光學(xué)設(shè)計(jì)公差允許

光學(xué)設(shè)計(jì)公差允許一 公差分配思路原準(zhǔn)備用ODP841進(jìn)行公差分配計(jì)算，但該軟件是用于幾何傳函的計(jì)算，對(duì)小象差系統(tǒng)計(jì)算的結(jié)果比Zemax中的MTFT好的多，這是因?yàn)闆](méi)考慮衍射效應(yīng)對(duì)象差的干擾。我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)鑒別率是很高的。因此用ODP841計(jì)算偏差很大。故采用Zemax計(jì)算。首先介召公差計(jì)算的總體思路：在光學(xué)設(shè)計(jì)中給所有工藝允許的總公差是： 使最差情況下的傳函由于工藝因素的總下降量不大于0.15 lp/mm（下降后的傳函仍有MTF=0.15，以便CCD仍能分辯它對(duì)應(yīng)的空間頻率），對(duì)于本系統(tǒng)就是在F=1.23光圈、1H，0.7H口徑下允許鑒別率總下降量不大于0.15 lp/mm。公差分配的環(huán)節(jié)有：半徑、厚度1（透鏡厚度）、厚度2（透鏡氣隙）、玻璃折射率、玻璃色散、中心偏1（加工偏心）、中心偏2（裝配偏心）、余量上面的公差余量是為了在實(shí)際的工藝實(shí)施中，由于工藝原因必需放寬公差時(shí)，總公差允許量不致于超。在計(jì)算公差時(shí)，先按經(jīng)驗(yàn)以工藝上最寬松的條件給出各結(jié)構(gòu)參量的公差預(yù)定值，這樣作是為了先考核最差情況對(duì)總公差的影響。當(dāng)總公差不超時(shí)，也不能以此作為公差分配的最終結(jié)果，因?yàn)樵诠に囋试S的條件下，應(yīng)盡量提高成象質(zhì)量，因此應(yīng)減少對(duì)總公差影響大的諸結(jié)構(gòu)公差，這樣才能最有效的提高成象質(zhì)量。二公差分配1 思路對(duì)本樣例鏡頭，用Zemax公差計(jì)算功能時(shí)應(yīng)遵循如下原則：（1） 因?yàn)镕=28口徑均比F=1.2口徑的傳函高很多，因此應(yīng)以F=1.2口徑傳函為準(zhǔn)考核傳函變化量。（2） 在F=1.2口徑的傳函中，應(yīng)要求0W,0.7W的傳函，而0W傳函比0.7W傳函高很多，因此應(yīng)以0.7W視場(chǎng)傳函為準(zhǔn)考核傳函變化量所允許的半徑公差。（3） 在計(jì)算傳函時(shí)，應(yīng)以MTF=0.3為基準(zhǔn)考核傳函的空間頻率。（4） 正態(tài)分布的蒙特卡羅數(shù)應(yīng)取20以上，我們?nèi)?0（此數(shù)越大，得到的公差計(jì)算結(jié)果的可信度越高，但計(jì)算量就越大）。（5） 用傳函計(jì)算公差時(shí)，各結(jié)構(gòu)變量公差預(yù)定值的給定，可參考“各結(jié)構(gòu)公差計(jì)算時(shí)預(yù)定公差的給定原則”給出。（6） 為了加速公差計(jì)算，應(yīng)以光學(xué)設(shè)計(jì)中有象質(zhì)要求的各種情況下，傳函最低的的情況，計(jì)算公差的允許值。 各結(jié)構(gòu)公差計(jì)算時(shí)預(yù)定公差的給定原則.1TFRN(光圈公差)預(yù)定公差的給定這個(gè)量是給各面半徑加公的允許偏差值，先統(tǒng)一給道圈，計(jì)算出總偏差再調(diào)整。.2TTHI(厚度公差) 預(yù)定公差的給定這個(gè)量給定各面位置的絕對(duì)偏差允許值，對(duì)于變焦系統(tǒng)，由于有變焦曲線的嚴(yán)格限制，因此對(duì)各透鏡面位置的絕對(duì)值應(yīng)進(jìn)行控制。對(duì)本系統(tǒng)，各面只有相對(duì)位置的要求，沒(méi)必要限定絕對(duì)位置，因此只需給出：，;，; . 的面要求就可以了。現(xiàn)各厚度加工的允許偏差預(yù)定值統(tǒng)一給.05 mm。.3TEDX,TEDY(零件允許平行偏心公差) 預(yù)定公差的給定這是光學(xué)零件與機(jī)械零件的配合公差中的偏心（平行）允許公差，給出0.05mm偏心允許預(yù)定值。.4TETX,TETY(零件允許傾斜偏心公差) 預(yù)定公差的給定這是光學(xué)零件與機(jī)械零件的配合公差中的偏心（傾斜）允許公差，給出6=0.1偏心允許預(yù)定值。