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] cVn7
jxf  

图1 近红外镜头初始设计

$YaL3n  
接着，我们检查该近红外镜头的设计参数，仅在CW窗口中输入：SYNOPSYS AI>LE,点击‘Enter’键即可。近红外镜头代码如下： V|HSIJ#J  
  RLE                                                         ！读取镜头 ^ I,1kl~i  
  ID MIT 1 TO 2 UM LENS          3119     ！镜头标识(ID MIT 1 TO 2 UM LENS)和日志编码(3119) !,\9,lc  
  FNAME '1.RLE  '                                    ！指定文件名为1.RLE %_SE$>v^  
  LOG     3119                                            ！日志编码 }.zgVLL  
  WAVL 1.970100 1.529600 1.060000      ！定义三个近红外波长 #>ci!4Gz=Z  
  APS               4                                         ！定义光阑面为表面4 ? *I9  
  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 %v~j10e  
  UNITS MM                ！透镜单位为毫米 9i|6  
   0 AIR                       ！物面处于空气中

[attachment=98509] \ qs6%  

[attachment=98508] Asn0&Ys4  

[attachment=98501] fN4pG*D  

?X9 =4Z~w  
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。 #P4dx'vm  
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。 hL3,/^;E,  
DSEARCH输入如下： G4{qWa/  
CORE 4                            ！核心数为4，DSEARCH支持多核并行计算 r2](~&i2  
TIME                                   ！计算程序运行时间 bK].qN  
DSEARCH 3  QUIET         ！最好透镜保存在透镜库位置3，并显示在PAD图中 6>L.)V  
SYSTEM                            ！透镜系统输入 ^2A
F:
(E  
ID NIR EXAMPLE            ！镜头标识 eFnsf}(Iy  
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 "{Bek<  
WAVL 1.97 1.53 1.06          ！定义三个近红外波长 H4m6H)KOG  
UNITS MM                         ！透镜单位为毫米 ~`})x(!  
END                                     ！以END结束，与SYSTEM呼应 xk*3,J6BK  
h/fCCfO,  
GOALS                           ！目标设置 QB.'8B_  
ELEMENTS 5               ！元件数为5 B![5+  
FNUM 1.428                  ！F数为1.428 ommKf[h%i  
BACK 16 .1                   ！后焦距为16mm，权重为0.1 B@;)$1-UT  
TOTL 50 .1                    ！系统总长为50mm，权重为0.1 Gtg)%`  
STOP FIRST                   ！光阑面为表面1 XsOOkf\_  
STOP FIX                      ！光阑面固定 !1RV[b.8  
NPASS 100                      ！程序优化次数为100 l'W+^  
ANNEAL 200 20 100       ！模拟退火，200-起始温度，20-冷却速率，100-优化次数 Z8&C-yCC  
RSTART 300                    ！起始半径为300mm E~>6*_?  
TSTART 1                        ！每个元件起始厚度为1mm `oMeR]~  
QUICK 50 90     ！启用快速模式；迭代50次执行快速搜索，然后使用90次迭代执行基于光线的优化阶段 (此过程忽略NPASS设置)； SznE:+  
FOV 0 .5 1            ！0视场、0.5视场、全视场 YF -w=Y6  
FWT 2 1  1            ！相应的视场权重 ?fmt@@]T?  
GLASS POS          ！正透镜玻璃类型  4Z}bw#  
G D-FK61            ！玻璃类型为D-FK61 2\w=U,;(  
GLASS NEG         ！负透镜玻璃类型 30_un  
G H-ZF88             ！玻璃类型为H-ZF88 ;-?ZI$  
END                      ！以END结束，与GOALS呼应 Is@a,k  
~+#--BhV  
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) uit-Q5@~  
ACC 10 .1 1             ！控制元件中心厚度不超过10mm，权重0.1，窗口1； w`}9/s;$  
ACM 3 .1 1              ！控制中心厚度不小于3mm，防止元件厚度太薄； Z) Xs;7  
ACA                         ！自动控制临界角，防止光线超过临界角，导致光线失败 aEDN]O95?  
ASC                          ！自动控制所有镜头的倾斜度 C|f7L>qe  
END                         ！以END结束，与AANT呼应 y<`?@(0$  
GO                           ！启动程序 %?f:"  
TIME                        ！计算时间 r%l%yCH  
(b%y$D  
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： bV`C;RPn  
DSEARCH生成的十种最佳配置镜头结构如下：

[attachment=98502] <s8? Z1  

W3/ 7BW`  

[attachment=98500] `OP>(bU0  

]1?=jlUl  

相应的局部放大镜头结构

AJyq>0p  
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。 rH_Jh}Y  
GSEARCH输入如下： wE$s'e  
CORE 4                                     ！核心数为4，GSEARCH支持多核并行计算 \=!H2M  
GSEARCH 3 QUIET LOG       B0oxCc/'sZ  
,+tPR
kwA^  
SURF                                   74K)aA  
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 ^qxdmMp)l  
END BeK2;[5C  
6eQsoKK  
OFILE 'NIR.OPT.MAC'           ！打开文件‘NIR.OPT.MAC’,文件类型必须为‘.MAC’； &<au/^F  
NAMES                                    ！玻璃名称 *URdd,){i  
G G-ZF52 g96T*T  
G D-FK61 naz:A  
G H-ZF88 Kax#OYLpg  
G H-F51 eC~jgB  
END                                          ！以END结束 {j?7d; 'j  
USE 2                                        ！至少使用两种不同的玻璃类型 AD]e0_E  
GO                                             ！启动程序

[attachment=98505]

图3 GSEARCH反馈回的近红外镜头结构 $uCiXDKCq