一种基于Matlab的非球面光学元件面形参数测试技术

提出了一种接触式轮廓仪测量非球面参数的新方法,该方法通过在传统的二维接触式轮廓仪基础上增加旋转,从而实现了三维测量。为了验证新方法的测量准确性与可行性,文中使用ZYGO干涉仪对旋转对称球面进行检测,与新方法的检测结果加以对比。最后,使用新方法对非球面光学元件的面形参数进行测试,分析结果表明新的测量方法具备较高的测试精度,满足测量要求。     

光通信中高精度激光束准直系统优化设计

基于空间解析几何与矢量形式的折射定理为基础,研究了非球面、非轴对称的激光束准直光学系统,并对空间光线的传输进行了严格的理论推导,得出了光束发散角的传递矩阵递推公式,并对激光束的发散角进行了优化设计.利用激光束质量诊断仪对准直系统的发散角进行了实验测试,结果表明准直系统能达到较高的准直精度.本设计方法能广泛应用于复杂的非球面光学系统设计中.     

Design of a six-axis high precision machine tool and its application in machining aspherical optical mirrors

The paper presents the design of a six-axis machining system and its application in fabricating large off-axis aspherical mirrors with sub-aperture lapping techniques. The new system is based on computer-controlled optical surfacing (CCOS), which combines the faculties of grinding, polishing, and on-machine profile measuring, has the features of conventional loose abrasive machining with the characteristics of a tool having multiple degrees of freedom moving in planar model. And a novel dual touch-trigger probe profiler is designed, which is composed of a probe, model METRO-MT60 made by HEIDENHAIN Co., is integrated into the system for measuring the shape accuracy of the tested aspherical surface, another probe modeled METRO-MT12 is designed as a calibrating device for minimizing the cosine error caused by assembly inaccuracy. The new CNC machining system with two kinds of moving coordinate systems, dual tool activities and on-machine measuring is presently developed based on the new concept. The general material removal function during machining is analyzed on the basis of the Preston hypothesis. Further, an alignment test of the measuring profiler is carried out using a leveling rule as a specimen. The accuracy of the optical surfaces measured by the dual probe profiler is found to be within 1 μm PV after removing cosine error and error compensating, achieves to the resolving power of the profiler is about 0.2–0.5 μm, so the developed system can be applied to the shape accuracy measuring of aspheric fabrication with micro precision during fine grinding process according to the calibrating results. Finally, the manufacturing experiments are carried out by virtue of an off-axis oblate ellipsoid mirror with rectangular aperture as 770 mm×210 mm and centered 127 mm. The accuracy of the aspherical mirror improved from the initial form error of 17.648 μm rms to the final one of 0.728 μm rms after grinding for 200 h.     

轴对称非球面轨迹包络磨削中砂轮对刀误差分析

硬脆材料的轴对称非球面光学零件所具有的回转曲面,既需要达到很低的表面粗糙度值又要有很高的几何形状精度,采用轨迹包络磨削加工是达到其精度要求的重要工艺方法。轨迹包络磨削过程中,砂轮的对刀误差是影响轴对称非球面形状精度的关键因素之一。通过建立砂轮的对刀误差数学模型,推导出轨迹包络磨削轴对称回转非球面过程中出现对刀误差时的磨削轨迹曲线方程,并分析了x方向存在、y方向存在、x和y方向同时存在对刀误差对轴对称回转非球面的曲面形状精度的影响。分析结果表明:砂轮的对刀误差将影响轴对称回转非球面的母线的形状和位置。     

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.     

非轴对称非球面平行磨削误差补偿技术研究

针对非轴对称非球面的成形加工法柔性不足及球形砂轮加工法对工具和机械的要求太高的缺点,提出采用普通圆弧金刚石砂轮加工的平行磨削法。对于新方法加工中存在的加工误差问题,提出在非轴对称非球面加工中使用带倾角圆弧修整器及对主轴半径和副轴半径误差采用离线补偿的加工技术。通过理论分析和试验表明此方法可达到提高非轴对称非球面的加工精度的效果。     

基于迭代方法的补偿器系统设计

针对F数为4的高次非球面,设计了一套基于平行光束照射的高精度补偿器。系统工作波长为632.8 nm,设计残差为0.0018λ。提出了求解两片检测透镜组成补偿器初始结构的新方法。该方法合理假设补偿器部分结构参数,通过判断补偿器与非球面的Seidel系数之和最小获得未知参数。比较非球面在补偿器第一面位置处的高斯像高与假设的入射平行光高度,通过MATLAB迭代计算得到高度差小于预设误差,进而确定平行光入射高度。重新复算得到最终的初始结构。最后将迭代计算得到的各个面Seidel系数和ZEMAX给出的结果进行比较,证实了该方法的可靠性。     

轨迹成形法加工非球面光学零件新技术的研究--轨迹成形法加工非球面光学零件新原理

本文主要论述轨迹成形法加工非球面光学零件新原理的理论依据、机床的基本结构和成形原理以及相对于数控加工的优点.     

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.     

光学镜片注塑成型工艺仿真与模腔设计

利用M o ld flow有限元分析软件模拟了某型全聚焦非球面光学镜片的注塑成型过程.对镜片在注塑过程中产生的收缩变形和翘曲变形进行研究.对注塑工艺参数进行优化选择,提出模具型腔的修正方法,并针对特定的镜片进行了模具型腔的设计.对设计和修正后的模腔进行检验和评价.