光學(xué)設(shè)計實例PPT課件

1、 光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX簡介 單透鏡 雙膠合透鏡 非球面單透鏡 顯微鏡物鏡 雙高斯照相物鏡 公差計算（具體的應(yīng)用實例視情況而定）主要內(nèi)容第1頁/共61頁 美國ZEMAX Development Corporation研發(fā) ZEMAX 是一套綜合性的光學(xué)設(shè)計軟件，集成了光學(xué)系統(tǒng)所有的概念、設(shè)計、優(yōu)化、分析、公差分析和文件管理功能。ZEMAX所有的這些功能都有一個直觀的接口，它們具有功能強大、靈活、快速、容易使用等優(yōu)點。 ZEMAX 有兩種不同的版本：ZEMAX-SE和ZEMAX-EE，有些功能只在EE版本中才具有。 ZEMAX 可以模擬序列性（Sequential）和非序列性（non-seque

2、ntial）系統(tǒng)，分別針對成像系統(tǒng)和非成像系統(tǒng)。ZEMAX簡介第2頁/共61頁光學(xué)設(shè)計過程 計算機的出現(xiàn)，極大地促進了光學(xué)設(shè)計進程； 大多數(shù)光學(xué)設(shè)計程序的本質(zhì)如下： 每個變量發(fā)生少量改變或增減； 計算每個變量對結(jié)果的影響； 計算結(jié)果是一系列導(dǎo)數(shù)，p/v1, p/v2, p/v3, p: 優(yōu)化函數(shù)結(jié)果，v: 變量； 為了使殘余結(jié)果的平方和最小，對每個變量聯(lián)立方程求解； 重復(fù)上述過程直至實現(xiàn)最優(yōu)化。第3頁/共61頁光學(xué)設(shè)計人員的任務(wù)1.獲得并考慮技術(shù)要求2.選擇具有代表性的切入點 前期設(shè)計、專利、建立聯(lián)系、原始推導(dǎo)3.建立變量和約束 變量包括：曲率半徑、厚度、空氣隙、玻璃特性 約束可能是相關(guān)結(jié)構(gòu)，

3、如長度、半徑等，或者是光線角度、F數(shù)等具體的參量4.使用程序?qū)Y(jié)果進行優(yōu)化5.評價設(shè)計結(jié)果6.重復(fù)步驟3和4直至滿足設(shè)計要求 如果結(jié)果不滿足條件，通過添加或分離元件、變化玻璃種類等來修改設(shè)計，然后返回步驟4 另一種方法是返回步驟27.進行公差分析，估計結(jié)果誤差透鏡加工、機械結(jié)構(gòu)與裝校要求第4頁/共61頁n 數(shù)據(jù)輸入的一般過程l輸入孔徑（有幾種方式，如F#，NA，Aperture， ） 在屏上找到Button Gen ，按出dialog box，選按Aperture，挑選Aperture type，并輸入數(shù)值。 可以從System內(nèi)選按General ，按出dialog box 。 可從File

4、 內(nèi)選擇按Preference(或Environment）出dialog box，將常用項目的Button選放在屏上，如 Gen，便于直接選用。 將上述過程表示為：SystemGenAperturel輸入視場：SystemFie用ZEMAX進行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計n輸入光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)第5頁/共61頁n 輸入波長SystemWavn 輸入半徑、厚度、玻璃EditorLens data或從屏上已有的Lens data editor 改數(shù)據(jù)。如屏上數(shù)據(jù)框內(nèi)作double click 得有關(guān)dialog box，可對現(xiàn)狀作出修改，例如： 修改Surface type, Aperture type，改此面為光

5、闌，即“Make surface stop”; 修改Radius，由fix改為Variable(優(yōu)化過程中作為變量)，或由Solve給出； 修改最后一面到像面的Thickness由fix改為Marginal Ray Height, Pupil zone 0.7 為0。 GenGlass catalogs用ZEMAX進行光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計n 所選玻璃表是在 內(nèi)選定，可同時 挑多個表 對于Surface type 和Glass Catalogs，在Users Guide 內(nèi)都有一章敘述。第6頁/共61頁n 當(dāng)已輸入足夠的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)后，程序就可以計算出像差并分析成像質(zhì)量，這基本上是 項目下的各種功能。系統(tǒng)結(jié)

