[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。 r$s Qf&=  
+A?U{q  
WX3-\Y5E  
89(Q1R ?:  
这是示例镜头X11，我们调整了最后一个空气间隔来改善焦点。以下是此示例的RLE文件： ^SrJu:Q_  
=]0&i]z[.  
    RLE !'*-$e  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 Zp=U W*g^  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' 3AN/ H  
     LOG      124 WCixKYq  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 s|r3Gv|G  
     APS               1 PALc;"]O  
     UNITS MM   GC}==^1  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 3L}A3de'  
     MARGIN       1.270000 &6nWzF  
     BEVEL       0.254001 T1=fNF  
       0 AIR ?m"( Soh  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 sD#.Oq4&]y  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 VRB;$  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 v):Or'$~M  
       1 CTE   0.255000E-05 -PR N:'T  
       1 GTB U    'SILICON         ' {F.[&/A  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 Vs!Nmv`  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 86F1.ve  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR I9ep`X6Y  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 4@ai6,<  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 A^<jy=F&  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 U&p${IcEm  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 ]~3V}z,T*  
       3 CTE   0.550000E-05 61'XgkacDS  
       3 GTB U    'GE              ' =Jb>x#Y  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 H"WprHe  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 P\k# >}}  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR C e$w8z  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 E hMNap}5"  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 1bX<$>x9u  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 \ }G>8^  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 #S"nF@   
       5 CTE   0.550000E-05 cyz3,3\e  
       5 GTB U    'GE              ' [.wYdv35  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 ?gGHj-HYJ  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 5$C-9  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR \bw2u!  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 R8'RA%O9J  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 -nV9:opD  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ?$4 PVI}  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 -(H0>Ap  
       7 CTE   0.255000E-05 1iF1GkLEq  
       7 GTB U    'SILICON         ' ~Z'?LV<t  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 )+9Uoe~6  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 h@ryy\9  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR P5ywhw-  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 S30%)<W  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR |&i<bqLw:  
     END  t"oeQ*d%  
.%  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST kE1TP]|  
U&qZ"  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： j1T#yt J  
m ~$v;?i  
    CHG aK^q_ghh[  
    ALPHA A6061 $ $
mV d+  
    END X#
^[<5  
x
7 ,5  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： p9-K_dw3X@  
uQKT  
    THERM AH~E)S  
    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 O?#7N[7  
    END ]Zh%DQ  
SXP]%{@R/  
V(!V_Ug9.  
~((O8@}J  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 dG?*y  
\:LW(&[!  
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。 KHvYUTY  
/Lr.e
%  
FGBbO\</  
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。 g*+>H1}  
sc#qwQ#  
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。 5*u+q2\F  
\1M4Dl5!  
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： W ]8QM1$  
('+d.F[109  
    THERM 44j*KsBf  
    COE 1 STYRENE ((%?`y  
    TCHANGE 1 M x"\5i  
    5 ;L ^o*`  
    ATS 100 2 k)TpnH! "  
    END Q\sK"~@3  
cQ}{[YO  
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： deh*Ib:(S  
!&@615Vtw  
    ACON 1 qwAT>4  
    PANT !ULn7\@  
    VY 4 TH 1000 -1000 }4X0epPp;:  
    VY 5 TH 1000 -1000 R[+<^s}p/  
    END -M#Wt`6A  
zX i'kB  
    AANT gf\oC> N  
    ACON 1 B^}yo65I  
    M 0 1 A DELF Pr C{'XDlU  
    M 8.103249 1 A P YA 1 _ jlRlt  
j3ls3H&  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 +:/%3}
`  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 b" [|:F>P  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 HTTC
TR  
pT6$DB#  
    ACON 2 -yNlyHv9  
    M 0 1 A DELF Qn2&nD%zi  
YtLt*Ig%  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   S$-7SEkO+  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5
<9b&<K:  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 */S_Icf  
    END [{/jI\?v  
4s oJ.j8  
    SNAP E=O\0!F|b  
    SYNO 20 MULTI [()koU#w.  
)fAUum  
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。 u_Z+;{]Pj  
>+T)#.wo&  
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。 tfWS)y7  
dlnX_+((KC  
SYNOPSYS™ 现已更新至 2023 最新版本，扫码添加工作人员可申请免费试用。 4?01s-Y  
%!#azI  
iH'p>s5L  
5#z1b
u
 
M)(DZ}  
+aAc9'k  
0b 54fD=