光學設計公差允許

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一公差分配思路

原準備用ODP841進行公差分配計算，但該軟件是用于幾何傳函的計算，對小象差系統計算的結果比Zemax中的MTFT好的多，這是因爲沒考慮衍射效應對象差的幹擾。我們設計的系統鑒别率是很高的。因此用ODP841計算偏差很大。故采用Zemax計算。 D6iU~4jj|$
首先介召公差計算的總體思路：6w=rNwimc
在光學設計中給所有工藝允許的總公差是：使最差情況下的傳函由于工藝因素的總下降量不大于0.15 lp/mm（下降後的傳函仍有MTF=0.15，以便CCD仍能分辯它對應的空間頻率），對于本系統就是在F=1.23光圈、1H，0.7H口徑下允許鑒别率總下降量不大于0.15 lp/mm。 w!>V
I]
公差分配的環節有： 7Zeq3W
半徑、厚度1（透鏡厚度）、厚度2（透鏡氣隙）、玻璃折射率、玻璃色散、中心偏1（加工偏心）、中心偏2（裝配偏心）、餘量
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上面的公差餘量是爲了在實際的工藝實施中，由于工藝原因必需放寬公差時，總公差允許量不緻于超。jhlM Si6 B
在計算公差時，先按經驗以工藝上最寬松的條件給出各結構參量的公差預定值，這樣作是爲了先考核最差情況對總公差的影響。當總公差不超時，也不能以此作爲公差分配的最終結果，因爲在工藝允許的條件下，應盡量提高成象質量，因此應減少對總公差影響大的諸結構公差，這樣才能最有效的提高成象質量。

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二　公差分配F^4)[7O ZN
1 思路.- N3t\U9
對本樣例鏡頭，用Zemax公差計算功能時應遵循如下原則：HxX_QP4
（1）因爲F=2～8口徑均比F=1.2口徑的傳函高很多，因此應以F=1.2口徑傳函爲準考核傳函變化量。8WnR=N 5
（2）在F=1.2口徑的傳函中，應要求0W,0.7W的傳函，而0W傳函比0.7W傳函高很多，因此應以0.7W視場傳函爲準考核傳函變化量所允許的半徑公差。 u_Be(|
（3）在計算傳函時，應以MTF=0.3爲基準考核傳函的空間頻率。 ]z?3~S_
（4）正态分布的蒙特卡羅數應取20以上，我們取50（此數越大，得到的公差計算結果的可信度越高，但計算量就越大）。 _aMD-qO‑
（5）用傳函計算公差時，各結構變量公差預定值的給定，可參考“各結構公差計算時預定公差的給定原則”給出。 H?G)* i~>8
（6）爲了加速公差計算，應以光學設計中有象質要求的各種情況下，傳函最低的的情況，計算公差的允許值。MQQ~I+
N}
２各結構公差計算時預定公差的給定原則p5,0\C*49<
２.1TFRN(光圈公差)預定公差的給定 ^6P$jgm>
這個量是給各面半徑加公的允許偏差值，先統一給５道圈，計算出總偏差再調整。 7}fJ(!"/B
２.2TTHI(厚度公差) 預定公差的給定 V8amw6

u
這個量給定各面位置的絕對偏差允許值，對于變焦系統，由于有變焦曲線的嚴格限制，因此對各透鏡面位置的絕對值應進行控制。對本系統，各面隻有相對位置的要求，沒必要限定絕對位置，因此隻需給出：１，２;２，３; …. 的面要求就可以了。 5 `k1J0
現各厚度加工的允許偏差預定值統一給０.05 mm。]!p 7+$|
２.3TEDX,TEDY(零件允許平行偏心公差) 預定公差的給定 kl`

O
這是光學零件與機械零件的配合公差中的偏心（平行）允許公差，給出0.05mm偏心允許預定值。 [
X,1L`k
２.4TETX,TETY(零件允許傾斜偏心公差) 預定公差的給定 y98{S((BcO
這是光學零件與機械零件的配合公差中的偏心（傾斜）允許公差，給出6’=0.1°偏心允許預定值。 hK D4)k
該公差實際上是限定了透鏡隔圈端面垂直度的允許偏差。 G‑l‑4qWZM
2.5TSDX，TSDY(光學零件表面允許平行偏心公差) 預定公差的給定 H@A?QedKL
這是光學零件表面公差中的偏心（平行）允許公差，給出0.05mm偏心允許預定值。 =v62y*#
2.6TSTX,TSTY(零件允許傾斜偏心公差) 預定公差的給定 =_A^o+V)\
這是光學零件表面公差中的偏心（表面傾斜）允許公差給該量公差預定值爲0.05mm。 f‑3pWB
在Zemax公差計算輸入文件中，單位确是度。udq p7
S[1]3
那麽就用計算式： Q=arctg(0.05/R) 将角度值求出（度爲量剛）。A6ElkF Z:]
注：TSDX，TSDY，TSTX，TSTY是透鏡定心膜邊時用以控制表面傾斜和平行偏位的。但在工序完公後确要通過零件的透過偏心來驗收，兩者如何統一呢？V>‑H8yVI
58eh8ES;=
在上圖中：Ob"v`)w
在車邊工藝中，第一面是作爲基準的，因此上圖中第一面既無偏心，也無傾斜。第二面C21是表面偏心公差，，C22是表面傾斜公差。則同向影響總偏心C2=C21+C22，由相似三角形有：yyfXD]jLy
r+$vw
這就是由工藝上控制公差（控制C21，C22），向産品驗收公差的轉換計算式。w& ~‑3R6
在推導上算式時，F－R1是在假定鏡很薄時得到的，如果透鏡較厚，可以在AUTOCAD中作圖求出。 &
/*jKWz
我們給此類公差時，是以工藝控制公差的方式給出的，故在此不進行轉換計算。