在现在的光学设计过程中,计算机辅助公差分析技术已经得到了广泛应用,本文中将使用ZEMAX软件自带的公差分析功能对显微物镜光学系统进行公差分析。公差分析将以以下三种途径计算:
1、 敏感度分析(Sensitivity Analysis) :
在显微物镜设计时需要经过多次敏感
2、 反向敏感度分析(Inverse Sensitivity):
通过反向敏感度分析,一方面可以看各项公差的极值是否具有工艺加工性,另一方面对于极值较大的公差项可以根据加工成本适当降低加工要求。
3、 蒙特卡罗分析(Monte Carlo Analysis):
敏感度和反向敏感度分析分别考虑每个公差对系统性能的影响。蒙特卡罗模拟法的核心思想是通过随机的方法
1、 为镜头定义一组适当的公差。
根据设计指标综合考虑生产加工能力以及生产成本定义公差,主要包含材料公差的折射率、阿贝数,表面公差如厚度、半径、偏心、倾斜等。
2、 添加补偿器。
显微物镜补偿器通常包含离焦补偿、球差补偿和彗差补偿,补偿器的确认需要在公差分析的过程中根据像差的敏感程度以及装调可能性综合考虑进行选择。
COMP 29 0
COMP 32 0
CPAR 25 1
CPAR 25 2
3、 选择合适的评价函数。
评价函数主要包含 RMS 点列图,RMS 波前差,几何或衍射 MTF 等。由于显微物镜是接近衍射极限的系统,所以显微物镜通常选择 RMS 波前差作为评价函数。
4、 选择需要的模式。
根据公差分析的不同需求选择灵敏度分析或反向灵敏度分析,通常情况下需要分析多次。
5、 执行公差分析。
6、 检验公差分析的数据,考虑公差平衡。
如有需要,重新修订公差进行分析。
7、 结束并输出公差分析结果。