6、構(gòu)和光路圖：可以判斷透鏡厚度是否適當(dāng)，或者光路內(nèi)是否存在顯著錯誤，使光路與預(yù)期完全不符，等。AnalysisFanOptical PathRay aberration或即按ButtonLayL3dElen 幾何像差與波像差：AnalysisLay outor 3D Lay outElement drawing2D Lay out（零件圖）或RMSn 各個視場的波像差均方值A(chǔ)nalysisRMSRMS vs Field或即按ButtonRayOpd光學(xué)性能分析(Analysis)Analysis第7頁/共61頁n畸變和像散像面彎曲或FcdAnalysisMiscellaneousField Cu

7、rv/DistnSeidel 像差系數(shù)或SeiAnalysisCalculationsSeidel coefficients或PsfnPSFAnalysisPSFFFT Point Spread Function或MtfnMTFAnalysisMTFModulation Transfer FunctionAnalysis第8頁/共61頁n 點列圖AnalysisSpot DiagramsStandard或SptAnalysis或Encn能量集中度AnalysisEncircled EnergyDiffraction第9頁/共61頁 此程序所選用積分程序不好，使要求取樣網(wǎng)格點（Sampling）

8、較多，計算時間很長，使大像差系統(tǒng)的衍射積分不易算好。 所以這里沒有算能量集中度 及Huygens Point Spread function, 為能容易完成這類計算，波像差（OPD，不是RMS）宜小于一個波長，否則必須加大Sampling 點數(shù)，增長時間。 計算Seidel像差的作用和目的是了解像差是在什么地方產(chǎn)生出來的，這對于將來校正或優(yōu)化常會有幫助。 由于此程序不能直接計算和優(yōu)化望遠鏡系統(tǒng)（如伽利略望遠鏡，不宜將物鏡目鏡分開設(shè)計），程序中在Surface內(nèi)建立一個Paraxial Surface，即一個理想光學(xué)系統(tǒng)，把平行光束聚焦于一點，可以規(guī)定為一個任意的焦距值，從而計算望遠系統(tǒng)的像差。

9、EncAnalysis第10頁/共61頁n按Button ，按出dialog box，預(yù)定優(yōu)化次數(shù)，即可進行優(yōu)化，但之前須規(guī)定Merit Function （優(yōu)化目標函數(shù)）及變量。關(guān)于變量，將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)框作double click，得有關(guān)dialog box，就可以將此結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)作為變量（variable）或改為Fixed 不變。n關(guān)于Merit Function，最簡單的做法是用程序內(nèi)的Default Merit Function，通過下列方法，即可調(diào)用適當(dāng)?shù)腄efault Merit Function：OptEditorsMerit functionToolsDefault Merit Fun

10、ction按出dialog box，后按LoadResetOk即可，實際上此dialog box 中還有許多選項可改，這也是改變優(yōu)化過程的方法之一。光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化第11頁/共61頁n 可以按實際情況作其他選擇，改變優(yōu)化過程。l 還可以自行構(gòu)造自己認為更好的Merit Function 或修改當(dāng)前的Merit Function,這就要在 框內(nèi)輸入適當(dāng)?shù)摹癘perand”，在Optimization 這一章內(nèi)規(guī)定了一批Operand，所用符號如： First-order ：焦距EFFL，像高PIMH， Aberrations：初級球差SPHA，垂軸像差TRAC，l 另外還有各種邊界條件Opera

11、nd。 l也可以將MTF值或Encircled energy作為Merit Function，原則上這與實際使用目標有更直接聯(lián)系，應(yīng)更好。但是實際上由于必須用更多時間去算，作為優(yōu)化的開始是不可取的。Oper#光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化第12頁/共61頁初始結(jié)構(gòu)變量優(yōu)化目標函數(shù)程序（算法）結(jié)果 整個優(yōu)化過程可以表示為以下框圖，即優(yōu)化結(jié)果是由初始結(jié)構(gòu)、變量及優(yōu)化目標函數(shù)所決定，（已確定了算法程序）三者不變時，結(jié)果是唯一的。 對此結(jié)果不滿意時，就須作人工干預(yù)，人工改變結(jié)構(gòu)初值，變量或改變優(yōu)化函數(shù)。 光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 下面，通過一些具體的例子來看優(yōu)化的做法和問題第13頁/共61頁優(yōu)化實例（1） f=100, 1

