紅外鏡頭的無熱化的案例
每天一例 | SYNOPSYS?紅外鏡頭的無熱化
關閉WS并創建一個新的THERM 文件：
THERM
COE 1 STYRENE
TCHANGE 1 5
ATS 100 2
END
無熱化設計前二維圖
近紅外鏡頭，啞表面插入，準備無熱化設計。
100°C無熱化
運行它，ACON 2確實發生了變化。現在的訣竅是找到外套和內套的長度，以最好地方式補償這種熱變化。對于此任務，我們使用優化程序 MACro（C39M1）：
總結
有一些像質下降，但在合理范圍內，在溫度變化的情況下焦點仍然保持應該在的地方。無熱化并不困難。
一些注釋是有順序的。我們為TH變量輸入了確定的限制，因為程序不會讓正TH變為負數。為了保持放大率不變，我們為主光線的YA添加了一個目標。我們沒有實施選項來說明單元格是否將鏡頭保持在元件的右側或左側，因為對于此示例，默認情況下，擴展應用于正確的位置。
龐大的功能是不是讓您躍躍欲試呢？
展開 Zemax案例 | 基于Zemax的安防鏡頭無熱化設計
</p><p class="ql-align-center"><img src="https://img.jishulink.com/202604/imgs/b314cae1fbff4c6b8bfc58b6c4d88b0b"></p><p class="ql-align-center">表2 鏡頭高低溫法蘭焦距測量結果</p><p><strong>結語</strong></p><p>本研究通過Zemax實現安防鏡頭在?40℃~80℃環境下的穩定成像，凸顯了Zemax OpticStudio在光機熱集成分析中的核心應用價值，其核心價值體現在三大維度：</p><p>1）<strong>跨領域數據耦合能力</strong>：STAR模塊打破了有限元分析與光學仿真的技術壁壘，實現結構變形數據向光學性能的準確轉化，解決了傳統設計“結構-光學”脫節的痛點。</p><p>2）<strong>高精度性能預估能力</strong>：通過Zernike多項式擬合與MTF曲線分析，可量化溫度載荷對成像質量的影響，為優化設計提供準確方向，大幅縮短研發周期——本研究通過迭代仿真將鏡頭離焦量控制在設計閾值內，避免了多次物理樣機試制的成本浪費。</p><p>3）<strong>全流程設計賦能能力</strong>：從初始光學系統設計、熱離焦仿真分析，到優化方案驗證，<strong>Zemax</strong>貫穿設計全流程，支持“仿真-優化-驗證”的閉環研發模式，為安防、紅外、車載等多領域光學系統無熱化設計提供標準化技術路徑。</p><p><strong>參考文獻</strong></p><p>[1] SI Zhanshan, SHI Guangfeng, TANG Ya, et al.
展開 【第四講】《SYNOPSYS? 光學鏡頭設計基礎及進階》系列直播課程 4月21日開播
系列直播課程《SYNOPSYS? 光學鏡頭設計基礎及進階》已經連播三周；如果您錯過了直播或需要看回放，請私聊獲取前三次課程視頻。
開課時間 ：2020年4月14日(周二)15：00 — 16：00
此課程共8-12講（根據大家學習情況調整進度）；
每次課程45分鐘直播+15分鐘群內答疑。
系列課程大綱
1.SYNOPSYS中鏡頭設計和優化的基本概念
示例：定義和優化雙膠合透鏡
光線瞄準和漸暈(介紹worksheet)
2.公差分析和定義透鏡的邊緣形狀
①降低公差靈敏度
②斯密特望遠鏡和卡塞格林望遠鏡設計
③非球面介紹
④自動增刪鏡片介紹
3.全局搜索方法
①使用自動搜索(DSEARCH) 設計緊湊塑料非球面相機鏡頭系統
②SYNOPSYS中非球面設計的基本概念 (非球面設計)
③使用DSEARCH用于非球面相機鏡頭，玻璃模型優化為真實玻璃
④DSEARCH是什么? DSEARCH的例子 (廣角鏡頭)
⑤SYNOPSYS中用ZSEARCH設計變焦鏡頭，CAM曲線
⑥無熱化設計和紅外鏡頭的無熱化
⑦無熱化鏡頭設計和GSEARCH玻璃材料優化
⑧自由曲面系統設計
主講人
：武漢墨光資深光學工程師
展開 SYNOPSYS 光學設計軟件課程三十五：無熱化紅外望遠鏡
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質量如何變化。 我們從下面的實例鏡頭開始。
這是示例鏡頭X11，我們調整了最后一個空氣間隔來改善焦點。
SYNOPSYS 光學設計軟件課程二十一：設計無熱化鏡頭
我們運行它，并在一分鐘內看到它找到的最佳鏡頭，如下所示。我們使用 DSEARCH 為我們創建的 MACro 對鏡頭進行了更多優化。像質非常好，至少在 20 攝氏度的溫度下是這樣的。
現在我們要檢查熱特性。在 WorkSheet?（WS）中，將外殼指定為鋁 6061，如上所述。然后刪除厚度求解，因此隨著溫度的變化鏡頭不會自動重新聚焦。在 WS 中，鍵入 NTOP 以刪除求解。現在準備另一個 MACro 來啟動此鏡頭的熱分析。
