凸二次非球面反射镜自准法检验

非球面顶点半径和二次常数干涉测量是对二次曲面离轴子孔径在弧矢、子午和中间焦点位置直接干涉测量,拟合得到初级像差系数,并结合位置差计算出顶点曲率半径和二次常数。详细介绍了该方法的基本原理,在此基础上将子孔径中心法线与光轴夹角分解为两个倾角分量α和β引入,改进了现有模型。提出在子孔径对称情况下,可通过调整、控制特定项的泽尼克系数值,消除β分量,进而对新的模型进行了简化,只考虑α分量的影响,给出了仅存在该分量时的非球面顶点半径和二次常数的计算公式,编写了仿真程序。在α=0.03°,β=0时,直径100mm,f数为3的抛物面反射镜离轴子孔径的初级像差系数的理论计算和数值仿真结果最大偏差仅为0.0002λ。研究表明:在子孔径中心法线与光轴的调整存在一定误差时,在弧矢、子午和中间焦点处的初级像差系数特征关系仍然成立。

最近,日本的几个杂志都纷纷报道了这样一个消息,即松下电器产业的无线电研究所和住田光学玻璃制造厂,共同确立了超精密玻璃成形技术,成功地研制了高性能双面非球面玻璃镜头。从而看出各界对这项技术成果的极大重视。原来,袖珍唱盘(compacedisk)的拾音器镜头,由聚光镜和物镜组成,大部分用4～5

２０１３年１２月 第２４卷　第６期 照明工程学报 ｚｈａｏｍｉｎｇｇｏｎｇｃｈｅｎｇｘｕｅｂａｏ ｄｅｃ．　２０１３ ｖｏｌ畅２４　ｎｏ畅６ 基于不同高度ｌｅｄ泛光灯实现相同照明效果的 二次非球面透镜设计 曹悦阳　金亨辰　郭凖燮 （国立顺天大学印刷电子工程系，韩国顺天　５４０－７４２） 摘　要：本文针对不同安装高度的１５０ｗｌｅｄ泛光灯二次透镜进行研究，实现了在不改变灯具与ｌｅｄ光源条件下， 仅通过更换ｌｅｄ二次透镜并调整安装高度便可得到相同均匀的照明效果。使用光学设计软件ｌｉｇｈｔｔｏｏｌｓ设计了发光 角度分别为６０°、９０°、１２０°的三款ｌｅｄ泛光灯的非球面透镜，选取２０ｍ×２０ｍ的地面作为接收面，分别对发光角 度为６０°的泛光灯安装高度在１２ｍ～２２ｍ，９０°的泛光灯安装高度在１０ｍ～２０ｍ，以及１２０°的泛光灯安装高度在８ｍ～ １８

在一般情况下,检验凸球面都是用样板,但是对于大口径的凸球面来说,用样板就存在许多缺点.据此提出用零位补偿法检验大口径凸球面的方法,有效地克服了样板法的不足,可获得较高的检验精度;并以加工和检验直径300mm凸球面的具体实例进行说明,同时给出这种检验方法的设计结果

大口径、大相对孔径凸非球面镜的加工一直都是很困难的。从三级像差理论出发,设计出了离轴凸双曲面反射镜的null补偿检验系统,克服了采用hindle球检验口径过大的问题。从设计的结果可以看出,凸双曲面反射镜的像差已经得到了很好的校正,从而使检验变得更加方便。

设计一种特殊的应用于计算全息法(cgh)高精度检测离轴凸非球面系统的照明系统。该照明系统一方面用作参考系统,另一方面将检测光近似垂直投射到待检测镜面上,使得检测系统为近似共光路系统,降低照明系统的制造精度。分析了照明系统的几何光路模型,将复杂的两用途系统简化,得到照明系统工作距离、照明系统焦距以及参考面曲率半径三个特征参量之间的关系。设计时,通过控制这几个特征参量,得到满足检测要求的系统初始结构。设计结果表明,该方法可以满足系统使用要求。

