无热化红外望远镜:SYNOPSYS 光学设计软件
Mx7 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。 z!M8lpIM 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: ,esryFRG ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVE SH009@l_8 WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 <r@w`G APS 1 u{6b>c|,X UNITS MM y:m
;_U,%c OBB 0.000000 3.00000 30.00000 0.00000 0.00000 0.00000 30.00000 uPmK:9]3R MARGIN 1.270000 yobcAV` BEVEL 0.254001 bPlqS+ai_ 0 AIR DR%16y<h 1 RAD 163.0500000000000 TH 4.50000000 V1P]mUs{1 1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 pZ@)9c 1 DNDT 1.336E-04 1.336E-04 1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ~$WBc qo 1 CTE 0.255000E-05 /.1yxb#Z?, 1 GTB U 'SILICON ' pL&
Zcpx 1 EFILE EX1 31.417334 31.417334 31.671335 0.000000 nT;Rwz$3 1 EFILE EX2 31.014427 31.417334 0.000000 KBe\)Vs 2 RAD 255.4500000000000 TH 5.55000000 AIR DL t "cAW 2 AIR
W0&x0 2 EFILE EX1 31.014427 31.417334 31.671335 A=PJg! 3 RAD -721.5000000000000 TH 3.60000000 $ouw*|< 3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 InAx;2'A: 3 DNDT 4.100E-04 4.100E-04 4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 Fv<^\q 3 CTE 0.550000E-05 :rBPgrt 3 GTB U 'GE ' c)b/" 3 EFILE EX1 30.633643 30.633643 30.887644 0.000000 _x2i=SFo*$ 3 EFILE EX2 30.633643 30.633643 0.000000 5Al1u|;HB 4 RAD -1590.0000000000000 TH 65.70000000 AIR d
:a*;F 4 AIR ^%qe&Pe2 4 EFILE EX1 30.633643 30.633643 30.887644 YUGEGXw 5 RAD 145.5000000000000 TH 3.15000000 Sb/`a~q^ 5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 !jySID?q 5 DNDT 4.100E-04 4.100E-04 4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 }%T8?d] 5 CTE 0.550000E-05 ]SO-NR 5 GTB U 'GE ' ' 1 }ybSG 5 EFILE EX1 27.236976 27.236976 27.490977 0.000000 w
YEkWB^ 5 EFILE EX2 26.712556 27.236976 0.000000 oy _DYop 6 RAD 120.4500000000000 TH 13.20000000 AIR pz hPEp; 6 AIR qdOUvf 6 EFILE EX1 26.712556 27.236976 27.490977 \U?$ r[P 7 RAD 255.0000000000000 TH 4.50000000
}x9D;%)/ 7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 OpNxd]"T 7 DNDT 1.336E-04 1.336E-04 1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 , S
} 7 CTE 0.255000E-05 q;)+O#CR 7 GTB U 'SILICON ' UA8*8%v 7 EFILE EX1 27.355510 27.355510 27.609511 0.000000 R ^ln-H; 7 EFILE EX2 27.165926 27.355510 0.000000 t/k MV6 8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR HkL:3 E. 8 AIR }3TTtd7 8 EFILE EX1 27.165926 27.355510 27.609511 BKV,V/*p 9 RAD -405.0000000000000 TH 0.00000000 AIR moOc
G3=9 9 AIR I&Z4?K END n9w(Z=D\ Bw{enf$vR 让我们假设这个镜头必须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。现在的性能如何? 为了找到答案,我们运行THERM程序,首先测试是否存在所有必需的系数。 YjR`}rdwo SYNOPSYS AI>THERM TEST SJJ[y"GvD :,@\q0j"= WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES yU{Q`6u T ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS gic!yhsS_ SYNOPSYS AI> XH`W( h3`\L4b 实际上,这个镜头从未为空气间隔分配系数。 我们用CHG文件解决了这个问题,分配铝型6061的系数: ,pHQv(K/ CHG J6C/`)+w ALPHA A6061 _no;B_m~ END Dga;GYx <Crbc$!OeX 现在我们可以激活热追踪。 我们创建并运行一个新的MACro: Ifu[L&U HERM O!U8"Yr$ ATS 100 2 _pN:p7l( END SmUj8?6" 2N}U B=J 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 u= =`]\_@ 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。 ng6".u9 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。 579<[[6~d2 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。 51Q m2,P1^ 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: O,[9E THERM .ED8b5t| COE 1 STYRENE _wp_y-" TCHANGE 1 @km@\w 5 uf/4vz, ATS 100 2 uz
/Wbc>y END ^B!cL~S*I 8:sQB%BB 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: H2JKQm_ ACON 1 6.'j\ PANT %nV6#pr VY 4 TH 1000 -1000 Q`m9I VY 5 TH 1000 -1000 5XzN%<_h9 END 53<.Knw5a Wi+}qO AANT uefrE53 ACON 1 35KRJY# M 0 1 A DELF V]5MIiNl M 8.103249 1 A P YA 1 $V\Dl]a1 >n"4M~I GSO 0.5 5.332000 3 M 0 9q ]n&5 GNO 0.5 1 3 M 0.5 ]J^/`gc GNO 0.5 1 3 M 1.0 + usB$=kJ M px98xcO ACON 2 5rH?FQE M 0 1 A DELF 1'YUK"i [C`LKA$t GSO 0.5 5.332000 3 M 0 ;-Ki`x.oJ GNO 0.5 1 3 M 0.5 2Bz\Tsp GNO 0.5 1 3 M 1.0 Ly q[gQjr END L-DL)8;` E"zC6iYZ; SNAP 9U4 D$M SYNO 20 MULTI :ggXVwpe {HtW`r1)Tt 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: I|<`Er-;58 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。 < #zd]t 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。 ;Sl%I+? W+I""I*mV
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