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小火龙果 2023-08-09 09:41

SYNOPSYS 光学设计软件课程三十五:无热化红外望远镜

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。 /bWV `*  
Xp' KQ1w)  
4{|lzo'&  
x {rt\OT  
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: 04s N 4C  
*;Vq0a!  
    RLE +=R:n^r^,  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 hRP0Djc  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' -Je+7#P1  
     LOG      124 ]n+:lsiV  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 zMa`olTZ  
     APS               1 o}T]f(>}  
     UNITS MM   |:\h3M  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 1||e !W  
     MARGIN       1.270000 &5B+8>  
     BEVEL       0.254001 +"<f22cS1  
       0 AIR ;j$84o{  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 Ac|`5'/Tx  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 eu# ||  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 og>f1NwS[  
       1 CTE   0.255000E-05 DT*/2TH*l  
       1 GTB U    'SILICON         ' Ct B> s7  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 CTwP{[%Pk  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 8w{V[@QLn  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR $1axZ~8sS  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 '!_o`t@  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 |PWLFiT(>  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 Z8m/8M  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 n1H*][CK  
       3 CTE   0.550000E-05 8'zwy d3  
       3 GTB U    'GE              ' @FQ@* XD  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 F*a+&% Q  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 lU\|F5O@#  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR ]Y3ALQr!  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 7B'0(70  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 }RD,JgmV  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 YXmLd'F^3  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 o:?IT/>  
       5 CTE   0.550000E-05 46mu,v  
       5 GTB U    'GE              ' Q[}mH: w  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 o}[wu:>yk  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000 blLX ncyD  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR W7.]V)$wM  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 $Q?UyEi  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 (j2]:B Vu  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 _3)~{dQ+  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 A0'Yfuie  
       7 CTE   0.255000E-05 _N<8!(|w  
       7 GTB U    'SILICON         ' ^f4qs  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 " I:j a7  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 r> NgJf,  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR I+}h+[W  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 kg_TXB  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR {~Phc 2z  
     END ll6~8PN  
Lw3Z^G  
镜头须在20到100℃的温度范围内保持聚焦。我们运行THERM程序,首先测试是否所有需要的系数都存在。在命令窗口输入THERM TEST &Uzg&eB  
!W8$-iq  
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: q'PA2a:  
p`Ax)L\f  
    CHG d kPfdK}G  
    ALPHA A6061 X.g1 312~  
    END 4O2O0\o:  
n`}vcVL;  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: si)920?E&  
la f b^  
    THERM e5MX5 T^  
    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 i/~A7\:8%  
    END ^G=s<pp  
y6;A4p>  
xqIt?v2c  
{D$#m  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 ]Rz]"JZ\S  
$ -;,O8yR  
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。 XD9lox  
k|1/gd5  
=! /S |  
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。 TN(1oJ:  
e;!si>N  
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。 ?PLf+S  
|R DPx6!V  
]r{y+g|  
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: 0zetOlFbO  
m%l\EE  
    THERM }>>BKn   
    COE 1 STYRENE Yaht<Hy  
    TCHANGE 1 9tWu>keu  
    5 a//<S?d$:  
    ATS 100 2 R Mrh@9g  
    END Z_Hc":4i  
|I6\_K.=L  
我们运行这个程序,ACON 2确实发生了变化。现在的诀窍是找到外套管和内套管的长度,以便按照我们的意愿进行最佳补偿。对于此任务,我们使用优化程序。这是我们的MACro: t*~V]wZ  
qf7 lQovK  
    ACON 1 pvD\E  
    PANT &+Xj%x.]  
    VY 4 TH 1000 -1000 ma,H<0R  
    VY 5 TH 1000 -1000 LDx1@a|83  
    END D!+d]A[r  
QVsOB$  
    AANT )u`q41!  
    ACON 1 *{/BPc0*  
    M 0 1 A DELF w/#k.YE  
    M 8.103249 1 A P YA 1 {rBS52,Z#  
Q!iM7C!8  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 Z~CL|=  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 S2'./!3yv  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 V*"-@  
ssUWr=mD  
    ACON 2 k|'{$/ n  
    M 0 1 A DELF +:+q,0~*]  
3o5aB1   
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   9{]U6A*K0w  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 >hQeu1 ~W  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 |VQ17*4ff1  
    END bj=kqO;*O  
Bq3"l%hI  
    SNAP [W;iR_7T5  
    SYNO 20 MULTI 2x<,R/}  
3A!`U6C(  
aEM2xrhy,  
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。 ZxF RE#y~2  
t2uX+1F  
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。 xp7 `[.  
Zn0e#n  
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