zemax笔记9——公差分析

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：

1. 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
2. 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
3. 装配
   3.1 偏心
   3.2 间距
   3.3 倾斜
   3.4 旋转
   3.5 各项综合
4. 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
5. 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