非球面

摘要： 开发一种采用接触式测头与电容式位移传感器相结合的在位测量装置及非球面测量与补偿加工软件,进行C3604黄铜球面及非球面的单点金刚石超精密切削加工,并开展在位测量及补偿加工试验。补偿加工后,经在位测量系统测量,球面面形精度PV达到231.4 nm,非球面面形精度PV达到206.3 nm;与离线测量结果比对,结果分别相差3.0 nm和7.0 nm,验证了在位测量系统测量的精确性和补偿加工的有效性。

摘要： 小口径非球面光学透镜具有优良的光学性能和广阔的应用前景,但其常用的碳化钨模具由于高硬度的材料特性,加工和抛光难度较大.为获得高质量、高精度的小口径非球面透镜,利用磁场辅助的抛光方式对其碳化钨模具进行加工:首先,通过一系列单因素试验选出合适的金刚石微粉粒度和抛光液成分配比,再采用正交试验探究多种工艺参数对抛光效果的影响规律,确定最佳工艺参数组合.结果表明,使用该组工艺参数抛光可以使检测点的粗糙度由10.3 nm降至3.2 nm,刀纹痕迹明显变浅甚至消失.因此,磁场辅助的抛光方式能够有效改善模具表面的波纹度和粗糙度,对于小口径非球面光学元件的加工具有一定的参考意义.

摘要： 非球面因具有自由度多、像差校正能力强等优点,已作为一种更优良的面型广泛应用于航天、遥感等领域的载荷系统中。达到高精度检测要求的非球面可以在光电检测领域广泛使用,为此设计了针对口径800 mm,曲率半径1 400 mm的抛物非球面补偿器。基于像差理论计算了补偿器初始结构,并在Zemax中采用逆向设计的方法建立初始结构。结构优化后得到了设计结果PV=0.014 8λ,RMS=0.003 6λ,相关设计结果满足PV<0.25λ,RMS<0.02λ的高精度检测要求。根据所设计的补偿器结构进行公差分析,结果表明设计的补偿器可用于实际加工。

摘要： 根据非球面离轴两反光学系统的结构特征,利用初级像差理论对其成像特性进行分析,结合不同非球面的面形特征,推导了离轴系统像差的矢量表达式,利用赛德尔系数将系统的初级波像差进行展开,并具体计算了不同非球面面形组合下的系统像差值。确定了离轴两反结构的评价指标后,对不同面形组合的成像质量进行了比较。利用定量比较结果对最优面形选择方法进行分析,结果表明:相比其他镜面组合方式,离轴双抛物面系统的球差、彗差、像散均为0,波前RMS远优于λ/14(λ=0.5876μm),斯托列尔比大于0.8。根据计算结果可知,离轴双抛物面系统结构不仅具有更强的多种初级像差的抑制能力,而且还能有效压缩系统的体积。

摘要： 近年来,磁流变抛光作为一种确定性加工方法已成为获得高精度非球面的重要手段。作者以回转对称二次抛物面为例,分析了磁流变抛光中使用抛光轮校正工件位置的理论方法,并通过实验在Φ230 mm熔石英样件上验证对刀理论,分别在X方向和Y方向以少于3次的调整次数校正工件位置,实现了X方向、Y方向偏置量均低于0.009 mm;采用磁流变抛光技术对工件进行了修形实验验证,加工后面形精度RMS由λ/7收敛至λ/40。实验结果表明:作者提出的非球面工件位置对刀校正方法简单、可靠,能够很好地对工件进行精确定位,利于高精度非球面磁流变抛光加工。

摘要： 利用触发式测头对非球面零件进行接触测量时,由于其固有的预行程误差往往严重影响测量精度,为了降低该误差引起的精度损失,文中从测头自身结构出发,对预行程误差进行数学建模分析并研究其补偿方法。首先,对由于触发力产生的测杆变形位移和测球变形位移进行分析,并建立预行程数学模型;其次,根据测头触发力与被测件接触角度的不同,建立测头触发力模型;最终根据预行程数学模型,研究预行程误差的补偿问题。经实验证明,通过对测头结构特点分析出的测头预行程误差补偿方法,可以提高非球面零件的测量精度。

摘要： 为了满足用户对虚拟现实头戴显示器大视场和高分辨率的需求,采用逆向设计方法,通过理论计算与软件仿真,设计了一种同轴大视场虚拟现实型头戴显示器的光学结构。结果表明,每个通道采用3片非球面透镜,全视场角为90°,出瞳直径为8mm,出瞳距离为13mm,在奈奎斯特频率10.58lp/mm处调制传递函数大于0.3,最大畸变为6.1%;与参考文献相比,此结构分辨率高、畸变小、像差平衡合理。该设计为优化大视场头戴显示器的光学结构提供了参考。

