[原創(chuàng)]無熱化紅外望遠鏡:SYNOPSYS 光學設計軟件 [復制鏈接]

在本課中，我們將研究隨著溫度的變化，中紅外望遠鏡的圖像會發(fā)生什么。 我們從下面的鏡頭開始。

這是示例文件中的鏡頭X11，我們調整了最后一個空氣間隔以改善焦點。 以下是此示例的RLE文件：

    ID  FOUR  ELEMENT  INFRARED  OBJECTIVE

    WAVL  4.000000  3.250000  2.500000

    APS                1

    UNITS  MM

    OBB  0.000000   3.00000   30.00000   0.00000   0.00000   0.00000   30.00000

    MARGIN      1.270000

    BEVEL       0.254001

    0 AIR

    1 RAD   163.0500000000000   TH   4.50000000

    1 N1  3.42403414  N2 3.42836910  N3 3.43782376

    1 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01

    1 CTE    0.255000E-05

    1 GTB  U      'SILICON '

    1 EFILE  EX1    31.417334   31.417334   31.671335   0.000000

    1 EFILE  EX2    31.014427   31.417334    0.000000

    2 RAD    255.4500000000000   TH   5.55000000  AIR

    2 AIR

    2 EFILE  EX1    31.014427   31.417334    31.671335

    3 RAD    -721.5000000000000   TH    3.60000000

    3 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029

    3 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01

    3 CTE    0.550000E-05

    3 GTB  U    'GE          '

    3 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644    0.000000

    3 EFILE   EX2   30.633643   30.633643    0.000000

    4 RAD     -1590.0000000000000   TH     65.70000000 AIR

    4 AIR

    4 EFILE  EX1   30.633643   30.633643   30.887644

    5 RAD     145.5000000000000    TH    3.15000000

    5 N1  4.02415626  N2  4.03741119  N3  4.06419029

    5 DNDT  4.100E-04  4.100E-04  4.100E-04  2.05000E+00  1.10000E+01  2.20000E+01

    5 CTE    0.550000E-05

    5 GTB  U  'GE           '

    5 EFILE  EX1   27.236976   27.236976   27.490977  0.000000

    5 EFILE  EX2   26.712556   27.236976     0.000000

    6 RAD    120.4500000000000  TH    13.20000000 AIR

    6 AIR

    6 EFILE  EX1   26.712556   27.236976   27.490977

    7 RAD    255.0000000000000   TH    4.50000000

    7 N1  3.42403414  N2  3.42836910  N3  3.43782376

    7 DNDT  1.336E-04  1.336E-04  1.336E-04  1.40000E+00  7.50000E+00  1.60000E+01

    7 CTE    0.255000E-05

    7 GTB U       'SILICON        '

    7 EFILE  EX1   27.355510   27.355510   27.609511  0.000000

    7 EFILE  EX2   27.165926   27.355510    0.000000

    8 RAD 2025.0000000000000 TH 107.272545 AIR

    8 AIR

    8 EFILE  EX1   27.165926   27.355510   27.609511

    9 RAD     -405.0000000000000   TH   0.00000000 AIR

    9 AIR

    END

讓我們假設這個鏡頭必須在20到100℃的溫度范圍內保持聚焦�，F(xiàn)在的性能如何？ 為了找到答案，我們運行THERM程序，首先測試是否存在所有必需的系數(shù)。

    SYNOPSYS AI>THERM TEST

    WARNING -- NO DEFAULT CTE HAS BEEN ASSIGNED TO AIRSPACES

    ALL GLASSES IN THIS LENS HAVE BEEN ASSIGNED THERMAL-INDEX COEFFICIENTS

    SYNOPSYS AI>

實際上，這個鏡頭從未為空氣間隔分配系數(shù)。 我們用CHG文件解決了這個問題，分配鋁型6061的系數(shù)：

    CHG

    ALPHA A6061

    END

現(xiàn)在我們可以激活熱追蹤。 我們創(chuàng)建并運行一個新的MACro：

    HERM

    ATS 100 2

    END

這將鏡頭的副本放在多重結構2中，所有參數(shù)也都隨著溫度從默認的20到100度的變化而變化，這是ACON 2現(xiàn)在的樣子

有一種簡單的方法來判斷光線的軸向位移可能會帶來什么好處。 首先，單擊按鈕 在ACON 2中創(chuàng)建一個檢查點。 現(xiàn)在打開WorkSheet（單擊按鈕 ），然后單擊PAD顯示中的表面4。 我們懷疑以下空氣間隔的變化可能會改變焦點位置。 實際上，所需的變化必須非常小，因此將速度滑塊滑到底部附近，然后將“間距”滑塊向右滑動，如圖所示。

實際上，圖像幾乎匯聚在焦點上，并且改變非常小，從65.7到65.577。 我們越來越近了。 現(xiàn)在我們必須找出一種方法，使元件3以那種方式隨溫度移動。 有時可行的一個技巧是設計具有外套管的單元，外套管從表面4向右延伸，經過下一個元件，然后使用內套管返回中途并保持這些元件。 如果外套管由鋁制成，內部由塑料制成，則元件3的凈運動將小于全鋁套管的凈運動。

再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打開，創(chuàng)建一個檢查點并單擊Add Surface按鈕 。現(xiàn)在點擊表面4和5之間的透鏡圖中的軸。插入虛擬表面。

現(xiàn)在我們必須告訴程序，從5到6的膨脹系數(shù)與默認的鋁不同。 關閉WS并創(chuàng)建一個新的THERM文件：

    THERM

    COE 1 STYRENE

    TCHANGE 1

    5

    ATS 100 2

    END

我們運行這個，ACON 2確實發(fā)生了變化。 現(xiàn)在的訣竅是找到外套管和內套管的長度，以便按照我們的意愿進行最佳補償。 對于此任務，我們使用優(yōu)化程序。 這是我們的MACro：

    ACON 1

    PANT

    VY  4  TH 1000 -1000

    VY  5  TH 1000 -1000

    END

    AANT

    ACON 1

    M  0  1  A  DELF

    M  8.103249  1  A  P  YA  1

    GSO  0.5  5.332000  3  M  0

    GNO  0.5  1  3  M  0.5

    GNO  0.5  1  3  M  1.0

    ACON 2

    M  0  1  A  DELF

    GSO  0.5  5.332000  3  M  0

    GNO  0.5  1 3  M  0.5

    GNO  0.5  1 3  M  1.0

    END

    SNAP

    SYNO  20  MULTI

這將嘗試在兩個溫度下保持系統(tǒng)聚焦并嘗試同時保持圖像質量。 我們運行這個，現(xiàn)在ACON 2中的鏡頭比以前更好：

有一些圖像質量下降，但在合理范圍內，焦點仍然在應該的地方，即使溫度變化�，F(xiàn)在注意表面5的位置。這告訴你兩個套管必須延伸到哪里以及它們應該連接的位置。不受溫度影響并不困難。

一些評論是有條不紊的。我們已經為TH變量輸入了清楚的限制，因為程序不會讓正TH變?yōu)樨摂?shù)。為了保持放大率不變，我們?yōu)橹鞴饩�的YA添加了一個目標。 （有些變化可能會改變這種情況，我們必須小心。）我們還沒有實現(xiàn)這些選項來解釋是將鏡頭放在元件的左邊還是右邊，因為對于此示例，擴展被默認應用于正確的地方。是的，有時不受溫度影響確實更復雜，您可以參考用戶手冊，以獲得有關此強大功能可用于更艱難任務的選項的完整說明。