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] \]L ha  

图1 近红外镜头初始设计

@oMl^UYM=  
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： fvDcE]_%H  
  RLE                                                         ！读取镜头 -dUXd<=ue  
  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@#d($'1?Z  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE @Z
~0!VY  
  LOG     3119                                            ！日志编码 7^h*rL9  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 gLg\W3TOi  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 00A2[gO9  
  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 mgEZiAV?  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 Bq85g5Dc  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] Zo36jSrCL  

[attachment=98508] Q68q76  

[attachment=98501] iOzY8M+N(  

_kT$/k  
接下来，使用SYNOPSYS软件独特的DSEARCH搜索定焦镜头功能来自动设计近红外镜头。在这里，我们需要注意的是：首先必须在DSEARCH中指定两种玻璃类型，用于红外系统。 3)+
}2  
为什么要这么做呢？原因是：如果在DSEARCH中无指定玻璃类型，那么透镜都被赋予一个玻璃模型（该玻璃模型用于可见光系统）。而对于红外系统，透镜将被赋予指定玻璃类型的其中之一。 h48 jKL(  
DSEARCH输入如下： 'uw=)8t7  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 Aaq!i*y  
TIME                                   ！计算程序运行时间 b7h0V4w  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 elf2!  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 o72G oUfs  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 =h9&`iwiu  
OBB 0 7 17.5                 ！定义物体类型，无限远物体，半视场角7°，半孔径17.5mm DkGC+Dw  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 n$}Cj}eju  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 7 xm>+(  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 h*9s^`9)  
X8(, ,>_  
GOALS                           ！目标设置 w{;esU  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 48 `k"Uy  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 t LZ4<wc  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 <Sx-Ca7  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 z tLP {q#  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 K7H`Yt  
STOP FIX                      ！光阑面固定 Wp<4F6C$@  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 \-B8
`ah  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 2'zYrdem  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm =N%;HfUD  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm ]N+(SU  
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)； 3-5X^!C  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 `w J^   
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 jKI
0d+U  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 6Tn.56X  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 Ht Z3n"2  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 )ieT/0nt  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 s*k[Fbi  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 AF}6O(C~  
8f37o/L  
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) El
$yM.M"  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； 2}P?N  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； b]Xc5Dp{  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 *uq;O*s  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 5P'<X p  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 }x^q?;7xW  
GO                           ！启动程序 ;LM,<QJ  
TIME                        ！计算时间 {>E`Zf:  
o0Y {k8  
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： "r Bb2.  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] /K{`gc  

B=mk@gX,G  

[attachment=98500] 1I*b7t  

Vnu*+  

相应的局部放大镜头结构

Sz.sX 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。 bG`aF*10)!  
GSEARCH输入如下： 6  XZF8W  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 Cpm&w?6  
GSEARCH 3 QUIET LOG       hx4X#_)v  
.d)X.cO  
SURF                                   n*UD0U}`  
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 HzcI2 P`|  
END R/&Ev$:  
VM 3~W  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； n&? --9r  
NAMES                                    ！玻璃名称 yMdE[/+3  
G G-ZF52 ;<j[0~qp:  
G D-FK61 Y7TW_[_u  
G H-ZF88 r5h+_&v,M  
G H-F51 eI%{/>  
END                                          ！以END结束 I\%a<  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 f~HC%C YH  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 zGDLF`