摘要： 膜厚均匀性作为高精度光学薄膜的重要参数,对光学薄膜的性能起到至关重要的作用,特别是大尺寸高精度反射膜,对膜厚均匀性的要求极高。本文通过研究蒸发源的发射特性与膜厚分布,结合Mathcad软件建立精准数学及物理模型,编写自动程序,模拟修正挡板形状,极大地提高了薄膜制备均匀性修正的效率与准确性。通过该方法,在公自转行星蒸发沉积设备上制备了直径为320 mm的非球面深紫外反射镜,在紫外(240~300 nm)波段平均反射率大于97.5%,均匀性优于0.5%。本研究对大口径非球面薄膜的均匀性修正提供了理论基础与技术支撑。

摘要： 云南北方光学科技有限公司为北方夜视科技研究院集团全资子公司,具备良好的产业能力及技术优势,长期致力于光学领域中红外光学材料、器件产品的研发、制造和销售,具备非球面、整流置/球罩、红外窗口、异形棱镜等球面、非球面、平面光学元件等产品的生产能力。依托夜视院集团成熟且完整的产业链优势,具备整机测试条件,消热差镜头、连续变焦镜头为代表的产品在国内民用市场具备国内先进水平,是公司的主力镜头产品。

摘要： 目前头戴显示器体积大、重量大、视场角小,为了满足用户对轻小型头戴显示器的使用需求,以冉斯登目镜为初始结构,采用ZEMAX软件对其优化,并进行了像质评价和公差分析.结果表明,双目系统中的每个通道仅使用两片透镜,光学系统的最大视场角为80°,总长为54.24mm,最大畸变小于4.7％,两片透镜重量小于11.5g,与相关研究比较,增加了视场角和像素数量,减小了体积,提高了调制传递函数.该头戴显示器具有一定的市场前景,能够为轻小型头戴显示器的光学设计提供参考.

摘要： 基于单晶硅的各向异性腐蚀特性，采用两步湿法腐蚀制作出非球面凹透镜阵列。第一步湿法腐蚀，利用[100]面与[111]面腐蚀特性不同和腐蚀自动停止的原理在硅表面形成形态良好的倒金字塔结构;在第二步腐蚀中，利用[111]面与[114]面腐蚀特性，继续腐蚀，形成凹球面透镜阵列。通过测试所制样品的表面形态和光学性能得知，阵列重复性良好，填充率很高，表明通过二次湿法腐蚀在硅表面制作凹透镜阵列结构，不仅步骤简单，易于控制，节约造价，而且效果更好。

摘要： 在LED光源光效不是非常理想的状况下，利用其特有的发光特性进行二次光学设计，实现低光通功能性照明，而非球面塑料透镜在其中起到非常关键的作用．

摘要： 为了无需其它辅助光学元件就能够实现对大口径非球面的测量,提出了子孔径拼接干涉检测方法。对该技术的基本原理和基础理论进行了分析和研究,并基于齐次坐标变换、最小二乘法、以及Zernike多项式拟合建立了综合优化和误差均化的拼接数学模型;开发了子孔径拼接检测非球面算法软件,并进行了计算机模拟和仿真实验;设计和搭建了子孔径拼接干涉检测装置,并利用子孔径拼接实现了对一口径为350mm的双曲面的检测;为了分析和对比,对待测非球面进行零位补偿检测实验,子孔径拼接所得的面形分布和零位补偿检测所得的全口径面形分布都是一致的,其面形误差PV值和RMS值的偏差分别为0.032λ和0.004λ(λ=632.8nm)。从而提供了除零位补偿检测外另一种定量测试非球面尤其是大口径非球面的手段。

摘要： 应用计算全息图(CGH)作为补偿器件,干涉检验非球面形状误差具有重要的发展前景。在石英基片上刻蚀相位型CGH时,相位深度量值会影响相位型计算全息器件出射波面的相位精度。本文针对刻蚀速率沿刻蚀腔中心向四周递减的特性,从标量衍射理论出发,据二元光学器件特征参数与相位调制精度关系研究得出：同样的刻蚀深度不均匀度(用百分数表示),CG门的出射波面畸变随相位深度的减小而减小,在保证透射波面衍射效率的情况下,通过优化刻蚀深度,控制出射波面的相位精度。为便于用标准器具验证,制作台阶深度为550nm相位型CGH,将球面波转化成平面波。通过干涉测试该CGH出射波前,很好地验证了上述结论。

