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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

b Q9"GO<X  
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。 *'`3]!A  
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)。 $&n240(  
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”。 5wE !_ng>|  
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

w|n?m  
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。 :(S/$^U  
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:
]Nd'%M  
    CHG XCqfAcNQ  
    ALPHA A6061 7Y @=x#  
    END
J7 *G/F  
yoA*\V  
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。
&]"_pc/>m  
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。
v @I^:I  
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。 F|n$0vQ*  
我们创建了一个DSEARCH MACro,仅指定我们找到的前两个玻璃。 首先查看性能,然后再查看一下热性能。 可以从对话框MDS输入。 单击“确定”时为其指定文件名,然后创建一个MACro,您可以根据需要进一步编辑。
*~t$k56  
    CORE 14 yw3U"/yw  
        DSEARCH 1  QUIET fAY2V%Rft  
         SYSTEM }HA2c e\  
         ID DSEARCH ATHERMAL 1,;qXMhK`;  
         OBB 0 25 2.5 Ie`SWg*WL  
         WAVL 0.6563 0.5876 0.4861 OL mBh3&  
(J,Oh  
         UNITS MM "|l oSf@  
         END zx]M/=7,V#  
         GOALS N:gstp  
         ELEMENTS 5 [(e`b  
         FNUM 2 y 4,T  
         BACK 0 0 pg}DC0a  
         TOTL 10 0.1 ~V$5m j   
         STOP MIDDLE ^x1D]+  
         STOP FREE I` n1M+=%  
         RT 0.5 E<m"en&v  
         FOV 0.0 0.75 1.0 0.0 0.0  FWT 5.0 3.0 1.0 1.0 1.0 I +4qu|0lA  
         NPASS 40 3bI|X!j  
        GLASS POSITIVE  O S-NPH3 [F>n!`8  
        GLASS NEGATIVE k f K"i  
        O S-FPM3 3Ns:O2|  
         ANNEAL 200 20 Q ?[>BssW  
         COLORS 3 )*L?PT  
         SNAPSHOT 10 )dN,b( w9  
         QUICK 33 40 s)&R W#:X  
         END }"; hz*a  
         SPECIAL PANT G}hkr  
=L; n8~{@y  
         END iNrmhiql  
         SPECIAL AANT @SVEhk#  
        END qI%9MI;BV  
         GO
Y8CYkJTAD-  
}y=n#%|i.  
我们运行它,并在一分钟内看到它找到的最佳镜头,如下所示。 我们使用DSEARCH为我们创建的MACro对镜头进行了更多优化。 像质非常好,至少在20摄氏度的温度下是这样的。 Xk fUPbU  
现在我们要检查热特性。 在WorkSheet™(WS)中,将外壳指定为铝6061,如上所述。 然后删除厚度求解,因此随着温度的变化镜头不会自动重新聚焦。 在WS中,键入NTOP以删除求解。现在准备另一个MACro来启动此镜头的热分析。
XuAc3~HAd  
    THERM r Xk   
    ATS 50 2 T6?d`i i1  
    ATS 100 3 6`$z*C2{  
    END
;7og  
"e};?|y  
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。
w!Lb;4x ?  
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? ne~#{q  
镜头非常令人满意。 -){^ Q:u  
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。 "@<g'T0  
我们也可以尝试使用其他的玻璃组。 5>k~yaju/  
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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