CODEV使用技巧詳解

1、 CODEV使用手冊2容許公差你可能熟悉莫非準(zhǔn)則：任何可能出錯的事情都會出錯。公差就是試圖通過模擬：何種類型的誤差會發(fā)生、它們在多大程度上影響光學(xué)系統(tǒng)的性能以及建造一個可以工作的系統(tǒng)的概率有多大等問題使Murphy定律不適用。CODE-V有一些用于進(jìn)行公差分析的工具，包括一個被稱為的強(qiáng)有力的屬性。其它的工具被用來分析用戶自定義的公差要求和蒙特卡羅（MonteCarlo）仿真。目錄莫非準(zhǔn)則公差分配和TOR公差類型用LDM確定公差和TOR.的輸出其它的公差分析屬性莫非準(zhǔn)則光學(xué)系統(tǒng)對加工精度有一定的要求。在許多機(jī)械裝置中不太明顯的誤差在光學(xué)系統(tǒng)中可能會造成嚴(yán)重的成像質(zhì)量問題。因?yàn)闆]有任何事情可以做得

2、非常完美，因此，誤差必然會產(chǎn)生。公差分析就是要弄明白在建造一個光學(xué)系統(tǒng)中，以及在建成之前預(yù)測它們的影響中會出現(xiàn)的誤差類型。你不能夠推翻Murphy定律，但是，可以弄懂何處會出錯，確定對誤差的限制，以及預(yù)測它們的影響，從而限制誤差。何種項目會出錯？一個共軸光學(xué)系統(tǒng)由不多的幾個參數(shù)就可以確定，主要是每個表面的曲率、厚度、和玻璃材料。但是，這這幾個參數(shù)會使許多事情出現(xiàn)錯誤，包括：錯誤的曲率（通常用樣板的吻合度來測試，DLF加上柱面的不規(guī)則度,IRR）錯誤的厚度（玻璃）或者空氣間隔（安裝誤差），由5-厚度來測量（DLT）錯誤的折射率或者色散（DLN,DLV）定心誤差（前后表面不同軸，被稱為光楔，或者成

3、為零件偏心率TIR（TotalIndicaRunout）安裝誤差（單個元件或者一組元件相對于設(shè)計位置的傾斜、移動或者偏心）總之，有七種或者更多的與光學(xué)表面有關(guān)的，很容易出現(xiàn)的加工誤差。有特殊面形的復(fù)雜系統(tǒng)會有更多的潛在誤差。每一種潛在誤差都必須規(guī)定一個可接受的范圍或者公差。例如，表面8玻璃元件的厚度（THIS85.5）可能要求被控制在20微米的公差范圍內(nèi)（如5.500mm0.020mm,或者DLTS80.02）。這類公差值常常會簡單地被估計給出，或者根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)值”或者根據(jù)光學(xué)車間，及加工過程的能力確定oCODE-V提供比較系統(tǒng)的確定這些公差值的方法。成像質(zhì)量會有多差？現(xiàn)在的問題是，使用光學(xué)建模

4、中對各種加工誤差規(guī)定的公差，究竟會使光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量惡化到何種程度？實(shí)際上，這可能意味著兩件不同的事情。如果你設(shè)定了一組公差值，“假設(shè)每一個結(jié)構(gòu)參數(shù)都是在這些公差范圍之內(nèi)，并且，開始模擬該透鏡的結(jié)構(gòu)，”，那么，問題可能是：當(dāng)檢測一個樣品透鏡時，將得到什么樣的MTF或者RMS波前誤差？這就被稱為靈敏度分析，因?yàn)槊恳环N誤差都會造成一種不同的影響，并且，取決于設(shè)計對每個具體值的靈敏度。解釋“成像質(zhì)量會有多差？”的另外一種方法是估計多大的一個誤差將會造成MTF的變化在指定的范圍內(nèi)？假設(shè)此外的每一項都是理想的。這被稱為逆靈敏度（Inversesensitivity）分析，是屬性中的一項。將這種技術(shù)應(yīng)用

5、到全部公差中就稱為半自動誤差預(yù)算（Semi-automaticerrorbudgeting）o這就意味著，為了使每個公差就像其它的參數(shù)一樣對系統(tǒng)貢獻(xiàn)大致相等的誤差量，該項公差要被縮放。這是一種合理的假設(shè)。這是一個非常系統(tǒng)的回答“成像質(zhì)量會有多差？，的方式,盡管在很多情況下其它的因素可能會影響到公差值（上述其它因素中的大部分由公差限制來控制，可以使問題保持在實(shí)際的約束之內(nèi)）。補(bǔ)償方法光學(xué)裝配的一個重要方面就是裝配過程中的調(diào)整能力，能夠部分地補(bǔ)償加工和裝配過程中已經(jīng)出現(xiàn)的累計誤差和隨機(jī)誤差。這些調(diào)整被稱之為補(bǔ)償。原則上，任何一個公差都是一個補(bǔ)償元。最普通的補(bǔ)償元是焦點(diǎn)位移或者其它的空氣間距的調(diào)整。

