光学系统公差与成像质量是精密光学设计和制造领域中至关重要的议题。该文档探讨了在20度视场上的成像质量,提出了成像深度区域的概念,并且讨论了在大量生产制造过程中如何控制光学系统的公差以及保证成像质量的问题。
文档提到,随着电子计算机的应用,照相机物镜的光学设计进入了新阶段,设计方法从传统的几何象差评价发展到了基于衍射的波面象差和传递函数等综合指标评价。然而,制造误差和装配误差导致成像质量波动,使得设计者难以准确判断镜头的成像质量。文章指出,一个优良的设计因制造和装配误差而导致的实际成像质量可能还不如一个设计较差的镜头,这种情况在实际生产中屡见不鲜,通常需要反复试制和验证来改进。
成像深度区域概念的提出,是为了解决在轴向离焦一定区域内如何保证特定的成像质量要求。通过大量实践和对制造装配工艺因素的考量,作者提出了一些模拟公差计算的观点,并指出这些观点需要通过进一步的计算验证和实践证明。成像深度区域概念的提出对于光学系统在工厂生产检验和实际使用效果上具有重要意义。
三片柯克物镜结构特性及成像区域部分的讨论表明,视场带来的剩余象散严重影响了成像质量,导致了20度视场在离焦区域的MTF曲线分离。20度视场占方形底片内切圆附近面积的较大部分,因此提高这部分面积的成像质量对于镜头生产至关重要。理论与实验表明,子午鉴别率和弧矢鉴别率不能同时达到最佳,它们的最佳焦面不在同一位置上。在最佳象面附近,存在一个衍射能量分布集中的深度区域,这一区域内的成像质量可以满足一定的标准。如果光学系统是对称的,那么最佳象面两侧的区域在成像质量上具有对称性。
文章进一步探讨了利用MTF(调制传递函数)来分析成像质量,并给出了空间频率响应函数R(s,t)的数学表达式。通过对波象差函数w(y,z)的分析,提出了离焦系数、横向离焦系数和初级象散系数等概念,并给出了公差计算的公式。这些公式表明,离焦量与视场角余弦和象方折射率等因素有关,这些因素共同决定了成像质量。
文档在引言部分还提到了当前国内外在光学系统公差问题上的一些研究尝试,指出传统的象质评价方法往往局限在平面成像区域内,而实际应用中更需要的是立体的成像质量深度空间评价。上海照相机总厂研究室的叶可洛在此基础上,通过120相机三片物镜的质量检验,结合制造装配工艺因素,提出了成像深度区域概念,并且提出了如何根据经济公差的要求来指导设计,这对于光学系统的设计与制造具有指导意义。
通过这份文档,我们可以看到,光学系统公差与成像质量的研究不仅包含了复杂的理论计算,还需要与实际的生产制造工艺相结合,以确保光学系统的高成像质量。这些问题的深入研究和解决,对于提高光学产品的性能和降低成本具有重要的现实意义。