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] vJ9Uw  

图1 近红外镜头初始设计

)
u?pqFH  
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： IH8^ fyQ`  
  RLE                                                         ！读取镜头 %>Z;/j|#r  
  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) t:NTk(  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE D{g6M>,\  
  LOG     3119                                            ！日志编码 fQ c%a1'  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长  Ht|No  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 l6Wa~E  
  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 )\#w=P  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 +M-x*;.  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] 0kxo  

[attachment=98508] $:IOoS|e  

[attachment=98501] `-a](0QU  

Q72}V9I9  
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。 $
HVus=D"  
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。 \Tq !(]o^  
DSEARCH输入如下： XaT9`L<  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 X(sHFVU+  
TIME                                   ！计算程序运行时间 wdS4iQD  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 lAjP'(  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 Qtj.@CGB  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 {Up@\
M  
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 l2&cwjc  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长
7&oT}Z  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 ;',hwo_LBf  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 %`*`HU#X  
Ky"]L~8$  
GOALS                           ！目标设置 !6y<jJ>  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 Uc oVp}vl  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 ee7#PE]}  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 M"cB6{st[  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 6z;C~_BV  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 W(jXOgs+_  
STOP FIX                      ！光阑面固定 Dn{ hU$*  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 Ik{[BRzUgt  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 kb"
g  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm ]O%wZIp\P  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm h)S223[  
QUICK 50 90     ！启用快速模式；迭代50次执行快速搜索，然后使用90次迭代执行基于光线的优化阶段 (此过程忽略NPASS设置)； 50MdZ;R-3  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 SvR:tyF  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 *Uq1q  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型 {NmpTb  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 o1jDQ+  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 Fh2$,$ 2  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 ,
-!h  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 %N((p[\H  
)ro3yq4??  
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) Fk&W*<}/;  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； bbGSh|u+P  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； ryhme\%l;f  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 Kob i!  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 +7yirp~`K  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 >lyX";X#  
GO                           ！启动程序 $raxf80A  
TIME                        ！计算时间 ?&qa3y)wX:  
Y&vn`#   
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： U5rcI6  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] (_:k s  

&G#LQl  

[attachment=98500] )SkJgzvC  

~ ^)D#Lo  

相应的局部放大镜头结构

(8Q0?SZN  
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。 4rcNBmA,  
GSEARCH输入如下： wiwAdYEQ\  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 A*1-2
  
GSEARCH 3 QUIET LOG       ]lT8Z-h@  
\a_75^2  
SURF                                   K;:_UJ>t  
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 O\3 Lx  
END \&{a/e2:S  
RA%=_wPD +  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； (-<s[VnXP  
NAMES                                    ！玻璃名称 Q9i&]V[`  
G G-ZF52 r JvtE}x1  
G D-FK61 3MmpB9l#H  
G H-ZF88 I_/E0qSJI  
G H-F51 d8)ps,  
END                                          ！以END结束 Aof)WKo  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 {7'Evfn)  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 O/(QLgUr