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optics1210 2019-01-24 14:29

SYNOPSYS 光学设计软件课程二十一:设计无热化镜头

FPuF1@K  
本课程将介绍如何设计一个必须在宽温度范围内保持对焦的镜头。 ddeH-Z  
首先,我们必须讨论“achrotherm”的概念,它适用于同时校正色差和温度变化的镜头。这个理论实际上非常简单,你可以阅读Applied Optics Vol.33,NO.34,8009 - 8013(1994年12月1日)。 b@N*W]  
要设计这种系统,必须选择符合特殊要求的两种类型的玻璃。 可以使用玻璃库显示(MGT)找到它们,在此处单击“图形Graph”按钮,然后选择“热属性Thermal”。 wArtg'=X  
在这种情况下的图表显示横坐标上的数量1/V和纵坐标上的数量β。 后者定义为

}mQh^  
其中αg是玻璃的热膨胀系数,n是折射率,dn/ dt取自玻璃库。 我们的想法是在图表上选择两种玻璃并绘制一条连接它们的线。 将此线向右延伸至1/V等于零的位置。纵坐标轴读取的截距值是透镜绝热所需的壳体的CTE。 TSYe ~)I  
该特征需要知道壳体材料的热膨胀系数。 我们打开镜头文件并声明该材料为铝6061:
fK9wr@1  
    CHG :eTzjW=  
    ALPHA A6061 vM /D7YS:  
    END
x;>~;vmi  
JclG*/Wjg4  
现在我们可以使用玻璃库并选择一些可能的玻璃对。 在MGT中,选择Ohara目录并查看热性能,如上所述。 该程序在右侧绘制绿色符号。 单击最左侧的玻璃,在该玻璃和符号之间画一条线。
T#G (&0J5  
连线的起点从玻璃S-NPH3开始。 现在需要另一个接近同一条线的玻璃。 S-FPM3类型非常接近,所以这两种玻璃很适合配对。 有第二组可能很有用,所以我们点击玻璃S-LAH79,然后在新线上看到S-FTL10型。
R`emI7|  
我们选择了四种玻璃类型。 现在让我们设计一个使用这些玻璃的镜头,希望可以控制热性能。 C'//(gjQ-G  
我们创建了一个DSEARCH MACro,仅指定我们找到的前两个玻璃。 首先查看性能,然后再查看一下热性能。 可以从对话框MDS输入。 单击“确定”时为其指定文件名,然后创建一个MACro,您可以根据需要进一步编辑。
2sqNTuO6,|  
    CORE 14 ,~xX[uB  
        DSEARCH 1  QUIET h*X u/aOg  
         SYSTEM ^U@E rc#d  
         ID DSEARCH ATHERMAL hX sH9R  
         OBB 0 25 2.5 f{u3RCfX~2  
         WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 C XiSin  
/M8&`  
         UNITS MM x[H9<&)D  
         END _,9/g^<  
         GOALS [H2"z\\u  
         ELEMENTS 5 zJa,kN|m  
         FNUM 2 J |TA12s  
         BACK 0 0 x*z$4)RP  
         TOTL 10 0.1 <gc\ ,P<ru  
         STOP MIDDLE M%Dv-D{  
         STOP FREE FrBJv<  
         RT 0.5 k'$UA$2d  
         FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0  FWT 5.0 3.0 1.0 1.0 1.0 h$y0>eMWs  
         NPASS 40 `$, \B  
        GLASS POSITIVE  O S-NPH3 v %fRq!~  
        GLASS NEGATIVE Oe*+pReSD  
        O S-FPM3 N=P+b%%:Z  
         ANNEAL 200 20 Q C~aNOe WR  
         COLORS 3 aI0}E O  
         SNAPSHOT 10 34\:1z+s M  
         QUICK 33 40 ,k5b,}tN  
         END ir*T ,O 2J  
         SPECIAL PANT atO/Tp  
`^7ARr/  
         END r% ]^(  
         SPECIAL AANT g` QbJ61a  
        END "Gh?hU,WWZ  
         GO
BVpRkUC"  
,5L[M&5  
我们运行它,并在一分钟内看到它找到的最佳镜头,如下所示。 我们使用DSEARCH为我们创建的MACro对镜头进行了更多优化。 像质非常好,至少在20摄氏度的温度下是这样的。 <MH| <hP  
现在我们要检查热特性。 在WorkSheet™(WS)中,将外壳指定为铝6061,如上所述。 然后删除厚度求解,因此随着温度的变化镜头不会自动重新聚焦。 在WS中,键入NTOP以删除求解。现在准备另一个MACro来启动此镜头的热分析。
m!-,K8  
    THERM ` d[ja,  
    ATS 50 2 " )87GQ(R  
    ATS 100 3 " %)zTH  
    END
f}1R,N_fC  
(X"WEp^Q{I  
运行此程序,程序将镜头的副本放在ACON 2中,重新计算50度,在ACON 3中设置100度。
dkRG4 )~g  
单击ACON 2的按钮,......没有任何变化! 光扇曲线看起来与ACON 1相同。ACON 3在100度时也几乎相同? ^"!j m  
镜头非常令人满意。 a:(.{z?nM  
如果达不到我们的要求怎么办?我们将优化三个ACON时候,控制像质。 这应该能解决该问题。 1Goju ey  
我们也可以尝试使用其他的玻璃组。 V:w=h>z8  
本课程展示了如何使用SYNOPSYS™中的工具设计无热化镜头并不困难。

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