当我们光学系统优化满足设计要求时,并不代表整个设计过程已经完成。因为实际制造中并不能完美实现设计尺寸,必然会出现一定误差影响最终成像效果。所以要评估误差推算出实际制造中所允许的公差范围。
光学系统误差来源:
- 制造
1.1 曲率半径
1.2 镜片厚度
1.3 表面不规则度
1.4 中心偏
1.5 非球面偏差 - 材料
2.1 折射率精度
2.2 折射率均匀性
2.3 折射率分布
2.4 阿贝数 - 装配
3.1 偏心
3.2 间距
3.3 倾斜
3.4 旋转
3.5 各项综合 - 环境
4.1 结构
4.2 折射率变化
4.3 震动、冲击
4.4 机械应力 - 设计
5.1 初始误差
5.2 范围限制
评价公差的方法
- 评价公差的方法就是我们评价系统的方法:RMS、MTF 等。
- 计算误差影响,通过评价方法查看当有误差时系统是否还满足要求。
- 综合评价误差的影响,考虑是否要更改系统的公差范围或设计。
公差分析流程
- 确定评价方法:弥散斑、波前、MFT、自定义
- 设定评价容限,如:设置弥散斑的大小范围。
- 设置公差值:根据实际中可能会出现的误差来源设置系统中公差变量。
- 设置补偿,如:后焦距(像面位置)或其他结构。
公差评价
- 分析方法
- 敏感度分析:分析每一个单独误差对系统造成的影响。
- 逆敏感度分析:由系统公差容限反推每个误差的容许大小。
- 蒙特卡洛分析:模拟实际制造情况,令所有误差都出现,并在一定范围里随机分布时,查看其对系统成像的影响。
- 评价方法
- 公差分布
- 公差敏感度
zemax公差分析基本流程
- 镜头优化
- 公差设置
- 公差分析
- 公差调整