Zemax公差计算实例

《Zemax公差计算实例》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Zemax公差计算实例（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、系统光学参量允许偏差计算(Zemax 公差计算实例)*一 公差分配思路原 准 备 用 ODP841 进 行 公 差 分 配 计 算 ， 但 该 软 件 是 用 于 几 何 传 函 的 计 算 ， 对 小 象 差 系统 计 算 的 结 果 比 Zemax 中 的 MTFT 好 的 多 ， 这 是 因 为 没 考 虑 衍 射 效 应 对 象 差 的 干 扰 。 我 们设 计 的 系 统 鉴 别 率 是 很 高 的 。 因 此 用 ODP841 计 算 偏 差 很 大 。 故 采 用 Zemax 计 算 。首 先 介 召 公 差 计 算 的 总 体 思 路 ：在 光 学 设 计 中 给 所 有 工

2、艺 允 许 的 总 公 差 是 ： 使 最 差 情 况 下 的 传 函 由 于 工 艺 因 素 的总 下 降 量 不 大 于 0.15 lp/mm（ 下 降 后 的 传 函 仍 有 MTF=0.15， 以 便 CCD 仍 能 分 辩 它 对 应的 空 间 频 率 ） ， 对 于 本 系 统 就 是 在 F=1.23 光 圈 、 1H， 0.7H 口 径 下 允 许 鉴 别 率 总 下 降 量 不大 于 0.15 lp/mm。公 差 分 配 的 环 节 有 ：半 径 、 厚 度 1（ 透 镜 厚 度 ） 、 厚 度 2（ 透 镜 气 隙 ） 、 玻 璃 折 射 率 、 玻 璃 色 散 、 中 心

3、 偏1（ 加 工 偏 心 ） 、 中 心 偏 2（ 装 配 偏 心 ） 、 余 量上 面 的 公 差 余 量 是 为 了 在 实 际 的 工 艺 实 施 中 ， 由 于 工 艺 原 因 必 需 放 宽 公 差 时 ， 总 公 差 允 许量 不 致 于 超 。在 计 算 公 差 时 ， 先 按 经 验 以 工 艺 上 最 宽 松 的 条 件 给 出 各 结 构 参 量 的 公 差 预 定 值 ， 这 样 作 是为 了 先 考 核 最 差 情 况 对 总 公 差 的 影 响 。 当 总 公 差 不 超 时 ， 也 不 能 以 此 作 为 公 差 分 配 的 最 终 结 果 ，因 为 在 工 艺 允

4、 许 的 条 件 下 ， 应 尽 量 提 高 成 象 质 量 ， 因 此 应 减 少 对 总 公 差 影 响 大 的 诸 结 构 公 差 ，这 样 才 能 最 有 效 的 提 高 成 象 质 量 。二公差分配1 思路对 本 样 例 镜 头 ， 用 Zemax 公 差 计 算 功 能 时 应 遵 循 如 下 原 则 ：（ 1） 因 为 F=2 8 口 径 均 比 F=1.2 口 径 的 传 函 高 很 多 ， 因 此 应 以 F=1.2 口 径 传 函 为 准 考核 传 函 变 化 量 。（ 2） 在 F=1.2 口 径 的 传 函 中 ， 应 要 求 0W,0.7W 的 传 函 ， 而 0W

5、传 函 比 0.7W 传 函 高 很 多 ，因 此 应 以 0.7W 视 场 传 函 为 准 考 核 传 函 变 化 量 所 允 许 的 半 径 公 差 。（ 3） 在 计 算 传 函 时 ， 应 以 MTF=0.3 为 基 准 考 核 传 函 的 空 间 频 率 。（ 4） 正 态 分 布 的 蒙 特 卡 罗 数 应 取 20 以 上 ， 我 们 取 50（ 此 数 越 大 ， 得 到 的 公 差 计 算 结 果 的可 信 度 越 高 ， 但 计 算 量 就 越 大 ） 。（ 5） 用 传 函 计 算 公 差 时 ， 各 结 构 变 量 公 差 预 定 值 的 给 定 ， 可 参 考 “各结