12、:10, 30取Entrance Pupil Diameter=10，F(xiàn)ield data: Y-field = 0 , 30，用同一Merit function，可以得校正彗差和子午彎曲的兩種解（光闌位置作為變量），當(dāng)入瞳直徑由10減到5時，所得解與Kinslake書中的Landscape lens 解一致，即：p 單透鏡 采用Default merit function， 加一行EFFL=100，Weight=1。 也并不是用任意的初始結(jié)構(gòu)都能得實用的解，例如取r1 =60， r2= ，玻璃為BK7， 此時所得“局部極小解”，焦距、像差都與預(yù)期差很遠。 初始結(jié)構(gòu)取 r1 =r2=就已可得到

13、好的解： r1 =61.2， r2= 350（d=5)，這是處于球差極小位置，彗差近于零的解，光闌最佳位置在透鏡前數(shù)毫米。 透鏡到像面的距離(Back focal length)可以作為優(yōu)化變量，也可以取Solve，Marginal ray height=0而計算出；也可以由Tools，Quick Focus定。 f=100、D/f=1:4、2W=3，平行光入射，取Entrance Pupil Diameter=25，F(xiàn)ield date: Y-field =0、3，=0.55um1005 .215 . 17 .35147kdrB856 . 87 .165 . 1137kdrB第14頁/共61

14、頁優(yōu)化實例（1）兩種結(jié)構(gòu)的比較： 這二個解的透鏡彎曲方向相反（都朝向光闌），前者略優(yōu)，但要程序?qū)⒑笳咦詣幼優(yōu)榍罢?，則幾乎是不可能的，必須人工強烈修改（傾向）才行。 這三組解都可以從像差理論算出來，但優(yōu)化的結(jié)果則略好于初級像差理論的解，這里都沒有把透鏡厚度作為變量。 優(yōu)化程序可以使焦距與預(yù)定相符，在大像差系統(tǒng)中，為使像差變小，程序傾向于使焦距變長，不能完全保證預(yù)定焦距。 為保證焦距相符，還可以采用“Solves”定半徑從而使焦距與預(yù)期一致，在Radius的dialog box中取Solve type為 Element power 即透鏡焦距倒數(shù) 1/f（可在保持單透鏡焦距的條件下彎曲透鏡），也可

15、以用Marginal Ray angle 使本組的組合焦距保持不變，“Solve”這個工具，時常有利于設(shè)計方便，如Edge thickness 有利于優(yōu)化過程中保持透鏡厚度合理。 第15頁/共61頁優(yōu)化實例（2）3取取各種玻璃組合（可以查“光學(xué)設(shè)計手冊”）如： 都可以用程序得到對 0校正良好的能（取波長為F，d，c），但3視場一般有較大彗差，不能校正。將光闌位置作為變量時，一般仍然如此。（初始半徑可?。?0，-60，）。 將Merit Function 中視場0的Operand完全除去，即僅考慮3視場的像差，可以得到校正子午彗差的解（理論上看3視場的像質(zhì)與球差、彗差都有關(guān)，而0僅與球差有關(guān)，原

16、則上可以隨3視場的校正而同時校正），此時再回復(fù)原來二個視場的Merit Function，此解所保持最優(yōu)，如所附。 這里玻璃組合為BK7/SF5，本可取Glass,Model,Vary ，將玻璃作為變數(shù)優(yōu)化，但得不到真正好的解，不如一一改玻璃，反而容易得到優(yōu)化的解。 035:1100f.,/4101527SFSFSFSFSFBp 雙膠合物鏡第16頁/共61頁優(yōu)化實例（2）：優(yōu)化結(jié)果第17頁/共61頁 f=60， 1：1， 1 用非球面可以準確校正球差，透鏡彎曲可校正彗差，形成大孔徑小視場光學(xué)系統(tǒng)。 簡單采用Default merit Function做優(yōu)化，一般得不到結(jié)果，為此先通過 初級像差

17、計算得到適當(dāng)?shù)男Ｕ齋2的半徑初值為出發(fā)點，另外Merit Function 中取帶（Ring)改為15-20，自動優(yōu)化可以得到好的結(jié)果（文件Asph6）。 實際上，非球面高次項并非必須，如文件Asph3，只取6次項和8次項，殘余像差也小些，這個結(jié)果是采用下列逐步接近的過程作出，校正S1，S2決定半徑和Conic系數(shù)，仍用Default merit function (Ring=3)但將孔徑取很小值； 半徑和Conic系數(shù)固定不變，孔徑增大，用6次方系數(shù)校正； 孔徑增至1：1，優(yōu)化6次、8次系數(shù)，所得結(jié)果存在高級彗差，再改初值（半徑和Conic）產(chǎn)生反向初級彗差與之平衡，再重復(fù)上述過程。p 非球

