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小火龙果 2023-08-09 09:41

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五:无热化红外望远镜

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。 2g9 G{~,@g  
^04Q%,  
Hy"x  
2O"P2(1}v  
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: Q zZ;Ob]'  
HpEQEIvt  
    RLE D0(xNhmKz  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 I V%VU  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' \AUI|M;'  
     LOG      124 Xb !MaNm)  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 I]"96'|N  
     APS               1 9z;HsUv  
     UNITS MM   -V"22sR]  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 '1fNBH2  
     MARGIN       1.270000 m@`8A  
     BEVEL       0.254001 $uui:wU%Q  
       0 AIR R`";Z$~{  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 R:JX<Ba  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 "jecsqCgK0  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 B<8N96fx  
       1 CTE   0.255000E-05 d8SE,A&  
       1 GTB U    'SILICON         ' ;g_> ;tR/  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 GSoZx0  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 H+}"q$  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR MC((M,3L  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 vkS)E0s  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000  rdnno  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 o[ENp'r  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 .I VlEG0  
       3 CTE   0.550000E-05 5 )2:stT73  
       3 GTB U    'GE              ' ^[Ua46/"m  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 dLsn\m>  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 Dlo xrdOY&  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR Bx"7%[  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 5G0 $  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 SYeadsvF  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 xt'tL:d  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 f\;65k_jq  
       5 CTE   0.550000E-05 6+V\t+aug  
       5 GTB U    'GE              ' cw&Hgjj2  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 )2UZ% ?V#  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 < XTU8G  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR k *R<,  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 1iL 'V-y  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 'sp-%YlM -  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 cH<q:OYi  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 Sx*oo{Kk%  
       7 CTE   0.255000E-05 %xlqF<  
       7 GTB U    'SILICON         ' ~.PO[hC  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 Hv]7e|  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 x 5dWBGH  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR ~ `>e5OgOJ  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 ,U )"WLmY  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR Bb&^ {7  
     END FtufuL?JS  
KtS)'jf  
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。在命令窗口输入THERM TEST r4x3$M c  
iDl;!b&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: o!E v;' D  
Cp^@zw*/  
    CHG Y\],2[liF  
    ALPHA A6061 + SZYg[  
    END KucV3-I  
d1!i(MaV!  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: #tt?!\8C  
<";,GaZQ  
    THERM ,=(Z00#(  
    ATS 100 2   !将100℃时镜头副本放到ACON2中,所有参数随温度变化而改变 I"AYWo?  
    END 9/SXs0  
6#}93Dgv4  
oHM ]  
$@\mpwANl  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 G.+l7bnZM  
?^' 7+8C*J  
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。 $d+DDm1o  
#8{F9w<Rf  
?#0snlah|  
图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法,使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分,外套管从表面4向右延伸,经过下一个镜片,然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 G{aT2c  
?EMK8;  
再次返回ACON 1,WorkSheet仍然打开,创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 ]DFXPV  
#6+ FY+/  
< `qRA]  
现在我们必须告诉程序,从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件: \&V0vN1  
C0.'_  
    THERM gw+9x<e  
    COE 1 STYRENE {qKxz9.y  
    TCHANGE 1 IM=bK U  
    5 e]ig!G]  
    ATS 100 2 qo+N,x9o  
    END bLz*A-  
;;5Uwd'-  
我们运行这个程序,ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度,以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务,我们使用优化程序。这是我们的MACro: JXiZB 8}  
ezhDcI_T  
    ACON 1 ?!w^`D0}o  
    PANT B}OY /J/*8  
    VY 4 TH 1000 -1000 3 <|`0pt}  
    VY 5 TH 1000 -1000 !DjvsG1x  
    END ?[ly`>KpJ  
NIZ<0I*5  
    AANT "%WgT2)m.  
    ACON 1 (VyNvB  
    M 0 1 A DELF 2^~<("+w  
    M 8.103249 1 A P YA 1 +i `*lBup$  
TAL/a*7\  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 dGZntT 2D  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 +ww^ev%  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 #gQF'  
>,C4rC+:XN  
    ACON 2 G DSfT{kK\  
    M 0 1 A DELF .F&9.#>  
h*0S$p<[1  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   'f8(#n=6qP  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 2.}R  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 t^=U*~  
    END 7>o .0  
0X..e$ '  
    SNAP !yjo   
    SYNO 20 MULTI z `8cOK-  
NW$H"}+o  
9z m|Lbj  
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。 (A k\Lm  
[~5p>'  
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。 ~CRSL1?  
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