摘要： 提出了一种具有较大球差的部分零位透镜,该透镜可以对一定范围内的非球面实现部分零位补偿。详细论述了部分零位透镜设计的约束控制条件以及初始结构的选取原则,并就相对口径为f／2和f／1.5的两个抛物面给出了设计实例。设计结果表明该补偿透镜可以对一定口径和相对口径范围内的非球面实现部分零位补偿。利用一系列部分零位镜将可以对较大范围内非球面的进行补偿,从而实现常见非球面的通用化检测。该研究对非球面的通用化检测具有重要意义。

摘要： 提出了一种具有较大球差的部分零位透镜,该透镜可以对一定范围内的非球面实现部分零位补偿。详细论述了部分零位透镜设计的约束控制条件以及初始结构的选取原则,并就相对口径为f/2和f/1.5的两个抛物面给出了设计实例。设计结果表明,该补偿透镜可以对一定口径和相对口径范围内的非球面实现部分零位补偿。利用一系列部分零位镜将可以对较大范围内非球面的进行补偿,从而实现常见非球面的通用化检测。该研究对非球面的通用化检测具有重要意义。

摘要： 文中主要介绍了利用曲面计算全息图进行非球面检测的方法.分析了曲面计算全息图的衍射特性,给出了曲面计算全息图与传统检测方法相结合检测凹非球面和凸非球面的原理及特点,并进行了具体设计.利用激光直接写入设备,在曲面基底上制作出了计算全息图,并对金刚石车床车削的凸面非球面进行了检测.介绍了凸非球面中心部位检测和消除调节误差的方法.

摘要： 环形子孔径技术是一种无需辅助元件就能检测旋转对称的大口径非球面镜的有效手段.文中简要介绍了该技术的检测原理,提出了完整的实验数据处理流程和相应的性能评估方法.数值仿真分析结果表明所提出的数据处理方法具有较高的精度,并报道了对一口径为700mm、F2的抛物面镜进行检测的实验结果,初步显示出该技术应用于大口径非球面镜测试的可能性.

摘要： 随着光学加工和检测技术的不断发展,以及天文、军事、航天等领域日益增长的需求,光学系统设计中愈来愈普遍地采用非球面技术,因此非球面加工检验技术也得到了迅猛发展.文中着重从工艺计算、工艺路线的选择、在不同工艺阶段中所采用的测量方法和测量工具等方面进行了阐述,并列举了两个实例进行分析验证.

摘要： 建立了采用轨迹成形法加工二次非球面光学零件的数学模型,给出了相关变量的误差公式,并以某炸弹的导引头上的非球面透镜作为实例,分析了相关变量对轨迹形状误差的影响.

摘要： 一种使用非接触式非球面轮廓仪测量离轴非球面的方法，包括如下几个步骤：1)确定待测面的理论轮廓定义；根据轮廓定义构造一组与该离轴非球面对等的三维坐标点集；2)使用步骤(1)中生成的点集，采用非线性最小二乘法拟合计算，找到一个最优化的逼近同轴非球面作为轮廓扫描仪的测量轨迹轮廓；3)将待测离轴镜放置到轮廓扫描仪的测量区域，使用校正量规将元件中心对准设备主轴；向轮廓扫描仪输入步骤2)中获取的测量轮廓以及相关测量设置，启动设备检测；当待测离轴镜面形精度优于60nm时，检测过程中通过力学仿真选择元件底面支撑方式；4)从检测设备测控软件中导出测量结果的轮廓数据，即离轴镜几何中心坐标系下，设备实测的样件轮廓点集；进行空间五维误差去除以及噪声点去除处理，最终获取高精度面形残差结果。

摘要： 本发明公开了一种复合微非球面柱面镜制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：首先将光纤棒或细玻璃棒按照设计要求侧面抛光一定量形成小平面；步骤2：接着根据二者光学成像匹配原则采用半导体光学制作技术光刻制作与光纤棒或细玻璃棒尺寸相当的微非球面柱面，二者分别镀AR膜，然后切割成合适的尺寸；步骤3：最后采用紫外固化胶、环氧胶、生化光胶粘接形成复合微非球面柱面镜。本发明还包括一种微非球面柱面镜制作方法。本发明利用低成本光纤或者细玻璃棒为原材料，通过半导体微光学加工技术大面积光刻制作复合微非球面或微非球面柱面镜能够很好的用于半导体激光器准直输出，具有生产效率高，使用简单，成本低等优点。