6、可以發(fā)現(xiàn)，有效補(bǔ)償元的選擇是最重要的公差分配工具之一，經(jīng)常會將很緊張（很?。┑墓钷D(zhuǎn)換成非常合適的值。補(bǔ)償元的選擇要求熟悉一些可能的安裝方法，因?yàn)?，必須是一種實(shí)際可行的方法，在所要求的范圍內(nèi)能夠完成所希望的位移。統(tǒng)計方法遺憾的是，沒有辦法使每件事情都能夠很完美，僅僅有一種誤差的情況除外。實(shí)際上，盡管所有的誤差都是在指定的公差（所希望的）限制之內(nèi)，但是，它們可能會同時出現(xiàn)和隨機(jī)產(chǎn)生。這就意味著，對于一個具體的，用一組已知公差制造出的真實(shí)透鏡來說，無法預(yù)測它的確切性能。如果你制造了1000個透鏡，每一個透鏡的性能都會略有不同。能夠做到的最佳之處就是預(yù)測結(jié)果的統(tǒng)計分布。你可以這樣來描述某件產(chǎn)品“,如

7、果制造了1000個透鏡，其中980個的性能在標(biāo)稱設(shè)計值的11%以內(nèi)”。如果11%的性能衰減可以被接受，而且，98%的（合格）量也可以接受的話，你就可以達(dá)到目標(biāo)了，完成了任務(wù)。如果不是這樣，那么，還需要繼續(xù)做一些工作或者把一些公差的要求提高，或者給出一些能夠提高質(zhì)量和產(chǎn)量的調(diào)整措施（補(bǔ)償元）。最壞的情況，可能需要重新設(shè)計該透鏡，使它對某項公差不是太敏感。CODEV公差屬性（和其它）準(zhǔn)確地提供這類統(tǒng)計預(yù)測，并且，為了在零件被加工之前找到良好的解決方法，允許設(shè)計者改變公差，調(diào)整（補(bǔ)償元），以及其它的假設(shè)。失敗的代價成功的公差分配可以使設(shè)計者確定一組比較現(xiàn)實(shí)的公差和有效的補(bǔ)償元，從而制造出具有良好成像

8、質(zhì)量和產(chǎn)量的光學(xué)儀器。另外一種方法就是對每一個參數(shù)指定最嚴(yán)格的，又是可以實(shí)現(xiàn)的公差，不用再操心補(bǔ)償?shù)膯栴}（或者“僅僅是關(guān)心（tweak）離焦”）。這些做的代價可能會很高，為不必要的高公差值付出的工作會增加加工時間和費(fèi)用。甚至更糟糕的是，有這可能會由于最嚴(yán)格的公差和不可能的補(bǔ)償元導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)太昂貴而無法制造。公差分配和前面一節(jié)是試圖對于光學(xué)公差分配問題進(jìn)行一般性介紹，沒有太多的技術(shù)細(xì)節(jié)?，F(xiàn)在，我們開始分析如何用CODEV解決這些實(shí)際問題。公差分配的目的對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行公差分配的主要目的就是確定被加工出具有不同公差范圍的元件組合起來的效果，在滿足性能、裝配、和表面質(zhì)量要求的同時，要使生產(chǎn)成本最低。這

9、是透鏡設(shè)計過程中很重要的一部分。在AnalysisTolerancing菜單中可以找到TOR選項，使用TOR能夠解決公差分配中所涉及到的大部分實(shí)際困難。TOR可以使設(shè)計者集中力量關(guān)注光學(xué)系統(tǒng)及其性能，而不是花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行計算和描述難以解釋清楚的間接結(jié)果上。TOR的功能TOR直接將加工誤差和可測量的性能要求相聯(lián)系，例如多色衍射的MTF（在一個特定的頻率和方向下），RMS波前誤差，或者光纖匹配效率。三種菜單隸屬三種光學(xué)質(zhì)量模式（MTF，RMSWavefrontError和FiberCouplingEfficiency，在AnalysisTolerancing菜單中都可以找到）。TOR信息的

10、基本內(nèi)容就是一個參數(shù)變化一定的量造成成像質(zhì)量（MTF,RMS或者耦合效率）的變化。靈敏度計算包括由用戶指定的，為了模擬對像面調(diào)焦和使像面傾斜等裝配工藝過程，使光學(xué)性能最優(yōu)的可調(diào)整參數(shù)（補(bǔ)償元）的影響。該選項也可以輸出瞄準(zhǔn)線（例如，視線的移動）的校正和畸變的變化。下面的一些討論中，偶爾也會使用術(shù)語MTFdrop來描述由于加工誤差而造成的性能惡化。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在此進(jìn)行的討論完全可以應(yīng)用到TOR、RMS波前誤差或者光纖匹配效率中關(guān)于其它成像質(zhì)量惡化的分析，主要取決于在你的光學(xué)系統(tǒng)中選擇使用那一種評價方式。半自動誤差預(yù)算半自動誤差預(yù)算（也稱為逆靈敏度模式）意味著該程序可以選擇一組合適的公差參數(shù)、參數(shù)的

