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] [ 7g><  

图1 近红外镜头初始设计

Q=WySIF.  
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： ow/U   
  RLE                                                         ！读取镜头 M7rIi\4K4  
  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) =>qTNh*'  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE (-,>qMQs  
  LOG     3119                                            ！日志编码 <YH=3[  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 >{wuEPA  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 ,beS0U]  
  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 )hBE11,PB  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 vy[C'a  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] E\U`2{^.  

[attachment=98508] k{I01  

[attachment=98501] ZJ*g))k7  

7msAhz  
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。 nh>K`+>co  
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。 %w7pkh,  
DSEARCH输入如下： 2lVHZ\G  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 2*iIjw3g  
TIME                                   ！计算程序运行时间 Pr ]K
a  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 -E"GX
 
SYSTEM                            ！透镜系统输入 H1n1-!%d  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 VVP:w%yW  
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 ^BQrbY  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 26vp1  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 .iX# A<E}  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 ~{,X3-S_H  
jhbonuV_  
GOALS                           ！目标设置 $37 g]ZD  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 '6y}ZE[  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 mtz#}qD66  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 9d[5{"2j  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 ,Uhb  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 V'*~L\;pU  
STOP FIX                      ！光阑面固定 7\FXz'hA
 
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 }v:jncp  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 K"j_>63)  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm r$Co0!.  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm lKZB?Kk^w\  
QUICK 50 90     ！启用快速模式；迭代50次执行快速搜索，然后使用90次迭代执行基于光线的优化阶段 (此过程忽略NPASS设置)； YQJ==C1  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 ABE@n%|`  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 W"^wnGa@a  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 c:Wze*vI;  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 h.O$]:N  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 ,C%eBna4Iq  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 WOuEWw=  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 %NL^WG:  
xk&Jl#
v  
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) EBz}|GY;  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； b4^`DHRu6  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； ;qH
OOT  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 7qTE('zt  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 hW!)w  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 Za
NQpH.  
GO                           ！启动程序 2^8%>,  
TIME                        ！计算时间 a:QDBS2Llv  
\+aC"#+0  
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： ~/.7l8)  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] NaX   

8 r_>t2$  

[attachment=98500] [JF150zr  

xhcK~5C  

相应的局部放大镜头结构

2k=#om19  
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。 X7rMeu  
GSEARCH输入如下： A{A\RSZ0  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 <u2}i<#  
GSEARCH 3 QUIET LOG       >3Eo@J,?d  
0=?<y'=  
SURF                                   |j7,Mu+
 
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 AB4(+S*LA  
END d QqK^#  
&G-!qxe  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； sIy^m}02  
NAMES                                    ！玻璃名称 i*Z"Me  
G G-ZF52 "yS _s  
G D-FK61 6ZP"p<xX  
G H-ZF88 \ZkA>oO".  
G H-F51 [C'JH//q*t  
END                                          ！以END结束 P09;ng67  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 \pVXimam  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 5;YMqUkw