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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

j@:L MR>  
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”。 /2z 2a-!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

0 Hq$h  
其中αg是玻璃的热膨胀系数,n是折射率,dn/ dt取自玻璃库。 我们的想法是在图表上选择两种玻璃并绘制一条连接它们的线。 将此线向右延伸至1/V等于零的位置。纵坐标轴读取的截距值是透镜绝热所需的壳体的CTE。 '.bMkty#  
该特征需要知道壳体材料的热膨胀系数。 我们打开镜头文件并声明该材料为铝6061:
JAn3  
    CHG VOiphw`  
    ALPHA A6061 \GkcK$Y  
    END
U9 If%0P  
dzcPSbbpt  
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。
LO2sP"9  
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。
?LW1D+  
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。 _Ih~'Y Fd  
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 TN0d fba[  
         SPECIAL PANT U_!6pqFc  
ruA!+@or  
         END \:Nbl<9(9  
         SPECIAL AANT 6g!t1%Kb  
        END 9SU;c l  
         GO
^ sz4rk  
p_}OtS;  
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。 i JQS@2=A  
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
_kar5B$  
Gz kf  
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。
h-6kf:XP%  
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? =XqmFr;h  
镜头非常令人满意。 \oaO7w,:"  
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。 <8'}H`w%  
我们也可以尝试使用其他的玻璃组。 n0cqM}P@;!  
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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