波动光学应用于成像光学系统装配公差的确定

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第23卷第4期北京理工大学学报V01．23No．42O03年8月Transactionsof⋯Deu’mgInstituteof~-r-ecnInu_-1Ogy^ug·‘uu0文章编号：1001—0645(2oo3)O4—0457—04波动光学应用于成像光学系统装配公差的确定赵达尊，方俊永(北京理工大学颜色科学与工程国家专业重点实验室．北京100081)摘要：给出一种利用波动光学原理计算成像光学系统，特别是非旋转对称系统的装配公差计算方法．采用光波波面描述物面上一个点发出的光在存在装配

2、误差的系统中的传播过程．用菲涅耳衍射公式计算自由传播部分；用薄透镜的透射比计算通过透镜时的波面变化，由此得到射向像面的成像波面；通过对成像波面分布的分析推断成像情况；依据容许的成像质量确定装配误差．以一个含两个柱面透镜的成像系统为例，导出了确定这两个柱面透镜母线不正交性公差的公式．由此说明该方法可以解决不易用几何光学方法获得解析结果的问题．关键词：波动光学；成像光学系统；装配公差中圈分类号：TB133；0435．2文献标识码：ADeterminationofAssemblingTolerancesforOpticalImagingS

3、ystemsbytheUseofWaveOpticsZHAODa—zun，FANGJun—yong’(NationalLaboratoryofColorScienceandEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Amethodbasedonwaveopticsforthedeterminationofassemblingtolerancesofopticalimagingsystems，especiallynon—rotational

4、lysymmetricsystems，isgiven．Thelightemittedfromanobjectpointanditspropagationinasystemwithassemblingerrorsisdescribedthroughwave—fronts．Wave—frontchangesduetofreespacepropagationarecalculatedwithFrene!’Sdiffractionformulaandthoseduetopassingthroughalensar￡calculatedwith

5、equivalentamplitudetransmittancefunctionofthelens．Afinalimagingwavefrontthusobtainedisusedtoanalysetheimagingperformances，andtheassemblingtolerancescanthenbedeterminedbymakingreferencetosomepredeterminedimagequalityrequirements．Animagingsystemcomprisingtwocylindricalle

6、nsesistakenasanexample，andaformulafordeterminingthetoleranceofthenon—U^t·‘LkIIU⋯~U—II：I‘L—J~kUT^‘t．⋯WT⋯Tlithegenerati‘ngiinesofthetwolensesiSdedueed．ItU⋯~tIIbeseenthatthepresentmethodisabletoresolveproblemsthatdonoteasilypermitthemselvestobeanalyticallyresolvedwithgeom

7、etricaloptics．Keywords：waveoptics；opticalimagingsystem；assemblingtolerance为了确保按高质量要求设计的成像光学系统在质量之外，高精度的装配也是必要条件之一，为此必实现后能达到设计要求，除了应保证零部件的加工须给出合理的装配公差．虽然目前一些先进的光学收稿日期：2003—04—01基金项目：国家“八六三计划项目(2002AA135040)作者简介：赵达尊(1939一)，男，教授，博士生导师，E-mail：zhdz@bit．edu．cn．维普资讯http://www

8、.cqvip.com40O北京理工大学学报．吊Z5苍设计软件，如CODEV能够计算装配公差，但在光2L／9以及一3L／i6．学设计著作和一般软件中除了焦面位置这样的简单2用波动光学描述系统成像过程情况外很少涉及装配公差的计算[1]．最