光學(xué)設(shè)計(jì)中的公差概念
性能合理鏡頭的首選公差
參數(shù) | 公差 | 參數(shù) | 公差 |
半徑 | ±0.001mm | 傾斜 | 0.05mm TIR |
對(duì)樣板的光焦匹配 | 3個(gè)光圈 | 偏心 | ±0.05mm |
表面不規(guī)則度 | 1個(gè)光圈（0.3） | 折射率 | ±0.001 |
厚度 | ±0.05mm | 阿貝數(shù) | ±0.8% |
空氣間隔 | ±0.05mm | 玻璃不均勻性 | ±0.0001 |
楔角/同心度 | 0.025mm TIR |
1、radius(半徑)---樣板精度
實(shí)際上是指樣板的檢測(cè)精度，光學(xué)設(shè)計(jì)師應(yīng)該與光學(xué)加工師溝通。
2、對(duì)樣板的光焦匹配---fringes（光圈）
一個(gè)光圈相當(dāng)于1/2波長(zhǎng)的矢高所對(duì)應(yīng)半徑的變化，普通的光學(xué)加工一般控制在5個(gè)光圈，較好的精度應(yīng)該控制在3個(gè)光圈以內(nèi)。
關(guān)系式：Z=（λ/2）·N
3、irregular（表面不規(guī)則度）
表面不規(guī)則度可以通過(guò)局部光圈來(lái)考察，工藝上可以做到0.3個(gè)光圈。
4、thickness（厚度/間隔）
包括光學(xué)元件的厚度和機(jī)械元件支撐的間隔。
在使用ZEMAX軟件模擬公差時(shí)，公差操作數(shù)TTHI有兩個(gè)參數(shù)，int1是用來(lái)被定義公差的表面編號(hào)，而int2是作為補(bǔ)償?shù)谋砻婢幪?hào)，最小值和最大值是以鏡頭長(zhǎng)度單位表示的極值偏差。
舉例說(shuō)明，假設(shè)一個(gè)鏡頭，它的表面3 是BK7，表面4 是F2，表面5 是空氣。名義厚度分別是3、4、和6mm。如果默認(rèn)的公差法則為表面3 定義一個(gè)TTHI 操作數(shù)，則將在表面5 上放一個(gè)補(bǔ)償。如果這個(gè)公差值為+.1mm，則在分析過(guò)程中，它們的厚度分別變成3.1mm、4.0mm、和5.9mm。這樣，從表面6 到象面的表面的絕對(duì)位置將不受表面3 的厚變化的影響。[2]
5、楔角/同心度/傾斜
實(shí)際上，有楔角的元件與光軸相對(duì)于其機(jī)械軸傾斜的元件完全相同，當(dāng)旋轉(zhuǎn)元件時(shí)，元件具有邊緣厚度差。
如圖，左側(cè)為理想的透鏡元件，而右側(cè)為為上表面嚴(yán)重傾斜的透鏡元件，可以看出：元件上表面傾斜即元件楔角導(dǎo)致透鏡從左到右的厚度差。楔角就是邊緣厚度差2δ除以元件直徑，單位為弧度，既用弧度表示楔角等于2δ/D。
ZEMAX里用TIRX、TIRY模擬跳動(dòng)（TIR）公差，如果TIR公差為0.10mm，在ZEMAX里則在鏡頭的最小+x 口徑方向上的矢高為0.05mm，在最小-x 口徑方向上的偏離為-.05mm，這表示一個(gè)值為0.10mm
的“總”的TIR。
TETX 和TETY用來(lái)模擬元件的的傾斜，也可以被用來(lái)模擬單一表面的傾斜，有時(shí)被稱為“光楔”，和TSTX 和TSTY 一樣。TETX 和TETY 可以作用于任意一種類(lèi)型的表面，包括標(biāo)準(zhǔn)表面和非標(biāo)準(zhǔn)表面，而TSTX 和TSTY只作用于標(biāo)準(zhǔn)表面。為了使用TETX 和TETY 來(lái)傾斜一個(gè)單一表面，只要簡(jiǎn)單地將Int1 和Int2 設(shè)成相同的表面編號(hào)。
6、decenter（偏心）
單存向上偏心
繞左側(cè)表面曲率中心旋轉(zhuǎn)
偏心包括兩種，一種是簡(jiǎn)單的橫向偏心（上、下），另一種是使元件始終保持與機(jī)架座接觸的“滾動(dòng)”。請(qǐng)注意，盡管最終影響很相似，但兩種偏心模型實(shí)際上完全不同。在滾動(dòng)的情況下，與機(jī)架座接觸良好的左側(cè)半徑被良好地校準(zhǔn)，表面傾斜只發(fā)生的右側(cè)表面上。
在ZEMAX里TSDX、TSDY用來(lái)模擬一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表面的偏心公差，單位為鏡頭長(zhǎng)度（mm）,而TEDX、TEDY是用來(lái)模擬一個(gè)元件的偏心公差，可以是標(biāo)準(zhǔn)面也可以是非標(biāo)準(zhǔn)面，int1、int2定義了一個(gè)鏡頭組的邊界面。