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标题: 光学设计中的公差概念 [打印本页]

作者: JasonHan 时间: 2007-8-7 13:05
标题: 光学设计中的公差概念

很多人在公差分配上很迷惑，包括本人。

光学设计后期评价给多大公差合适，多大公差在生产中能得到实际的应用？

以下是本人去年收集整理的一些公差分配的概念和简单的原则，希望能够和大家一起分析交流。

光学设计中的公差概念

Jason Han

性能合理镜头的首选公差[1]

参数	公差	参数	公差
半径	±0.001mm 样板的测量精度	倾斜	0.05mm TIR
对样板的光焦匹配	3个光圈	偏心	±0.05mm
表面不规则度	1个光圈（0.3）	折射率	±0.001
厚度	±0.05mm	阿贝数	±0.8%
空气间隔	±0.05mm	玻璃不均匀性	±0.0001
楔角/同心度	0.025mm TIR

1、radius(半径)---样板精度
实际上是指样板的检测精度，光学设计师应该与光学加工师沟通。
2、对样板的光焦匹配---fringes（光圈）
一个光圈相当于1/2波长的矢高所对应半径的变化，普通的光学加工一般控制在5个光圈，较好的精度应该控制在3个光圈以内。
关系式：?Z=（λ/2）·N
3、irregular（表面不规则度）
表面不规则度可以通过局部光圈来考察，工艺上可以做到0.3个光圈。
4、thickness（厚度/间隔）
包括光学元件的厚度和机械元件支撑的间隔。
在使用ZEMAX软件模拟公差时，公差操作数TTHI有两个参数，int1是用来被定义公差的表面编号，而int2是作为补偿的表面编号，最小值和最大值是以镜头长度单位表示的极值偏差。
举例说明，假设一个镜头，它的表面3 是BK7，表面4 是F2，表面5 是空气。名义厚度分别是3、4、和6mm。如果默认的公差法则为表面3 定义一个TTHI 操作数，则将在表面5 上放一个补偿。如果这个公差值为+.1mm，则在分析过程中，它们的厚度分别变成3.1mm、4.0mm、和5.9mm。这样，从表面6 到象面的表面的绝对位置将不受表面3 的厚变化的影响。[2]

5、楔角/同心度/倾斜
实际上，有楔角的元件与光轴相对于其机械轴倾斜的元件完全相同，当旋转元件时，元件具有边缘厚度差。

如图，左侧为理想的透镜元件，而右侧为为上表面严重倾斜的透镜元件，可以看出：元件上表面倾斜即元件楔角导致透镜从左到右的厚度差。楔角就是边缘厚度差2δ除以元件直径，单位为弧度，既用弧度表示楔角等于2δ/D。
ZEMAX里用TIRX、TIRY模拟跳动（TIR）公差，如果TIR公差为0.10mm，在ZEMAX里则在镜头的最小+x 口径方向上的矢高为0.05mm，在最小-x 口径方向上的偏离为-.05mm，这表示一个值为0.10mm
的“总”的TIR。
TETX 和TETY用来模拟元件的的倾斜，也可以被用来模拟单一表面的倾斜，有时被称为“光楔”，和TSTX 和TSTY 一样。TETX 和TETY 可以作用于任意一种类型的表面，包括标准表面和非标准表面，而TSTX 和TSTY 只作用于标准表面。为了使用TETX 和TETY 来倾斜一个单一表面，只要简单地将Int1 和Int2 设成相同的表面编号。

6、decenter（偏心）

单存向上偏心
绕左侧表面曲率中心旋转

偏心包括两种，一种是简单的横向偏心（上、下），另一种是使元件始终保持与机架座接触的“滚动”。请注意，尽管最终影响很相似，但两种偏心模型实际上完全不同。在滚动的情况下，与机架座接触良好的左侧半径被良好地校准，表面倾斜只发生的右侧表面上。[1]
在ZEMAX里TSDX、TSDY用来模拟一个标准表面的偏心公差，单位为镜头长度（mm）,而TEDX、TEDY是用来模拟一个元件的偏心公差，可以是标准面也可以是非标准面，int1、int2定义了一个镜头组的边界面。

参考文献：
[1]、《Optical System Design》
[2]、《ZemaxManual》

公差.doc (38 KB, 下载次数: 208)

作者: 充电电池 时间: 2007-8-7 15:06

好文章,顶一个!
整理的很好!鼓励一下!

作者: happy3635 时间: 2007-8-10 21:49

恩,不错的文章啊
谢谢啊

作者: JasonHan 时间: 2007-8-11 11:39

希望大家能探讨一下，看哪里有问题。
一起总结出一个精益求精的公差实际应用的经验。

作者: pan_luoy 时间: 2007-8-11 18:57

为什么不能下载呢?????

作者: liugz04 时间: 2007-8-12 19:02
不晓得楼主是做什么镜头的,我是做手机镜头的,目前偏心公差在0.004mm以内.有个别严的到了0.0015mm

作者: JasonHan 时间: 2007-8-13 08:53

原帖由 liugz04 于 2007-8-12 19:02 发表
不晓得楼主是做什么镜头的,我是做手机镜头的,目前偏心公差在0.004mm以内.有个别严的到了0.0015mm

我提到的那些公差只针对一般的镜头。

0.0015的偏心差，太牛了。

手机镜头有几片镜子，用什么结构保证的？

[ 本帖最后由 JasonHan 于 2007-8-13 08:58 编辑 ]

作者: liugz04 时间: 2007-8-15 21:56
像素不同，镜片结构就不一样，有镜片坎合的，也有镜室固定的

作者: 假期 时间: 2007-8-16 15:42
下不了,努力挣钱.......

