非球面光学元件的面形检测专利技术现状

非球面光学元件是表面形状偏离球面的光学元件,具有自由度高、灵活性强的特点,具有广泛的应用前景,但其检测方法是阻碍其发展的一大难题。以非球面光学元件的面形检测技术的专利申请作为分析对象,本文重点分析全球范围内关于非球面光学元件的面形检测技术的申请量、技术发展状况以及重点技术分支发展路线。

确定性抛光非球面光学元件残余误差的评价方法

研究非球面光学元件确定性抛光中表面残余误差的评价方法。对两种非球面残余误差的评价方法,分别为轴向误差法和法向误差法,进行理论研究。指出非球面的残余误差理论上应使用法向误差法来评价,并提出一种基于轴向残余误差求解法向残余误差的方法,继而对二者进行比较发现两者存在一定的偏差,并且差值从非球面的中心向边缘方向逐渐增大。以气囊抛光和数控小磨头抛光为例,通过试验表明使用轴向误差法评价残余误差,进行确定性抛光引入了不同程度的加工误差,引入的加工误差的大小与非球面光学元件的口径和顶点曲率半径的比值(即'相对孔径')成正相关,故对于相对孔径较小的非球面光学元件在确定性抛光中可使用轴向误差法替代法向误差法作为残余误差的评价方法,反之,则应使用法向误差法。

大口径非球面光学元件测量调心调平工作台系统研究

为避免大口径高精度非球面光学元件在进行离线测量时存在位姿误差,提出一种精密调心调平工作台设计方案,解决了非球面镜在离线测量时因装卡不当造成的X、Y、Z方向偏差的问题。通过分析转台与非球面在空间6个自由度上存在的相对位姿误差,并以最小二乘法为基础数学理论、模型参数评估为导向,建立基于最小二乘法的优化模型。结果表明:该模型在校正上述误差源上具有极高的精度,验证了所提出的精密调心调平工作台可作为一个独立附件来改善大口径非球面光学元件的加工与测量环境,提高磨削加工精度。

非球面光学元件的制造技术(英文)

非球面光学元件广泛用于不同领域,但它们的成功应用主要取决于其质量和制造费用。近几年来,通过开发计算机数控光学加工机械和新的制造技术,已经取得了大的进展。本文涉及制作非球面所用的主要技术。总结将指明适合的用途和这些方法中的每一项的技术成就。两个实际的例子表明非球面光学元件的挑战和光明未来。

大量程高精度非球面光学元件检测平台设计

针对目前高精度，大量程的非球面检测需求，综合考虑各部件对平台精度的影响，完成了对平台的机械系统，探测系统和运动控制系统的设计．该非球面光学元件检测平台采用花岗岩框架结构，以增加整体结构的刚度，减小自身热变形引起的几何误差．系统的探测系统采用了接触／非接触式双重测量的检测方法，既提高了测量的速度，又增加了测量数据的可靠性．运动控制系统则采用运动控制卡＋伺服电机的三轴联动的开放式运动控制方式，满足了高精度非球面光学元件的检测需要．

我国首座非球面光学元件产业化基地在昆明建成

我国第一座非球面光学元件产业化基地于今年三月在云南昆明建成,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。 所谓非球面光学元件,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。

中大口径非球面光学元件小工具数控抛光技术通过鉴定

中国兵器工业集团公司所属长春工艺设备研究所承担的“十五”支撑技术预研项目“Ф500mm中大口径非球面光学元件小工具数控抛光技术”通过成果鉴定。

非轴对称非球面光学元件的研磨

随着超精密微细加工用短波段SR等新光学领域的需要,表1所示的前所未有的光学元件的开发已势在必行.超光滑研磨加工是决定这些光学元件性能的重要手段.由于在X波段无反射材料,故光学元件数非常有限,为了获得高分辨率,人们要求开发大口径、非轴对称非球面光学元件的表面精度达亚纳米级的加工技术.

数字刀口仪定量检验非球面光学元件面形

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。

基于白光扫描干涉术的非球面光学元件大范围评价方法

通过白光扫描干涉术研究了用于非球面元件的大范围测量方法并利用纳米测量机(NMM)构建了测量系统。对系统的运行环境进行分析,定量给出了评定结果。在系统环境得以保证的前提下,重点研究了无重叠拼接方法,并将结果进行了对比;针对周期性非球面光学表面,提出通过白光倾斜扫描干涉法进行测量。扫描过程中,测试样品倾斜通过干涉区,消除了物镜视场的影响,使毫米量级表面一次扫描即可完成测量。针对扫描过程,分析了扫描过程中干涉条纹移出视场现象及双角度不一致对测量结果的影响。