該公差實(shí)際上是限定了透鏡隔圈端面垂直度的允許偏差。2.5TSDX，TSDY(光學(xué)零件表面允許平行偏心公差) 預(yù)定公差的給定這是光學(xué)零件表面公差中的偏心（平行）允許公差，給出0.05mm偏心允許預(yù)定值。2.6TSTX,TSTY(零件允許傾斜偏心公差) 預(yù)定公差的給定這是光學(xué)零件表面公差中的偏心（表面傾斜）允許公差給該量公差預(yù)定值為0.05mm。在Zemax公差計(jì)算輸入文件中，單位確是度。那么就用計(jì)算式： Q=arctg(0.05/R) 將角度值求出（度為量剛）。注：TSDX，TSDY，TSTX，TSTY是透鏡定心膜邊時(shí)用以控制表面傾斜和平行偏位的。但在工序完公后確要通過(guò)零件的透過(guò)偏心來(lái)驗(yàn)收，兩者如何統(tǒng)一呢？在上圖中：在車(chē)邊工藝中，第一面是作為基準(zhǔn)的，因此上圖中第一面既無(wú)偏心，也無(wú)傾斜。第二面C21是表面偏心公差，C22是表面傾斜公差。則同向影響總偏心C2=C21+C22，由相似三角形有：這就是由工藝上控制公差（控制C21，C22），向產(chǎn)品驗(yàn)收公差的轉(zhuǎn)換計(jì)算式。在推導(dǎo)上算式時(shí)，F(xiàn)R1是在假定鏡很薄時(shí)得到的，如果透鏡較厚，可以在AUTOCAD中作圖求出。我們給此類(lèi)公差時(shí)，是以工藝控制公差的方式給出的，故在此不進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算。2.7 TIRR（球差的一半與象散的一半表示的表面不規(guī)則度，單位是光圈單位）預(yù)定公差的給定這是光圈的局部偏差的允許值，用光圈允許的局部偏差N表示，預(yù)定值給0.5。2.8TIND(d光折射率允許偏差) 預(yù)定公差的給定1 有關(guān)表格由“光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)”上冊(cè)355頁(yè)有表：技 術(shù)指 標(biāo) 物鏡 目鏡 分劃板 棱鏡 不在光路中的零件高精度 中精度 一般精度 2W50 2W50 Nd 1B 2C 3D 3C 3D 3D 3D 3D(NF-NC) 1B 2C 3D 3C 3D 3D 3D 3D均均性 2 3 4 4 4 4 3 5雙折射 3A 3 3 3 3 3 2 4光吸收系數(shù) 4 4 3 3 4 4 3 5條紋度 1C 1C 1C 1B 1C 1C 1A 2C氣泡度 3C 3C 4C 2B 3C 1C 3C 8E 設(shè)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)屬于中等精度類(lèi)，這里只計(jì)算Nd，(NF-NC)對(duì)傳函的影響。先按低精度給，如果對(duì)傳函影響過(guò)大，則給到高精度再計(jì)算對(duì)傳函影響量。為了查出Nd，(NF-NC) 的級(jí)別與類(lèi)別的具體要求，可由“光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)”上冊(cè)409頁(yè)有表：類(lèi)別 允許差值 級(jí)別 同批毛胚中的最大差值折射率 中部色散 折射率 中部色散1 A 2 B 3 C D 折射率在所定類(lèi)別的允許差值之內(nèi) 中部色散在所定類(lèi)別的允許差值之內(nèi)說(shuō)明：在象質(zhì)要求很高（如400萬(wàn)象素，或平行光管無(wú)鏡，高倍測(cè)量顯微物經(jīng)）的鏡頭中，常通過(guò)選玻璃進(jìn)行配對(duì)裝配來(lái)減小玻離折射率和色散偏差對(duì)系統(tǒng)成象質(zhì)量的影響，這就要求按玻璃爐號(hào)進(jìn)行裝配。此時(shí)對(duì)玻璃的級(jí)別就應(yīng)有要求。我們的系統(tǒng)是中等精度的鏡頭，不存在按爐號(hào)選玻璃配對(duì)裝配的問(wèn)題，即可不考率玻璃的級(jí)別。2 d光折射率的偏差預(yù)定值的給的定先按3類(lèi)給定，即d光折射率的偏差預(yù)定值為：0.001 。2.9TABB(阿貝常數(shù)允許偏差) 預(yù)定公差的給