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] MzE1he1  

图1 近红外镜头初始设计

F8|m i`f-  
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： ;*cCaB0u  
  RLE                                                         ！读取镜头 BT"n;L?[  
  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) >1$Vh=\OI  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE Rp0^Gwa  
  LOG     3119                                            ！日志编码 =3EjD;2  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 Y(=A HmR  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 [F 24xC+  
  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 Mb-AzGsV  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 ~>XqR/v  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] z+7V}a
PM  

[attachment=98508] {l,&F+W$C  

[attachment=98501] j0}wv
~\  

i@nRZ$K  
接下来，使用SYNOPSYS软件独特的DSEARCH搜索定焦镜头功能来自动设计近红外镜头。在这里，我们需要注意的是：首先必须在DSEARCH中指定两种玻璃类型，用于红外系统。 F_'{:v1GW  
为什么要这么做呢？原因是：如果在DSEARCH中无指定玻璃类型，那么透镜都被赋予一个玻璃模型（该玻璃模型用于可见光系统）。而对于红外系统，透镜将被赋予指定玻璃类型的其中之一。 U1y!R<qlp  
DSEARCH输入如下： t2)uJN`a$X  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 6Q7=6  
TIME                                   ！计算程序运行时间 "h_f-vP  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 ftTD-d  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 81x/bx@L%  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 m_oUl(pk  
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 `aAE4Ry?  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 S1Y,5,}  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 |.$B,cEd  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 5X)QW5A  
l+F29_o#  
GOALS                           ！目标设置 }.)R#hG?  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 M?sax+'  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 x)dLY.'|  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 01-rBto$  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 nc:/GxP
 
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 a5/, O4Q  
STOP FIX                      ！光阑面固定 E/oLE^yL  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 iXo;e  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 pP":,8Q{  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm =@M9S  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm PWl;pBo  
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)； }||p#R@?  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 BedL `[,  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 ;%2+Tc-7I  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 g]L8Jli  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 *uRDB9#9,  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 Al*=%nY  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 J' P:SC1  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 eR5q3E/;G  
wsB-( 0-  
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) HN N
eH;L  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； m}?jU  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； drjNK!XL@  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 a. D cmy{  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 ?GNRab  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 D? %*L  
GO                           ！启动程序 YX,;z/Jw2  
TIME                        ！计算时间 >$rH,Er  
\Qah*1  
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： V=+|]`  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] A}9^,C$#  

jbS@6 *_  

[attachment=98500] [rcM32  

!O!:=wq  

相应的局部放大镜头结构

~P}ng{x4z  
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。 m=h/A xW  
GSEARCH输入如下： ~u0<c:C^  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 Y]6dYq{k  
GSEARCH 3 QUIET LOG       &k*oG:J3  
8v/,<eARJ  
SURF                                   :&&s*_  
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 E]vox~xK>  
END GKWsJO5 n  
`Zmdlp@  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； =YO<.(Lu  
NAMES                                    ！玻璃名称 -XnIDXM  
G G-ZF52 k fY;  
G D-FK61 R!"`Po  
G H-ZF88 "+O/OKfR0  
G H-F51 fA1{-JzV<4  
END                                          ！以END结束 mDA+ .l&)b  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 *7*cWO=  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 TEer>gD:v