18、面單透鏡優(yōu)化實例（3）sei第18頁/共61頁優(yōu)化實例（3） ：優(yōu)化結(jié)果第19頁/共61頁優(yōu)化實例（3）第20頁/共61頁優(yōu)化實例（3）第21頁/共61頁優(yōu)化實例（3）第22頁/共61頁光學(xué)設(shè)計光學(xué)設(shè)計 光學(xué)設(shè)計實例光學(xué)設(shè)計實例中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所2008年10月第23頁/共61頁 光學(xué)設(shè)計軟件ZEMAX簡介 單透鏡 雙膠合透鏡 非球面單透鏡 顯微鏡物鏡 雙高斯照相物鏡 公差計算（具體的應(yīng)用實例視情況而定）主要內(nèi)容第24頁/共61頁優(yōu)化實例（4）p 高倍顯微物鏡 從專利USP3902793A開始，從結(jié)構(gòu)看它有一組分離的負透鏡組，故應(yīng)屬平場顯微物鏡，視場是 3.75， NA=1.21

19、，平行光束入射(無窮遠共軛距)，最后通過油層及蓋玻片聚在標本上，保證焦點位于蓋玻片下方。 關(guān)于NA，ZEMAX程序給出的是：Image space NA=0.938 也是錯的，所取值1.21是從“Working F/#” 0.4135，從其定義= 1/（2nsin），而且是“based upon real ray data”，算出的計算結(jié)果像差一般都不太好。(也可從Ray Trace中找到正確的NA值) 優(yōu)化仍取Default merit function，但加上一行WFNO，目標值0.4，權(quán)重1，結(jié)果不好，不僅像差不好，NA也不好，NA也不能保持。 將波長取單色（d線）取Default me

20、rit function, dialog box,改Rings=9(原預(yù)定默認值為3），按 ， ， ，得到新的對九帶提要求的Merit function，再將WFNO的權(quán)重改為10，這樣可以得到單色像差小于/4 的解，NA雖并不能完全保持，但變小不大。SaveLoadOk第25頁/共61頁14r14r 另外，檢查光路圖，發(fā)現(xiàn)r14 變得太小，工作距離太短，已經(jīng)是油層不能糾正的負值，所以還必須在邊界條件限制下重新做，選擇的邊界條件是DMVA，即光束在透鏡上的直徑值，取DMVA=2.6，權(quán)重1，重復(fù)上述過程，得到校正單色像差而且工作距離為正的解。 從此出發(fā)，看剩余色差 ，從軸向色差剩余量要求正透鏡

21、色散更小，負透鏡色散更大，而實際上，所選玻璃已在玻璃表上的極限，所以換玻璃余地很小，另外，剩余色差與各透鏡產(chǎn)生的值比較，并非很大，所以，可以從此出發(fā)直接做多波長優(yōu)化。 將波長改回到Fdc三線，重新通過：再加上WFNO，DMVA二行，得所需Merit Function。平衡結(jié)果如所附3902793A4，單色像差加上色差，實際上最大值超過/2 ，計算 ，結(jié)果如所附，比Diff. Limit 要差，分辨能力在0.5m 左右 。 seiToolDefault merit functionRings=15LoadsaveOKEnc優(yōu)化實例（4）第26頁/共61頁3902793A.ZMX(設(shè)計結(jié)果）第27

22、頁/共61頁3902793A4.ZMX(實例數(shù)據(jù)）第28頁/共61頁3902793A4.ZEX(實例數(shù)據(jù)）第29頁/共61頁實例：雙高斯物鏡n結(jié)構(gòu)要求l入瞳直徑 25.4mml焦 距 50.8mm（F/2）l視 場 16(35mm相機模式）l光譜范圍 可見光（d，F(xiàn)，c）l畸 變 2.5l漸 暈 最大50%，在視場邊緣l封 裝 back clearance大于25.4mm第30頁/共61頁實例：雙高斯物鏡(結(jié)構(gòu)要求的推導(dǎo))146像質(zhì)要求估算： 以離開10英寸（254mm）遠的距離、 觀察8英寸10英寸（即203.2mm254mm）打印紙、估算最小可分辨的彌散斑為例。 離開10英寸距離，眼睛的最

