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    [原创]无热化红外望远镜:SYNOPSYS 光学设计软件 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2018-09-28
    — 本帖被 cyqdesign 从 光学理论,设计与产业化 移动到本区(2018-12-29) —

    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会发生什么。 我们从下面的镜头开始。

    这是示例文件中的镜头X11,我们调整了最后一个空气间隔以改善焦点。 以下是此示例的RLE文件:

        ID  FOUR  ELEMENT  INFRARED  OBJECTIVE

        WAVL  4.000000  3.250000  2.500000

        APS                1

        UNITS  MM

        OBB  0.000000   3.00000   30.00000   0.00000   0.00000   0.00000   30.00000

        MARGIN      1.270000

        BEVEL       0.254001

        0 AIR

        1 RAD   163.0500000000000   TH   4.50000000

        1 N1  3.42403414  N2 3.42836910  N3 3.43782376

        1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01

        1 CTE    0.255000E-05

        1 GTB  U      'SILICON '

        1 EFILE  EX1    31.417334   31.417334   31.671335   0.000000

        1 EFILE  EX2    31.014427   31.417334    0.000000

        2 RAD    255.4500000000000   TH   5.55000000  AIR

        2 AIR

        2 EFILE  EX1    31.014427   31.417334    31.671335

        3 RAD    -721.5000000000000   TH    3.60000000

        3 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029

        3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01

        3 CTE    0.550000E-05

        3 GTB  U    'GE          '

        3 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644    0.000000

        3 EFILE   EX2   30.633643   30.633643    0.000000

        4 RAD     -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR

        4 AIR

        4 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644

        5 RAD     145.5000000000000    TH    3.15000000

        5 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029

        5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01

        5 CTE    0.550000E-05

        5 GTB  U  'GE           '

        5 EFILE  EX1   27.236976   27.236976   27.490977  0.000000

        5 EFILE  EX2   26.712556   27.236976     0.000000

        6 RAD    120.4500000000000  TH    13.20000000 AIR

        6 AIR

        6 EFILE  EX1   26.712556   27.236976   27.490977

        7 RAD    255.0000000000000   TH    4.50000000

        7 N1  3.42403414  N2  3.42836910  N3  3.43782376

        7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01

        7 CTE    0.255000E-05

        7 GTB U       'SILICON        '

        7 EFILE  EX1   27.355510   27.355510   27.609511  0.000000

        7 EFILE  EX2   27.165926   27.355510    0.000000

        8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR

        8 AIR

        8 EFILE  EX1   27.165926   27.355510   27.609511

        9 RAD     -405.0000000000000   TH   0.00000000 AIR

        9 AIR

        END

    让我们假设这个镜头必须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。现在的性能如何? 为了找到答案,我们运行THERM程序,首先测试是否存在所有必需的系数。

        SYNOPSYS AI>THERM TEST

        WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES

        ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS

        SYNOPSYS AI>

    实际上,这个镜头从未为空气间隔分配系数。 我们用CHG文件解决了这个问题,分配铝型6061的系数:

        CHG

        ALPHA A6061

        END

    现在我们可以激活热追踪。 我们创建并运行一个新的MACro:

        HERM

        ATS 100 2

        END

    这将镜头的副本放在多重结构2中,所有参数也都随着温度从默认的20到100度的变化而变化,这是ACON 2现在的样子

    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好处。 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显示中的表面4。 我们怀疑以下空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上,所需的变化必须非常小,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。

    实际上,图像几乎汇聚在焦点上,并且改变非常小,从65.7到65.577。 我们越来越近了。 现在我们必须找出一种方法,使元件3以那种方式随温度移动。 有时可行的一个技巧是设计具有外套管的单元,外套管从表面4向右延伸,经过下一个元件,然后使用内套管返回中途并保持这些元件。 如果外套管由铝制成,内部由塑料制成,则元件3的净运动将小于全铝套管的净运动。

    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 。现在点击表面4和5之间的透镜图中的轴。插入虚拟表面。

    现在我们必须告诉程序,从5到6的膨胀系数与默认的铝不同。 关闭WS并创建一个新的THERM文件:

        THERM

        COE 1 STYRENE

        TCHANGE 1

        5

        ATS 100 2

        END

    我们运行这个,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:

        ACON 1

        PANT

        VY  4  TH 1000 -1000

        VY  5  TH 1000 -1000

        END

        AANT

        ACON 1

        M  0  1  A  DELF

        M  8.103249  1  A  P  YA  1

        GSO  0.5  5.332000  3  M  0

        GNO  0.5  1  3  M  0.5

        GNO  0.5  1  3  M  1.0

        ACON 2

        M  0  1  A  DELF

        GSO  0.5  5.332000  3  M  0

        GNO  0.5  1 3  M  0.5

        GNO  0.5  1 3  M  1.0

        END

        SNAP

        SYNO  20  MULTI

    这将尝试在两个温度下保持系统聚焦并尝试同时保持图像质量。 我们运行这个,现在ACON 2中的镜头比以前更好:

    有一些图像质量下降,但在合理范围内,焦点仍然在应该的地方,即使温度变化。现在注意表面5的位置。这告诉你两个套管必须延伸到哪里以及它们应该连接的位置。不受温度影响并不困难。

    一些评论是有条不紊的。我们已经为TH变量输入了清楚的限制,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。 (有些变化可能会改变这种情况,我们必须小心。)我们还没有实现这些选项来解释是将镜头放在元件的左边还是右边,因为对于此示例,扩展被默认应用于正确的地方。是的,有时不受温度影响确实更复杂,您可以参考用户手册,以获得有关此强大功能可用于更艰难任务的选项的完整说明。

    详情请咨询:sales@asdoptics.com      027-87582688

    [ 此帖被optics1210在2019-01-16 23:04重新编辑 ]
     
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