[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。 {Qv>q$Q  
)IL #>2n?  
l[GOs&D1  
3;[DJ5  
这是示例镜头X11，我们调整了最后一个空气间隔来改善焦点。以下是此示例的RLE文件： e@#kRklV&  
r?/A?DMe  
    RLE g(C|!}ex/  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 ~utJB 'gr  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' tK(g-u0N`(  
     LOG      124 #A7jyg":  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 &HW1mNF9  
     APS               1 ZR0r>@M3v<  
     UNITS MM   kc `V4b%  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 l_rn++  
     MARGIN       1.270000 h#r^teui)  
     BEVEL       0.254001 *?ITns W<  
       0 AIR "=. t 36#  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 a:,y Z  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 I6!5Yj]O"  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 bx4'en#  
       1 CTE   0.255000E-05 ~PWSo%W8  
       1 GTB U    'SILICON         ' ^Xb7[+I6  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 Ycr3HLJy  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 (-77[+2  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR lv&mp0V+  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 O,2~"~kF  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 g7V8D  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 ?>c=}I#Ui-  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 F>je4S;  
       3 CTE   0.550000E-05 :~Q!SL N  
       3 GTB U    'GE              ' iD38\XNMV  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 M 3 '$[  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 m([(:.X/IX  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR "@A![iP  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 j(:I7%3&(*  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 7hW+T7u?  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 GQQ.OvEc  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 }v9\F-0>Q  
       5 CTE   0.550000E-05 w%AcG~`j!B  
       5 GTB U    'GE              ' #`TgZKDg2  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 $ ,SF@BhO  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 xkNyvqcw  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR |Xi%  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 0P^L}VVX  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 %J:SO_6  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 do*}syQ`
O  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 DS-0gVYeDW  
       7 CTE   0.255000E-05 v2r&('pV  
       7 GTB U    'SILICON         ' p.I.iAk%G^  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 w=]Ks'C]  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 &8&d3EQ  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR wbDM5%  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 NjPDX>R\K  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR a,F&`Wg  
     END D(p\0V  
CQ`=V2:"ON  
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
T_b^ Tc`  
NNhL*C[_7  
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： >3 yk#U|7}  
2?m.45`  
    CHG @`tXKP$so  
    ALPHA A6061 |@,|F:h<M  
    END j'[m:/  
w-Nhs6  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： iGB_{F~t4}  
Uv YF[@  
    THERM ~\x:<)  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 ;.xoN|Per  
    END .=m,hu~  
*k"|i*{  
lis/`B\x  
H&r,FmI@  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 3lV^B[$  
 +`7KSwa  
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。 EbeI{-'aF  
K{n{KB&_&  
q-nSLE+_;  
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。 @ '@:sM_  
]yjl~3  
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。 eh1Q7~  
m}>F<;hQ  
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： qE'9QQ>:b  
=%
'`YbD$  
    THERM ^pM+A6 XY  
    COE 1 STYRENE 988]}{w  
    TCHANGE 1 Oj<S.fi  
    5 dU\%Cq-G)  
    ATS 100 2 iU6Gp-<M,  
    END 8|E'>+ D_-  
K)TrZ 2  
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： G=;k=oX(  
>~`C-K#  
    ACON 1 Kwc6mlw~M  
    PANT "[}O"LTQ  
    VY 4 TH 1000 -1000 PtqJ*Z  
    VY 5 TH 1000 -1000 .>z][2oz  
    END ng:Q1Q
9N  
qY\f'K}Q*  
    AANT JdZ+Hp3.  
    ACON 1 AeAp0cbet  
    M 0 1 A DELF 0]HYP;E"U  
    M 8.103249 1 A P YA 1 WyP W*  
f|u#2
!7  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 {'16:dTJ  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 }I`a`0/  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 [r/k% <  
5NJ4  
    ACON 2 oD}uOC}FS{  
    M 0 1 A DELF ]Qm]I1P  
NBb6T V}j  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   czlFr|O;  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 eT2*W$  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 s+:=I e  
    END 5>AX*]c  
"`6n6r42  
    SNAP ~ ihI_q"  
    SYNO 20 MULTI /%lZu^  
#07gd#j4  
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。 QRLt9L  
9'hv%A:\3  
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。 Z$J#|  
1~$);US  
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