11、變化范圍和一些特定的值，從而提前確定MTF的下降。正如使用其它的CODEV屬性一樣，這些計算中使用的許多缺省量可以很容易地部分越過或者全部越過（這是為什么稱它是半自動的原因）。為了預(yù)測整個系統(tǒng)的性能，可以自動進(jìn)行統(tǒng)計計算。清晰的公差輸出表有助于和其它技術(shù)員工進(jìn)行交流。相互影響的公差分配在初始TOR運(yùn)算后，假定透鏡的數(shù)據(jù)保持不會再變，那么，將靈敏度和透鏡數(shù)據(jù)一起保存起來，以便于更快速地進(jìn)行后續(xù)的某些公差分析（不要求進(jìn)行光線追跡）。為了使你可以改變公差值，并且，立即就能夠看到它們對預(yù)測性能的影響，相互影響的公差分配會使用這些被保存起來的數(shù)據(jù)。這項屬性可以在AnalysisTolerancingIn

12、teractiveTolerancing菜單中找到，并且只能在已經(jīng)完成了一次標(biāo)準(zhǔn)的TOR運(yùn)行，透鏡和TOR的系數(shù)數(shù)據(jù)已經(jīng)被保存之后才能夠進(jìn)入。其它的公差分配選項除了TOR選項之外，CODEV還有幾種其它的公差分配屬性。TOD（AnalysisTolerancingDistortion菜單）的操作幾乎與TOR完全相同，但是，它是使用由波前微分推導(dǎo)出的主光線畸變作為評價光學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)。TOL是以初級像差為基礎(chǔ)，比較早期的一個選項（僅僅適合于在命令欄中使用；對于該項屬性的更多信息，請參考在線ReferenceManual的第6章）。兩個以宏指令為基礎(chǔ)的用戶自定義公差分配屬性TOLFDIF（Analy

13、sisTolerancingUser-FiniteDifferences菜單）和TOLMONTE（AnalysisTolerancingUser-MonteCarlo菜單）也是適用的。這兩個屬性都要求確定一組公差的預(yù)估值來，而且，在使用這些屬性之前將透鏡和這些值一起儲存起來。盡管其它的屬性也將最后會作為一節(jié)來討論，但是，本章的重點(diǎn)是討論TOR選項。關(guān)于這些屬性的更多的信息，請參考ReferenceManual或者Help。公差的類型CODEV支持許多類型的公差，這里只列了其中的幾種。公差被認(rèn)為是透鏡數(shù)據(jù)的一部分，因此，被放在LDM中定義和檢查，并在下一節(jié)中闡述。大部分公差是以透鏡的度量單位（經(jīng)

14、常是mm）來計量的線性量。角度誤差是以弧度為單位（這不同于結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中的傾斜和視場角，它們是以度為單位）。并非是所有可能產(chǎn)生的公差都被包括在自動生成的缺省設(shè)置中；可以使用ReviewTolerances菜單，從缺省設(shè)置中增加或者刪除公差項。一些公差類型具有特殊的定義。下面僅僅給出許多公差類型中的三個例子。測試樣板的匹配（DLF）一個表面和一個標(biāo)準(zhǔn)測試樣板表面之間精確配合程度的一種計量，表示為干涉條紋數(shù)（牛頓環(huán)）。在這種檢驗(yàn)中，還要測量不規(guī)則度（IRR）（Irregularity），例如，偏離標(biāo)稱園的橢圓度。光楔一一當(dāng)一塊零件的前后表面不共軸時，該誤差就被描述為表面傾斜，或者更常見的是敘述為光楔，

15、根據(jù)工廠中測量用的設(shè)備和方法，被描述為TIR（零件的總偏心率）。鏡筒傾斜（BTI）當(dāng)一組表面整體傾斜時，就稱為鏡筒傾斜（弧度為單位）。鏡筒傾斜要求（提供）一個表面（起始）范圍，而且，第一表面是缺省的傾斜支點(diǎn)，盡管隨著X、Y、Z方向上的偏斜，該支點(diǎn)也會發(fā)生變化。提示：CODEV能夠認(rèn)可缺省公差的表面組僅僅是單個透鏡元件和膠合透鏡。雖然，從結(jié)構(gòu)上考慮，其它的表面組也可以形成一組，但是，CODEV并不識別該安裝結(jié)構(gòu)，因此，沒辦法確認(rèn)它們是一組。例如，如果知道從表面8到表面15是一個組件，就必須在缺省設(shè)置中加上BTIS8.15（和其它組的公差），否則這一組的位置誤差不會被模擬。從在線Reference

16、Manual2A-227頁開始，可以看到全部公差的描述。LDM中的公差分配和TOR你可以用幾種不同的方式，對被使用的公差和補(bǔ)償元，對進(jìn)行計算的類型，和輸出量采取不同的控制程度來運(yùn)行TOR。雖然可以進(jìn)行全缺省的TOR運(yùn)行，但是，通常在運(yùn)行TOR之前，要使用LDM來準(zhǔn)備透鏡和確公差。全部缺省的TOR運(yùn)行全缺省TOR運(yùn)行是最快捷運(yùn)行TOR的方式，因?yàn)槭亲孋ODEV完成所有的工作。如果打開一個沒有包含公差的透鏡文件，并且運(yùn)行TOR，那么，在進(jìn)行TOR計算之前，該程序?qū)⒆詣由梢唤M缺省公差和補(bǔ)償元。1選擇FileOpen菜單，并且在CODEV提供的透鏡目錄中設(shè)置透鏡文件cookel.len。下面顯示的就

