SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五:无热化红外望远镜
9mkt.>$ 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质量如何变化。 我们从下面的实例镜头开始。 Pq`]^^=be' 这是示例镜头X11,我们调整了最后一个空气间隔来改善焦点。 以下是此示例的RLE文件: xlF$PpRNM ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVE m\|I.BUG WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 zh)qo APS 1 B*E:?4(<P UNITS MM QbqEe/*$_ OBB 0.000000 3.00000 30.00000 0.00000 0.00000 0.00000 30.00000 @#Jc!p7) MARGIN 1.270000 cP63q|[[ BEVEL 0.254001 r>4.{\C 0 AIR M >Yx_)<U 1 RAD 163.0500000000000 TH 4.50000000 .r+ u pY 1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376
!]4'f/ 1 DNDT 1.336E-04 1.336E-04 1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 =@;uDu:Q 1 CTE 0.255000E-05 P4"_qxAW 1 GTB U 'SILICON ' .T?9-`I9 1 EFILE EX1 31.417334 31.417334 31.671335 0.000000 !vHUe*1a{ 1 EFILE EX2 31.014427 31.417334 0.000000 c?5e| dZz 2 RAD 255.4500000000000 TH 5.55000000 AIR ^il'Q_-{ 2 AIR x|n2,3% 2 EFILE EX1 31.014427 31.417334 31.671335 mR:G,XytxM 3 RAD -721.5000000000000 TH 3.60000000 +[Nc";Oy 3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 w+gA3Dg 3 DNDT 4.100E-04 4.100E-04 4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 54s+4R FL 3 CTE 0.550000E-05 2 /O/h
3 GTB U 'GE ' H2`aw3 3 EFILE EX1 30.633643 30.633643 30.887644 0.000000 >t')ZSjRs 3 EFILE EX2 30.633643 30.633643 0.000000 v.H00}[. 4 RAD -1590.0000000000000 TH 65.70000000 AIR 6"C$]kF? 4 AIR VnW]-P*: 4 EFILE EX1 30.633643 30.633643 30.887644 .^8 x>~ 5 RAD 145.5000000000000 TH 3.15000000 G\&4_MS 5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 2[: *0 DV# 5 DNDT 4.100E-04 4.100E-04 4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 .t|vwx 5 CTE 0.550000E-05 _P.+[RS@ 5 GTB U 'GE ' X(kyu,w 5 EFILE EX1 27.236976 27.236976 27.490977 0.000000 2i`N26On 5 EFILE EX2 26.712556 27.236976 0.000000 &PWz4hZ 6 RAD 120.4500000000000 TH 13.20000000 AIR Q]Q]kj2 6 AIR DZKVZ_q 6 EFILE EX1 26.712556 27.236976 27.490977 &(3kwdI 7 RAD 255.0000000000000 TH 4.50000000 FglCqO} 7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 syhTOhOX 7 DNDT 1.336E-04 1.336E-04 1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 ORk8^0\ 7 CTE 0.255000E-05 {^ 1s 7 GTB U 'SILICON ' EeC5HgIU'C 7 EFILE EX1 27.355510 27.355510 27.609511 0.000000 67Rsd2 7 EFILE EX2 27.165926 27.355510 0.000000 c<)C3v 8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR T(%U$ea-S 8 AIR ,":_=Tf. 8 EFILE EX1 27.165926 27.355510 27.609511 rCqcl 9 RAD -405.0000000000000 TH 0.00000000 AIR #?L%M 9 AIR "?a(JC END f@&C
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\tE2@ 镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序,首先测试是否所有需要的系数都存在。 J&4LyIpQ SYNOPSYS AI>THERM TEST v+ dt1; bv,_7UOG WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES l@7Xgsey ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS .n1]Yk;,1 SYNOPSYS AI> ,y@`= <kIg>+ 这个镜头未为空气间隔分配系数。 我们用CHG文件来处理问题,分配铝型6061的系数: u! `oKe; CHG C*Avu ALPHA A6061 r!+-"hS! END aY7kl ~t\Hb8o 现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: (r,tU( HERM c-8Pc]+g ATS 100 2 TMZg GUn END Qag@#!&n e!wBNcG2 镜头的副本将放在多重结构2中,所有参数也都随着温度从20到100度的范围变化。 这是ACON 2现在的样子 >v^Bn|_/ 镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 g(m3
& 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变化。 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选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上,所需的变化量应该非常小,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。 Z[:fqvXQ 图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.7变化到65.577。 9NvV{WI-1 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 (5Q,d [B 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 。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 7Fb |~In<Z 现在我们必须告诉程序,从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。 关闭WS并创建一个新的THERM文件: :9!?${4R THERM tkU"/$Vi\ COE 1 STYRENE &qqS'G* TCHANGE 1 i_T8Bfd: 5 F3[3~r ATS 100 2 u(V4KUk END /]4[b!OTJ f;M7y:A8q, 我们运行这个程序,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: 1!<k-vt ACON 1 E ?(+v PANT v
WKUV| VY 4 TH 1000 -1000 Qk?;n F VY 5 TH 1000 -1000 >AIkkQT END lgp-/O"T ]l.y/pRP5[ AANT l%]S7|PKx ACON 1 >(+g:p M 0 1 A DELF .r!:` 6 M 8.103249 1 A P YA 1 Mrpn^C2) Kj;gxYD>6 GSO 0.5 5.332000 3 M 0 G3vKA&KZ GNO 0.5 1 3 M 0.5 `Cy-*$$ GNO 0.5 1 3 M 1.0 ]h8[b9$<") $r} )j~c ACON 2 A9^t$Ii M 0 1 A DELF sp*_;h3' 7N0V`&}T GSO 0.5 5.332000 3 M 0 #xZ7% GNO 0.5 1 3 M 0.5 4r5trquC GNO 0.5 1 3 M 1.0 iDej{95 END 2VaQxctk "C 7-^R# SNAP _/0vmgQ& SYNO 20 MULTI V~p/P _IiTB 这将尝试在两个温度下保持系统聚焦并保持图像质量。 我们运行这个宏,现在ACON 2中的镜头比以前更好: .T0w2Dv/ 图像质量有下降,但仍在合理范围内,即使温度发生变化,焦点仍然能够保持聚焦。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸的地方及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。 N3 qtq9{ 我们已经为TH变量输入了确定的限制,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。您可以参考用户手册,以获得有关此功能的完整。
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