轴对称非球面平行磨削Y轴向对刀误差补偿

在光学系统中应用非球面光学元件能够提高光学系统设计灵活性,改善光学系统成像质量,缩小光学系统尺寸,在整体上减轻系统质量。本文通过系统分析轴对称非球面元件精密磨削工艺过程中的轴向对刀误差等加工误差因素,建立轴向对刀误差校正方法,并将其运用到轴对称非球面精密磨削与抛光加工过程中。由实验可知：通过误差补偿,加工时间节省60%以上,Φ80mm口径非球面抛光后的面形精度PV值为0.62μm（0.982λ）,RMS值达到0.093μm（0.147λ）,满足非球面面形精度要求。实验结果验证了理论分析与误差补偿方法的正确性,实现了轴对称非球面光学元件的快速精密加工。     

平行光束中消球差二次非球面的设计、加工与检验

一、前言在光学系统中采用非球面的光学另件,它的性能将得到显著改善,这是许多人都知道的事。在无限多种非球面中,二次非球面(抛物面、椭球面、双曲面等)占特别重要的位置。很早以前牛顿等人在反射望远镜中的主镜和副镜就采用了二次非球面,这些都是很有名的范例。直到今天,在天文仪器中,大口径准直管;光谱仪及优质聚光镜等都使用了二次非球面。由于二次非球面的特殊性,它提供了完善的检验方法,采用古典加工工艺,就能得     

改进型卡塞格林光学系统的设计

普通的卡塞格林光学系统,其主次镜分别由抛物面和双曲面组合而成,非球面镜的加工难度大、成本高,针对这些特点对卡塞格林光学系统进行了改进。改进型的卡塞格林光学系统与传统的卡塞格林光学系统对比具有加工难度小、成本低等特点,通过在系统最前面附加前校正组,使得主次镜可以由球面面型实现,通过在像面前设置后校正组使视场也得到了提高,与传统的卡塞格林光学系统20＇相比,它的视场可以拓宽到1.3°。系统设计结果通过传递函数与点列图的分析与衍射极限非常接近,为中等口径卡塞格林光学系统的设计提供了一个新的思考方法。     

透镜中心偏的定义及其相互关系

一、概述在光学系统中,所有透镜球面的曲率中心通常位于同一轴线上,该轴线即是所有球心的连心线,被称为“光轴”。此种光学系统则称为“共轴光学系统”。平面是球面的特例;而非球面大都是球面的轴对称扩张面;在少数光学系统中,也用到了偏轴的或非共轴的光学组件,但其共轴部分往往还占着相当地位。由此可见,光学系统的共轴特性是光学仪器光学结构组成的基本特征。事实上,光学系统的共轴条件,不但是光学设计象差计算的理论前提和计算依据,而且是光学零件、仪器结构在技术设计、加工制造和装配调校等一系列工艺过程中的技术准则。所以,根据光学设计的理想要求,光学系统中所有透镜的球面球心均应严格     

一种新型光学非球面──渐开非球面

本文推导了一种新型光学非球面──渐开非球面的一般方程式。并分析介绍了它的几何特性、象差特性和工艺特性。它在光学系统中有良好的实用价值。     

光电

我国第一座非球面光学元件产业化基地在云南昆明建成,目前已进入产业化生产,该基地的建成填补了我国非球面镜片产业化生产技术的空白。非球面光学元件,是指面形由多项高次方程决定、面形上各点的半径均不相同的光学元件。采用非球面光学系统,可消除球差、慧差、像散、场曲,减少光     

