光学设计中的公差概念.doc

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1、光学设计中的公差概念JasonHan      性能合理镜头的首选公差[1]参数公差参数公差半径±0.001mm样板的测量精度倾斜0.05mmTIR对样板的光焦匹配3个光圈偏心±0.05mm表面不规则度1个光圈（0.3）折射率±0.001厚度±0.05mm阿贝数±0.8%空气间隔±0.05mm玻璃不均匀性±0.0001楔角/同心度0.025mmTIR1、radius(半径)---样板精度实际上是指样板的检测精度，光学设计师应该与光学加工师沟通。2、对样板的光焦匹配---fringes（光圈）一个光圈相当于1/2波长的矢

2、高所对应半径的变化，普通的光学加工一般控制在5个光圈，较好的精度应该控制在3个光圈以内。关系式：?Z=（λ/2）·N3、irregular（表面不规则度）表面不规则度可以通过局部光圈来考察，工艺上可以做到0.3个光圈。4、thickness（厚度/间隔）包括光学元件的厚度和机械元件支撑的间隔。在使用ZEMAX软件模拟公差时，公差操作数TTHI有两个参数，int1是用来被定义公差的表面编号，而int2是作为补偿的表面编号，最小值和最大值是以镜头长度单位表示的极值偏差。举例说明，假设一个镜头，它的表面3是BK7，表面4是F

3、2，表面5是空气。名义厚度分别是3、4、和6mm。如果默认的公差法则为表面3定义一个TTHI操作数，则将在表面5上放一个补偿。如果这个公差值为+.1mm，则在分析过程中，它们的厚度分别变成3.1mm、4.0mm、和5.9mm。这样，从表面6到象面的表面的绝对位置将不受表面3的厚变化的影响。[2]5、楔角/同心度/倾斜实际上，有楔角的元件与光轴相对于其机械轴倾斜的元件完全相同，当旋转元件时，元件具有边缘厚度差。[attach]12385[/attach]如图，左侧为理想的透镜元件，而右侧为为上表面严重倾斜的透镜元件，可以

4、看出：元件上表面倾斜即元件楔角导致透镜从左到右的厚度差。楔角就是边缘厚度差2δ除以元件直径，单位为弧度，既用弧度表示楔角等于2δ/D。ZEMAX里用TIRX、TIRY模拟跳动（TIR）公差，如果TIR公差为0.10mm，在ZEMAX里则在镜头的最小+x口径方向上的矢高为0.05mm，在最小-x口径方向上的偏离为-.05mm，这表示一个值为0.10mm的“总”的TIR。TETX和TETY用来模拟元件的的倾斜，也可以被用来模拟单一表面的倾斜，有时被称为“光楔”，和TSTX和TSTY一样。TETX和TETY可以作用于任意一种

5、类型的表面，包括标准表面和非标准表面，而TSTX和TSTY只作用于标准表面。为了使用TETX和TETY来倾斜一个单一表面，只要简单地将Int1和Int2设成相同的表面编号。6、decenter（偏心）[attach]12386[/attach]单存向上偏心绕左侧表面曲率中心旋转偏心包括两种，一种是简单的横向偏心（上、下），另一种是使元件始终保持与机架座接触的“滚动”。请注意，尽管最终影响很相似，但两种偏心模型实际上完全不同。在滚动的情况下，与机架座接触良好的左侧半径被良好地校准，表面倾斜只发生的右侧表面上。[1]在ZE

6、MAX里TSDX、TSDY用来模拟一个标准表面的偏心公差，单位为镜头长度（mm）,而TEDX、TEDY是用来模拟一个元件的偏心公差，可以是标准面也可以是非标准面，int1、int2定义了一个镜头组的边界面。参考文献：[1]、《OpticalSystemDesign》[2]、《ZemaxManual》