SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五:无热化红外望远镜
1aCpeD4|) 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。 <Y2$'ETD 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: ]hoq!:>M1 ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVE b};o: WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 p@[ fZj APS 1 yxU9W,D v UNITS MM > >KCd OBB 0.000000 3.00000 30.00000 0.00000 0.00000 0.00000 30.00000 P,F
eF'J^ MARGIN 1.270000 e`OQ6|.k8 BEVEL 0.254001 bdG@%K', 0 AIR d ez4g 1 RAD 163.0500000000000 TH 4.50000000 =%7s0l3z 1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 F\L!.B 1 DNDT 1.336E-04 1.336E-04 1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 _l"nwEs 1 CTE 0.255000E-05 YPf? 1 GTB U 'SILICON ' U4<c![Pp. 1 EFILE EX1 31.417334 31.417334 31.671335 0.000000 e<[ ] W4"A 1 EFILE EX2 31.014427 31.417334 0.000000 1<5Ug8q 2 RAD 255.4500000000000 TH 5.55000000 AIR K1Uq`T J 2 AIR VCJOWUEO1 2 EFILE EX1 31.014427 31.417334 31.671335 '+27_j 3 RAD -721.5000000000000 TH 3.60000000 c&FOt 3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 v^vi *c 3 DNDT 4.100E-04 4.100E-04 4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 \4^rb?B 3 CTE 0.550000E-05 V; CPn 3 GTB U 'GE ' `E?0jQ 3 EFILE EX1 30.633643 30.633643 30.887644 0.000000 M.r7^9 P 3 EFILE EX2 30.633643 30.633643 0.000000 a^pbBDi
W 4 RAD -1590.0000000000000 TH 65.70000000 AIR $/B~ bJC 4 AIR =:]v~Ehq 4 EFILE EX1 30.633643 30.633643 30.887644 akU2ToP 5 RAD 145.5000000000000 TH 3.15000000 XM,slQ 5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 \"Y,1in# 5 DNDT 4.100E-04 4.100E-04 4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 Bc[~'gn 5 CTE 0.550000E-05 o:fe`#t 5 GTB U 'GE ' u3GBAjPsIk 5 EFILE EX1 27.236976 27.236976 27.490977 0.000000 PMV,*`"9"A 5 EFILE EX2 26.712556 27.236976 0.000000 >%0$AW|Exu 6 RAD 120.4500000000000 TH 13.20000000 AIR )>S,#_e*b 6 AIR -]H~D4ng 6 EFILE EX1 26.712556 27.236976 27.490977 7B (%2 7 RAD 255.0000000000000 TH 4.50000000 -Ou.C7ol 7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 +yHz7^6-5 7 DNDT 1.336E-04 1.336E-04 1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 \7"|'fz 7 CTE 0.255000E-05 I
"~.p=' 7 GTB U 'SILICON ' J}:.I> 7 EFILE EX1 27.355510 27.355510 27.609511 0.000000 Zd-6_,r 7 EFILE EX2 27.165926 27.355510 0.000000 XclTyUGoK+ 8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR {svo!pN: 8 AIR =R|XFZ, 8 EFILE EX1 27.165926 27.355510 27.609511 n2hV}t9O 9 RAD -405.0000000000000 TH 0.00000000 AIR 1{
%y(?` 9 AIR ]L7A$sTUQ END 9;?u% Zo yO[# 镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序,首先测试是否所有需要的系数都存在。 ^}B,0yUu' SYNOPSYS AI>THERM TEST HP1QI/*v G7Sw\wW WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES d%"XsbO ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS +ovK~K$A SYNOPSYS AI> G+t:]\ $t(v `, 这个镜头未为空气间隔分配系数。 我们用CHG文件来处理问题,分配铝型6061的系数: |f#hGk6 CHG m(6d3P ALPHA A6061 A>1$?A8Q END cN8Fn4gq >m,hna]RZ 现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: Oo}h:3? HERM O'mcN* ATS 100 2 _wS=*-fT END "+-
'o+ DylO;+ 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 q!eE~O;A 镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 [eDrjf3m 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。 49$<:{ ~ 图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.7变化到65.577。 VNHceH 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 7|DG1p9C 再次返回ACON 1,WorkSheet仍然打开,创建一个检查点并单击Add Surface按钮 。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。
H.@$#D 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: \}s/<Q THERM %+N]$Q COE 1 STYRENE iM)K:L7d TCHANGE 1 SG&,o=I$ 5 A51
a/p# ATS 100 2 v$|~
g'6 END ?K>)bA&l' <46&R[17M 我们运行这个程序,ACON 2确实发生了变化。 现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度,以便按照我们的意愿进行最佳补偿。 对于此任务,我们使用优化程序。 这是我们的MACro: K)7T]z` ACON 1 ZH_$Q$9 PANT ,,gMUpL7_8 VY 4 TH 1000 -1000 G?1GkR VY 5 TH 1000 -1000 L7-BuW}& END W2
-%/ z'EQdQ) AANT P1Hab2%+ ACON 1 Q&eyqk M 0 1 A DELF g<W]NYm M 8.103249 1 A P YA 1 olE(#}7V d Fy$ w= GSO 0.5 5.332000 3 M 0 4,I,f>V GNO 0.5 1 3 M 0.5 Jr2yn{s=S GNO 0.5 1 3 M 1.0 kGYpJg9= J:yv82 ACON 2 b>;?{ M 0 1 A DELF 9|1msg4 yYA*5
7^A GSO 0.5 5.332000 3 M 0 .gx^L=O: GNO 0.5 1 3 M 0.5 G%
tlV&In GNO 0.5 1 3 M 1.0 {EoYU\x END /iU<\+ H *#T:
_ SNAP DM^0[3XuV5 SYNO 20 MULTI A@}5'LzL
'"B 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: WNGX`V,d 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。 3^7+fxYWo 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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