在用刀口检验凸双曲面反射镜时,一般采用传统的hindle球检测法,但是在许多仪器中,需要曲面反射镜全口径使用,因此,hindle球检测法是不合适的。此外,在很多情况下,刀口到待检非球面的距离很长,从而降低了刀口检验精度。为了解决这些问题,结合口径φ=120mm的凸双曲面的检测,在分析了传统检验方法的基础上,提出了有限距离球面波入射的凸非球面透射补偿检验方法。从设计结果上看,它缩短了刀口到待检非球面的距离,获得高精度补偿。实践表明,这种方法不仅能够提高加工效率,而且提高了加工精度,实际加工完成后,这块凸双曲面的rms值达到了λ/60。

为使头盔微光夜视镜的重量更轻,同时保证其较好的成像性能,分析了光学塑料的特性及其加工,通过引入高次塑料非球面,设计了含有3个高次塑料非球面的6片式微光夜视物镜。该物镜具有大视场(40°)、小f数(f/1.25)、小畸变(1%)的特点,光学传递函数在空间频率40lp/mm时,轴上传函≥0.6,轴外传函≥0.4,满足微光夜视物镜成像要求。相对具有同样性能的传统物镜系统,总长41mm,为传统物镜的82.6%,重量13.3g,仅为传统物镜的32.7%。为头盔式微光夜视系统减重设计提供了一个新的参考思路。

非球面玻璃模造镜片制程技术 第一章：玻璃模造技术的优点 1-1模造塑料镜片vs.模造玻璃镜片 玻璃模造镜片和塑料镜片的差异-- 玻璃模造镜片和塑料镜片的差异在哪里呢？以光学系统的适用上来说，玻璃有多样好处，例如玻璃本身耐 高温，有较高的透光率、折射率，和抗湿度，玻璃材质的稳定度也比塑料来得好。但是，塑料也有其优点， 因为它的变形量比玻璃大，可以作较大尺寸的光学镜片；其次，在重量和价格上也比玻璃来得轻来得便宜。 因此，当我们在选择光学镜片的时候，应从不同的取向去判断最符合需要的镜片。 1-2传统研磨玻璃镜片vs.模造玻璃镜片 传统研磨玻璃镜片和模造玻璃镜片的比较-- 在讲述玻璃模造技术之前，我们先了解一下它和传统的光学玻璃镜片制作有什么不同。 传统的玻璃镜片制作技术需要经过繁复的步骤，例如粗磨、细磨、拋光等，所花的时间相对的增多。然 而，模造光学镜片的产生，只

由于不规则的外形,玻璃预制件的选择直接影响异形非球面透镜的成型。本文通过有限元法探讨不同预制件对成型透镜的影响,首先选择了一个比较典型的异形非球面透镜作为目标透镜,将球形玻璃和圆柱形玻璃作为预制件,采用高级非线性有限元程序msc.marc,仿真该异形非球面透镜的成型过程。基于仿真,对比分析其成型性、残余应力、面形精度。结果表明,圆柱形玻璃预制件更适合成型异形非球面玻璃透镜。

参数单位要求 工作波长nm1310 工作带宽nm±40 反射率％70-50 温度相关损耗 db ≤0.20 ≤0.10 光损伤阈值mw300 最大拉伸强度n5.0 工作温度℃-40～+70 贮存温度℃-55～+85 尾纤长度cm10 封装尺寸mm裸纤 尾纤类型/125/250μm（普通单模光纤） 备注：温度相关损耗是指工作温度范围内，反射光功率的变化量。

构建了一台数字化刀口仪,利用该数字刀口仪对二次非球面光学元件进行实际检验,获得了非球面光学元件表面面形的均方根(rms)值和峰谷(pv)值。将数字刀口仪测量结果与干涉仪测量结果进行比较,测量结果的一致性在0.001μm以内,验证了数字刀口仪定量检测非球面光学元件的可行性以及所研究的数字刀口仪的准确性。最后对测量结果进行了讨论。

针对常规全向反射镜面设计方法对球形目标会产生较大的形变和由于形变带来的区域间颜色互相影响的问题,分析得到了控制球形目标成像所需满足的四个基本要求,进而提出了一种控制球形目标成像的全向反射镜面设计方法。该方法利用具有凸型反射镜面基本性质的双曲线面型作为反射镜面的基本面型;以在单视点约束条件下所确定的目标特征点与成像特征点间的关系为依据,采用遗传算法得到反射镜面的面型参数。将该设计方法得到的反射镜面与水平无畸变反射镜面、锥型反射镜面的效果进行了比较,仿真与实际效果说明了设计方法的有效性。

