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1、例子13 公差,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。,目的：定义误差的类型及大小，并将之引入光学系统中，分析系统性能是否符合需求。,1）概论,2）公差,选取合适的性能规格,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,3）误差来源,A 制造公差,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，不正确的conic值或其它非球面系数,B 材料误差,折射率准确性，折射率同质性，折射率分布，阿贝数（色散）,C 组装公差（整群组件）,组件偏离机构中心，组件在z轴上的位置误差，组件与光
2、轴有倾斜，组件定位错误,D 周围所引起的公差,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对位问题，机械应力,E 剩下的设计误差,4）设置公差,定义绩效函数：如RMS光斑大小，RMS波前误差，MTF需求，使用者自定义的绩效函数,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,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、反灵敏度法、蒙地卡罗法,5）公差操作数,TRAD,TCUR,TFRN:表面焦度的误差,TTHI：组件或空间厚度的误差,TCON：conic常数的误差,TSDX，TADY：表面离轴的误差（长度）,TSTX，TSTY：表面
3、倾斜的误差（角度）,TIRR：表面不平整度的的误差,TIND，TABB：折射率，阿贝数的误差,6）双胶合透镜的公差分析,Samplestutorial foldertutorial tolerance.zmx,7)制造与组装公差,Editors-tolerance data,Tools-default tolerance,8)误差描述,COMP：定义表面4的厚度作为补偿部分,TWAV：默认对任何条纹误差的测试波长,四个面的曲率半径,四个面的面不平整度,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,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,9）灵敏度
4、分析,-定义各个缺陷对系统性能的影响,一系列独立的公差估计：,半径的改变,厚度的改变,倾斜或离轴的改变,每一个在操作数，补偿部分会修正标准值至最小,10)初步公差分析,公差分析模式：灵敏度法sensitivity,标准：RMS光斑半径,Comp:paraxial focus,11)公差分析结果,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,参数的该变量,标准值,标准值该变量与微小值的关系,焦点补偿的该变量,下列灵敏度分析是统计上的资讯：,微小的RMS光斑半径,基本的标准值,估计改变量,估算RMS光斑半径,结论：默认公差的范围太宽松,12）统计分析,13)反灵敏度分析,反
5、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。,反灵敏度的方法：,反最大值的模式,反增加量的模式,14）个别分析视场角/组态,未选取，平均所有的视场角及组态,选取，每个视场角及组态独立计算,15）限制公差范围,假设需求的RMS光斑大小不能较正常的差150%,正常的绩效函数值：0.003542mm,设置的绩效函数须小于0.005313mm,16）设置限制条件,规定公差起始值，如zemax默认公差,选择反增加量的模式inverse increment,增加量：0.00031mm,-反增加量模式,修正公差范围,17）设置限制条件,规定公差起始值，如zemax默认公差,选择反最大值模式inverse limit,最大值：0.003855mm,-反最大值模式,修正公差范围,18）蒙地卡罗分析,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，而且误差皆是独立的。,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方法。,每个参数所受的影响都是独立的：,事先定义参数的范围,合适的统计分布,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,19）蒙地卡罗统计,20）进一步分析,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。,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,蒙地卡罗统计结果,公差摘要,
