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。

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： ID FOUR ELEMENT INFRARED obxxxxjectIVE 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
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。

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>
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：
CHG ALPHA A6061 END
现在我们可以进行热分析。

创建并运行如下新的MACro：
HERM ATS 100 2 END
镜头的副本将放在多重结构2中，所有参数也都随着温度从20到100度的范围变化。

这是ACON 2现在的样子
镜头发生离焦了。

我们必须纠正这一点。

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。

图像几乎汇聚在焦点上，并且改变非常小，从65.7变化到65.577。

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。

再次返回ACON 1，WorkSheet仍然打开，创建一个检查点并单击Add Surface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。

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：
THERM COE 1 STYRENE TCHANGE 1 5 ATS 100 2 END
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： 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
这将尝试在两个温度下保持系统聚焦并保持图像质量。

我们运行这个宏，现在ACON 2中的镜头比以前更好：
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。

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。