非球面光学设计技术综述

非球面光学在工业、国防和商业等领域的应用中具有十分重要的意义。当用非球面设计光学系统时，非球面方程的选用十分重要，决定着系统最佳优化结果。文章介绍了非球面光学技术的发展过程。分析了常用非球面的应用方程，井对非球面应用方程的特点及非球面系数的关系进行了概述，较详细地分析了各类非球面应用方程的适用范围，最后概述了非球面光学在军事、工业等领域的应用以及发展趋势。     

投影显示系统中的非球面技术

在投影显示装置的光学系统中，采用非球面后，不仅能使投影光学系统的球差、色差和畸变等像差得到校正，而且还能减小系统的几何尺寸和重量。但由于非球面的制造和检测要比球面难得多，这个领域涉及到很多高新技术，所以长期以来我国不能大批量生产非球面透镜。本文简要介绍了非球面制造和检测的主要技术问题。     

计算机控制使非球面加工不再成为难题

非球面元件可以使复杂的多元件设计变得异常简单,同时它们可以提高设计者设计出高性能光学系统的能力。在一个多元件系统中,一个非球面元件可以替代两个,有时是三个球面元件。对于红外(IR)系统来说,非球面可以使用,因为很多红外材料都适合于单点金刚石车削。与此相反,可见光系统当中所使用的脆性光学玻璃是典型的不适合于金刚石车削的材料。     

用非球面改善图像

如果你怀疑非球面能改善光学系统，请回顾一下光学历史吧！非球面已用于它们能胜任的每个应用——从便宜的取景器到价值数百万美元的侦察照相机系统中的主镜和副镜。参差、像散以及桶形和枕形畸变等成像缺陷是球形表面不可避免的结果——所有这些都能用非球面来克服。非球面有效产生很好修正图像的能力，增加光学系统的视场并减少光学元件的数目。这反过来产生许多附加的优势，包括重量、体积和不需要的反射表面引起损失的减少。虽然非球面系统对失调很敏感，但通过很好的光学设计和定位，这种敏感大部分能够克服。目前，非球面红外和塑料透…     

非球面广角镜头的设计

为提高CCD摄像机的成像质量,同时使镜头结构紧凑、小型化,在广角镜头的设计中,引入标准二次曲面和偶次非球面.根据初级像差理论,分析了非球面的位置、初始结构参数的求解规律.通过理论计算和ZEMAX光学设计软件的优化,给出设计实例.     

廉价快速压制非球面透镜

廉价快速压制非球面透镜色差、慧差、象散、桶形和枕形失真等图象缺陷是球面透镜不可避免的后果。过去，设计人员用一系列有象差的球面透镜进行互相抵消。除色差之外的所有缺陷都可用非球面避免。虽然非球面光学系统的设计已为现代计算方法大为简化，但非球面制造并不容易...     

凸非球面零件检验法

本文叙述用23显微镜和旋转三棱镜的组合装置,借助于干涉原理测量凸非球面。     

计算机控制光学非球面的抛光

论述了计算机控制非球面抛光的基本原理－Ｐｒｅｓｔｏｎ方程，计算机控制非球面抛光机的抛光模的结构特点和去除特性及驻留函数，计算机模拟控制抛光过程的理论计算和实际实验的对比，最后，通过对实验结果的分析，获得一些初步的结论。     

非球面光学零件的应用

光学系统设计中采用非球面零件,增加了光学系统设计自由度,使复杂的光学系统设计变得容易实现,并可有效减少光学系统零件的数量,简化光学系统装调,减小系统的尺寸,提高光学系统成像质量和可靠性。文章介绍了非球面零件在现代光电仪器上的应用和优势。     

环形高次非球面参数的测试

环形高次非球面在航天遥感器的光学系统中应用越来越广泛,为了精确测量其非球面参数和矢高,在探讨三坐标测量机非球面检测扫描路径的基础上,分析了测试数据与理论数据之间的内在数学关系,提出了一种基于坐标变换规范测试数据,通过空间数据转换将测试数据降维,数据处理由三维空间转换到二维平面,进而在平面内做多项式拟合求解非球面母线的检测方案。通过泰勒级数展开,对比分析了母线多项式拟合方程和标准非球面方程之间的系数对应关系,并对某高次非球面进行实物检测。检测结果表明矢高拟合精度达0.001 mm,非球面系数拟合精度达到与设计值数量级一致,检测方案合理可行,为类似高次非球面的检测提供了一条有效可行的检测途径。     

激光聚焦非球面透镜设计

本文论述激光聚焦光学系统的设计特点，介绍用等光程原理设计激光聚焦非球面透镜的方法及实例。     

日趋成熟的非球面加工技术

非球面的使用为光学设计者提供的一种以最少数量的透镜零件获得高性能光学系统的最佳设计方法。然而,采用传统加工方法加工高质量的非球面光学零件,其难度和费用相当高,因而其应用仅限于一些特殊的光学系统。最近几年,一种被称之为磁流变精加工的非球面加工技术正日趋成熟,该技术比传统加工技术更加优越。     

非球面——椭球面光学零件研制方法简介

本文主要介绍用普通光学机床加工几种非球面聚光镜的方法。     

小口径非球面检测的方法

在分析各种传统检测方法的基础上，研究了小口径非球面的检测方法，给出了设计实例，实现了非球面曲面的光学检测，满足了非球面曲面在工程中的应用。     

非球面扩束器的设计

本文根据像差理论,叙述了非球面扩束器的设计方法。带有高次曲面的扩束器物镜能对大相对孔径的透镜校正像差.通过具体的实例,阐明了相对孔径加大,物镜的高次项增加,目镜结构复杂化,筒长同时可以大大减小。     

非球面反射镜的自动化调整系统

此文章描述了一些能有效地应用于抛物面光学反射镜调整程序自动化的测量算法和控制程序，离轴抛物面光学反射镜的干涉调整是一件冗长乏味而又费力的过程。我们回顾以前解决调整问题的办法。它利用了一个角反射棱镜并且介绍了一个使这个过程自动化的方法，即使用一个连接到处理系统的干涉仪，此处理系统控制一套传动装置，描述了有关的图像处理算法，而且讨论了传动装置控制系统。研究了将这一方法推广到其它非球面光学的自动化调整的     

非球面塑料物镜的加工

1.前言微光盘用的非球面塑料物镜的问世在1984年,其形状精度为0.1μm左右,当时来说是非常高精度的透镜,不仅是双面非球面,而且采用了塑料,这是一个划时代的转变。而后在性能、形状和原材料上不断改进,到目前为止,仅柯尼卡公司市售1.5亿个以上。适应市场需求,塑料物镜得到普及的背景是采用塑料不仅成本低而且可以大批量生产,如图1所示。在开发塑料透镜工序中,吃透塑料透镜的特点的生产技术。例如,根据透镜形状和原材料选择耐环境的设计技术,成模的模具高精度非球面加工技术和测量以及评价技术,或者重复性好的成形技术和成形透镜高精度的评价技术。     

脉冲激光测距系统中非球面物镜的设计

简要介绍了脉冲激光测距的工作原理及其光电特性。并以总体设计所确定的初始结 构参数为基础,应用薄透镜系统的初级像差理论的P、W法实现非球面物镜的优化设计,给出了满足系统要求的非球面物镜的像差结果。