基于UMAC加工非球面光学零件PVT控制轨迹研究

本文论述了基于UMAC运动控制卡的控制系统构成,阐述了切线回转法加工非球面光学零件的基本原理,针对常用的非球面光学零件子午剖面曲线方程,给出了基于UMAC运动控制卡加工非球面光学零件PVT控制轨迹形成的具体计算方法,并计算出了三轴联动系统中各轴的运动轨迹方程,运用MATLAB对各轴的位移·时间关系和速度.时间关系进行了仿真,同时将各轴的位移-时间关系曲线和速度-时间关系曲线做了对比分析,从而得出了采用UMAC运动控制卡的PVT控制算法加工任意非球面面型的方法.     

高次非球面光学系统的自动设计

利用计算机实现高次非球面光学系统的自动设计,是从根本上克服此类系统设计之难的必由之路。本文根据一个已经实用的程序讨论高次非球面自动设计的难点、新型质量指标的建立、对单一优化思想的改造、对发散或慢收敛状态的处理及如何设计程序等主要问题。     

整形为平顶洛伦兹光束的非球面透镜组研究

高斯光束整形为均匀平顶光束在激光加工、激光驱动核聚变等方面有着重要应用。以平顶洛伦兹函数作为输出光束强度分布,采用非球面透镜组整形方案,通过分析平顶洛伦兹函数阶数和半高宽对整形效果的影响,使用最小二乘法拟合非球面面型,最后透镜组由ZEMAX软件进行光学仿真,结果表明,选用阶数为25,半高宽增大时,整形效果越好,在中心一定区域能达到理想的平顶光束输出。     

非球面超精密抛光技术研究现状

非球面应用范围的拓展以及应用精度要求的不断提高对非球面元件的尺寸精度与表面质量提出了更高要求;作为终加工手段,非球面超精密抛光技术也越来越受到世界各国的重视。掌握非球面超精密抛光过程中的材料去除机理以及由此导致的亚表面损伤等特性对提高非球面抛光的精度与效率十分重要。对非球面抛光技术的发展进行回顾,并根据非球面超精密抛光技术的发展脉络,阐述当前主要非球面超精密抛光技术的加工原理及加工实例,随后从亚表面损伤、边缘效应等方面对几种非球面超精密抛光技术进行比较,并以提高抛光精度与效率为目标,对非球面超精密抛光技术的发展趋势进行预测。     

小型非球面轮廓测量仪的原理及应用

介绍了自行研制的FLY-I非球面轮廓仪的设计以及测量软件数学模型,其实用精度为1～2 μm.光学元件的抛光精度取决于精磨精度,本实验室现有的LOH高精度铣磨机床经过对第1次精磨后的光学元件面形进行修正,2次精磨后其精磨精度可达到2 μm.研究了这一非球面轮廓仪以配合LOH铣磨机床,测量得到1次精磨后的面形误差数据,经过误差反馈进行2次精磨,以保证光学元件的精磨精度.通过多次实验以及数据处理、分析,证明自行设计、装调的非球面轮廓仪达到了设计的精度要求,可满足实验室,光学加工车间对小型非球面精磨阶段面形的检测要求,即精磨面形误差在2 μm以内,同时也可直接用于中低精度非球面光学元件的最终检测.     

WT600＋超短焦镜面投影机

不久前，NEC采用独有的非球面投影技术，研制出了全球首台超短焦镜面投影机WT600+。该投影机采用4面超过精度的镜面结构，通过光束反射实现短投效果，从而使26cm的焦距就可投射出60英寸的大幅面。即使要投影100英寸的大画面，WT600+也仅需要65．9cm的距离，这是普通光学镜头设计的投影机无法达到的。     

WT600＋超短焦镜投影机

不久前，NEC采用独有的非球面投影技术，研制出了全球首台超短焦镜面投影机WT600＋。该投影机采用4面超过精度的镜面结构，通过光束反射实现短投效果，从而使26cm的焦距就可投射出60英寸的大幅面。即使要投影100英寸的大画面，WT600＋仅需要65．9cm的距离，这是普通光学镜头设计的投影机无法达到的。另外，由于WT600＋的镜面投影装置中的部分镜面是可移动的（电动），所以可以对不同尺寸的画面进行调焦并控制图像变形（梯形失真），这样就满足了不同用户的实际应用。     

长波红外广角地平仪镜头的光学设计

介绍适用于非致冷凝视式焦平面阵列的长波红外(LWIR)广角地平仪镜头的光学设计.其工作波长范围10～16μm,全视场角为135°.采用"负-正-正"型式的反远距像方远心光路镜头结构,仅有三块非球面锗透镜构成.能够很好地解决广角镜头轴外像差校正和像面照度均匀性问题.此镜头结构简单、体积很小、后工作距离大,成像质量接近于衍射极限,在20lp/mm空间频率处的调制传递函数值超过0.6,像高与视场角关系偏离线性的相对误差不超过15%.文中还分析了此镜头的加工和装调公差.     

微机控制光学非球面加工

光学非球面加工控制系统是由主机IBM-PC与直接控制(单板机)两级组成的分布式控制系统。IBM-PC完成对非球面面形误差的分析与计算进而自动生成加工程序;单板机控制装置控制抛光机,带动抛光模按加工程序要求,在非球面表面运动。本文主要介绍数控装置的实现,系统安全,断电保护措施以及IBM-PC与单板机双机通讯等。 1.系统的组成及工作原理在光学系统中,应用非球面能够校正像差,改善像质,简化光学系统结构,减轻重量。因而在航空航天光学系统,天文观测,红外技术等诸多方面都有广泛的应用价值。但由于非球面加工与检测的困难,使其应用受到阻碍。对高精度的大型非球面,目前国内一般采用普通研磨抛光法,用刀口仪测量根据阴影图来定性判断误差,在抛光机上,由人工修正抛光模,来控制加工精度。     

子孔径拼接干涉法检测非球面

介绍了子孔径拼接干涉检测非球面的理论和方法,分析了其基本原理,基于齐次坐标变换、最小二乘法和Zernike多项式拟合建立了一种合理的拼接算法和数学模型。对一抛物面镜进行了五个子孔径的计算机模拟拼接实验,拼接前后全孔径面形误差分布是一致的,其PV值和RMS值的偏差分别为-0.009 2 λ和0.0013 λ;全口径相位分布的PV值和RMS值的相对误差分别为-0.39%和0.44%。实验结果表明,利用子孔径拼接技术不需要零位补偿就能实现对较大口径非球面的测量。