6、构公差计算时预定公差的给定原则” 给 出 。（ 6） 为 了 加 速 公 差 计 算 ， 应 以 光 学 设 计 中 有 象 质 要 求 的 各 种 情 况 下 ， 传 函 最 低 的 的 情 况 ， 计算 公 差 的 允 许 值 。 各结构公差计算时预定公差的给定原则.1 TFRN(光圈公差)预定公差的给定这 个 量 是 给 各 面 半 径 加 公 的 允 许 偏 差 值 ， 先 统 一 给 道 圈 ， 计 算 出 总 偏 差 再 调 整 。.2 TTHI(厚度公差) 预定公差的给定这 个 量 给 定 各 面 位 置 的 绝 对 偏 差 允 许 值 ， 对 于 变 焦 系 统 ， 由 于 有

7、 变 焦 曲 线 的 严 格 限 制 ， 因 此对 各 透 镜 面 位 置 的 绝 对 值 应 进 行 控 制 。 对 本 系 统 ， 各 面 只 有 相 对 位 置 的 要 求 ， 没 必 要 限 定 绝 对位 置 ， 因 此 只 需 给 出 ： ， ; ， ; . 的 面 要 求 就 可 以 了 。现 各 厚 度 加 工 的 允 许 偏 差 预 定 值 统 一 给 .05 mm。.3 TEDX,TEDY(零件允许平行偏心公差 ) 预定公差的给定这 是 光 学 零 件 与 机 械 零 件 的 配 合 公 差 中 的 偏 心 （ 平 行 ） 允 许 公 差 ， 给 出 0.05mm 偏 心允

8、许 预 定 值 。.4 TETX,TETY(零件允许倾斜偏心公差) 预定公差的给定这 是 光 学 零 件 与 机 械 零 件 的 配 合 公 差 中 的 偏 心 （ 倾 斜 ） 允 许 公 差 ， 给 出 6=0.1偏心 允 许 预 定 值 。该 公 差 实 际 上 是 限 定 了 透 镜 隔 圈 端 面 垂 直 度 的 允 许 偏 差 。2.5 TSDX，TSDY(光学零件表面允许平行偏心公差) 预定公差的给定这 是 光 学 零 件 表 面 公 差 中 的 偏 心 （ 平 行 ） 允 许 公 差 ， 给 出 0.05mm 偏 心 允 许 预 定 值 。2.6 TSTX,TSTY(零件允许倾斜

9、偏心公差) 预定公差的给定这 是 光 学 零 件 表 面 公 差 中 的 偏 心 （ 表 面 倾 斜 ） 允 许 公 差 给 该 量 公 差 预 定 值 为0.05mm。在 Zemax 公 差 计 算 输 入 文 件 中 ， 单 位 确 是 度 。那 么 就 用 计 算 式 ： Q=arctg(0.05/R) 将 角 度 值 求 出 （ 度 为 量 刚 ） 。注 ： TSDX， TSDY， TSTX， TSTY 是 透 镜 定 心 膜 边 时 用 以 控 制 表 面 倾 斜 和 平 行 偏 位 的 。但 在 工 序 完 公 后 确 要 通 过 零 件 的 透 过 偏 心 来 验 收 ， 两 者

10、 如 何 统 一 呢 ？在 上 图 中 ：在 车 边 工 艺 中 ， 第 一 面 是 作 为 基 准 的 ， 因 此 上 图 中 第 一 面 既 无 偏 心 ， 也 无 倾 斜 。 第 二 面 C21是 表 面 偏 心 公 差 ， ， C22 是 表 面 倾 斜 公 差 。 则 同 向 影 响 总 偏 心 C2=C21+C22， 由 相 似 三 角形 有 ：这 就 是 由 工 艺 上 控 制 公 差 （ 控 制 C21， C22） ， 向 产 品 验 收 公 差 的 转 换 计 算 式 。在 推 导 上 算 式 时 ， F R1 是 在 假 定 镜 很 薄 时 得 到 的 ， 如 果 透 镜

