SYNOPSYS 光学设计软件课程二十一：设计无热化镜头

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本课程将介绍如何设计一个必须在宽温度范围内保持对焦的镜头。 \!["U`\.K
首先，我们必须讨论“achrotherm”的概念，它适用于同时校正色差和温度变化的镜头。这个理论实际上非常简单，你可以阅读Applied Optics Vol.33，NO.34，8009 - 8013（1994年12月1日）。 KF#,Q
要设计这种系统，必须选择符合特殊要求的两种类型的玻璃。可以使用玻璃库显示（MGT）找到它们，在此处单击“图形Graph”按钮，然后选择“热属性Thermal”。 c9 UJ=
在这种情况下的图表显示横坐标上的数量1/V和纵坐标上的数量β。后者定义为

其中αg是玻璃的热膨胀系数，n是折射率，dn/ dt取自玻璃库。我们的想法是在图表上选择两种玻璃并绘制一条连接它们的线。将此线向右延伸至1/V等于零的位置。纵坐标轴读取的截距值是透镜绝热所需的壳体的CTE。
该特征需要知道壳体材料的热膨胀系数。我们打开镜头文件并声明该材料为铝6061：

M@n9i@UsO
    CHG QlHxdRK`.
    ALPHA A6061 Yb<t~jm
    END

现在我们可以使用玻璃库并选择一些可能的玻璃对。在MGT中，选择Ohara目录并查看热性能，如上所述。该程序在右侧绘制绿色符号。单击最左侧的玻璃，在该玻璃和符号之间画一条线。

连线的起点从玻璃S-NPH3开始。现在需要另一个接近同一条线的玻璃。 S-FPM3类型非常接近，所以这两种玻璃很适合配对。有第二组可能很有用，所以我们点击玻璃S-LAH79，然后在新线上看到S-FTL10型。

我们选择了四种玻璃类型。现在让我们设计一个使用这些玻璃的镜头，希望可以控制热性能。
我们创建了一个DSEARCH MACro，仅指定我们找到的前两个玻璃。首先查看性能，然后再查看一下热性能。可以从对话框MDS输入。单击“确定”时为其指定文件名，然后创建一个MACro，您可以根据需要进一步编辑。

+s}"&IV%
    CORE 14 nzdJ*C
        DSEARCH 1  QUIET Zljj
         SYSTEM F .(zS(q
         ID DSEARCH ATHERMAL yX:*TK4
         OBB 0 25 2.5 q5irKT*Hs
         WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 J8T?=%?=
XL/?v" /
         UNITS MM ,,Dwb\B}
         END MMMuT^X
         GOALS d8|bO#a%9
         ELEMENTS 5 z]NzLz9VfL
         FNUM 2 .."=
         BACK 0 0 Qg\OJmv
         TOTL 10 0.1 a|*{BlY
         STOP MIDDLE u'o."J^&'
         STOP FREE oCBZ9PGkK
         RT 0.5 6dRxfbL
         FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0  FWT 5.0 3.0 1.0 1.0 1.0 O43emL3
         NPASS 40 kAF[K,GG
        GLASS POSITIVE  O S-NPH3 Jv*(DFt!v
        GLASS NEGATIVE qeK_w '
        O S-FPM3 ohHKZZ
         ANNEAL 200 20 Q J!$q"0G'WT
         COLORS 3 XNwZSW
         SNAPSHOT 10 O<0G\sU
         QUICK 33 40 r*|#*"K"a
         END cax]lO
         SPECIAL PANT X\r?g
_]~gp.
         END ohFUy}y
         SPECIAL AANT ~bp^Q| wM
        END v'"0Ya
         GO

我们运行它，并在一分钟内看到它找到的最佳镜头，如下所示。我们使用DSEARCH为我们创建的MACro对镜头进行了更多优化。像质非常好，至少在20摄氏度的温度下是这样的。
现在我们要检查热特性。在WorkSheet™（WS）中，将外壳指定为铝6061，如上所述。然后删除厚度求解，因此随着温度的变化镜头不会自动重新聚焦。在WS中，键入NTOP以删除求解。现在准备另一个MACro来启动此镜头的热分析。

c:SA#.
    THERM 9'tElpDJ6#
    ATS 50 2 v-;j44sB
    ATS 100 3 pXfg{2
    END

运行此程序，程序将镜头的副本放在ACON 2中，重新计算50度，在ACON 3中设置100度。

单击ACON 2的按钮，......没有任何变化！光扇曲线看起来与ACON 1相同。ACON 3在100度时也几乎相同？
镜头非常令人满意。
如果达不到我们的要求怎么办？我们将优化三个ACON时候，控制像质。这应该能解决该问题。
我们也可以尝试使用其他的玻璃组。
本课程展示了如何使用SYNOPSYS™中的工具设计无热化镜头并不困难。

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