 Y9=K]GB  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 j(:I7%3&(*  
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 7hW+T7u?  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 =]`lN-rYw  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 7?8wyk|x  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 "xmP6=1  
fKC3-z
m  
GOALS                           ！目标设置 X,aYK;q%z  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 0P^L}VVX  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 2~[@_  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 =gfI!w  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 Ho DVn/lr  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 }8|[;Qa`y  
STOP FIX                      ！光阑面固定 Q|Y0,1eVp|  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 %W,D;?lEo>  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 tWTKgbj(  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm FLg*R/  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm
8dD2  
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)； -K,-h[o  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 ^,l_{  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 e^4 p%  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 LMi:%
i%\  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 Uoya3#4 G  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 6qN~/TnHZ  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 V.ht, ~l  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 "mL++>ZSQ  
2!&&|Mh}  
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) HEL!GC>#  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； DRqZ,[!+
 
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； b" xmqWa  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 MMB@.W  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 g %K>  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 1O].v&{  
GO                           ！启动程序 b'MSkEiQG  
TIME                        ！计算时间 r`)L~/  
)X4K2~k*  
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： h)~=Dm  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] ,+`61J3W  

@(P=Eh  

[attachment=98500] 8WE{5#oi  

zR!o{8  

相应的局部放大镜头结构

JdZ+Hp3.  
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。 ;3_l@dP"  
GSEARCH输入如下： ?g!V!VS2  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 &uC@|dbC5  
GSEARCH 3 QUIET LOG       s=?g\oR  
&rkEK4  
SURF                                   UT}i0I9  
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 ]Qm]I1P  
END ie-vqLc  
lO2[JP  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； DcSnia
62f  
NAMES                                    ！玻璃名称 5SkW-+$  
G G-ZF52 ;gC|  
G D-FK61 eAPXWWAZJ1  
G H-ZF88 dMR3)CO  
G H-F51 W2uOR{ '?  
END                                          ！以END结束 HHqwq.zIy  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 !|c|o*t{  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 %LYnxo7#C