17、是該透鏡的系統(tǒng)圖這里提供的透鏡目錄稱為CV_LENS:而且在缺省安裝中被定義為C:CODEVLENS。這是一個Cooke三片型物鏡（f/4.5,20半視場角，50mm焦距）。該樣本透鏡沒有事先確定公差。2選擇AnalysisTolerancingRMSWavefrontError菜單。顯示出RMSwavefronterror對話框，選擇均方根波前誤差作為光學(xué)成像質(zhì)量的判別標(biāo)準(zhǔn)。3敲擊OK開始運(yùn)行。從這點(diǎn)少量的輸入，該程序?qū)a(chǎn)生許多行輸出結(jié)果（與該運(yùn)行相等效的輸入命令是TOR；GO）。公差是一個標(biāo)準(zhǔn)缺省組，與一個單補(bǔ)償元（像面的Z向移動，例如調(diào)焦）一起被用在逆靈敏度模式中。滾動輸出視窗文本列表

18、就中可以查看輸出結(jié)果。由于馬上你就要親自完成一次類似的運(yùn)行，所以，我們就不再對該具體輸出結(jié)果進(jìn)行解釋了。你將要完成的那個運(yùn)行比較典型，對公差，補(bǔ)償元和一些TOR控制的設(shè)置都有精確的定義。我們將會對那個運(yùn)行的輸出進(jìn)行討論。f*Generate0efadtTolerancesGenerateSelectedTolerancesToleranceType:SurfaceRange-ZoomRangeInitialvalue:設(shè)置公差正如前面所述，公差實(shí)際上被認(rèn)為是透鏡數(shù)據(jù)的-郵人，因此，在LDMI中被定義、查看和編輯。當(dāng)透鏡被保存時，它們也被保存在.len文件中。1選擇FileOpen菜單，并且，在

19、CODEV提供的透鏡目錄中設(shè)置透鏡文件cookel.len。這是一個事先定義好了的，和前面例子中一樣的透鏡文件；為了確保在這個使用中有正確的結(jié)果，需要重新打開該透鏡文件。2選擇ReviewTolerance菜單。顯示TolerancesandCompensators視窗。注意，由于cookel.len沒有包含任何缺省公差值，所以，這個視窗是空的。3敲擊LDM視窗表上端的Autofill鍵，打開ToleranceSpreadsheetAutofill對話框。該例子采用缺省設(shè)置（對所有的表面都產(chǎn)生缺省公差）是可以的。4敲擊OK，確定公差。在TolerancesandCompensators視窗中顯

20、示出的公差是標(biāo)準(zhǔn)的缺省值。向下滾動，并且會注意到，對于這個有6個表面的共軸透鏡來說，已經(jīng)產(chǎn)生了53個缺省公差。使用右擊，可以從列表中加上（Insert）或者刪除（Delete）公差。每一個沒有變成灰色的單元格都是可編輯的（例如,雙擊Type項，可以把它改變成另外一個不同的類型）。DeleteAlTypeCoefficientSrari:-ItidLabelfl1T亡pla11:占.00000Testpla22氣口口口皿rTest口丄cStopStop15.00D00Tea匚pls445.qormrTest口*5S；5.00D00TestplaG6:5.QD口口口rRaliTia11UO35OD

21、nRadixia220.Q25QDRadius5tojStOFn.az500rRadius440.02500RalLDS55o.azsaon1ToleraticesValueCampensatDrsTyp巴CoefficientStartOutfaceEndSurfaceLabel.ValueKOff=tTOffsetZOffaetEndOfLatag910IT到現(xiàn)在為止，還沒有對這些公差的效應(yīng)做過任何計算（這是TOR要做的）。還必須確定一個離焦補(bǔ)償元；一旦你開始確定公差和補(bǔ)償元，那么，CODEV就假定你將會確定你所需用的一切，就不再需要自動生成什么了。5在TolerancesandCompe

22、nsators視窗底部補(bǔ)償元表格中右擊EndofData欄。6從快捷菜單中選擇Insert。7雙擊StartSurface單元格，并且選擇Image表面。8對于這個新的補(bǔ)償元雙擊Type單元格，并且滾動設(shè)置和選擇ZSurfaceDisplacement作為該補(bǔ)償元，如下所示。如果是像面，厚度（DLT）和Z軸位移（DLZ）是等效的，不需要真正地改變?nèi)笔≈?，?dāng)然，演示除外。一般來說，DLT是通過向后推移后續(xù)表面的面來改變厚度，而DLZ僅僅是移動該表面，其它的表面不發(fā)生變化。9敲擊頂端處的Commit鍵，或者敲擊公差列表中的任何地方，執(zhí)行剛剛為DLZSi補(bǔ)償元確定的數(shù)據(jù)。10選擇FileSaveLe

