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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。 ny!lj a5[  
r%g <h T 8  
QoW ( tM  
27Kc -rcB  
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: 8Z9MD<RLw  
Vr&el  
    RLE VL_)]LR*)  
    ID FOUR ELEMENT INFRARED OBJECTIVES 1 O    124 aJK-O"0/  
     FNAME 'X11.RLE                                           ' S\! a"0$  
     LOG      124 LCo1{wi  
     WAVL 4.000000 3.250000 2.500000 di]$dl|Wi  
     APS               1 8~&F/C*  
     UNITS MM   q;~R:}?@  
     OBB  0.0000000   3.0000000   30.0000000   0.00000000000       0.0000000   0.0000000  30.0000000 (ZE%tbm2  
     MARGIN       1.270000 ')AByD}Hi]  
     BEVEL       0.254001 #6*V7@9]3|  
       0 AIR {&\J)oZ  
       1 RAD    163.0500000000000   TH      4.50000000 |uQn|"U4  
       1 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 O tXw/  
       1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 T!m42EvIvE  
       1 CTE   0.255000E-05 q=P f^Xp  
       1 GTB U    'SILICON         ' ^#a#<8Jz  
       1 EFILE EX1    31.417334    31.417334    31.671335     0.000000 SBCL1aM  
       1 EFILE EX2    31.014427    31.417334     0.000000 'sm[CNzS  
       2 RAD    255.4500000000000   TH      5.55000000 AIR %-@'CNP  
       2 EFILE EX1    31.014427    31.417334    31.671335 *fxep08B  
       3 RAD   -721.5000000000000   TH      3.60000000 &q ," !:L]  
       3 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 gZw\*9Q9  
       3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 _N>wzkJ  
       3 CTE   0.550000E-05 89*S? C1  
       3 GTB U    'GE              ' K:}h\ In  
       3 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644     0.000000 +}Kk2Kg8  
       3 EFILE EX2    30.633643    30.633643     0.000000 +O|_P`HBoI  
       4 RAD  -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR XoDJzrL#  
       4 EFILE EX1    30.633643    30.633643    30.887644 + 6x"trC  
       5 RAD    145.5000000000000   TH      3.15000000 S[-.tvI;Q  
       5 N1 4.02415626 N2 4.03741119 N3 4.06419029 |RHO+J  
       5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04 2.05000E+00 1.10000E+01 2.20000E+01 [WcS[](ob  
       5 CTE   0.550000E-05 N; rXl8  
       5 GTB U    'GE              ' { M`  
       5 EFILE EX1    27.236976    27.236976    27.490977     0.000000 X?KGb{  
       5 EFILE EX2    26.712556    27.236976     0.000000  .LX?VD  
       6 RAD    120.4500000000000   TH     13.20000000 AIR ,DE(5iDS  
       6 EFILE EX1    26.712556    27.236976    27.490977 TZ^{pvBy  
       7 RAD    255.0000000000000   TH      4.50000000 \1=T sU&^  
       7 N1 3.42403414 N2 3.42836910 N3 3.43782376 hWe}' L-  
       7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04 1.40000E+00 7.50000E+00 1.60000E+01 f?2zLE>u  
       7 CTE   0.255000E-05 fdd~e52f  
       7 GTB U    'SILICON         ' 5|yZEwq  
       7 EFILE EX1    27.355510    27.355510    27.609511     0.000000 l9]o\JFXk  
       7 EFILE EX2    27.165926    27.355510     0.000000 bZxv/\  
       8 RAD   2025.0000000000000   TH    107.13635000 AIR H"2U)HJl  
       8 EFILE EX1    27.165926    27.355510    27.609511 }=Hf?';m  
       9 RAD   -405.0000000000000   TH      0.00000000 AIR qv.[k<~a>  
     END 2;&mkc K'  
]MC/t5vCu  
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 WEno+Z~=1'  
^it4z gx@  
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: BfX%|CWh  
, yTN$K%M  
    CHG cYsR0#  
    ALPHA A6061 8r5xs-  
    END kBrvl^D{5  
kJ/+IGV^v  
现在我们可以进行热分析。创建并运行如下新的MACro: ]a8eDy  
|__d 8a  
    THERM |p;4dL  
    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 Tsu\oJ[  
    END CP}0Ri)  
!>\9t9  
N0]z/}hd@  
pMOD\J:l,  
镜头发生离焦了。 我们必须纠正这一点。 IoQr+:_R  
P<8LAc$T  
有一种简单的方法来判断光线的轴向位移可能会带来什么变化。首先,单击按钮在ACON 2中创建一个检查点。 现在打开WorkSheet(单击按钮),然后单击PAD选择表面4。 我们猜测该空气间隔的变化可能会改变焦点位置。 实际上,所需的变化量应该非常小,因此将速度滑块滑到底部附近,然后将“间距”滑块向右滑动,如图所示。 cvxIp#FbW  
2K Pqu:lv  
Mk<m6E$L  
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。 TV? ^c?{5  
L%f-L.9`u  
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。 2%bhW,?I  
,bxz]S1W  
I`lDWL  
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: Bhj:9%`  
%j%%Rn  
    THERM =+`D  
    COE 1 STYRENE W^wd ([  
    TCHANGE 1 S45'j(S=  
    5 :#qUMiu$  
    ATS 100 2 ? %93b ,7  
    END JW-|<CJ  
S=4R5igrC  
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: {K+.A 9!  
FWIih5 3`  
    ACON 1 P?xA$_+  
    PANT AYt*'Zeg!s  
    VY 4 TH 1000 -1000 O(odNQy~  
    VY 5 TH 1000 -1000 %t q&  
    END /GyEVCc  
.6LS+[  
    AANT hUBF/4s\  
    ACON 1 )q^(T1  
    M 0 1 A DELF STw oYn  
    M 8.103249 1 A P YA 1 @#A!w;bz  
L+7*NaPY*  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0 %U-Qsy8|D)  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 >cTjA):  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 iFSJ4 W(  
!f@XDW&R  
    ACON 2 gUspGsfr  
    M 0 1 A DELF >n(F4C-pl  
3<+z46`?  
    GSO 0.5 5.332000 3 M 0   c+H)ed>  
    GNO 0.5 1 3 M 0.5 (VEp~BW@-R  
    GNO 0.5 1 3 M 1.0 ,?I(/jI  
    END &eU3(F`.  
* ]>])ms)  
    SNAP NfOp=X?Y  
    SYNO 20 MULTI ),yH=6  
uC)Zs, _5  
?H<~ac2e  
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。 (NPxab8e*  
!KAsvF,j  
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。 3Mur*tj#  
(V8?,G>  
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