運行此程序，程序將鏡頭的副本放在 ACON 2中，重新計算50度，在 ACON 3 中設置 100 度。
單擊 ACON 2的按鈕，......沒有任何變化！光扇曲線看起來與ACON 1相同。ACON 3在100度時也幾乎相同？
鏡頭非常令人滿意。
如果達不到我們的要求怎么辦？我們將優化三個 ACON 時候，控制像質。這應該能解決該問題。
我們也可以嘗試使用其他的玻璃組。本課程展示了如何使用 SYNOPSYS? 中的工具設計無熱化鏡頭并不困難。
展開 紅外鏡頭的主要類型及其設計方法
1.5 中長波或中短波雙色鏡頭
隨著紅外探測器技術的發展和應用的需求，雙色紅外鏡頭的使用也越來越多。對雙色紅外鏡頭的要求是，用一個鏡頭對中/長波或中/短波兩個波段同時消像差，兩個波段的像面在同一個面上，或者離開很小一段距離。可以用光學設計軟件的多重結構功能進行設計。
1.6 變焦距紅外鏡頭
近年來紅外變焦距鏡頭的使用越來越廣泛。紅外變焦距鏡頭的原理和設計方法與可見光的變焦距鏡頭相似。當光學系統從短焦距變到長焦距，即從大視場變到小視場時，變倍組往后移，補償組往前移，在改變系統焦距的同時，保持像面位置不變。同時光學系統的F數也保持不變。
鏡頭的設計難度在于要以冷光闌作為孔徑光闌，而且透鏡數目不能太多。一般要采用兩次成像結構，以滿足100%冷光闌效率并且控制透鏡的尺寸。
紅外變焦距鏡頭也需要用光學設計軟件的多重結構功能進行設計。
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展開 SYNOPSYS?光學設計軟件---近紅外鏡頭案例
概述
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MGT玻璃庫
執行DSEARCH
執行GSEARCH
SPEC透鏡規格
設置工作目錄
選擇Dbook工作目錄
參考Donald Dilworth《Lens Design Automatic and quasi-autonomous computational methods and techniques》第14章
二維圖
FETCH 1.RLE
點擊 ，選中OPD Fan Plots，Scale=0.5
玻璃庫
在Command Window中輸入MGT
選中Guangming，點擊OK
點擊Graph
選中Plot P(N3,N2) vs. V(N2)
點擊OK
找出四種玻璃
數據現在不在屏幕上，因此在 顯示屏上單擊并使用鼠標滾輪縮小，直到看到一組紅點。點擊 使紅點放大居中
點擊Full Name按鈕
紅圈出的四中玻璃名稱為 D-FK61， G-ZF52， H-ZH88 和 H-F51
執行DSEARCH
點擊 打開C14M1.MAC
點擊運行宏
指示DSEARCH僅使用上一 頁ppt紅圈中的兩個玻璃
DSEARCH生成十種最佳配 置的圖片
DSEARCH意思是Design Search
DSEARCH最佳結果
得到一個非常好的五片透鏡，但它只有我們指定 的兩種玻璃類型
執行GSEARCH
點擊打開DSEARCH_OPT.MAC
點擊另存為NIR_OPT.MAC
點擊打開C14M2.MAC
點擊Run按鈕
GSEARCH意思是 Search for best glasses，在四種玻璃中進行更復雜的搜索
展開 新型“無鏡頭”成像技術：未來智能手機有望變得更加輕薄！
導讀
新加坡南洋理工大學的科學家們開發出一種新型攝像頭技術，無需鏡頭和濾色鏡，就可以拍出清晰的彩色圖像。
背景
傳統的成像系統，例如智能手機和數碼相機，是采用由玻璃或者塑膠制成的透鏡捕捉光線，并將光線引導到濾色鏡和攝像頭傳感器上，從而獲取清晰的彩色圖像。然而為了糾正像差，形成無缺陷、清晰、完整的圖像，鏡頭部分往往需要由一系列的透鏡組合而成。
（圖片來源：維基百科）
（圖片來源：蘋果公司）
這么多的透鏡占據了相對較大的空間，攝像頭成為智能手機等數碼產品身上最凸出的部分，不僅影響產品美觀，同時也容易招致損傷。此外，鏡頭需要經過緊密制造加工，價格也會變得很昂貴。
然而，科技創新為我們燃起了新希望。“無鏡頭”的成像技術，讓我們看到了智能手機和數碼相機等成像設備中的鏡頭被取代的美好前景。接下來，讓我們來看幾個典型案例：
1）日本日立公司開發的完全“無鏡頭”的相機技術，其核心技術點就是采用摩爾紋原理的成像技術，并且在拍攝后調整影像的對焦。
（圖片來源：日立）
2）美國加州理工學院開發的超薄“光學相控陣”（Optical Phased Array），取代原有的透鏡組，處理入射光線并且捕捉圖像。
（圖片來源：加州理工學院）
3）美國萊斯大學開發的“無鏡頭”的超薄熒光顯微鏡“FlatScope”。
（圖片來源：Jeff Fitlow/萊斯大學）
創新
今天，我再為大家介紹一項“無鏡頭”的成像技術。新加坡南洋理工大學（NTU Singapore）的科學家們開發出一種新型攝像頭技術，無需鏡頭和濾色鏡，就可以拍出清晰的彩色圖像。
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