23、nsAs菜單，將新確定的公差和補(bǔ)償元與透鏡一起存儲起來。valuec-omnination,DLaandDLEit.ri=dii-fii=Lurtacetiltzaxismi口litijrie01transini匸匸汛110：己orthea-jixlsoranidealliRotationi,radiansioanlclea.丄raradayrotat口r:IndexdilterenceoraturetrincfentlEiat-erialLl.51JJiIITOR透鏡的準(zhǔn)備現(xiàn)在，已經(jīng)為運(yùn)行TOR做好了準(zhǔn)備，并使用衍射MTF作為成像質(zhì)量的評判標(biāo)準(zhǔn)。在運(yùn)行之前，應(yīng)該保證該透鏡是位于最佳焦面位置。

24、雖然，TOR是使用以波前為基礎(chǔ)的計算（RMS或者衍射MTF），但是，即使是使用一個校正得很差的透鏡，它也會工作地很好。這個透鏡應(yīng)當(dāng)被調(diào)整，使它盡可能精確地模擬終端用戶的技術(shù)方案。由于大多數(shù)光學(xué)系統(tǒng)被用在最佳焦面上，所以，一般的情況下，應(yīng)該確信透鏡的模型是位于最佳焦點(diǎn)。實(shí)際上，TOR的結(jié)果是隨焦點(diǎn)位置而變化。1選擇AnalysisDiffractionMTF菜單，顯示MTF對話框。2在Frequency/Calculation列表上，最大頻率值輸入75,頻率間隔值輸入15。3敲擊Graphics鍵，最大繪圖頻率值輸入75。4敲擊OK,運(yùn)行MTF。5敲擊QuickAnalysis工具欄上Quick

25、BestFocus圖標(biāo)：；“這就表明是使用ReplaceFocus命令在運(yùn)行波前分析-選項，分析系統(tǒng)的RMS波前誤差，設(shè)置象面的離焦（THI,Si）來使它最大。這與優(yōu)化MTF并不完全一樣，而是一種合理的近似。6敲擊MTF視窗上的Execute（執(zhí)行）鍵，再次運(yùn)行MTF計算。roeranceLimitsDomputatonLontrdsCompensatingControlsPerformanceMeasuresrrobcbihlyFunctionsutputControls缺?。ㄓ捎趯ΨQ，軸上的RAD和TAN都一樣）。*Inversesenstivity(gereratebleiancesl注

26、意到，MTF曲線略有改進(jìn)。使用15cycles/mm作為公差分配頻率。軸外視場弧矢（0）和子午（90）方向的MTF曲線有很大差別。雖然最好是包括兩個方向，但是，為了公差分配（TAN（子午）是缺省項），可以選擇一個方向。這樣做就要求重復(fù)完成軸外視場的運(yùn)行。7選擇LensSystemData菜單，進(jìn)入SystemData視窗中Fields/Vignetting頁面。8在Fields/Vignetting頁面中的表格里插入兩個新的視場。可以通過右擊當(dāng)前的一個視場欄插入一個新視場，并且從快捷菜單中選擇Insert。一旦你已經(jīng)增加了新的兩行，就可以把現(xiàn)有視場中的值復(fù)制和粘貼到新的視場中（可以使用Edit

27、菜單中的Copy和Paste屬性來完成這項工作）。結(jié)果是有五個視場，與之相匹配的視場數(shù)據(jù)顯示在下面的圖表中。9選擇FileSaveLens菜單更新保存過的透鏡數(shù)據(jù)，現(xiàn)在就包括了被確定的公差和五個視場YAN014142020）。TOR的輸入對話一為了開始運(yùn)行TOR，選擇AnalysisTolerancingMTF菜單，打開TOR對話框。變動六種列表中的兩種，另外審查一下其它兩種的缺省設(shè)置。性能測量列表當(dāng)你打開TOR對話框時，缺省狀態(tài)下的PerformanceMeasures標(biāo)記位于前面最顯著的地方。這時，使用多色MTF作為公差判別標(biāo)準(zhǔn)，而且，已經(jīng)被選中。如果使用MTF，就必須對每一個視場選擇空間

28、頻率和方位（目標(biāo)的方向）。所有視場的空間頻率都使用15cycles/mm,并且，對視場3和5輸入RAD（弧矢），其它視場輸入TAN（子午），1在LinesperMM行，五個視場的空間頻率都輸入數(shù)值15。2對于Azimuth（方位），在一開始是空格的LinesOrientation單元格里敲擊和使用下箭頭四次，從而建立5個視場項（或者，使用右擊Insert）。雙擊Field項，設(shè)置第2行是視場2,第3行是視場3,以此類推。對于視場3和視場5,將方位從TAN該為RAD,如上所示。計算控制列表ComputationalControls列表上的設(shè)置將決定如何計算公差。有兩種模式：逆靈敏度（缺?。┯嬎愫?/p>

