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] -P]onD  

图1 近红外镜头初始设计

]xJ2;{JWsO  
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： \n0Gr\:  
  RLE                                                         ！读取镜头 _hB7;N3  
  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) B3u:D"
t  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE BBoVn^Z*R  
  LOG     3119                                            ！日志编码 Xt
*h2&  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 &'5j!  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 A*{V%7hs&  
  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 K?wo AuY  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 c}7Rt|`c  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] 2~*.X^dR  

[attachment=98508] aRF}FE,u  

[attachment=98501] 3]g|Cwu  

5QUL-*t  
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。 %oE3q>S$en  
为什么要这么做呢？原因是：如果在DSEARCH中无指定玻璃类型，那么透镜都被赋予一个玻璃模型（该玻璃模型用于可见光系统）。而对于红外系统，透镜将被赋予指定玻璃类型的其中之一。 -mK;f$X  
DSEARCH输入如下： <C,lHt  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 zU,Qph ,<  
TIME                                   ！计算程序运行时间 .a`(?pPr,  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 +&h<:/ V  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 #)N}F/Od^  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 a$ FO5%o  
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 1x~dsM;q  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 xF8^#J6>  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 gG6j>%y  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 +:?"P<'  
V1Opp8  
GOALS                           ！目标设置 Ryrvu1 k  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 %d#h<e|,.  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 ?m>!P@ M  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 R9`37(c9+  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 h#7p&F  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 9( "<NB0y  
STOP FIX                      ！光阑面固定 RO+N>Wkt  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 %RS8zN  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 0<C]9[l  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm $(8CU$gi=  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm 2/m4|  
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)； #XPY\n^k  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 u#"L gG.X  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 ^\ocH|D  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 6wY6*R  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 {N2MskK  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 Ri mz~}+  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 6./3w&D;  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 6A9 r{'1  
qPG>0 O  
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) ]
d]rV `RF  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； n3Q Rn^  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； nA?Ks!9T  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 gONybz6]  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 kzuI<DW  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 3BzC'nplm  
GO                           ！启动程序 A4>
j4\A[M  
TIME                        ！计算时间 Z&W*@(dX  
|b'}.(/3i  
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： 9O2??N7f  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] #Li6RSeW  

R Q2DTQ-$  

[attachment=98500] jC}2>_#m(  

{|D7H=f  

相应的局部放大镜头结构

w gU2q|  
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。 E@[ZwTnJ  
GSEARCH输入如下： uG,*m'x']  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 caD)'FSES  
GSEARCH 3 QUIET LOG       nv'YtmR  
V<ExR@|}.%  
SURF                                   A(6n- zL  
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 y^[?F>wB  
END o_R_  
y*H rv  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； 2`P=ekF]  
NAMES                                    ！玻璃名称 WlW7b.2.  
G G-ZF52 , G9{:  
G D-FK61 uRCZGg&V?#  
G H-ZF88 < VrHWJo  
G H-F51 W!B\VB  
END                                          ！以END结束 ":W$$w<  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 D/&nEMp6  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 /7LAd_P6