硫化锌晶体加工工艺技术研究

随着军用光学仪器飞速发展,红外光学材料硫化锌（ZnS）广泛应用于红外光学系统中,以Φ35mm的硫化锌晶体为例,对硫化锌晶体加工研磨的工艺过程进行了研究,探讨了硫化锌晶体的抛光技术。通过使用不同的抛光粉及抛光模层材料,找到了使用数控抛光加工硫化锌晶体的最佳工艺匹配条件,解决了硫化锌晶体表面光洁度难以控制的加工技术难题。经过轮廓检测仪和Zygo干涉仪检测,硫化锌晶体表面光洁度达到III级以上,非球面面型精度能够达到0.2μm,中心偏差小于1μm,各项参数均满足红外光学系统的要求。     

光学非球面度的探讨

非球面度是描述非球面光学零件的重要参数,其值大小将影响到采用的加工方法、加工量的大小等.本文分析了几种非球面度的定义,研究了不同定义方法对采用计算机控制光学表面成形法指导加工的影响,从光学零件加工的角度探讨了光学非球面度的合理确定.     

光学非球面先进制造关键技术的探讨

在光学制造领域计算机控制技术的发展促进了非球面先进制造技术的不断进步。使用计算机控制光学表面成形法、计算机控制应力盘抛光技术和磁流变抛光技术可以实现高精度的非球面加工,其关键在于计算机数字控制技术的综合运用。提出了光学非球面的固着磨料研磨加工。     

数控气囊式抛光结构设计与非球面加工工艺技术研究

非球面光学元件由于具有改善系统成像质量、提高光学性能等特点被广泛的应用于各类光电产品中,因此如何抛光加工出高精度非球面元件成为国内外学者面临的难题.对数控气囊抛光方法抛光非球面元件的工艺进行研究,分析气囊抛光的加工原理,设计气囊式抛光头的结构,并对材料去除函数进行分析.在实验过程中使用硅胶气囊与橡胶气囊对非球面元件进行抛光对比,采用轮廓仪测量非球面面型,并使用高倍放大镜检测表面质量.结果表明,利用数控气囊抛光方法可以加工出光滑的非球面表面,粗糙度为0.9nm,该方法是抛光高精密非球面光学元件的有效方法,且数控气囊抛光工艺具有可扩展性.     

精密低损耗光学元件制造与检测技术

正精密低损耗光学元件制造与检测技术针对高精密光学系统中低损耗光学元件需求,实现高质量、低损耗光学元件的制造。开展中大口径非球面光学元件成套制造技术研究,兼顾加工效率和精度,实现高效精密可控制造,增强确定量抛光能力,可满足武器装备需求,打破国外垄断。     

切线法数控加工高次非球面新原理的提出

分析了当前数控加工非球面技术中产生环带波纹误差的主要原因,在此基础上提出了切线法数控加工高次非球面新原理。该切线法加工原理能使加工工具始终沿设计给定的非球面轨迹曲线的切线方向移动,从而能减少或消除非球面曲面成形过程中的环带波纹误差的产生,可获得高精度连续光滑的光学表面,进而提高非球面光学零件的加工效率并降低加工成本。     

轨迹成形法加工非球面光学零件新技术的研究--轨迹成形法加工新原理提出的依据

本文论述了光学非球面零件加工难的原因;分析了解决非球面零件加工难的关键;并指出了数控加工工艺系统对非球面加工造成误差的影响因素,以此得出探索和研究更为有效的加工非球面技术的必要性.     

切线回转法加工非球面光学零件运动轨迹研究

论述了切线回转法加工非球面光学零件运动轨迹的形成;给出了非球面光学零件子午剖面曲线方程和计算基于切线回转法加工非球面光学零件运动轨迹的实现方法,并给出了三轴联动系统中各轴的运动轨迹方程,为切线回转法原理在加工非球面光学零件装备的实现提供了依据．     

用Zernike自由曲面设计弯曲屏幕超薄投影系统

基于非球面离轴反射式投影系统,提出了采用Zernike自由曲面取代非球面进一步优化系统结构的设计方法,并利用Zernike多项式与Seidel像差之间的关系,优化系统的成像性能.设计采用一片Zernike自由曲面取代四片非球面系统中的一片非球面,使投影系统的厚度从24cm减为20cm,边缘视场的调制传递函数（MTF）在50lp/mm时由45％提高到57％,中心视场及0.7视场的MTF由60％提高到了70％,两系统畸变均小于3％,且由于采用柱面弯曲屏幕设计,场曲均在18mm以下.研究结果表明,应用Zernike自由曲面设计投影系统不仅可以提高光学系统的性能,而且可以实现更加超薄的系统结构.     

