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] kc|>Q7~{  

图1 近红外镜头初始设计

uOb2npPj  
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： c&A]p
Ln+x  
  RLE                                                         ！读取镜头 ,W8au"  
  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) ,0.|P`|w  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE H-m`Dh5{  
  LOG     3119                                            ！日志编码 =<>pKQ)[  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 #Wq#beBb  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 -7,vtd[h  
  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 VlV)$z_  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 WRY~fM  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] 5DmCxg  

[attachment=98508] 7 kEx48  

[attachment=98501] OiYNH~hv  

~6\& y  
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。 \I'f3  
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。 \8=e|a5`  
DSEARCH输入如下： @47[vhE  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 VfQMFb',o  
TIME                                   ！计算程序运行时间 x%_qJ]o  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 8f /T!5  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 $o/0A
 
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 R)
sp
 
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 unCt4uX^  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 pESB Il  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 Uzan7A  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 ;% /6Y~/  
IlcNT_ 5a8  
GOALS                           ！目标设置 oq=?i%'>  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 <$RS*n  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 b*btkaVue  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 C/{nr-V3u  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 @SKO~?7T  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 83{x"G3>  
STOP FIX                      ！光阑面固定 73'U#@g6  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 "z^BKb5  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 qk_p}l-F1  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm } l:mN  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm 54`bE$:+  
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)； uAW*5 `[  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 Kj~>&WU  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 mXxZM;P[  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 kS@9c _3S  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 }}kS~ w-#  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 E9L!O.Q  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 )ZS:gD  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 nu
\  
&(5^vw<0  
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) XD_P\z  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； d[s;a.  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； {B'Gm]4  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 D)H?=G  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 y8<lp+  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 x:f|3"\s  
GO                           ！启动程序 3EbnZb  
TIME                        ！计算时间 o{ ,ba~$.w  
*b$z6.  
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： O0K@M  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] "-0pz\a  

0Zc*YdH  

[attachment=98500] N}8HK^n*  

zPX=MfF  

相应的局部放大镜头结构

}\`-G+i{W  
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。 Ab^>z  
GSEARCH输入如下： s60:0>  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 ;EE&~&*w  
GSEARCH 3 QUIET LOG        H3/Y  
K-"HcH
uF  
SURF                                   2-cU -i4  
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 {.' ,%)
 
END ^H\-3/si*  
j &0fC!k  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； 7tf81*e  
NAMES                                    ！玻璃名称 f}9PEpa,Z  
G G-ZF52 iS:PRa1  
G D-FK61 :N+#4rtgUY  
G H-ZF88 *Lb(urf  
G H-F51 5ykk11!p$  
END                                          ！以END结束 gT5Ji~xI  
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 )bIK0h