29、靈敏度計算。逆靈敏度計算模式中的公差值是通過設(shè)置一些可以使光學(xué)性能評價實(shí)現(xiàn)預(yù)期變化（缺省設(shè)置下MTF會下降0.01）的值計算出的。靈敏度計算模式是計算由當(dāng)前的公差組（設(shè)計者提供的數(shù)值，缺省值，或者一些綜合結(jié)果）造成的MTF的變化。逆靈敏度計算模式在初始的公差分配階段是MTF最有用的，在這個例子中，可以使用這種模式，并且，假定缺省設(shè)置下的MTF允許下降0.01。TypeMinimum|Maxmum|Incrcmcnl;DLF-Testpldtrfit2.000D0!LE.OOOODiE.OOOOCDLF-Thickness0.020D00.5000D!D.0200CDLN-Indexdrclra

30、ction0.000L0O.OOEOD!D.0001CDLV-FiactionalV-numb0.OOEDO0.0080D!D.0010CDLR-Radius0.DZODO1l.OODOOe+OlD!0.OZOO匚DLS-SurfacesagatCA0.OOZDDiD-OSODDi.ODZOC1DLC-Curvature-Altto1.ODOOOe-OLOl.oooooe+oio:1.oooooe-ooeDAK.-Curieconstart1.ODOOOe-OLOl.oooooe+oio:1.oooooe-ooeDM-AsphericAterml.OOOOOe-OLOf1.00000e+010

31、1.00000e-006DAB-AsphericBterml.OOOOOe-OLO;1.00000e+0101.00000e-006DAD-AsphercCterm1.ODOOOe-OLO.l.OOOOOe+UlDJ.OuODOe-OueDAD-AsphericDterm1.ODOOOe-OLO.l.OOOOOe+UlDJ.OuODOe-OueDAEAsphercEterm1.ODOOOe-OLO:l.OODOCe+OlD1.000D0e-006DAF-AsphericFterm1.ODOOOe-OLO:l.OODOCe+OlD1.000D0e-006DAQ-AsphencDterm1.ODO

32、OOe-OLOl.OOOOCe+OlD1.OOODOe-OO6UAH-AsphericHterm1.ODOOOe-OLOil.OODOOe+OlO1.OOODOe-OO6DAJ-AsphericJterm1.ODOOOe-OLOil.OODOOe+OlO1.OOODOe-OO6HUM-Non-retocjsable5.ODOOOa-OD6;0.0010Di5.OOODOe-OO6|廠*PeiformarceMeasiresCompensatinoControlsCompilationConlrols|OutputControlsToleranceLinrits|ProbabiityFurcti

33、cnsOptionSet.|OK|CancEl|HelpTolerancing-MTF在這項列表中不需要任何輸入。輸出控制列表OutputControl列表影響TOR輸出的量和類型。輸出的擴(kuò)展模式（命令符是FUL）列出一些使你能夠手工重新計算單個靈敏度的系數(shù)值，無需重新整體運(yùn)行。對于這次運(yùn)行，可以使用“標(biāo)準(zhǔn)”的缺省模式。輸出閾值（SEL）控制著被顯示的敏感度值，僅僅挑出那些使MTF的變化超出閾值的參數(shù)。這就減少了輸出量，而且，使你集中力量關(guān)注那些是光學(xué)性能在范圍內(nèi)變化的公差（由于各種原因，主要是公差范圍，許多參數(shù)的MTF變化很?。??？梢允褂萌笔№?。畸變評價（DST）增加一張表格，表示公差如何影

34、響主光線的位置。該例子也使用缺省值。該列表不需要任何輸入。公差限制范圍表ToleranceLimits列表允許編輯所有公差類型的限制范圍值。缺省值反映了高質(zhì)量光學(xué)加工條件下，有代表性的工業(yè)加工能力。如果你正在設(shè)計某些特殊的，高質(zhì)量的光學(xué)系統(tǒng)或者大批量的塑料光學(xué)元件，那么，就應(yīng)當(dāng)調(diào)整該公差限制范圍，使它適應(yīng)真正的加工環(huán)境，或許比缺省設(shè)置更嚴(yán)，或許比較寬。提示：雖然，限制范圍只是應(yīng)用于當(dāng)前的TOR計算，但是，也可以為你自己的光學(xué)工廠輸入該限制值，并且，使用選項設(shè)置（OptionSet）把它們存為未來TOR運(yùn)行的“模版”（可以稱它為“我自己工廠的公差限制”）通過輸入選項設(shè)置開始每一項TOR的輸入，然

35、后根據(jù)需要，修改其它的表格數(shù)據(jù)。該列表不需要任何輸入。敲擊OK開始計算。TOR的輸出使用剛剛描述的LDM公差輸入和TOR設(shè)置，要求TOR使用空間頻率15cycles/mm處的子午和弧矢MTF作為質(zhì)量的判別標(biāo)準(zhǔn)，而且，對于每一種加工誤差，都要確定出對最靈敏的三個視場角會引起MTF下降0.01的誤差值。實(shí)際上，在輸出結(jié)果中不可能會經(jīng)?？吹?.01這個值，因?yàn)槠渌蛩氐挠绊懡?jīng)常不會使MTF下降0.01。靈敏度列表每一個視場都有一個靈敏度表（下面顯示的是20全視場的子午MTF）。表格的開始是顯示該視場中被追跡光線的數(shù)目和標(biāo)稱性能的有關(guān)信息（為了便于檢查問題，還是值得一看的）。緊接著就是長長的一列有關(guān)靈

