[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。 ;|%dY{L-  
4S0>-?{  
#(Or|\t  
bte~c  
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： x LBQ  
zZ-wG  
    RLE mwv(
j_  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 .k{ j]{k  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' >M
!xiQX  
     LOG      124 8$N8}q%  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 z(uZF3  
     APS               1 Q\ ^[!|  
     UNITS MM   wle@vCmr  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 !M<{E*  
     MARGIN       1.270000 WnFG{S{s  
     BEVEL       0.254001 $S*4r&8ZD  
       0 AIR K[\'"HyQ,X  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 :m=m}3/:  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 _;A $C(  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 `pZs T ^G[  
       1 CTE   0.255000E-05 /76 1o\Q  
       1 GTB U    'SILICON         ' 6!iJ;1PeE  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 j Ib  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 ~\nBjM2  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR v}G]X Z8  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 C) QKPT  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 et,GrL)l  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 >C WKH~  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 E{xVc;t  
       3 CTE   0.550000E-05 V5"CSMe  
       3 GTB U    'GE              ' ;Lw{XqT  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 (fD ;g9  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 d&cU*  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR HJ?+A-n/  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 ~sQjl]  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 ? Q@kg  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 PeX1wK%f  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 e)nimq
{6  
       5 CTE   0.550000E-05 ){s*n=KIO  
       5 GTB U    'GE              ' M x5`yT7  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 (LvS :?T}  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 _,Fny_u=;  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR m4k Bj*6c{  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 HWns.[  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 <HWS:'1  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 S,fCV~Cio?  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 T&Xl'=/  
       7 CTE   0.255000E-05 |XY
En7^r  
       7 GTB U    'SILICON         ' {C
`GW}s{4  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 |9xI_(+{kP  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 T
G48%L  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR $FH18  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 }g+;y  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR ~Vh(6q.oT  
     END {P9J8@D  
>t,M  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序，首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST v1U?&C  
os3 8u!3-  
这个镜头未为空气间隔分配系数。我们用CHG文件来处理问题，分配铝型6061的系数： o!TQk{0  
{ kSf{>Ia  
    CHG (w(  
    ALPHA A6061 _R|Ify#J  
    END \e=_ 2^v!_  
9L0GLmLk1u  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro： %\O#&=$E  
A*h{Lsx;  
    THERM +1JH  
    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 #mR4fst  
    END :pX`?Ew`g  
h-a!q7]l  
Mk 0+D#  
\mM<\-'p  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 g]@(E  
#qU-j/Qf  
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。 >DM44  
2A`A\19t  
[sV"ws  
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。 -W{DxN1  
"|Fy+'5}  
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。 MiT}L  
nL@KX>  
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： 8kE]_t  
FLal}80.o:  
    THERM WFR?fDtE  
    COE 1 STYRENE %)jxW
{  
    TCHANGE 1 ]=rht9),"  
    5 'AGto'Yy;  
    ATS 100 2 'X).y1'  
    END 4EI7W,y  
)C(>H93  
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： UsGa  
@}_WE,r  
    ACON 1 T#%/s?_>.  
    PANT M}:=zcZ l  
    VY 4 TH 1000 -1000 C$Lu]pIL*  
    VY 5 TH 1000 -1000 Tm^89I]L  
    END X)SDG#&+bF  
!IU.a90V  
    AANT e+v({^
k  
    ACON 1 Wc3kO'J  
    M 0 1 A DELF a)Q!'$"'  
    M 8.103249 1 A P YA 1 <99M@ cF  
j.~!dh$mg  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 6K cD&S/  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 AT2v!mNyCw  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 `.x$7!zLC  
1"8yLvtn  
    ACON 2 mS>xGtD&K  
    M 0 1 A DELF ]3
ONFa  
AL/?,%F  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   M7f;Pa  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 eD$M<Eu  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 )m6M9eC  
    END MUOa@O,  
tMj;s^P1  
    SNAP i| \6JpNA:  
    SYNO 20 MULTI kP#e((f,  
kdz=ltw  
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。 |r ue=QZ  
O/:UJ( e{  
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。 >56>*BHD  
8u[-'pV!  
SYNOPSYS™ 现已更新至 2023 最新版本，扫码添加工作人员可申请免费试用。 ly% F."v  
umz;F  
6
nhMP$h  
\txbhWN  
Sxjub&=  
FZreP.2)!  
bo.(zAz