23、小分辨角為1弧分=0.0003rad，則彌散斑直徑=0.003英寸； 底片尺寸（36mm24mm）是打印紙的1/7.06倍, 則底片上成像彌散斑直徑為0.003/7.06=0.00042英寸=0.0107mm； 對于一個真正的照相系統(tǒng)，通常對MTF有更復(fù)雜的技術(shù)要求。第31頁/共61頁雙高斯物鏡 雙高斯物鏡是一個對稱型結(jié)構(gòu)，借以校正垂軸像差彗差、畸變和垂軸色差，因此其每一半應(yīng)能校正軸向像差球差、像散、場曲和軸向色差；保持其對稱性很重要。 為校正場曲，必須有兩個正負光焦度且分離的薄透鏡組，最簡單的就是彎月厚透鏡；高斯結(jié)構(gòu)的特點是凸面靠外，這有利于其提高相對孔徑，但它不能校正球差和軸向色差，為此把

24、彎月厚透鏡變成雙膠合透鏡，但雙膠合透鏡內(nèi)的光焦度分配主要考慮的是校正場曲，軸向色差可能得不到很好校正，為此又加了一個分離的正透鏡，它也分擔(dān)了雙膠合正透鏡的一部分光焦度。 用正負光焦度分配校正場曲；有了正負光焦度的透鏡，選擇折射率并彎曲透鏡，可使球差校正，選擇色散可以使軸向色差校正。光闌的恰當(dāng)位置可以使像散校正。 雙高斯物鏡設(shè)計實例第32頁/共61頁雙高斯物鏡 一般用到1:2.8，20，為增大孔徑或視場或提高成像質(zhì)量，形成大量的各種復(fù)雜化的專利，下面將Fischer提供的USP217252(1938)作為優(yōu)化的例子，如所附，實例提供的初始結(jié)構(gòu)存在很大像差，為1量級，最后的結(jié)果剩余像差在20m量級

25、，并涉及大致的過程（數(shù)年內(nèi)多次的略有不同的歷程）。 下面的做法略有不同 1，只用d線（先校單色像差，不校正色差），在solve r11，保持Marginal ray angle = -0.25，以保持焦距不變及d11由Marginal ray height=0的條件下，用Default merit function，可以使用MF由初始的24.91.0。變數(shù)是所有半徑及光闌二方的二個間距（d5, d6）由于d6趨于負值，及早停止作為變量，令d6=2到4都可以，此時像差殘余在100m量級，如所附文件Double Gauss 40,41 2，開始將所有折射率都作為變量，繼續(xù)優(yōu)化單色像差，結(jié)果n1 ,

26、n7 ,n16都趨于1.9、2.0之類，將它們固定在1.8左右，繼續(xù)優(yōu)化，MF可由0.6降到0.4以下，(最后要除去d11的Solve，固定以使焦平面達到最佳)。雙高斯物鏡設(shè)計實例第33頁/共61頁此時攔去大視場邊緣光束后，殘余像差在20 m量級，文件42,43,44。 3. 代換實際玻璃，由于n1, n7, n8, n10在優(yōu)化過程中常趨于極高折射率，所以都用了最高的值，如所附文件45，考慮消色差以及膠合面折射率差別對高級像差的效應(yīng)，實際上對n7用SF59,SF58 ,SF6 ,SF8 ,SF2與n8用LaSFN31 ,LaSFN30 ,組合都對單色像差作過優(yōu)化。所得結(jié)果相差很少，同一量級，

27、略有大小。 4. 從此開始，取Fdc三色光重新優(yōu)化，文件46，47。 文件47采用SF6/LaSFN31,比文件46略好，但不能從46換玻璃得到，要從文件45換SF59為SF6，優(yōu)化單色像差后，再優(yōu)化而得，這結(jié)果也比Fischer的解略好。（文件50） 物鏡第一面和最后一面的直徑都已縮小，對最大視場子午光束攔去邊緣部分，這部分像差太大，另外，保留這部分光束進透鏡直徑也太大，不實際。雙高斯物鏡設(shè)計實例第34頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(原始數(shù)據(jù))第35頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(設(shè)計結(jié)果1)第36頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(設(shè)計結(jié)果2)第37頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(Zemax數(shù)

28、據(jù)4)第38頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(Zemax數(shù)據(jù)5)第39頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(Zemax數(shù)據(jù)6)第40頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(Zemax數(shù)據(jù)7)第41頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(Zemax數(shù)據(jù)8)第42頁/共61頁MTF（47）第43頁/共61頁雙高斯物鏡設(shè)計實例(Zemax數(shù)據(jù))第44頁/共61頁MTF（50）第45頁/共61頁光學(xué)系統(tǒng)公差u分配所有光學(xué)和機械元件的公差 公差包括光學(xué)元件（透鏡和反射鏡）及支撐光學(xué)元件的機械裝置u系統(tǒng)加工目標l 滿足系統(tǒng)性能需要l 盡可能減少元件成本l 盡可能減少裝配，調(diào)整和測試成本l 實現(xiàn)大視場u建立系統(tǒng)結(jié)果誤差估計l 結(jié)果

