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] +L-(Lz[p  

图1 近红外镜头初始设计

XGSgx  
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： <G /a-
Z  
  RLE                                                         ！读取镜头 L8~zQV$h  
  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) }~!KjFbs  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE ={B?hjo<-
 
  LOG     3119                                            ！日志编码 19*
D*dkBR  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 Jl@YBzDfF  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 H:4?sR3  
  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 _5H0<%\  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 +
?ilTU  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] W7?f_E\>W  

[attachment=98508] 9 $Ud\
 

[attachment=98501] V@`A:Nc_>  

Hi#f Qji  
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。
baz~luM  
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。 5v5K}hx  
DSEARCH输入如下： 7"s8G7  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 7cV GB  
TIME                                   ！计算程序运行时间 *L=F2wW  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 Gp}}MGk  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 A)641"[  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 2F|0
6E'  
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 zz1]6B*eX  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 <XH,kI(%  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 '<%;Nv  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 Usf7 AS=  
$-"V 2  
GOALS                           ！目标设置 0)E`6s#M  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 t[HA86X  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 +=g9T`YbE  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 T56%3i  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 V^qkHm e  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 4=7h1qex  
STOP FIX                      ！光阑面固定 N)o/
}@]6  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 z-`-0@/A$  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 *;Gnod<  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm mFW/xZwR,5  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm g: ,*Y^T  
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)； Y(Q!OeC  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 zjUT:#(k  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 P= nu&$;  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 XWYLa8Ef  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 q.
Vcb!*$  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 lt{yo\  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 UQ.DKUg  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 vz
}_^8O  
Bxs0m]  
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) [zc8f  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； (#5TM1/A  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； !1fAW!
8  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 }4wIfI83K,  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 $}z%}v  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 ^>tqg^  
GO                           ！启动程序 8|H^u6+yz  
TIME                        ！计算时间 KdU&q+C^  
,'^^
OLez  
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： oV=~Q#v  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] Ry4`Q$=:  

v5g]_v*F  

[attachment=98500] m5\/7 VC  

v]e6CZwo  

相应的局部放大镜头结构

FNB4YZ6  
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。 X4dXO5\  
GSEARCH输入如下： %X>P+6<=  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 KQv97#n1  
GSEARCH 3 QUIET LOG       mb_~ "}A  
ITf, )?|]Y  
SURF                                   ewD=(yr  
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 1KWGQJ%%s  
END kjOPsz*0  
zv[pfD7a  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； [G>U>[u|  
NAMES                                    ！玻璃名称 Z%1{B*(e  
G G-ZF52 R<FW?z*  
G D-FK61 \qB
:z7I2  
G H-ZF88 Mw9;O6  
G H-F51 [Adk
j  
END                                          ！以END结束 :jUu_s}  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 nW7Ew<`Q  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 ];VJ54