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] 2hlb$N-hk  

图1 近红外镜头初始设计

KfSI6 Y_  
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： yc#0c[ZQu  
  RLE                                                         ！读取镜头 U]aH4N  
  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) OwdA6it^f  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE 7)2Co[t  
  LOG     3119                                            ！日志编码 hzT,0<nw  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 MDHTZ94\Q  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 d)_fI*:f  
  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 _y,?Cj=u|  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 rF/k$_bFt  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509]
lrE|>R  

[attachment=98508] %.zcE@7*  

[attachment=98501] .t7mTpi  

=` %iv|>r0  
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:).wi Ld  
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。 #Is/j =  
DSEARCH输入如下： >o#^)LN  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 ToNRY<!  
TIME                                   ！计算程序运行时间 clcj5
=:  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 f"w
m]Q59  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 1\~-No  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 (16U]s  
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 \N?,6;%xB  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 )]^xy&:|  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 9AbSt&#  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 3 E~d  
dWCUZ,6}  
GOALS                           ！目标设置 v)TFpV6b{p  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 2u> [[U1:  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 #fb <\!iza  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 rLy<3  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 neHozmm|  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 Ao%;!(\I%  
STOP FIX                      ！光阑面固定 `!K!+`Z9  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 n1Y3b~E?E  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 @eQo  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm yD0,q%B`}  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm 1e0O-aT#Q  
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)； cITF=Ez  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 upJ|`,G{  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 W/U_:^[-  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 bc".R]  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 wl*"Vagb  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 ~(|~Ze>  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 <MPoDf?h  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 T.=du$  
kH)JBx.  
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) ~HR/FGe?N  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； E8:4Z$|c  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； $p} /&  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 {O
"?_6',  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 A(xCW+h@)  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 0B4&!J  
GO                           ！启动程序 {
U`B|  
TIME                        ！计算时间 m^
8KHa  
D-/aS5wM
 
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： 6Wos6_  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] 0'DlsC/`*  

sF/X#GG-  

[attachment=98500] W[dMf!(  

Lnk!zj  

相应的局部放大镜头结构

X^tVq..0  
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。 J,s)Fu\j@  
GSEARCH输入如下： @-z#vJ5Qe{  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 |~! R5|Q  
GSEARCH 3 QUIET LOG       N*PF&MyB  
imx/hz!  
SURF                                   lR!Sdd} -  
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 I#Q Tmg.  
END /`iBv8!  
mx#H+:}&r  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； q%4l!gzF3  
NAMES                                    ！玻璃名称 gTK5z.]  
G G-ZF52 ~P*t_cpZ  
G D-FK61 VV(>e@Bc4  
G H-ZF88 S7Xr~5>X  
G H-F51 mT.p-C  
END                                          ！以END结束 ?VMj;+'tr  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 .+G),P)   
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 ]MkZ1~f7