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1、zemax中公差分析中公差分析公差分析：系统地分析些微扰动或公差分析：系统地分析些微扰动或色差对光学设计性能的影像。色差对光学设计性能的影像。目的：定义误差的类型及大小，并将目的：定义误差的类型及大小，并将之引入光学系统中，分析系统性能是之引入光学系统中，分析系统性能是否符合需求。否符合需求。1）概论）概论1 1课件精编课件精编2）公差）公差选取合适的性能规格选取合适的性能规格定义最低的性能容忍极限定义最低的性能容忍极限定义所有可能的误差来源（如单独的组定义所有可能的误差来源（如单独的组件、组件群、机械组装等等）件、组件群、机械组装等等）指定每一个制造和组装可允许的公差极限指定每一个制造和组装
2、可允许的公差极限2 2课件精编课件精编3）误差来源）误差来源A 制造公差制造公差不正确的曲率半径，组件过厚或过薄，镜不正确的曲率半径，组件过厚或过薄，镜片外型不正确，曲率中心偏离机构中心，片外型不正确，曲率中心偏离机构中心，不正确的不正确的conic值或其它非球面系数值或其它非球面系数B 材料误差材料误差折射率准确性，折射率同质性，折射率折射率准确性，折射率同质性，折射率分布，阿贝数（色散）分布，阿贝数（色散）3 3课件精编课件精编C 组装公差（整群组件）组装公差（整群组件）组件偏离机构中心，组件在组件偏离机构中心，组件在z轴上的位置误轴上的位置误差，组件与光轴有倾斜，组件定位错误差，组件与光
3、轴有倾斜，组件定位错误D 周围所引起的公差周围所引起的公差材料的热胀冷缩，温度、压力、湿度对折材料的热胀冷缩，温度、压力、湿度对折射率的影响，系统遭冲击或振动锁引起的射率的影响，系统遭冲击或振动锁引起的对位问题，机械应力对位问题，机械应力E 剩下的设计误差剩下的设计误差4 4课件精编课件精编4）设置公差）设置公差定义绩效函数：如定义绩效函数：如RMS光斑大小，光斑大小，RMS波前误差，波前误差，MTF需求，使用者自定义的绩需求，使用者自定义的绩效函数效函数定义允许的系统性能偏离值定义允许的系统性能偏离值规定公差起始值让制造者可轻易达到要求规定公差起始值让制造者可轻易达到要求补偿群常被使用在减低
4、公差上补偿群常被使用在减低公差上公差分析有三种分析方法：灵敏度法、公差分析有三种分析方法：灵敏度法、反灵敏度法、蒙地卡罗法反灵敏度法、蒙地卡罗法5 5课件精编课件精编5）公差操作数）公差操作数TRAD,TCUR,TFRN:表面焦度的误差表面焦度的误差TTHI：组件或空间厚度的误差：组件或空间厚度的误差TCON：conic常数的误差常数的误差TSDX，TADY：表面离轴的误差（长度）：表面离轴的误差（长度）TSTX，TSTY：表面倾斜的误差（角度）：表面倾斜的误差（角度）TIRR：表面不平整度的的误差：表面不平整度的的误差TIND，TABB：折射率，阿贝数的误差：折射率，阿贝数的误差6 6课件精
5、编课件精编6）双胶合透镜的公差分析）双胶合透镜的公差分析Samplestutorial foldertutorial tolerance.zmx7 7课件精编课件精编8 8课件精编课件精编7)制造与组装公差制造与组装公差Editors-tolerance dataTools-default tolerance 9 9课件精编课件精编1010课件精编课件精编1111课件精编课件精编8)误差描述误差描述COMP：定义表面：定义表面4的厚度作为补偿部分的厚度作为补偿部分TWAV：默认对任何条纹误差的测试波长：默认对任何条纹误差的测试波长四个面的曲率半径四个面的曲率半径四个面的面不平整度四个面的面不平
6、整度两个组件和一个间隙的厚度误差两个组件和一个间隙的厚度误差两个玻璃的折射率或阿贝数的误差两个玻璃的折射率或阿贝数的误差四个面皆有的两个方向的离轴和倾斜四个面皆有的两个方向的离轴和倾斜两个组件皆有的两个方向上的离轴和倾斜两个组件皆有的两个方向上的离轴和倾斜1212课件精编课件精编9）灵敏度分析）灵敏度分析-定义各个缺陷对系统性能的影响定义各个缺陷对系统性能的影响一系列独立的公差估计：一系列独立的公差估计：半径的改变半径的改变厚度的改变厚度的改变倾斜或离轴的改变倾斜或离轴的改变每一个在操作数，补偿部分会修正标每一个在操作数，补偿部分会修正标准值至最小准值至最小1313课件精编课件精编10)初步公
