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] K\F0nToJ.  

图1 近红外镜头初始设计

r8Pd}ptPU  
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： cZ?QI6|[  
  RLE                                                         ！读取镜头 3Hom0g,V4  
  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) ;J5z  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE 5h#h>0F  
  LOG     3119                                            ！日志编码 /^BC Qaj  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 V;
XKvH  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 -o6rY9\_!  
  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 8I#ir4z#<  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 n_e'n|T  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] 9t"Rw ns  

[attachment=98508] (jgk! 6  

[attachment=98501] c3A\~tHW  

P#,u9EIJ  
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。 "s*-dZO  
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。 vT'Bs;QR  
DSEARCH输入如下： Sqo+cZ  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 -4a9BE".  
TIME                                   ！计算程序运行时间 WSkGVQu  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 _u`YjzK  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 O !L`0 =%c  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 +L(amq;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 /:&!o2&1H  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 C6_(j48&  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 ^.SY
AwL  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 &|>+LP@8  
{f!/:bM  
GOALS                           ！目标设置 @ D+ft
b/  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 `BPTcL<W  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 GF'wDi}  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 Nk`UQ~g$  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 uy'ghF  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1  `zwz  
STOP FIX                      ！光阑面固定 KhCP9(A=Qo  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 OG,P"sv  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 Lpchla$
 
RSTART 300                    ！起始半径为300mm Y Y:BwW:  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm c8qr-x1HG  
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)； ( ?V`|[+u  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 L+%"ew  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 TOYK'|lwM  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 WeI+|V$  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 1SQATUV  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 &J[a.:..  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 #Ondhy%h[  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 Nd_fjB  
4JSPD#%f  
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) !XA3G`}p6s  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； 15$xa_w}L  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； T)C@6/  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 bdUPo+  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 TQ Vk;&A  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 85{m+1O~  
GO                           ！启动程序 dn6B43w  
TIME                        ！计算时间 cpY{o^  
\>L,X_DL  
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： 3:%k pnO  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] +)T
e)^&v%  

,!ZuH?Z  

[attachment=98500] rCyb3,W  

bRC243]g*A  

相应的局部放大镜头结构

T&U}}iWN  
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。 B|(g?  
GSEARCH输入如下： Z['.RF'`  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 U}v`~'K  
GSEARCH 3 QUIET LOG       P-m_],  
];r! M0  
SURF                                   lED!}h'4  
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 n `j._G  
END 3)OZf{D[  
3F9V,zWtTi  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； D?|D)"?qb  
NAMES                                    ！玻璃名称 7KT*p&xm  
G G-ZF52 ~z[`G#dU  
G D-FK61 jzvK;*N  
G H-ZF88
;i{B,!#  
G H-F51 $CcjuPsK  
END                                          ！以END结束 <,.$U\W  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 T+8Yd(:hX  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 tZxx#v`