摘要： 本发明的主题是一种用于确定眼镜片的方法，该眼镜片包括一个非球面连续层和一个非球面菲涅耳层。该非球面连续层由镜片的这些面中的一个面支撑，该非球面菲涅耳层同样如此。

摘要： 在现有的法线控制加工方法中，由于X轴工作台的往复运动控制与Y轴工作台的往复运动控制相互组合，使两工作台的控制变得非常复杂。因此，当磨削和切削矫正凹凸高低差较大的强烈散光的复曲面等时，必须复杂的控制方法和用于使其动作的高功能的控制装置。因此，本发明提供一种非球面加工方法，包括：被加工工件，其以旋转轴为中心旋转；以及旋转工具(214)，其可沿与工件的旋转轴相同方向以及与所述工件的旋转轴正交的方向相对工件移动。所述旋转工具(214)在与所述工件的旋转轴正交的方向上，在从工件的旋转轴的中心起到工件的外周部止的一部分或整个区域中，以规定的进给节距沿固定方向移动，将所述工件加工为非轴对称非球面。

摘要： 本申请提供的非球面补偿元件的加工方法，利用激光直写光刻设备，通过辅助靶标设计实现精准套刻，利用多步光刻的加工方式实现在保障加工精度的前提下完成超大尺寸的非球面补偿元件CGH的制作。

摘要： 本发明提供了一种非球面棱镜的制造方法及非球面棱镜，该方法包括步骤：S1，利用热压成型方法，使棱镜与透镜一体成型获得成型体玻璃；S2，将所述成型体玻璃粘接到工装上按预设尺寸进行直角面铣磨，预留抛光工序加工量；S3，将铣磨完成的成型体玻璃粘接到光胶垫板上，进行抛光；S4，将抛光完成的成型体玻璃进行切割；S5，对切割完成的成型体玻璃进行镀膜；S6，对完成镀膜的成型体玻璃进行涂墨。本方法可以提高非球面棱镜的结构精度及加工效率。

摘要： 本发明提供了一种非球面面形的检测方法和用于检测非球面面形的检测装置，非球面面形的检测方法包括：获取干涉出光结构、计算全息结构、待检测结构和调整结构，将干涉出光结构、计算全息结构、待检测结构和调整结构进行粗略对准；调整调整结构和待检测结构的位置，以将待检测结构与干涉出光结构进行精确对准；干涉出光结构检测待检测结构的非球面面形；其中，计算全息结构为具有计算全息图的结构。本发明解决了现有技术中非球面、自由曲面存在检测误差大的问题。

摘要： 本发明公开了一种大非球面度与高陡度非球面透镜的加工方法，方法包括下列步骤：步骤一、非球面与球面铣磨成型：先铣磨毛坯元件的非球面部分，合格后，采用同样参数铣磨球面至球面R；步骤二、球面磨砂抛光处理；步骤二、非球面磨砂与抛光处理，并进行精修，直至表面质量达到要求即加工完成；本发明克服现有传统加工上疵病多，加工精度低，加工时间长，加工过程不确定等问题，从而实现大非球面度高陡度非球面高效率高精度的加工。

摘要： 本申请公开了一种非球面研磨加工装置，包括：研磨片，研磨片有若干片，若干研磨片叠放在一起，其位置被锁定后，形成用于研磨工件的研磨体；夹持件，当打开夹持件时，可调整若干研磨片之间的相对位置；当闭合夹持件时，若干研磨片之间的相对位置被锁定。该非球面研磨加工装置可根据需要，来调整研磨体上用于研磨零件的研磨面的形状，因而可用于加工多种零件，另外研磨片在被损坏后，通过打开夹持件即可更换，使用较为便捷。

摘要： 一种使用非接触式非球面轮廓仪测量离轴非球面的方法，包括如下几个步骤：1)确定待测面的理论轮廓定义；根据轮廓定义构造一组与该离轴非球面对等的三维坐标点集；2)使用步骤(1)中生成的点集，采用非线性最小二乘法拟合计算，找到一个最优化的逼近同轴非球面作为轮廓扫描仪的测量轨迹轮廓；3)将待测离轴镜放置到轮廓扫描仪的测量区域，使用校正量规将元件中心对准设备主轴；向轮廓扫描仪输入步骤2)中获取的测量轮廓以及相关测量设置，启动设备检测；当待测离轴镜面形精度优于60nm时，检测过程中通过力学仿真选择元件底面支撑方式；4)从检测设备测控软件中导出测量结果的轮廓数据，即离轴镜几何中心坐标系下，设备实测的样件轮廓点集；进行空间五维误差去除以及噪声点去除处理，最终获取高精度面形残差结果。