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optics1210 2019-01-24 14:29

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。 z12[vN  
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)。 .Lo$uKsW$l  
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”。 5n r}5bum  
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

,~FyC_%*  
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。 #lQbMuR  
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:
ics  
    CHG !%NxSJ  
    ALPHA A6061 EA2BN}  
    END
.s|n}{D_i  
x{u_kepv[k  
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。
!o*BRR*  
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。
GEwgwenv  
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。  M}}9  
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。
@QtJ/("&WC  
    CORE 14 #$%9XD3  
        DSEARCH 1  QUIET gLQWL}0O  
         SYSTEM K;G1cFFyG  
         ID DSEARCH ATHERMAL a=k+:=%y  
         OBB 0 25 2.5 &by,uVb=|{  
         WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 UuAn`oYhV  
0G9@A8LU  
         UNITS MM je.jui"  
         END 3mZX@h@  
         GOALS <"/Y`/  
         ELEMENTS 5 JiP]F J;  
         FNUM 2 F&;g< SD  
         BACK 0 0 SxC$EQ gL  
         TOTL 10 0.1 [X)+(-J  
         STOP MIDDLE jDcE_55o  
         STOP FREE JGf6*D"O  
         RT 0.5 j*Q/vY!T  
         FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0  FWT 5.0 3.0 1.0 1.0 1.0 >DQl&:-)t  
         NPASS 40 ('W#r"  
        GLASS POSITIVE  O S-NPH3 J$&!Y[0  
        GLASS NEGATIVE {O#=%o[  
        O S-FPM3 A) p}AEBc  
         ANNEAL 200 20 Q 9#/z [!  
         COLORS 3 b ^ ly  
         SNAPSHOT 10 -hL8z$}  
         QUICK 33 40 0gHJ%m9s  
         END  ~MyP4x/  
         SPECIAL PANT '/b,3:  
Xgd!i}6Q  
         END XYWGX;.=  
         SPECIAL AANT O?D*<rwD  
        END 1;SW% \M  
         GO
LcE!e%3  
;%]Q%7  
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。 6=90 wu3  
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。
h(]O;a-  
    THERM oj$D3  
    ATS 50 2 X~5TA)h;~  
    ATS 100 3 xv's52x  
    END
&B#HgWud  
2y#4rl1Utx  
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。
waQNX7Xdn  
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? jr*A1y*  
镜头非常令人满意。 sBu=@8R]y  
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。 #; E,>0  
我们也可以尝试使用其他的玻璃组。 C $aiOK-]+  
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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