非球面超精密加工机床的发展状况

超精密加工设备和技术是先进光学制造技术的基础和关键，也是衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志。文中介绍了国内外超精密非球面加工机床的发展状况、应用背景及其关键技术指标。     

非球面塑料透镜钢制模具型腔的加工工艺研究

介绍一种应用 CAD/CAM 技术,加工钢制非球面塑料透镜型腔的工艺。它涉及到非球面钢制型腔的工艺型腔设计、数控成型、精修抛光、测量等一系列技术。已制造了多种非球面型腔,正应用于照相机取景器、摄影镜头、望远镜、小型变焦镜头等产品。其中 T902照相机摄影镜头已成批生产,精度达到设计和使用的要求。     

接触式非球面轮廓测量的数据处理模型

在分析接触式轮廓测量仪误差的基础上,以最小二乘法为基本数学理论,提出了一种能同时校正由于非球面镜放置时存在的X、Y方向的倾斜、X、Y、Z方向的偏心,曲率半径不准确、以及由于轮廓仪的旋转中心与探测头的零点之间随机的微小偏移所造成的测量误差的数学模型。数学模拟表明,该模型在校正上述误差源上具有极高的精度,对1 cm以下的偏心和0.1°以下的倾斜可无误差地恢复,对曲率半径的恢复也极为有效。实际工程应用的结果表明,模型是可靠有效的,为接触式非球面轮廓测量提供了一个宽松的镜子放置条件及自动拟合最佳曲率半径的功能。特别是自动校正由于轮廓仪的旋转中心与探测头的零点之间的随机微小偏移所造成的测量误差的功能提高了测量仪的测量精度和测量结果的重复性。     

参数优化方法在轻质反射镜结构设计中的应用

介绍了一种对反射镜轻量化结构进行优化设计的方法。利用ANSYS软件对采用扇形开口孔轻量化的某遥感器主反射镜建立参数化结构模型,将对反射镜力学性能影响较大的某些结构参数如镜体厚度、扇形孔的位置、尺寸等指定为优化设计变量,根据反射镜的加工和装配工艺合理地确定这些结构设计变量的可行域,运用ANSYS优化设计模块提供的零阶优化方法对镜体结构进行了优化设计。力学分析表明,经过优化后的反射镜结构相比于原设计方案轻量化程度更高,静力学性能更好。     

非球面铣磨机的设计及开发

介绍了一台适用于非球面镜片加工的数控光学加工机床——数控铣磨机（XM-50）。首先对非球面铣磨机的要求和机械结构的设计以及非球面铣磨机的数控系统的主要特点进行了介绍。然后重点阐述了非球面铣磨机的数控加工算法模块的研制与开发。该数控加工算法模块运用了双圆弧拟合算法，在求解时则采用了结合下降算法（一维直线搜索法）的、具有全局收敛性的牛顿法来求解非线性方程组，该方法为等误差的局部坐标法离散曲线提供了数学保证。最后介绍了用此算法模块软件输出的数控加工程序在铣磨机上对镜片进行的实际切削加工试验。     

非球面加工现状

文章阐述了非球面光学零件相对于球面零件的诸多优点及其在军事领域和一般工业领域的广泛运用。继而介绍了非球面光学零件加工的各种技术、方法以及其所适用的材料类型，例如单点金刚石车削技术、光学塑料成型技术、光学玻璃模压技术、ELID磨削技术等，并对国内外非球面光学零件的生产现状和相关设备做以概述，展望了非球面加工的研究方向和生产趋势。     

大相对孔径高分辨率手机镜头设计

为了满足市场对手机镜头大相对孔径高分辨率的需求,采用E48R和LEXANH两种非球面塑料透镜,应用光学设计软件Code-v设计了一款大相对孔径高分辨率手机镜头。该手机镜头由5片非球面塑料透镜、1片红外滤波片、1片保护玻璃组成,其中第1片和第4片透镜为正透镜,第2片、第3片和第5片透镜为负透镜。结果表明,空间频率350lp/mm处,所有视场的调制传递函数(MTF)均优于0.2,0.7视场内的MTF均优于0.34,全视场内的场曲小于0.02mm,畸变小于2.55%。该研究为类似系统的设计提供了一定的参考价值。     

硒化锌晶体的高效率高质量组合抛光方法（特邀）

硒化锌晶体作为常用的红外晶体材料,广泛应用于红外光学系统中。为了提高硒化锌晶体的加工质量及加工效率,提出了将磁流变抛光（MRF）与传统数控抛光(CCOS)技术相结合的方法,通过多组正交实验配置硒化锌晶体的磁流变抛光液,对一块口径为50 mm的硒化锌晶体展开磁流变抛光,再针对磁流变抛光后的表面痕迹进行传统数控抛光,在正压力为0.05~0.1 MPa范围内,经过30 min均匀抛光,硒化锌晶体的表面粗糙度由3.832 nm降低到1.57 nm,粗糙度得到明显改善。该方法有效提高了非球面硒化锌晶体的加工效率并改善了加工后的表面质量,对硒化锌晶体的非球面超精密加工具有重要的参考价值。     

红外双波段共光路环形孔径超薄成像系统设计

针对中长波红外双波段系统的元件数量多、结构复杂等问题,分析了环形孔径超薄成像系统的结构特点,给出了系统初始结构遮拦比的计算方法,并设计了一种适用于中长波红外双波段的共光路环形孔径超薄成像系统,焦距为50 mm、全视场为14°、F数为1。系统仅由单一光学元件构成,结构简单且光路紧凑,其轴向尺寸与焦距的比值为0.48。在空间频率20 lp/mm处,中波红外3~5 μm波段的全视场调制传递函数大于0.45,长波红外8~10 μm波段的全视场调制传递函数大于0.30,同时实现了?40~80 ℃温度范围内的红外双波段无热化。通过公差分析可知该系统具备可加工性,且基底材料为红外硫系玻璃,可以通过精密模压的方法进行批量化生产。该研究为低成本、小型化红外双波段系统的实现提供了新的思路。