基于朗奇(ronchi)检验法和同步相位探测技术,在点光源离轴情况下提出一种检验非球面反射镜的方法。该方法利用透射液晶显示器(lcd)显示垂直和水平两个方向的正弦光栅,由摄像机记录经被测镜面反射产生的光栅变形条纹图,通过四步相移法获得条纹图的相位分布。由变形条纹和光栅的同名相位点确定被测镜面每一点的横向像差,对应理想镜面的横向像差由几何关系算出,通过两镜面对应点的横向像差之差获得待测点面形偏差的梯度信息,对其积分恢复面形偏差,最后重建被测面形。检测中光栅由计算机产生,可实现精确的相移,使垂直和水平光栅严格达到90°。采用预设标记点来引导相位展开,有效地解决了变形条纹和光栅的相位对应问题。模拟和实验初步验证了这一方法的可行性。

非球面玻璃镜片四轴磨削加工的加工硬件和加工工艺都具有很强的专业性,因而产品的加工精度控制问题显得十分突出。以玻璃镜片精加工后表面粗糙度和面型精度为加工精度指标,对加工过程进行了详细分析,总结出误差产生的原因以及各种误差对加工结果的影响。结合对误差数据的分析,给出了相应的补加工解决方案,生成补加工轨迹。

利用非线性有限元软件msc.marc,建立了微小非球面玻璃透镜超精密模压的有限元模型,并进行了微小非球面玻璃透镜模压数值模拟分析.通过对比模拟出的不同加工参量下的成型透镜和模具的残余应力分布结果,得出最优的超精密模压成型的模压速率和模压温度范围,并解释了模压速率和模压温度影响微小非球面玻璃透镜成型质量的原因.模拟可以对实际的大批量生产微小非球面玻璃透镜提供有力的帮助.

针对玻璃镜片模压成型过程中无法获得精确的内部残余应力数据,本文提出使用有限元方法分析内应力变化历程及预测残余应力分布。该方法根据高温下玻璃性质近似于粘弹性材料,将五单元广义maxwell模型的蠕变响应并入有限元计算。采用高级非线性有限元程序msc.marc,分别对圆柱玻璃单轴压缩和非球面透镜模压成型进行了仿真,获得了玻璃镜片成型后的残余应力分布情况。在此基础上,文章重点分析了温度和模压速度对合模后镜片内部残余应力分布的影响。实验结果表明,最大应力出现在镜片的边缘区域;较低的温度和较高的模压速度都会增大最大残余应力值。

用于制造非对称非球面反射镜的精密金刚石车削机床的研制

根据三级像差理论,推导用弯月透镜检验凸双曲面和凸抛物面的初始结构参数计算公式,讨论设计方法,给出设计实例

简要介绍了应用于凸抛物面反射镜检验的零位检测法和亨德尔方法,详细讨论了如何把这两种方法有机结合,对φ130mm凸抛物面进行实际检验。发现将这两种方法同时应用于凸抛物面反射镜的检验中,可充分发挥各自的优点,进一步地提高检测精度

玻璃非球面零件的加工是目前光学零件加工技术中较为辣手的问题之一。本文根据零件加工中的一些实际经验，介绍玻璃非球面透镜的数控加工方法，阐述加工过程的四大步骤以及检测和修正办法。为常规非球面零件的加工提供工艺技术支持。

针对传统的基于球面显微成像的光纤连接器端面检测系统结构和像差的问题,将制作工艺日趋成熟的非球面模压玻璃透镜引入到检测系统中。介绍了非球面透镜设计的基本原理和非球面光学玻璃透镜模压成型的基本工艺,分别设计了球面透镜和非球面模压透镜检测系统,给出了系统的结构参数,评价了系统的成像质量。在系统分辨率相同的情况下,得到了结构简单、共轭距更短,有利于工程应用的非球面检测系统。给出了检测系统的机械结构图,并将非球面系统应用到实际生产和在线检测中,达到了设计的要求。