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光学设计中的公差概念

【添加时间:2017-06-12 16:27:56】【来源:】【作者:cddaxin】【阅读:


性能合理镜头的首选公差

参数

公差

参数

公差

半径

±0.001mm
 样板的测量精度

倾斜

0.05mm TIR

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

0.025mm TIR

   


1radius(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)·N


3irregular(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。


4thickness(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BK7,表面F2,表面是空气。名义厚度分别是34、和6mm。如果默认的公差法则为表面定义一个TTHI 操作数,则将在表面上放一个补偿。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3.1mm4.0mm、和5.9mm。这样,从表面到象面的表面的绝对位置将不受表面的厚变化的影响。[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。


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TIRXTIRY模拟跳动(TIR公差,如果TIR公差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 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 TSTY 一样。TETX TETY 可以作用于任意一种类型的表面,包括标准表面和非标准表面,而TSTX TSTY 只作用于标准表面。为了使用TETX TETY 来倾斜一个单一表面,只要简单地将Int1 Int2 设成相同的表面编号。

6decenter(偏心)

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。


ZEMAXTSDXTSDY用来模拟一个标准表面的偏心公差,单位为镜头长度(mm,TEDXTEDY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,int1int2定义了一个镜头组的边界面。


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