光学元件检测技术的研究

介绍了光学非球面加工精磨阶段和抛光阶段的检测技术、柱面镜面形的测量方法、超高精度球面面形的测量方法和光学元件参数的高精度测量技术。     

非球面光学元件面形检测方法

随着科技的发展,尖端产品和现代化武器对光学元件质量要求越来越高,非球面光学元件因性能优良而应用越来越广泛,需求越来越迫切,非球面元件面形检测也成为研究者的工作重点,该文着重阐述现有的非球面光学元件面形检测方法,介绍各种方法的检测原理,并给出了各种方法的优缺点。     

基于干涉法的非球面测量技术

随着光学精密加工技术的发展,非球面光学元件在各种光学系统中广泛应用,高精度非球面检测技术对非球面光学元件的发展意义重大。论述了基于干涉法的非球面面形误差检测技术。根据检测原理,分别对零位干涉检验法与非零位干涉检验法进行了详细介绍。概述了近年来主流的非球面检测技术现状,展望了非球面面形检测技术的发展趋势。     

以环形子孔径扫描法测量大口径非球面的研究

总结非球面常用检验方法在应用中优、缺点的基础上,使用环形子孔径扫描法来测量大口径非球面。这种方法使被测元件相对于参考波前的斜率差减小到干涉仪允许的测量范围内,每次测量仅是被测表面的一部分,通过算法实现数据“拼接”,从而得到整个面形信息。该方法无需辅助光学元件即可实现对大口径、大相对口径非球面的直接测量,为大口径高精度非球面的加工检验提供了有效手段。     

基于反向共轴的大口径平面光学元件面形测量

提出了一种基于反向共轴的大口径平面光学元件面形测量方法。将双位移传感器反向共轴线扫描测量模式和多角度旋转三面互检技术结合,借助直线长导轨有效扩大平面光学元件测量口径,同时测量过程中不需要使用标准平晶,避免引入标准平晶参考面不确定度分量,测量结果直接溯源到激光波长基准。利用该测量方法对3块400mm口径光学平晶进行面形测量,验证了该测量方法的可行性。     

基于部分补偿干涉的非球面顶点曲率半径加工误差测量

测量非球面顶点曲率半径加工误差对预估成像系统质量和计算机辅助装校有重要意义。传统的部分补偿干涉系统只能测量非球面面形误差,即被测非球面与标称非球面之间的不规则偏差。通过分析系统剩余波前特定像差项随被测面位置的变化关系,基于部分补偿干涉原理,提出了一种非球面顶点曲率半径加工误差测量方法,测得非球面顶点曲率半径加工误差。仿真实验结果表明,所提出的误差测量方法具有可行性,其原理相对测量精度不低于0.003%。     

一种非接触转速测量方法

介绍了一种基于计算机视觉的非接触式转速测量方法.利用光学鼠标图像传感器测速原理,采用了一种等腰直角三角形构成的三点式测量结构,通过这种测量转体横截面的任意三点切向速度的方法,实现了转体转速的非接触无标记测量和实时转速测量曲线的显示.     

非球面光学元件的快速制造技术

为满足光学行业的市场需求,非球面光学元件的快速制造技术是实现低成本、批量化、高精度生产的最佳解决方案之一。本文主要介绍了非球面光学元件的快速制造技术,包括精密光学玻璃模压成型技术和精密光学塑料注射成型技术,并对两种技术与其他非球面光学元件的制造技术进行了对比,阐述了模具材料种类、模具加工方法、成型材料、成型过程等内容。最后总结了近年来非球面光学元件的快速制造技术的发展现状,并对未来发展进行了展望。     

几种光照度测量方式浅谈

本文介绍了目前常用的几种光照度测量元件的特性以及测量电路的物理实现，分析了各种测量元件的原理、特点及适用范围。并举例说明传统测量方式的缺陷以及最新测量方法的发展趋势。     

综合及其他

我国建成首座非球面光学元件产业化基地 我国第一座非球面光学元件产业化基地日前正式宣告建成,并已进入产业化生产,填补了我国非球面镜片产业化生产技术的空白。 长期以来,发达国家对非球面技术都实行严密封锁,致使我国非球面镜片产业化生产技术一直处于空白,各种光电子产品中大量采用的非球面镜片都要从少数发达国家进口,而去年国内仅用于CD、VCD、DVD的光头量就达到 2.8亿只。为了开发我国的非球面技术,国家有关部门与云南省投入巨资,组建了昆明非球面光学元件产业化生产基地,并在较短时间内研制生产出了具有自主知识产权的国内第一批能读出音、视频信号的VCD光学读取头非球面物镜。     

