Code.V光学设计学习（三）——公差分析

1、公差评价指标

公差分析是光学设计重要的一步，主要评估加工精度和生产可行性。在code.v中公差（TOR）评价指标主要有，具体可见 分析>>公差：

（1）、MTF
（2）、RMS波前
（3）、光纤耦合效率
（4）、偏振依赖损耗
（5）、畸变

2、公差示例分析

• 打开code.v中单透镜示例文件（Command：RES CV_LENS:SINGLET）;

• 寻找最佳焦点位置（Command：WAV；RFO Y； GO），可见RMS波前差为0.4334
  

2.1 不考虑公差补偿器

设置加工公差，本例中考虑S1面曲率和厚度进行公差限制（DLR S1；DLT S1）
默认公差范围均是±0.025mm

反敏感度分析，分析>>公差>>RMS波前，tab栏 “计算”，可以将 每个公差 的的敏感度进行分析，具体设置如下（TOR；ROU N；INV 0.01；GO）：
对于公差引起的RMS波前，允许的下降为0.01

输出结果为：

可以看出S1面曲率变化为0.02mm，即未达到设定的±0.025mm时，RMS波前就已经超出的0.01的承受范围；
S1面厚度在+0.0480876时，RMS波前会引起0.01的下降。

2.2 考虑公差补偿器

补偿器是在设计分析中考虑实际镜头装配过程中对光学后焦的调节；
对Image面设置补偿，具体设置如下（CMP DLZ SI）：

再次进行公差分析，输出结果如下：

实际上，S1的厚度公差已经达到上限（±0.5mm），默认为20x输入的数据，20*0.025mm=±0.5mm；
S1曲面改变量达到公差补偿器限制。

2.3 改变光学后焦补偿

将image面光学后焦修改为3（CMP DLZ SI 3.0），如下所示：

再次进行公差分析，可得：

公差取整

更改公差限制（TOR;INV 0.01;LIM DLT 0.02 1.0 0.02;LIM DLR 0.02 0.5 0.02;GO）

公差分析

可见达到最大的公差范围，光学性能RMS波前依然在允许范围内。

2.4 公差概率函数

基于公差概率函数的概率变化和累积概率分析

公差分析中的概率函数主要有：均匀，高斯，终点，第二矩和第四矩；
主要用于预测加工可行性；

TOR’s inverse sensitivity analysis will help reduce system sensitivity by attempting to set each tolerance to contribute equally to the performance degradation of the system。

3、曲面公差类型

• Changes in radius
  –DLR (delta radius)
  –DLC (delta curvature)
  –DLS (delta sag at clear aperture)
  –DLF (delta fringe - test plate fit)
  –IRR (cylindrical irregularity in fringes)
  – CYN (cylinder normal - oriented at 0°)
  – CYD (cylinder diagonal - oriented at 45°)
  
  曲率公差函数（DLR、DLF、DLS或DLC）
  
  玻璃性质公差函数
  DLN—折射率、DLV—阿贝数。

偏心和倾斜
DEC（偏心）、DLX、DLY和DLZ

TIL（倾斜）、DLA（α倾斜）、DLB（β倾斜），DLG（γ倾斜）

楔子公差
TIR，TRX（TIR in X），TRY（TIR in Y）

DLT和DLZ的区别

4、零件公差类型

Group tilt
– BTI (barrel tilt in radians)
• BTX (barrel tilt in X in radians)
• BTY (barrel tilt in Y in radians)
– BRL (barrel roll about Z in radians)
• Group displacement
– DIS (displacement)
• DSX (displacement in X)
• DSY (displacement in Y)
– DSZ (displacement in Z)
• Group roll (cemented surfaces)
– ROL (roll)
• RLX (roll in X)
• RLY (roll in Y)
• R = “reverse”
(roll about second surface)