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。 %GIla*
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）。 Wl,yznT
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”。 /2z2a-!r
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：

JAn3
    CHG VOiphw`
    ALPHA A6061 \GkcK$Y
    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。

1-,l|K
    CORE 14 FYi<+]HZ
        DSEARCH 1  QUIET ~p8!Kb6
         SYSTEM /RMep8&
         ID DSEARCH ATHERMAL Qejzp/2
         OBB 0 25 2.5 abF_i#
         WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 qv<VKJTi6]
ND`~|6yb
         UNITS MM rUuM__;d
         END ~vt8|OOo0
         GOALS rN*4Y
         ELEMENTS 5 yb]a p
         FNUM 2 `zvYuKQ.}
         BACK 0 0 xE}q(.]
         TOTL 10 0.1 "kL5HD]TC
         STOP MIDDLE yK{~
         STOP FREE ._nhW*
         RT 0.5 1\3n
         FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0  FWT 5.0 3.0 1.0 1.0 1.0 QM$?}>:
         NPASS 40 .z9JoQ
        GLASS POSITIVE  O S-NPH3 g6~uf4;
        GLASS NEGATIVE :8rqTBa`
        O S-FPM3 R` N-^x
         ANNEAL 200 20 Q 6dNo!$C^
         COLORS 3 } o=g)
         SNAPSHOT 10 Kg%_e9nj#
         QUICK 33 40 /1^%32c
         END TN0dfba[
         SPECIAL PANT U_!6pqFc
ruA!+@or
         END \:Nbl<9(9
         SPECIAL AANT 6g!t1%Kb
        END 9SU;c l
         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。

g.veHh|;_
    THERM =T+<>/[
    ATS 50 2 jfI|( P
    ATS 100 3 Bt.WRRpAB
    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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