[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。 "
HI&dC  
i
X4?5yz~<  
-_&"Q4FR;+  
/c3A>  
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： aOZSX3;wg  
$<R\|_6J  
    RLE Do-~-d4  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 9m^"ca  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' W@<(WI3  
     LOG      124 Ax &Z=  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 Tjba@^T  
     APS               1 V<&x+?>S  
     UNITS MM   Ce 3{KGBw  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 *@6,Sr)_  
     MARGIN       1.270000 q~_DR4xZ  
     BEVEL       0.254001  Er( I6  
       0 AIR )EQWc0iKG  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 akg$vHhK4  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 TC7&IqT  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 !,8jB(
 
       1 CTE   0.255000E-05 t5
:4'%|  
       1 GTB U    'SILICON         ' QN`K|,}H^  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 2JY]$$K7  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 9z>I&vcX  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR hgt@Mb
  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 _XLGX
J[B  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 fyYH
wG  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 >fG=(1"  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 mO];+=3v8  
       3 CTE   0.550000E-05 J_PAWW  
       3 GTB U    'GE              ' Wtl/xA_  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 5P=3.Mk  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 Cq mtO?vne  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR 5]_m\zn=  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 -!d'!; ]  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 VRe7Q0  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 (9gL  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 qfJi[8".  
       5 CTE   0.550000E-05 bs_>!H1  
       5 GTB U    'GE              ' bYsK|n  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 04;E^,V  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 NXwthc3  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR ']Q4SB"q  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 H&$L1CrdL  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 +qN}oyL  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 ~SKV%  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 eBUexxBY  
       7 CTE   0.255000E-05 rw:z|-r  
       7 GTB U    'SILICON         ' ylFoYROO  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 z;T_%?u  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 'mwgHo<u  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR S*"uXTS  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 FA5|`  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR jh7-Fl
`  
     END AkMP)\Q  
1f3c3PJ  
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 FM{^ND9x  
=@e3I)D#?i  
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： Sj=x.Tr\  
n 0/<m.  
    CHG E;`@S  
    ALPHA A6061 pCacm@(hG  
    END
V{A_\  
kZb #k#  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： 3
8<Z=#S  
azK7kM~  
    THERM K_SURTys  
    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 -hd@<+;E  
    END fBj-R~;0  
*'i9  
RpmOg  
e]9Z]a2  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 $O'IbA  
0|i3#G_~  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 K*!qt(D&  
`[)!4Jb  
Zk:Kux[7  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 gT-"=AsxZQ  
"26=@Q^Y  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 Mg"e$m  
}xa~U,#5  
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： gJ=y7yX  
'w$jVX/  
    THERM IGnP#@`5]  
    COE 1 STYRENE ?zk#}Ex1  
    TCHANGE 1 =&K8~  
    5 1m~-q4D)V  
    ATS 100 2 7:C_{\(  
    END dug^oc1  
|tr^ `Z  
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： +0l-zd\  
 =w5]o@  
    ACON 1 ''Y'ZsQ;  
    PANT %lK/2-  
    VY 4 TH 1000 -1000 xqQLri}  
    VY 5 TH 1000 -1000 >vPv4e7&3  
    END cM_!_8o  
+RBX2$kB  
    AANT *|4/XHi  
    ACON 1 vojXo|c  
    M 0 1 A DELF Oq9
E$0JW  
    M 8.103249 1 A P YA 1 X,A]<$ACu%  
;F;Vm$  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 0-Ga2Go9  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 J#?`l,  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 @|PUet_pb  
64UrD{$o  
    ACON 2 /(u# D[  
    M 0 1 A DELF koa-sy)#L  
5W!#,jz  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   (f
un,(R6"  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 XiMd|D  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 tMiy`CPh  
    END \0veld  
7G+E+A5o&  
    SNAP lyD=n  
    SYNO 20 MULTI _iF*BnmN  

~
s{ V!)0  
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。 9e*o$)j_  
Itz[%Dbiq9  
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。 T'ei>]y]  
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