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] yC"Zoa6YZ  

图1 近红外镜头初始设计

J3IRP/*z  
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： L;yEz[#xaT  
  RLE                                                         ！读取镜头 Xm@aYNV  
  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) ._,trb>o  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE u]bz42]  
  LOG     3119                                            ！日志编码 e8q4O|I_  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 U|?,N0%Z1  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 C0<YH "  
  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 "@)lH  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 HsH<m j  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] Rf:<-C0T  

[attachment=98508] @'HT;Q!\Vd  

[attachment=98501] 6F-JK1i  

$+TYvA'N  
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。 /x/4NeD  
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。 1MV
@5j  
DSEARCH输入如下： 
J 8q  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 piuKVU  
TIME                                   ！计算程序运行时间 2Y;!$0_rv  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 R
+F,H`  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 3SFg#  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 :A#+=O0\z  
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 x;mJvfX  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 Y'JL(~|  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 t9Vb~ Ubdb  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 48k7/w\  
RpAiU  
GOALS                           ！目标设置 EZ{/]gCK  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 $`v+4]  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 ^r4|{  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 WvbEh|y  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 Wxs>osq  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 1vsu[n  
STOP FIX                      ！光阑面固定 6e/7'TYwT  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 Gql`>~  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 2/EK`S  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm ?rQc<;b  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm .?Auh2nr  
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)； \=Nm5:  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 [,GU5,o  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 6W:1>,xS  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 k#?|yP:  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 lvx]jd\  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 5y}BCY2=/  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 Otxa<M+"  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 Mlwdha0  
ke^d8Z.  
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) }\VX^{K j  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； Y-= /,   
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； o~k;D{Snr  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败  ;b|  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 UFIjW[h  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 zu C5@jy.x  
GO                           ！启动程序 E#a
ZvE  
TIME                        ！计算时间 iU XM(]  
AygvJeM_W  
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： *73AAA5LKa  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] !%V*UR9  

6: GN(R$0  

[attachment=98500] ~hzEKvs  

@C07k^j=U  

相应的局部放大镜头结构

}.OxJ=M  
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。 *n,UOHlO  
GSEARCH输入如下： ;NBT 4  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 OK.-]()!  
GSEARCH 3 QUIET LOG       \DaLHC~  
)#Y|ngZ_>  
SURF                                   FJW`$5?  
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 kv/(rKLp*  
END ThbP;CzI#  
%Dl_}  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； YyG~#6aCh  
NAMES                                    ！玻璃名称 48;~bVr}  
G G-ZF52 pL%4= ]m  
G D-FK61 ~yd%~|  
G H-ZF88 +H[Q~P8'[  
G H-F51 FR
c |D  
END                                          ！以END结束 I>\}}!  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 6OMb`A@/2  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 cK/PQs
MP