大口径高次非球面高精度面形检测方法探讨

总结了常用非球面光学元件的检验方法的分类及其特点,提出了满足大口径高次非球面的高精度检测方法的基本要求,重点分析了细光束干涉测试方法及其在大口径非球面高精度检测方面的应用．     

基于轴对称非球面元件的加工模型研究

轴对称非球面元件具有优良的光学性能,在现代光学系统中的应用占有越来越大的比例,对其加工质量和加工精度的高要求给光学元器件的制造业带来更大的挑战。针对轴对称非球面的精密磨削加工系统中的金刚石砂轮加工要求,提出了合理的原理方案,给出了合适的加工模型,为平面砂轮加工非球面元件提供了可行的技术方案。     

Measurement based on fringe reflection for testing aspheric optical axis precisely and flexibly

A method based on fringe reflection is proposed to measure the optical axis of an aspheric mirror precisely and flexibly. In the measurement, a screen displaying a fringe pattern is moved along its normal direction, and a camera is located beside and observes the fringe pattern reflected via a tested surface. This method can test the optical axis of an aspheric mirror quantitatively before measuring the absolute height of the tested surface. And it can be combined with some presented methods that need to fit the aspheric mirror according to the optical axis to measure the surface. To validate the ability of this method, it is combined with one of the presented methods to measure absolute height of an aspheric mirror precisely and flexibly. Computer simulations and preliminary experiment validate the feasibility of this method.     

从测量值计算非球面参数

为解决按测量值计算非球面光学系统成像质量的问题,提出了一种从三维坐标测量值提取标准非球面方程的参数的方法．首先在两个相互垂直的近似的中心剖面附近取值,并分别投影到这两个平面上;然后拟合曲线;再用这两条曲线在各自的平面内截取一组平行直线成一组线段,改变直线的斜率,使各线段中点共线,确定非球面的对称轴和顶点坐标;最后,平移、旋转坐标系后,将三维坐标降维,用多项式拟合成二维曲线,同时将标准形式方程中的无理项展为泰勒级数,对比二者的系数并推广,得到任意偶数阶标准非球面方程的参数．大量随机取值计算的统计结果表明,算法的误差是测量误差的1／2．     

一种高次光学非球面度的计算方法

针对现有光学非球面度计算方法不统一的问题,在分析常用方法特点的基础上,对于高次光学非球面度的计算提出最小最大残差法。寻找最接近球面,使其沿法线方向与非球面的最大偏离量最小,此时的最大偏离量即为非球面的最大非球面度。该方法适于计算机编程,计算结果准确,且可完全统一二次曲面和高次非球面的非球面度计算。     

用于非球面检测的球面计算全息图特性分析

通过对凸非球面检测过程中各部分元件对波面影响情况的分析,导出了球面计算全息图各衍射级次空间频率和滤波光阑最小孔径的计算公式, 证明了用球面计算全息图检测凸非球面可以减小计算全息图的特征尺寸,降低计算全息图的制作精度。根据导出公式选择合适的计算全息图的位相函数和滤波光阑孔径,以充分滤掉不需要的级次,实现凸非球面的全孔径检测。具体设计实例与实验结果表明,当选择直径为0.2mm的光阑和线宽在40靘到800靘之间变化的计算全息图时,实现了对孔径110mm, 球面半径500mm, 非球面系数为1的凸非球面镜的全孔径检测,这与分析结果完全吻合。     

应力抛光技术加工抛物面的实验研究

大口径非球面加工技术一直是先进光学制造领域研究的前沿课题,本文开展了以大型非球面应力抛光技术(SMP)为核心的相关先进光学制造技术的研究.研究了应力抛光技术的原理及算法,以加工一块口径为φ314mm,F/7的抛物面镜为例,验证应力抛光技术的合理性和有效性.采用干涉仪检测抛光结束的抛物面其峰值(PV)为3.317λ,均方根(rms)为0.489λ.结果表明,应力抛光技术能够以较高精度、快速地形成旋转对称的抛物面,其面形误差满足或接近于非球面面形的精度要求.