[原创]设计无热化镜头：SYNOPSYS 光学设计软件 [复制链接]

本课程将介绍如何设计一个必须在宽温度范围内保持对焦的镜头。

首先，我们必须讨论“achrotherm”的有趣概念，它适用于同时校正色差和温度变化的镜头。这个理论实际上非常简单，你可以阅读Applied Optics Vol.33，NO.34，8009 - 8013（1994年12月1日）。

要设计这种系统，必须选择符合特殊要求的两种类型的玻璃。 可以使用玻璃库显示（MGT）找到它们，在此处单击“图形Graph”按钮，然后选择“热属性Thermal”。

在这种情况下的图表显示横坐标上的数量1/V和纵坐标上的数量β。 后者定义为

其中αg是玻璃的热膨胀系数，n是折射率，dn/ dt取自玻璃库。 我们的想法是在图表上选择两中玻璃并绘制一条连接它们的线。 将此线向右延伸至1/V等于零的位置。 可以从纵坐标轴读取的该截距的高度是使透镜绝热所需的壳体的CTE。

该特征需要知道壳体材料的热膨胀系数。 我们打开任何镜头文件并声明该材料为铝6061：

    CHG

    ALPHA A6061

    END

现在我们可以使用玻璃库并选择一些可能的玻璃对。 在MGT中，选择Ohara目录并查看热性能，如上所述。 该程序在右侧绘制绿色符号。 单击最左侧的玻璃，在该玻璃和符号之间画一条线。

线从玻璃S-NPH3开始。 现在需要另一个接近同一条线的玻璃。 S-FPM3类型非常接近，所以这两中玻璃很适合配对。 有第二组可能很有用，所以我们点击玻璃S-LAH79，然后在新线上看到S-FTL10型

我们选择了四种玻璃类型。 现在让我们设计一个使用这些玻璃的镜头，希望可以控制热性能。

我们创建了一个DSEARCH MACro，仅指定我们找到的前两个玻璃。 首先会查看一个好的性能，然后再看一下热性能。 对话框MDS是输入要求的好地方。 单击“确定”时为其指定文件名，然后创建一个MACro，您可以根据需要进一步编辑。

    CORE 14

        DSEARCH 1  QUIET

         SYSTEM

         ID DSEARCH ATHERMAL

         OBB 0 25 2.5

         WAVL 0.6563 0.5876 0.4861

         UNITS MM

         END

         GOALS

         ELEMENTS 5

         FNUM 2

         BACK 0 0

         TOTL 10 0.1

         STOP MIDDLE

         STOP FREE

         RT 0.5

         FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0  FWT 5.0 3.0 1.0 1.0 1.0

         NPASS 40

        GLASS POSITIVE  O S-NPH3

        GLASS NEGATIVE

        O S-FPM3

         ANNEAL 200 20 Q

         COLORS 3

         SNAPSHOT 10

         QUICK 33 40

         END

         SPECIAL PANT

         END

         SPECIAL AANT

        END

         GO

我们运行它，并在一分钟内看到它找到的最佳镜头，如下所示。 我们使用DSEARCH为我们创建的MACro对镜头进行了更多优化。 像质非常好，至少在20摄氏度的温度下是这样的。

现在我们要检查热特性。 在WorkSheet™（WS）中，将外壳指定为铝6061，如上所述。 然后删除厚度求解，因此随着温度的变化镜头不会自动重新聚焦。 在WS中，键入NTOP以删除求解。 （阴影镜头会自动消除曲率求解。）现在准备另一个MACro来启动此镜头的热分析。

    THERM

    ATS 50 2

    ATS 100 3

    END

运行此程序，程序将镜头的副本放在ACON 2中，重新计算50度，在ACON 3中设置100度。

现在关键测试：单击ACON 2的按钮，......没有任何变化！ 光扇曲线看起来几乎与ACON 1相同.ACON 3在100度时怎么样？ 再次，几乎相同！

镜头非常令人满意。

我们甚至不需要我们找到的第二对玻璃。 如果我们使用其它玻璃对会发生什么？ 试试！

本课程展示了如何使用SYNOPSYS™中的工具设计无热化镜头并不困难。