36、敏度的資料。可以按照下面的方式來解釋靈敏度數(shù)據(jù)（以DLFS2為例）：面6上（能量的？）2個干涉條紋的誤差，如果是正值，將會引起MTF改變+0.008，如果是負(fù)值，則為變化-0.007。PeformarceMeasuresCompensatingControlsCompUationConlrohFoeranceLimitsFrnl-ahiihjFijn-：l：icnsTypeMinimum|MdKniufn|Incremenl.=DLF-TestplateFit2.OOODO12.OOOODz.aooocDLT-Thickness0.OZODOO.5000Dd.asooc3LN-Indexcfr

37、eliadion0.00010O.OOZODd.aooi匚DLV-FraGtionalV-numb0.002DOO.0080Do.aoiocDLR-Radius0.OZODO；1.oooooe+oioD.ozoo匚DLS-SurfacesagaiCA0.OOZDO.05000d.aozocDLC-Curvature-Altto1.ODOOOe-OlO!1.OODOOe+OlDf1.oooDOe-ooeDAK-Coricconstarl1.ODOOOe-OLO；1.OODOOe+OlD;1.oooDoe-ooeDAA-AsphercAterm1.ODOOOe-OLO:l.OOOOQei1.OOO

38、DOe-OOeDAB-AsphericBterm1.ODOOOe-OlOj1.OODOOe+OlDi1.OOODOe-OOeDAD-AsphericCterm1.ODOOOe-OlO:1.OODCiOe+Olui1.OOODOe-OOeDAD-AsphericDteim1.ODOOOe-OLO:l.OOOOQei1.OOODOe-OOeDAE-AsphercEterm1.ODOOOe-OlOi1.OODOOe+OlD;1.OOODOe-OODAF-AsphericFterm1.ODOOOe-OlO;1.OODOOe+OlDi1.OOODOe-OOeDAD-AsptiericGteim1.ODO

39、OOe-OLOil.OODOQe+OlD;1.OOODOe-OOeDAH-AsphencHteim1.ODOOOe-OlO*1.OODOOe+OlD;1.OOODOe-OODAJ-AsphericJterm1.ODOOOe-OlO1.OODOOe+OlDi1.OOODOe-OOeHOM-Non-refocusableHI5.ODOOOe-OD60.0010Dl5.OOODOe-OOeTl|OptionSet.Iutpdt匚ontrols這些變化假定補(bǔ)償參數(shù)（DLZS7，象面離焦）分別改變了+0.038mm和-0.038mm。下拉表格，就會發(fā)現(xiàn)下面一行顯示：DSFS1.20.0200000V0.

40、026-0.0310.000000這就表明，MTF的最大變化（-0.031）是由前面元件（DSYS1.2）的Y向偏心-0.020mm引起的。注意，補(bǔ)償該公差的補(bǔ)償元的值是零。這是因?yàn)橥S公差（DLZSi或者聚焦）不能夠補(bǔ)償非對稱誤差?？梢栽黾悠难a(bǔ)償元（對于公差或者補(bǔ)償元的數(shù)目沒有專門的限制），假設(shè)檢測和完成這些調(diào)整，無論在結(jié)構(gòu)或者在經(jīng)濟(jì)方面都是可行的。提示：每個公差和補(bǔ)償元只能有一個值，因?yàn)橥ㄟ^比較各視場之間的具體的公差值可以實(shí)現(xiàn)這個要求。每個公差對每個視場會產(chǎn)生不同的影響，實(shí)際上，總會有一個視場是確定逆靈敏度運(yùn)行中公差值的最壞的情況。ProbableChangeinMTF（MTF的概率變化

41、）是在綜合了所有定義過的公差的基礎(chǔ)上計算出的一個統(tǒng)計值。在每一個靈敏度表的后面還打印的有其它的統(tǒng)計值，在下面會做進(jìn)一步的解釋。誤差能使事情更好嗎？誤差中的許多項都會引起MTF的正值變化。但是，一個誤差是如何引起MTF提高的呢？原因就在于該系統(tǒng)并非是針對某視場的某個MTF頻率專門進(jìn)行優(yōu)化。可以假設(shè)整個設(shè)計是按照設(shè)計要求進(jìn)行優(yōu)化的，并且，假定一個帶有特定符號的單個公差可能會提高某個具體的MTF值。但是，當(dāng)許多誤差同時運(yùn)行時，綜合提高的可能性實(shí)際上是零。還要注意，當(dāng)計算補(bǔ)償元時，它們被局限于消除由誤差造成的性能惡化，但是，不可能將系統(tǒng)的性能提高到優(yōu)于標(biāo)稱值。限制范圍和舍入誤差的影響表格中的Manuf