7、差分析初步公差分析公差分析模式：灵敏度法公差分析模式：灵敏度法sensitivity标准：标准：RMS光斑半径光斑半径Comp:paraxial focus1414课件精编课件精编1515课件精编课件精编11)公差分析结果公差分析结果1616课件精编课件精编第一部分描述所有的公差操作数第一部分描述所有的公差操作数注意：依据每个操作数独立公差分析的结果注意：依据每个操作数独立公差分析的结果参数的该变量参数的该变量标准值标准值标准值该变量与微小值的关系标准值该变量与微小值的关系焦点补偿的该变量焦点补偿的该变量1717课件精编课件精编1818课件精编课件精编下列灵敏度分析是统计上的资讯：下列灵敏度分
8、析是统计上的资讯：微小的微小的RMS光斑半径光斑半径基本的标准值基本的标准值估计改变量估计改变量估算估算RMS光斑半径光斑半径结论：默认公差的范围太宽松结论：默认公差的范围太宽松12）统计分析）统计分析1919课件精编课件精编13)反灵敏度分析反灵敏度分析反灵敏度分析常用在限制公差参数的范反灵敏度分析常用在限制公差参数的范围以控制系统性能最大的降幅。围以控制系统性能最大的降幅。反灵敏度的方法：反灵敏度的方法：反最大值的模式反最大值的模式反增加量的模式反增加量的模式2020课件精编课件精编14）个别分析视场角）个别分析视场角/组态组态未选取，平均所有的视场角及组态未选取，平均所有的视场角及组态选
9、取，每个视场角及组态独立计算选取，每个视场角及组态独立计算2121课件精编课件精编15）限制公差范围）限制公差范围假设需求的假设需求的RMS光斑大小不能较正常的光斑大小不能较正常的差差150%正常的绩效函数值：正常的绩效函数值：0.003542mm设置的绩效函数须小于设置的绩效函数须小于0.005313mm2222课件精编课件精编16）设置限制条件）设置限制条件规定公差起始值，如规定公差起始值，如zemax默认公差默认公差选择反增加量的模式选择反增加量的模式inverse increment增加量：增加量：0.00031mm-反增加量模式反增加量模式2323课件精编课件精编修正公差范围修正公差
10、范围2424课件精编课件精编2525课件精编课件精编17）设置限制条件）设置限制条件规定公差起始值，如规定公差起始值，如zemax默认公差默认公差选择反最大值模式选择反最大值模式inverse limit最大值：最大值：0.003855mm-反最大值模式反最大值模式2626课件精编课件精编修正公差范围修正公差范围2727课件精编课件精编2828课件精编课件精编18）蒙地卡罗分析）蒙地卡罗分析统计分析提供有灵敏度或反灵敏度是假设统计分析提供有灵敏度或反灵敏度是假设每个参数对允许的最大值有干扰，而且误每个参数对允许的最大值有干扰，而且误差皆是独立的。差皆是独立的。在真实系统中，误差与公差范围有着统
11、计在真实系统中，误差与公差范围有着统计分布的关系，蒙地卡罗是将随机数引入的分布的关系，蒙地卡罗是将随机数引入的方法。方法。每个参数所受的影响都是独立的：每个参数所受的影响都是独立的：2929课件精编课件精编事先定义参数的范围事先定义参数的范围合适的统计分布合适的统计分布优化对系统的干扰会整个加总优化对系统的干扰会整个加总某些误差对其它误差有补偿的作用某些误差对其它误差有补偿的作用3030课件精编课件精编19）蒙地卡罗统计）蒙地卡罗统计3131课件精编课件精编3232课件精编课件精编20）进一步分析）进一步分析进一步限制参数范围以达到较高比率的进一步限制参数范围以达到较高比率的成功案例是必须的。成功案例是必须的。降低最大标准和重新运行反灵敏度分析降低最大标准和重新运行反灵敏度分析降低某些参数的范围降低某些参数的范围3333课件精编课件精编3434课件精编课件精编3535课件精编课件精编3636课件精编课件精编蒙地卡罗统计结果蒙地卡罗统计结果3737课件精编课件精编公差摘要公差摘要3838课件精编课件精编