29、估計第46頁/共61頁公差形式 同制造、裝配、材料相關(guān)的對稱誤差 半徑 相對于樣板的光圈 厚度 空氣隙 折射率 裝配和調(diào)整中的非對稱誤差 表面不規(guī)則性 折射率不均勻性 元件楔角（ 總的傾斜） 其它 環(huán)境影響 由于點坑、擦痕、氣泡等產(chǎn)生的表面效應(yīng) 玻璃色散 以上的綜合效應(yīng)第47頁/共61頁公差在降低成本方面的影響第48頁/共61頁表面不規(guī)則性 在傳統(tǒng)透鏡加工過程中，主要存在緩慢變化的不規(guī)則面型 它通常使球面產(chǎn)生一個柱形的偏離 大的非球面會具有更多的隨機不規(guī)則性和區(qū)域 金剛石車削非球面時，會產(chǎn)生高頻毛刺和低頻絲杠誤差效應(yīng) 在確定具體的不規(guī)則程度之前，考慮成像系統(tǒng)表面的通光孔徑的大小是非常重要的 如

30、下圖所示：如果表面不規(guī)則性為柱形，且元件B的通光孔徑是全孔徑的0.2倍，則從原理上講，對于元件B的不規(guī)則性要求比元件A要松25倍，此時，它們將產(chǎn)生相等的波前誤差。第49頁/共61頁典型公差設(shè)定步驟1.對所有公差參量產(chǎn)生性能下降敏感度l參量：包括元件的半徑、厚度、楔角、傾斜、偏心、空氣隙、折射率2. 產(chǎn)生公差等級的尺度，如果必要，需降低。3.合成可估計的隨機誤差（表面不規(guī)則性和其他隨即誤差效應(yīng)）4. 估計系統(tǒng)結(jié)果5.在條件許可或滿足需要的情況下，放松不敏感的參量，加強對敏感參量的限制6.預(yù)測系統(tǒng)結(jié)果l重復(fù)步驟5和6，直至以最小成本滿足性能第50頁/共61頁放松公差的方法u如需要，在最后裝調(diào)時，調(diào)

31、節(jié)系統(tǒng)的空氣隙l 這種參量調(diào)節(jié)方法可以減小整個系統(tǒng)的其他公差l 在公差分析過程中，這一步驟必須經(jīng)過充分考慮u在設(shè)計階段，通過放松公差，使對于元件裝調(diào)的敏感度最小化u在有些情況下，需要對系統(tǒng)進行重新設(shè)計u對于像質(zhì)要求極高的光學(xué)系統(tǒng)，可以地第一、或最后一個元件預(yù)留修正量，必要時通過改變其幾何尺寸，來修正或補償整個系統(tǒng)的像質(zhì)。第51頁/共61頁采取降低成像質(zhì)量的方法估計最大公差uRSS 假設(shè)-公差結(jié)果相對于名義值的變化的平方和的平方根l 假設(shè)下降是線性無關(guān)的l 得到約95%的可信度l 對于在一個真正系統(tǒng)中的最大像差，通常沒有進行恰當(dāng)?shù)奶幚韑 如果一個元件的厚度是T0.01英寸，100個元件將會產(chǎn)生 （100T）1英寸這一極端很差的結(jié)果，對于95%可信度的RSS假設(shè)來說，將得到（100T）0.10這一結(jié)果uMonte Carlo（蒙特卡羅）- 在高質(zhì)量的生產(chǎn)環(huán)境下，對透鏡系統(tǒng)的統(tǒng)計結(jié)果進行模擬的方法l 規(guī)定所有公差參量的公差值l 依照可能性分布，不依賴于系統(tǒng)內(nèi)每個參數(shù)的擾動l 計算結(jié)果 上述步驟重復(fù)1000次或更多 輸出是可能發(fā)生的統(tǒng)計相關(guān)程度第52頁/共61頁 雖然現(xiàn)在的光學(xué)設(shè)計軟件可以方便地計算公差，但一般光學(xué)系統(tǒng)的公差并不必須計算，類似性能的光學(xué)系統(tǒng)可以用統(tǒng)一的