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。     

非球面透镜技术的发展和应用

１非球面的历史现在很多镜头都采用了非球面，但它的普及时间并不长，也只不过１０年左右。非球面透镜的面精度要求很高，必须保证在亚微细粒级，故其产量较低、成本很高。非球面的制造方法最早是玻璃研磨方式，随着技术的进步，然后是玻璃模压法，后来是复合型法，现在已...     

旋转非对称项面形误差绝对检测的仿真分析

为满足光学元件的高精度检测要求,绝对检测技术取代传统相对检测技术被越来越多的用于光学检测过程中.然而传统绝对检测法检测都有各自适用的范围且检测过程复杂对实验仪器的精度要求较高.在某些只需要获得旋转非对称面型误差的检测领域旋转平均法成为一种简单易行的绝对检测手段.旋转平均法适用于平面、球面与非球面旋转非对称面型检测.本文...     

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。     

非球面镜头技术的基础知识

引言 非球面镜头历史悠久,它在光学设计中的作用可追溯到１７世纪。 非球面透镜发挥上体的作用最早体现在 １９９２年发售的美能达ＡＰＥＸ９０照相机用的３８～９０ｍｍ镜头中,它包含了２面都是非球面的二片非球面透镜,作为变焦镜头实现了“理论最少构成数”——４片,达到了“小型化与低成本化两者兼具”。这以后迎来了９０年代非球面的全盛时代,即从高级镜头到普通镜头广泛地采用非球面。 面向２１世纪,非球面镜头的作用越发重要,并且有迹象表明,可以期待出现从未有过的非球面的新作用。１ 非球面镜头 球面透镜是指从透镜的中心到…     

一种新的气囊式抛光方法的研究

针对气囊式小磨头抛光方法的缺陷,提出了一种新的气囊式抛光方法。本文对该气囊式抛光法的原理和抛光气囊的结构、运动方式等进行了阐述。在此基础上,结合装置开展了实验,给出了去除量、压力、粗糙度与时间的关系。研究结果表明,利用该气囊式抛光方法对非球面光学零件进行抛光,效果良好,表面粗糙度可达2nm,该方法能满足中高等精度的加工要求;该方法适合平面、球面、非球面、甚至任意曲面的抛光。     

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。     

光学加工技术的新发展

对于光学系统要求更好的性能,所以,不断努力寻求更有效的光学加工途径。派肯—爱尔姆在发展非球面和平面加工新技术方面已经得到三种新办法:(1)计算机控制非球面抛光,(2)平面的连续抛光,(3)借助精密表面铣磨机用单颗金刚石工具加工球面及平面。已经加工了口径大于20叶、不平度优于λ/8的光学平板。精密面形铣磨机已成功地用于铝、铜(或铜合金)金属反射镜的加工。     

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。     

通用光线光路计算公式

本文叙述了适用于各种面形(球面、非球面、平面、非轴对称面)的共轴和非共轴光学系统的通用光线光路计算公式。这些公式均适用于计算机编程进行光学计算。     

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.     

离轴非球面最接近球面半径及非球面度的求解

应用Ｍａｔｈｃａｄ７．０按照非球面度均方根值达到极小为准则,以实例阐述离轴非球面非球面度及最接近球面半径的求解方法。该方法具有较为普遍的意义,适合于任意次、同轴或离轴非球面的最接受球面半径的求解。     

单片式微型滤色膜LCoS的照明系统设计

为了使微型投影系统既保持结构紧凑又能获得良好光学性能,本文根据柯拉照明原理提出一种基于LCoS和LED光源的照明方案.该方案修改了基本的柯拉照明结构,通过合理设置孔阑,能在LCoS面上得到均匀光斑,而且照明部分光学元件非常简单,整体尺寸大大减小.本文分别使用球面和非球面两种照明系统进行仿真对比,球面系统空间均匀性86%...     

关于柱面光学透镜在光学成像系统中的运用

在非球面透镜中柱面镜是最普遍的一种,采用球面系统具有分别描述成像的特点,在一些特殊场合其具有特殊作用。本文主要分析了柱面光学透镜成像原理,柱面光学透镜反射光线追迹,柱面光学透镜在光学成像系统中的运用。     

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。     

大口径非球面镀膜均匀性分析与修正挡板设计

针对1.2 m口径天文望远镜非球面主反射镜的镀膜问题,建立了大口径非球面镀膜的膜厚分布模型,使用数值分析的方法计算了非球面镀膜相对于球面镀膜的膜厚分布差异。针对非球面镀膜的膜厚均匀性问题,给出了非球面修正挡板的设计方法。为减少修正挡板的加工成本,提高修正挡板的结构刚度,研究了球面面型挡板用于非球面镀膜的可行性,提出了一种圆周分布式排列的挡板设计方法。结果表明:宽度较窄的分布式挡板能够在避免划伤镜面的前提下更贴近镜面,因而有更好的遮挡效果以达到膜厚均匀性的要求,并且有更低的加工成本、更高的结构刚度,以及能够根据实际情况便捷地进行挡板调整和改造。     

应力抛光技术实验装置的研究

基于弹性力学理论的应力抛光技术(SMP)是将非球面加工转化为球面加工的新技术,能够有效地提高非球面加工效率.由应力抛光技术的算法及有限元分析、模拟,针对玻璃材料自身的性质以及在球面镜周边施力或力矩来实现球面到非球面之间变形量的要求,设计、加工和装调一套专门用于应力抛光技术的实验装置,为了实现应力抛光技术中玻璃薄板的球面到抛物面之间的变形,以该装置加工了一块口径为Φ314 mm,F/7的抛物面镜为例,抛光结束的抛物面其峰值(PV)为3.317λ,均方根(rms)为0.489λ,验证了应力抛光技术实验装置的合理性和有效性.     

环形子孔径拼接算法的精度影响因素分析

优化的拼接算法是环形子孔径扫描测量大口径非球面光学元件的关键问题。针对一种基于离散相位值的环形子孔径拼接算法,从精度评定判据入手,对随机噪声、高阶噪声、重叠区宽度及子孔径数目这几个主要影响因素进行了数值仿真分析。结果表明,该算法对高阶噪声和随机噪声均不灵敏,高阶噪声的影响略大于随机噪声的影响;对口径和相对口径较大的非球面,相邻子孔径间重叠系数应大于 0.15,对于非球面度不大的非球面,重叠系数可大于 0.25, 能以较高精度求得拼接参量。     

非球面人工晶体设计及其光学性能研究

提出了非球面人工晶体的设计思路及方法,即根据个体人眼的角膜地形图,将其转换为波前图,获得Zemike系数Z40(球差)项,在该球差值基础上设计并得到非球面人工晶体结构参数.对植入9.5D和20.5D人工晶体的两实际患眼成像质量的模拟分析表明:以本丈方法设计的非球面人工晶体在对人眼系统的MTF,对比敏感度及离焦MTF的改善上都明显优于传统的球面人工晶体,光学性能良好.本文为非球面人工晶体的设计提供了切实可行的方法,并为其在临床上应用提供了一定的理论基础.     

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。