[原创]SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五：无热化红外望远镜 [复制链接]

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。 Qz[~{-<  
aY8>#t?  
PK!=3fK4\F  
Ij/c@#q.  
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： P4ot,Q4  
c tTbvXP  
    RLE =<R77rnY&  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 yD5T'np<4  
     FNAME 'X11.RLE                                           '
:^! wQ""  
     LOG      124 rVFAwbR  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 qDNqd  
     APS               1 t~Ds)  
     UNITS MM   980[]&(  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 2"JIlS;J}7  
     MARGIN       1.270000 b8Y1.y"#  
     BEVEL       0.254001 3v5]L3  
       0 AIR prhFA3 rW.  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 |L<oKMZY  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 {v<Ig{{V  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 Pgs4/  
       1 CTE   0.255000E-05 t9W_ [_a9  
       1 GTB U    'SILICON         ' Dy0cA| E  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 qvhTc6oH  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 7@|(z:uw  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR H&`p9d*(e  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 vQYd!DSh  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 d),@&MSN  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 h`?0=:Tru  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 03AYW)"}M  
       3 CTE   0.550000E-05 xlv:+  
       3 GTB U    'GE              ' 3-~_F*%ST  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 Fl^.J<Dz  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 s XRiUDP`  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR X
R]]g+Z  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 sw8Ic
\vT  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ,HYz-sK.  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 %\%1EZQ%  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 auaFP-$`f  
       5 CTE   0.550000E-05 _N0x&9S$  
       5 GTB U    'GE              ' J1yy6Wq3
[  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 i#
iY;R8  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 jZe]zdml  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR \D>'  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977  H[fD >  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 k;l^wM  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 Y=/HsG\W]  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 c{s<W}3Ds  
       7 CTE   0.255000E-05 * vEG%Y  
       7 GTB U    'SILICON         ' >0T0K`o  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 u,4,s[  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 5rfGMk<  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR ^~eT#Y8  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 X*}S(9cg\i  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR -GH#nF3G  
     END qeH#c=DQ  
Vy&F{T;$  
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 /QD}_lh;,  
1h"0B  
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： X7Cou6r  
X}h{xl
 
    CHG MoO jM&9  
    ALPHA A6061 at ]Lz_\  
    END /,$6`V  
^5QSV\X  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： ]'DtuT?Z  
pG:FDlR~  
    THERM I^0bEwqZ~  
    ATS 100 2   ！将100℃时镜头副本放到ACON2中，所有参数随温度变化而改变 bXC;6xZV  
    END Q3_ia5 `O  
U_Emp[  
-Y2h vC  
,`S"nq  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 dD@T}^j *|  
M@ ! {m  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先，单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet（单击按钮），然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上，所需的变化量应该非常小，因此将速度滑块滑到底部附近，然后将“间距”滑块向右滑动，如图所示。 i!ejK6Q  
e8--qV#<  
?v8B;="#w  
图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.828变化到65.625。 现在我们必须找出一种方法，使镜片3以同样的方向随温度移动。一个可行的方案是设计具有外套管的部分，外套管从表面4向右延伸，经过下一个镜片，然后使用内套管返回并保持这些元件。 如果外套管由铝制成，内部由塑料制成，则镜片3的净运动将小于全铝套管的净运动。 YmNBtGhT  
}eULcgRG  
再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击添加表面按钮。现在点击图中的透镜表面4和5之间的轴。插入虚拟表面。 j;J4]]R;o  
qf(!3  
现在我们必须告诉程序，从表面5到表面6的膨胀系数与默认的铝的热膨胀系数不同。关闭WS并创建一个新的THERM文件： .'L@$]!G  
SN\;&(
?G  
    THERM X;6&:%ZL@^  
    COE 1 STYRENE Xp4pN{
he  
    TCHANGE 1 52{jq18&  
    5 ){L`hQ*=w  
    ATS 100 2 oC^-" (#  
    END ,hYUxh45  
/8Ca8Ju  
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： 3:dQN;=  
- 
"h {B  
    ACON 1 q J@XVN4
 
    PANT & i)p^AmM  
    VY 4 TH 1000 -1000
Z\4l+.R`  
    VY 5 TH 1000 -1000 I>C;$Lp]  
    END | t3_E  
wvBJ?t,  
    AANT M)i2)]FS  
    ACON 1 DLJu%5F  
    M 0 1 A DELF n)^B0DnIk  
    M 8.103249 1 A P YA 1 MJ4+|riB  
;_1D-Mf  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 ,^`+mP  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 f.,S-1D]h  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 GwxfnCKi9  
KZsSTB6J  
    ACON 2 !C&}e8M|eX  
    M 0 1 A DELF 1
g^N7YF  
<Mxy&9}ic  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   p/4GO
U5g  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 X3<<f`X  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 1`X{$mxw  
    END OqHD=D[  
?.,..p  
    SNAP /2~qm/%Q  
    SYNO 20 MULTI bt-y6,> +E  
vqJiMa j@Z  
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。 u\Tq5PYXt  
[ !].G=8  
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。 Bd31> %6  
O{%yO=`r  
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