[原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五：无热化红外望远镜 [复制链接]

在本课中，我们将研究随着温度的变化，中红外望远镜的图像质量如何变化。 我们从下面的实例镜头开始。 @.6l^"L  
:$lx]  
tT>~;l%'  
hlWTsi4N  
这是示例镜头X11，我们调整了最后一个空气间隔来改善焦点。以下是此示例的RLE文件： ^(r?k_i/  
2&S*> (  
    RLE #XE`8$  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 *W~+Nho.A  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' l:5x*QSX  
     LOG      124 3iMh)YH5b  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 f$[6]7P  
     APS               1 -}_-#L!Q  
     UNITS MM   5B)Z@-x2  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 c&vY0/ [  
     MARGIN       1.270000 :80!-F*\  
     BEVEL       0.254001 C(qqGK{  
       0 AIR pHSq,XP-  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 !)FM/Xj,o  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Q5b~5a  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 dt%waM!  
       1 CTE   0.255000E-05 L?T%;VdG'>  
       1 GTB U    'SILICON         ' xj~5/)XX|X  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 *J&XM[t  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 ~OO&%\$k  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR ^W+q!pYM9+  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 O+
~.p  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 #&a-m,Y$sx  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 i'aV=E5  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ,R_ KLd  
       3 CTE   0.550000E-05 Q$r1b
eA  
       3 GTB U    'GE              ' {W*_^>;K  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 L8sHG$[  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 {U/a h2*  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR ?$T!=e"  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 6fV%[.RR  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 |d =1|C%,  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 qP@d)XRQ  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 @LZ'Qc }@  
       5 CTE   0.550000E-05 X~wkqI#d%E  
       5 GTB U    'GE              ' GAG=4g  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 }#va#Nb(,  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 ^|-*amh  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR @y?<Kv}s  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 ,w&8 &wj  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 c@H:?s!0R  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 KKpO<TO  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 Ct2m l  
       7 CTE   0.255000E-05 ) inhPd  
       7 GTB U    'SILICON         ' ODa+s>a`^  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 } m5AO4:  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 6apK]PT  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR H6i4>U*  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 V8AF;1c?-'  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Sz4G,c  
     END U,Py+c6  
;{
'{*g[  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST R(_UR)G0 @  
XwWp4`Fd  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： &-^|n*=g6  
}@Rq'VPZd  
    CHG 4JF)w;X}  
    ALPHA A6061 ~a@O1MB  
    END R&Mv|R   
K6"#&0  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： wXd
tY  
/'vCO |?L  
    THERM ` O;+N"v  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 1NJ,If]  
    END EAiE@r>4  
2p'ujAK  
ACQbw)tiv}  
ND);7  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 i"|="O0v5  
|KSd@  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 zdY+?s)p  
[X>\!mt  
9v[cy`\  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 /B>p.%M[&  
2BTFK
"=U  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 =apcMW(zn  
7kDX_,i  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： }Ej^M~Vv  
88c-K{}3  
    THERM o5~o Rmsr  
    COE 1 STYRENE Vq[L4  
    TCHANGE 1 :|%dV}j  
    5 &E98&[`7  
    ATS 100 2 wk @-O}W  
    END _3_d;j#G U  
BLc&q)  
我们运行这个程序，ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度，以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务，我们使用优化程序。这是我们的MACro： ;O8Uc&:P  
j#KL"B_A  
    ACON 1 SCbN(OBN!  
    PANT w[g(8#*  
    VY 4 TH 1000 -1000 f5)4H  
    VY 5 TH 1000 -1000 WH`E=p^x4  
    END ym*,X@Qg^  
jpND"`Q  
    AANT @WcK<Qho  
    ACON 1 n<Vq@=9AE  
    M 0 1 A DELF '2`MT-  
    M 8.103249 1 A P YA 1 K(*QhKX  
["FC  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 &V.ps1  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 @S#>:o|  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 w h4WII  
^Y mq<*X  
    ACON 2 *eE&ptx1  
    M 0 1 A DELF OyTEd5\3  
Q)"L8v v  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   `o7m)T')  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 y\}39Z(]  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 A0L&p(i  
    END f? sW^d;  
\U^0E> d  
    SNAP " oWiQ{\IP  
    SYNO 20 MULTI o_un=ygU  
RI,Z&kXj2o  
图像质量有下降，但仍在合理范围内，即使温度发生变化，焦点仍然能够保持聚焦。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸的地方及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。 Q/e$Ttt4J  
7|~j=,HU+Z  
我们已经为TH变量输入了确定的限制，因为程序不会让正TH变为负数。为了保持放大率不变，我们为主光线的YA添加了一个目标。您可以参考用户手册，以获得有关此功能的完整。 l}|KkW\y  
~N</;{}fL4  
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