无热化红外望远镜:SYNOPSYS 光学设计软件

<!x+eE`
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会发生什么。我们从下面的镜头开始。

这是示例文件中的镜头X11，我们调整了最后一个空气间隔以改善焦点。以下是此示例的RLE文件：

KsdG(.I+ek
    ID  FOUR  ELEMENT  INFRARED  OBJECTIVE iyM^[/-R6
    WAVL  4.000000  3.250000  2.500000 |qUrEGjiSS
    APS                1 \2DE==M)P
    UNITS  MM ijZ>:B2:
    OBB  0.000000   3.00000   30.00000   0.00000   0.00000   0.00000   30.00000 c?6d2jH.
    MARGIN      1.270000 : }?{@#Z
    BEVEL       0.254001 'F_}xMU
    0 AIR iBbbr,
    1 RAD   163.0500000000000   TH   4.50000000 cH"@d^"+q|
    1 N1  3.42403414  N2 3.42836910  N3 3.43782376 'V!kL, 9ES
    1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01 =HE m)
    1 CTE    0.255000E-05 R2^iSl%pj
    1 GTB  U      'SILICON ' lizTRVBE
    1 EFILE  EX1    31.417334   31.417334   31.671335   0.000000 K5flit4-
    1 EFILE  EX2    31.014427   31.417334    0.000000 DX@}!6|T
    2 RAD    255.4500000000000   TH   5.55000000  AIR MW@DXbKVl
    2 AIR UC!5 wVY
    2 EFILE  EX1    31.014427   31.417334    31.671335 {'~sS
    3 RAD    -721.5000000000000   TH    3.60000000 @>O&Cpt
    3 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029 \iZ1W
    3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01 6E+=Xi
    3 CTE    0.550000E-05 Dd/}Ya(Gi
    3 GTB  U    'GE          ' !<Z{@7oH
    3 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644    0.000000 `"Dy%&U
    3 EFILE   EX2   30.633643   30.633643    0.000000 T-P@u-DU
    4 RAD     -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR Z=9dMND
    4 AIR D@hmO]5c
    4 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644 _i@x@:_l
    5 RAD     145.5000000000000    TH    3.15000000 |R~;&x:
    5 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029 *Q/E~4AW|t
    5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01 lG]GlgSs
    5 CTE    0.550000E-05 k,]{NO
    5 GTB  U  'GE           ' v*DFiCQD
    5 EFILE  EX1   27.236976   27.236976   27.490977  0.000000 v MWC(m
    5 EFILE  EX2   26.712556   27.236976     0.000000 \{>eOD_
    6 RAD    120.4500000000000  TH    13.20000000 AIR ?UK:sF|(O
    6 AIR %HEmi;
    6 EFILE  EX1   26.712556   27.236976   27.490977 F*<Ws;j
    7 RAD    255.0000000000000   TH    4.50000000 |Ow$n
    7 N1  3.42403414  N2  3.42836910  N3  3.43782376 >sV Bj(f
    7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01 r}@< K
    7 CTE    0.255000E-05 2{};6{yz
    7 GTB U       'SILICON        ' XI g|G}i.
    7 EFILE  EX1   27.355510   27.355510   27.609511  0.000000 w4}(Ab<Y
    7 EFILE  EX2   27.165926   27.355510    0.000000 ZOHRUm
    8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR S ljZ~x,!
    8 AIR J~2CD*v
    8 EFILE  EX1   27.165926   27.355510   27.609511 B}5XRgq
    9 RAD     -405.0000000000000   TH   0.00000000 AIR ~%GSsm\J
    9 AIR uN&M\(
    END

让我们假设这个镜头必须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。现在的性能如何？为了找到答案，我们运行THERM程序，首先测试是否存在所有必需的系数。

Vx(;|/:
    SYNOPSYS AI>THERM TEST JOHp?3"4
L4mTs-M.
    WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES ~$ WQ"~z
    ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS /2'c>
    SYNOPSYS AI>

实际上，这个镜头从未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件解决了这个问题，分配铝型6061的系数：

<M>#qd@c
    CHG h=mv9=x
    ALPHA A6061 Faw. GU
    END

现在我们可以激活热追踪。我们创建并运行一个新的MACro：

"U{mMd!9L
    HERM ?/L1tX)
    ATS 100 2 A'(k Yc
    END

这将镜头的副本放在多重结构2中，所有参数也都随着温度从默认的20到100度的变化而变化，这是ACON 2现在的样子

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好处。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显示中的表面4。我们怀疑以下空气间隔的变化可能会改变焦点位置。实际上，所需的变化必须非常小，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。

实际上，图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.7到65.577。我们越来越近了。现在我们必须找出一种方法，使元件3以那种方式随温度移动。有时可行的一个技巧是设计具有外套管的单元，外套管从表面4向右延伸，经过下一个元件，然后使用内套管返回中途并保持这些元件。如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则元件3的净运动将小于全铝套管的净运动。
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击Add Surface按钮

。现在点击表面4和5之间的透镜图中的轴。插入虚拟表面。

现在我们必须告诉程序，从5到6的膨胀系数与默认的铝不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件：

&A#90xzF
    THERM 2fbvU
    COE 1 STYRENE m';|}z'
    TCHANGE 1 ; vhnA$'a
    5 0honHP
    ATS 100 2 T)*l' g'
    END

我们运行这个，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：

9yp^zL
    ACON 1 $Jt8d|UP
    PANT K T"h74@
    VY  4  TH 1000 -1000 LIc*tsl
    VY  5  TH 1000 -1000 ~9]Vy (L
    END *GB$sXF
+# A|Zp<
    AANT _qdWQFuM
    ACON 1 HM;4=%
    M  0  1  A  DELF FkLQBpp(x
    M  8.103249  1  A  P  YA  1 I%C]>ZZh
uV#-8a5!
    GSO  0.5  5.332000  3  M  0 ',<{X(#(
    GNO  0.5  1  3  M  0.5 Gf!t< =T
    GNO  0.5  1  3  M  1.0 "1E?3PFJ
:^C#-O
    ACON 2 iOE9FW|e
    M  0  1  A  DELF h/w]
WIhIEU7/
    GSO  0.5  5.332000  3  M  0 $XtV8
    GNO  0.5  1 3  M  0.5 4d,qXSKty
    GNO  0.5  1 3  M  1.0 =/)Mc@Hb
    END BNF++<s
pvK \fSr
    SNAP 7 B4w.P,B
    SYNO  20  MULTI

这将尝试在两个温度下保持系统聚焦并尝试同时保持图像质量。我们运行这个，现在ACON 2中的镜头比以前更好：

有一些图像质量下降，但在合理范围内，焦点仍然在应该的地方，即使温度变化。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸到哪里以及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。
一些评论是有条不紊的。我们已经为TH变量输入了清楚的限制，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。（有些变化可能会改变这种情况，我们必须小心。）我们还没有实现这些选项来解释是将镜头放在元件的左边还是右边，因为对于此示例，扩展被默认应用于正确的地方。是的，有时不受温度影响确实更复杂，您可以参考用户手册，以获得有关此强大功能可用于更艰难任务的选项的完整说明。

详情请咨询：sales@asdoptics.com 027-87582688

optics1210	2019-01-16 23:05
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