大型光学非球面超精密磨削关键技术的研究

针对大型光学非球面制造难度大的缺点，根据非球面的轴对称性，在对非球面方程及曲率分析基础上，采用简便的二轴联动超精密磨削机床，给出两种砂轮加工光学非球面的几何模型，分析了形成光学非球面造型误差的主要影响参数，并通过计算机仿真，得到一系列有价值的结果，即：(1)调整平行砂轮安装角以获得最大行程，可明显提高加工效率和精度；(2)为提高加工精度与效率，在保证砂轮形状精度前提下，带角圆砂轮应采用较大的角圆半径；(3)在加工效率、精度以及质量的稳定性上，带角圆砂轮比平行砂轮有显著的优势；(4)平行砂轮加工成本低，在缓变非球面的粗磨阶段，可用其以较小的安装角度达到加工要求．从而为提高加工效率与精度提供工具选择的依据．     

光学非球面柔性抛光表面粗糙度的研究

为了研究FRP-1型非球面柔性抛光机加工非球面零件的可行性,利用FRP-1型非球面柔性抛光机对非球面光学零件进行抛光实验.采用单因素工艺研究法对抛光机的工件轴转速、非球面工件的口径和其最接近圆曲率半径等工艺参数对表面粗糙度的影响进行了分析.实验表明提高工件轴转速可提高抛光效率,且抛光小口径大曲率工件的效率要优于大口径小曲率的工件.在上述研究基础上对K9玻璃材料的非球面工件进行抛光实验,60 min后工件的表面粗糙度由最初的Ra150 nm收敛到Ra8.55 nm.利用FRP-1型非球面柔性抛光机对非球面光学零件进行抛光效果良好能够满足非球面光学零件的加工精度的要求.     

非球面镜超光滑加工控制软件的研究

根据非球面光学元件超光滑加工工艺的要求,研究并实现了非球面镜超光滑数控加工的磨头控制算法。首先,从加工的角度分析了软件的功能要求,提出了软件的整体结构以及路径规划及后置处理模块的处理流程;然后,研究了回转对称非球面的母线离散算法,并在此基础上研究了非球面母线的双圆弧拟合算法。针对超光滑机床的机械结构,给出了其后置处理算法;最后,利用所述的控制算法在VC＋＋环境下开发了超光滑加工控制软件,并成功应用于超光滑数控加工。     

非球面在小变倍比变焦距光学系统设计中的应用

为了提高变焦系统的性能,使其拥有良好的像质,简化系统结构,方便机械加工、装调,在小变倍比变焦距光学系统设计过程中引入了非球面设计。利用光学设计软件ZEMAX对系统在长、中、短3个焦距位置进行优化设计,由此得到了一焦距15.6196～23.4084mm,视场±10.29°～±7°的变焦系统,系统由4组6片透镜组成,其中包括1个非球面。该系统具有结构简单紧凑、成像质量较好等特点。     

光通信接收用200mm口径紫外光学系统设计

在阐述紫外光通信系统优势的基础上,提出了紫外光通信接收机光学系统要求。通过光学系统结构选型分析,确定采用离轴三反的结构形式。具体设计了一个口径为200mm的紫外光通信接收用光学系统,该系统焦距为1 000mm,其中主镜、次镜均采用非球面。用Zemax软件进一步优化后,结果表明该系统在240～280nm工作波段范围内,50线对/mm处的MTF均达到0.4以上,满足实际工作要求。