作者: ly1983 时间: 2007-8-16 16:23
不错啊，我来顶顶，努力的顶，哈哈

作者: ling1238 时间: 2007-8-22 11:25
标题: 非常好，可是不能下载
一起总结出一个精益求精的公差实际应用的经验。
真的，理论跟实际真的有段不近距离，实践出真知

作者: dublin 时间: 2007-8-22 12:07

原帖由 liugz04 于 2007-8-12 19:02 发表
不晓得楼主是做什么镜头的,我是做手机镜头的,目前偏心公差在0.004mm以内.有个别严的到了0.0015mm

我能理解，片子小了，工差要求就高。只是不知象手机镜头这样的系统，用什么工艺来保证那么高的工差要求？

作者: leolifei 时间: 2007-8-24 11:27
好贴，支持，受益非浅！

作者: hctsy2006 时间: 2007-8-24 12:57
标题: 非球面公差请指教
楼主的资料都是玻璃球面的吧
有没有非球面公差的资料?
拜求

作者: pand2008 时间: 2007-8-28 11:23
挺好的资料阿

挺好的
谢谢昂,~~~~

作者: wingofsky 时间: 2007-9-30 10:07
附件里面是什么呢？帖子里面好像已经写了啊

作者: yangle908 时间: 2007-10-8 16:14
原来就是为了这篇帖子得了个资源贡献牌牌啊

恭喜啊

作者: JasonHan 时间: 2007-10-8 16:34

原帖由 yangle908 于 2007-10-8 16:14 发表
原来就是为了这篇帖子得了个资源贡献牌牌啊

恭喜啊

不是因为这个

这个只是九牛一毛。

作者: yangle908 时间: 2007-10-9 14:20

原帖由 JasonHan 于 2007-10-8 16:34 发表

不是因为这个

这个只是九牛一毛。

作者: asp18 时间: 2007-10-13 22:59
看需求的不同吧

手机那个确实比较令人汗

作者: jackey_zhou 时间: 2008-6-6 16:10
多谢楼主分享！
楼主的文章真是太精彩了，受益菲浅！

目前手机镜头镜片都是模具成型，加上镜片口径小，Decenter一般都要求2、3μ以内。但两个面的面倾斜目前还无法准确测量。由于镜筒本身的精度及结构限制，镜片装配后偏心一般都比较大。

作者: eichun 时间: 2008-6-6 16:34
一般都做在镜片上~去要求精度~!!
多谢楼主分享！
楼主的文章真是太精彩了，受益菲浅！

作者: 56019653 时间: 2008-6-7 08:35
好文章,顶一个!好文章,顶一个!好文章,顶一个!

作者: gaochenxu 时间: 2008-6-15 13:21
强烈感谢
强烈感谢
强烈感谢
强烈感谢

作者: cjk 时间: 2008-7-5 00:29

还可以，先行谢谢楼主了

作者: 123inter789 时间: 2008-7-13 09:14
楼主的可能是大型的光学系统..手机的是比较小..偏心允许0.005就已经是很好的公差,我们实际设计的时候一定要考虑这个问题,,否则即使镜头的MTF漂亮,那也是没用的!目前我们公司的手机镜头0.005的偏心公差是必须的..否则良品率很难保证...另外手机镜头的空气间隔公差也需要注意..应该要大于0.015MM..否则也很难保证良品率!!另外哪位同仁有CODE V的中文说明书,我想学习CODE V的宏语言设计...如果有兴趣大家可以交流下设计理念,我的QQ38128320 邮箱qianghuaw@phenixgd.cn!!我师傅说:一个好的产品90%在设计,5%在模具!这应该是我们设计人员的座右铭!!

作者: hitpig 时间: 2008-8-28 09:46

学习光学设计中

作者: 望远 时间: 2008-10-7 16:52
标题: 回复 1# JasonHan 的帖子

thanks

作者: JasonHan 时间: 2008-10-7 21:41

原帖由 123inter789 于 2008-7-13 09:14 发表
楼主的可能是大型的光学系统..手机的是比较小..偏心允许0.005就已经是很好的公差,我们实际设计的时候一定要考虑这个问题,,否则即使镜头的MTF漂亮,那也是没用的!目前我们公司的手机镜头0.005的偏心公差是必须的..否则 ...

恩，我所讲的公差是针对常规的镜头，对于手机的小型镜头是不够的。

作者: swordsman52 时间: 2008-10-12 22:55
我们的手机镜头偏心也是按0.005mm来考虑的，但有时候也很难做到
而镜片厚度及空气间隙公差我们都是按0.01mm来做，这个主要用镜片成型的精度来控制。

作者: cjwu1126 时间: 2008-10-13 14:06
好文章,
真是太感謝了,
多謝樓主分享!!!

作者: byrd_optics 时间: 2008-10-13 16:07
顶一个！！！！！！！！！！！

作者: yujiexin 时间: 2008-12-13 08:55
多谢阿！对我有用，复制了！

作者: yuzhenzhen 时间: 2009-1-18 18:39
非常好，正找这方面的教材，多谢楼主

作者: nanruzi 时间: 2012-3-28 19:23
好帖正在学习这方面的知识感谢lz了

作者: liulisheng1 时间: 2012-3-28 20:05
感觉有点太松了把，再严格点现在也能做到

作者: buco49313 时间: 2012-4-27 16:59

作者: anyyouth 时间: 2012-5-3 19:51
楼主，你的公差范围太大了，现在加工精度都提高了，

作者: jigsaw 时间: 2012-12-4 09:23
怎么下载不了？
提示不许从外部链接下，可是我就是从站内下载的啊

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