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1、,第卷第期学学报〔塑年月五光学系统偏心公差计算方法林大键中国科学院光电技术研究所提要、初级像差理论。本文讨论偏心光学系统的基本光学特性以及偏心公差计算方法并对两种高质量光学系统偏心公差的计算作实例说明。一、前一曰关于光学零件偏心公差计算方法,苏联光学工作者阴曾经提出用子午彗。,,差公式来计算但他只考虑到本征像差而并没有考虑到衍生像差的变化即没有计及光学,,。系统中某一面的球心偏离光轴引起其后透镜组的光线坐标变化而造成的衍生像差,,我国长春光学精密机械研究所光学设计组曾在王之江同志领导下对光学
2、系统偏心公〔幻。出用光阑坐标和物面坐标变化的概念来计算各种初级波差差计算问题作了理论工作提,,。变化包括本征和衍生像差变化以求得光学系统各面球心偏离光轴的允许量,随着光学设计水平的提高以及各种高质量光学系统日益广泛的应用在如何保证光学,。系统的质量问题上我们进一步做了实用化工作,。本文作者试图系统地总结一下我们多年来试用的偏心公差计算法二、偏心定义及其几何光学特性偏心系指光学系统中的各光学表面曲率中心球心对指定的参考几何轴线定位轴的。垂直偏离量,。,对轴对称的光学系统而言参考定位轴是指各个球心连线的光轴对光学零件而言参。,,考轴是该零件外圆的轴线因此在光学零件图纸上应指出决定参考
3、轴的基面以及零件的。,,各个光学表面曲率中心的允许偏离量也即对于单透镜应指出其两个球面的曲率中心所。,允许的偏离量对于双胶合透镜应指明以哪个外圆做基面以及三个球面的球心允许偏离。,,,量在装校和检测时应指明参考轴线定位轴并使被测光学系统绕定位轴转动以测量和调整。各面的球心对定位轴的垂直偏离量,,光学系统中某一光学表面的曲率中心对光轴偏离无非会出现两种可能的情况一种,为平移即球面与光轴相交的顶点和其球心同时平移开光轴另一种为球心绕球面顶点,,一。转过个小角度两如图所示,,,图中表示零件第面球心绕着顶点转过角则引起该面球心垂直偏离光轴月日收稿日期年期光
4、学系统偏心公差计算方法,口口的量为,一。。占血,丫若把该情况看作为球面顶点和球心同时平,,移开光轴的量为凡则转动与平移二者之间的差别只。在于该表面顶点沿平行光轴方向平移一个量川,,·”‘“。一川一一一““警图光学零件第表面偏心伪,,。由于偏心差占是小量偏角也是小量故口是。,二级小量透镜厚度公差一般要比偏心公差宽一个数。,。班量级所以一般情况下我们仅讨论平移就可以了若
5、。,,光学系统中某一透镜厚度公差的要求特别严格则我,。们可以把转动视作平移并辅以考虑其厚度变化对光学系统像质影响,,,在一个光学系统中如图表示某一组元或某一光学表面平移开光轴量为匀则,,一,,一如。使得该组或该光学表面所接受的物面坐标和光瞳坐标动发生变化其增量分别为,,,。一一。刁如。一一占。。内扩一,少含嗽帆,图光学系统中组平移开光轴的量为匀占,,,同时组物面坐标,。。。由于组的平移也带来其
6、后的和光瞳坐标如发生变化,。,乙旦一,。二刁而刁场止旦、。。。一一万。,一坦旧,,。,··,·‘““‘万”“如”,一瓮一十夕。刀,咖,。。,哪为。式中向组的垂轴放大率于是造成光学系统最后像面上像点中心垂轴位〔,移一占。一。刁吼、,‘,,若是光学系统绕光轴口旋转则可以看到原轴上物点绕视场中心转动旋转半径为。刁弓量三、偏心对光学系统像质的影响,。,光学系统存在偏心时使该系统出现非对称性像差对轴上像点言有中心彗差和中心光学学报卷,,。,垂轴色差使得像点的衍射环失去对称性而且带有非对称性颜色在偏心较严重情况下
7、,。,还会在视场中心看到两条分开的焦线称为中心像散同时轴外像点出现像散和非对称性。、显。的畸变称为切向畸变前者主要用于考虑对于望远物镜微镜物镜和微缩镜头等影响,、。后者主要用于考虑对广角测量镜头如航摄镜头导弹相机镜头等像质影响,用大型电子计算机来逐一计算光学系统中各个面不同偏心情况下的光线方法可以得。,,到偏心对像差的影响但在一般情况下由于偏心是小量只考虑由于坐标物面坐标和光瞳坐标的变化引起初级像差变化就可。以了除了由大像差