42、acturingError（加工誤差）可以通過使MTF下降到指定的值（0.01是缺省值）所對應(yīng)的公差值得到，包括可使用的補(bǔ)償元的影響。然而，只有很少幾個參數(shù)能達(dá)到這個值，多數(shù)都無法實(shí)現(xiàn)。在一些情況下，將公差量四舍五入到一個方便的值就限制了公差范圍。但是，最普通的理由就是使用限制：TOR對所有的公差設(shè)置上下邊界值避免出現(xiàn)不現(xiàn)實(shí)的值（稍微嚴(yán)些或者非常寬松）。這些限制顯示在文本輸出中。下面顯示的是共軸（公差）的限制范圍（注意，這個程序也可以顯示偏心公差的限制范圍）。TolerancelimitsMINIMUMMAXIMUM*RADIUS0.0200*SAG（撓度）0.00200.0500*POWER

43、（？）2.012.0IRREGULARITY0.53.0THICKNESS0.020000.50000INDEX0.000100.00200V-NUMBER0.200.80*半徑公差由半徑和撓度限制共同決定。*能量（？）公差是不規(guī)則公差的24倍。正如前面所討論的，可以在TOR對話框中的ToleranceLimits列表里調(diào)整該限制范圍。在線ReferenceManual資料TOR一節(jié)里很詳細(xì)地解釋了決定這些值的因素。概率分布、交叉項和統(tǒng)計在計算了所有的靈敏度之后，必須進(jìn)行統(tǒng)計預(yù)測。在線ReferenceManual中將討論假設(shè)，計算，方法和輸出表（第6章，“Tolerancing（公差分配）”

44、；重點(diǎn)查閱標(biāo)題為，“DescriptionofOutput”和“TechnicalNotes”兩節(jié)，從6-23頁開始）。這里是幾個要點(diǎn)：假定誤差是在公差范圍之內(nèi)，而且，遵循一種特定的概率分布（也可以改變概率功能表中的一些項目，敲擊表格，按Fl鍵，得到這方面的幫助）。統(tǒng)計預(yù)測是以數(shù)學(xué)算法為基礎(chǔ)的。這種“模擬蒙特卡羅”法對于大量（N10）的獨(dú)立誤差是有效的。一個真實(shí)蒙特卡洛模擬的宏指令（tolmonte.seq）也適用。交叉項包含在統(tǒng)計預(yù)測里，就是說，誤差可以與其它誤差組合或者部分地消除其它誤差的影響。對每一個視場，都會顯示出諸如下面形式的一份表格。DSTS5.60.0200000V-0.008-

45、0.0010.000000DSXS5.60.0200000V-0.006-0.0060.000000PROBABLECHAI-IGEINMTF-0.054PROBABLECHAI-IGECFCOMPENSATORS汁/一：i0.511174Unit.3-lineardimensionsinioiiiiiglesinradians,fring已;ainwav已丄已iigthsat.546.1nia.Th已prob；a：i丄已ch；aiig已inMTFasshill已;aal.mifoeilldistribut-ionofiLL；aiiufacturingerrorsoverther；itigef

46、orallpar；niet.ersexcept,tilt.；riddecenterTiThichhav已a(bǔ)t.ri.uicat.已出Gai.：.55i；aiidistributioninX；itidYCUMUIATTVEPROBAE：ILITT50.0PCT.84.1PCT.97.7PCT.99.9PCT.CEAI-IGEIl:MTF一匚.009*Ifit-isassi.miedthattheerrorsc：iii-C.031onlyt.；ajeonuh已已疋匸工已m已valu已；a-C.054*ofth已tol已王口匚已呂”Ch已97.7口已i:匚已nt-C.076prob；al：i丄已ch

47、；王rig已inMTFis-U.107假設(shè)透鏡是按照透鏡模型中使用的公差來制造，那么，對累計概率表的解釋就是，與設(shè)計的MTF相比，被建成的系統(tǒng)在該視場下的MTF的變化有97.7%的概率是-0.054或者更小一些。其它的百分比可以用同樣的方法解釋（50%代表平均值，而84.1%,97.7%和99.9%分別代表16，26，36的可信度）。表格右側(cè)的注釋表明什么是可能最壞的情況，假設(shè)所有的參數(shù)均是在允許公差范圍的極限情況下被加工。補(bǔ)償元的范圍補(bǔ)償元可能變化的范圍也近似于26的水平。這就意味著，如果補(bǔ)償元（該例子中是焦移）可以變化土0.5mm,那么，這個變化范圍將允許有98%的可能性對被建造的系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償（例如，有2%的概率是因?yàn)楣草S誤差的組合太大，該移動范圍會使系統(tǒng)散焦）。這個信息為裝配設(shè)計者也提供了一種指南。公差輸出表格在每次TOR運(yùn)行結(jié)束時，都會顯示出共軸和偏心公差的表格，將靈敏度表格中所有的數(shù)據(jù)匯總成一個緊湊的形式。在每一張表格之后，緊接著就會顯示出公差的限制范圍。下面顯示的是DecenteredTolerances