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] 4T6 {Y  

图1 近红外镜头初始设计

8^/I>0EZ  
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： +0Q,vK#j^  
  RLE                                                         ！读取镜头 q*7<)VwI  
  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) "R>FqX6FB  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE n2B){~vE  
  LOG     3119                                            ！日志编码 e'%v1-&sP  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 ]:M0Kj&h  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 %QmxA 7fW  
  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 8.AR.o  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 8,P- 7^  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] |f~@8|MQP+  

[attachment=98508] ?5_7;Ha  

[attachment=98501] XsnF~)YW  

aLIBD'z  
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*V;o4  
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。 PaV-F_2  
DSEARCH输入如下： A.hd Kl  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 [9Ss#~  
TIME                                   ！计算程序运行时间 R|wGU)KEc'  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 A&nU]R8S  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 D9j3Xu  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 &f&z_WU  
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 XC.%za8  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 G:zua`u[  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 2WU@*%sk"  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 0
GJn_@hr  
um9_ru~  
GOALS                           ！目标设置 8Y5  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 kF/9-[]$g,  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 ) $PDo 7#  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 #dM9pc jh  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 Ei2'[PK  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 mdRU^n  
STOP FIX                      ！光阑面固定 YW{C} NA  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 I1PuHf Qs  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 _q~=~nub  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm m=YU2!Mb  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm lbpq_=  
QUICK 50 90     ！启用快速模式；迭代50次执行快速搜索，然后使用90次迭代执行基于光线的优化阶段 (此过程忽略NPASS设置)； o865(<p  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 \Ym5<];E  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 dPhQ :sd>  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 g]*#%Xa  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 .k,kTr$S  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 Q=]w !I\  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 eopD5  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 rwGKfoKI
 
6L)%T02C  
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) q5?# 3T=  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； 8 XU1/i7N  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； 9=UkV\m)  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 ub|V\M{  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 ';<
0/U  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 |`cKD >  
GO                           ！启动程序 u
vrB5=u  
TIME                        ！计算时间 }`@728E  
]w.;4`l*  
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： Y./2Ely  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] DCZ\6WY1G)  

/Z$&pqs!  

[attachment=98500] OVV]x{  

<WcR,d  

相应的局部放大镜头结构

k<"oiCE  
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。 Vb= Mg  
GSEARCH输入如下： F 9@h|#an  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 tfGHea)M  
GSEARCH 3 QUIET LOG       EUxGAj$-  
1#ft#-g}
 
SURF                                   eY|  
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 #':fkIYe'  
END lhBT@5Dm9  
fP(d8xTx2y  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； /|D
*w^>  
NAMES                                    ！玻璃名称 [_Qa9e  
G G-ZF52 J%,*isEL  
G D-FK61 =Xqc]5[i  
G H-ZF88 5.MGaU^Z$  
G H-F51 Y4v|ko`l%  
END                                          ！以END结束 H kQ)n3  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 MpF$xzh  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 :R~MO&