11、较 厚 ， 可 以 在AUTOCAD 中 作 图 求 出 。我 们 给 此 类 公 差 时 ， 是 以 工 艺 控 制 公 差 的 方 式 给 出 的 ， 故 在 此 不 进 行 转 换 计 算 。2.7 TIRR（球差的一半与象散的一半表示的表面不规则度，单位是光圈单位）预定公差的给定这是光圈的局部偏差的允许值，用光圈允许的局部偏差N 表示，预定值给 0.5。2.8 TIND(d 光折射率允许偏差) 预定公差的给定1 有关表格由 “光 学 仪 器 设 计 手 册 ”上 册 355 页 有 表 ：技 术 物 镜 目 镜 分 划 板 棱 镜 不 在 光指 标 高 精 度 中 精 度 一 般 精度

12、2W502W50路 中 的零 件 Nd1B2C 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双 折 射 3A 3 3 3 3 3 2 4光 吸 收 系 数 4 4 3 3 4 4 3 5条 纹 度 1C 1C 1C 1B 1C 1C 1A 2C气 泡 度 3C 3C 4C 2B 3C 1C 3C 8E设 计 的 光 学 系 统 属 于 中 等 精 度 类 ， 这 里 只 计 算 Nd， (NF-NC)对 传 函 的 影 响 。 先按 低 精 度 给 ， 如 果 对 传 函 影 响 过 大 ， 则 给

13、 到 高 精 度 再 计 算 对 传 函 影 响 量 。 为 了 查 出 Nd， (NF-NC) 的 级 别 与 类 别 的 具 体 要 求 ， 可 由 “光 学 仪 器 设 计 手 册 ”上 册 409 页 有表 ：允 许 差 值 同 批 毛 胚 中 的 最 大 差 值类 别折 射 率 中 部 色 散级 别折 射 率 中 部 色 散1 50 -4 5 -A 0 2 0 4 70 -5 B 0 -53 0 -4 -5 C 2 -10 -5D 折 射 率 在 所 定类 别 的 允 许 差值 之 内中 部 色 散 在 所定 类 别 的 允 许差 值 之 内说 明 ： 在 象 质 要 求 很 高 （

14、 如 400 万 象 素 ， 或 平 行 光 管 无 镜 ， 高 倍 测 量 显 微 物 经 ） 的 镜头 中 ， 常 通 过 选 玻 璃 进 行 配 对 装 配 来 减 小 玻 离 折 射 率 和 色 散 偏 差 对 系 统 成 象 质 量 的 影 响 ， 这就 要 求 按 玻 璃 炉 号 进 行 装 配 。 此 时 对 玻 璃 的 级 别 就 应 有 要 求 。 我 们 的 系 统 是 中 等 精 度 的 镜 头 ，不 存 在 按 炉 号 选 玻 璃 配 对 装 配 的 问 题 ， 即 可 不 考 率 玻 璃 的 级 别 。2 d 光 折 射 率 的 偏 差 预 定 值 的 给 的 定先

15、按 3 类 给 定 ， 即 d 光 折 射 率 的 偏 差 预 定 值 为 ： 0.001 。2.9 TABB(阿贝常数允许偏差 ) 预定公差的给定由 上 玻 璃 类 别 中 知 道 给 定 的 是 中 部 色 散 偏 差 ， 而 它 与 阿 贝 数 偏 差 关 系 见 下 式 ：阿 贝 数 的 偏 差 必 需 由 玻 璃 类 别 的 中 部 色 散 允 许 偏 差 通 过 上 式 转 换 才 能 得 到 ,对本 产 品 ， 中 部 色 散 偏 差 取 3 类 ， 即 d(NF-NC)=0.0001， 这 样 再 知 道 玻 璃 牌 号 ，查 出 阿 贝 数 ， 就 可 将 中 部 色 散 偏 差 传 成 阿 贝 数 的 偏 差 。