光学非球面元件非球面度计算方法

详细介绍光学非球面元件非球面度计算的牛顿迭代法、近似法、最小二乘法 3种方法 ,并根据工程实践比较了 3种方法的优缺点 ,得出了工程应用中的结论 :近似法适用于一些相对孔径较小的非球面 ,否则误差会较大 ;牛顿迭代法的精度较高 ,但计算量大也最复杂 ,且不能直接得到最接近参考圆的圆心位置坐标 ;最小二乘法的计算方法简单 ,不涉及求导、积分、迭代 ,适合编写计算程序 。

大口径非球面元件可控气囊抛光系统

根据大口径非球面光学元件的实际加工需要,设计并制造可控气囊抛光系统,并对机构进行运动学仿真,仿真结果表明,气囊自转轴的运动空间可以满足大口径非球面光学元件的连续进动加工要求。为了证明所设计系统的可加工性,以直径320mm的圆形平面光学元件进行加工实验。经过该气囊抛光工具24h的抛光后,工件达到较好的面型精度,光学元件的表面粗糙度由0.272λ减小到0.068λ(λ=632.8nm),PV值从1.671λ降低到0.905λ。对光学元件的实际加工实验结果表明:可控气囊抛光系统在加工过程中结构稳定性好,符合设计要求,可有效提高加工工件面型精度。

非球面光学表面缺陷检测技术现状和发展趋势(特邀)

非球面光学元件具有更大的自由度和灵活性,广泛应用在航空航天、微电子装备、光学精密测量、激光光学等诸多领域。光学元件表面缺陷将影响光学系统性能,而表面缺陷控制需要相应检测手段,高分辨率、高精度、高效率光学表面缺陷检测仍存在技术挑战。文中综述了光学元件表面缺陷类别、评价标准及检测方法,重点探讨了非球面光学元件表面缺陷检测技术及其应用范围,分析比较了各种方法的优缺点,最后对表面缺陷检测技术发展趋势进行了展望。

某非球面透镜曲面方程特性研究及自动建模软件开发

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.一般应用在光学系统中的透镜及反射镜,曲面型式多数为平面和球面,原因是这些简单型式的曲面加工、检验容易,但是用在某些高度精密成像系统有一定的限度.虽然非球面的复杂曲面制造困难,但在某些光学系统中依然是需要的.采用非球面技术设计的光学系统,可消除球差、慧差、像散和场曲,减少光能损失,从而获得高质量的图像效果和高品质的光学特性.

高精密光学元件磨床的加工与检测系统的开发

高精密平面磨床是加工光学非球面元件的一种重要途径.出于通用性和效率的考虑,开发一套面向光学非球面元件的高精密平面磨床的加工与检测系统,以此来实现光学非球面元件的精密加工.以自行开发研制的四轴数控高精密平面磨床为研究基础,采用模块化设计,选用Delphi 7为开发语言,运用Delphi 7和Matlab混合编程技术,搭建了加工与测量系统,实现了光学非球面元件的磨削加工、面形测量、磨削补偿以及环境检测等.实验结果表明,该系统可以满足光学元件的精密加工及检测,并具有较高的工作效率.

非球面面形检测专利技术分析

非球面元件的制造必须与精确的非球面检测技术相结合才能得到合格的非球面,因此非球面光学元件的检测已经成为光学测量技术研究的前沿领域。文章主要以非球面面形检测领域的相关专利申请为研究对象进行了统计和分析,总结了该领域的专利申请量变化情况及其分布状况。

330mm×330mm非球面超精密磨削加工质量与效率优化

目前中心的大口径非球面光学元件小批量生产基本满足了神光Ⅲ原型装置的生产要求，但是离主机装置对大口径非球面光学元件的精度和性能要求尚有较大距离。原型装置中的非球面元件加工中，采用人工修抛将球面加工至非球面，这类传统光学元件制造技术越来越不能满足神光Ⅲ主机装置对大口径、高精度非球面光学元件批量化和高精度的要求。

能动抛光磨盘的有限元法分析

能动磨盘在光学抛光时随磨盘移动位置和旋转角度不同而产生不同的变形以实时与大口径被抛光工件表面实现良好的吻合。模拟了能动磨盘的工作过程 ,探讨了用于光学抛光的可行性。以加工直径 1 .5 m,f1 /2的抛物面光学元件为例 ,用有限元法对能动磨盘能够产生的变形进行了仿真计算 。

衍射型长程大型非球面轮廓测量仪

分析了基于衍射准直技术的f θ系统的特点 ,在此基础上提出了一种新型长程面形仪用以实现对大型非球面光学表面 ,特别是同步辐射中掠入射光学元件的高精度轮廓测量。成功地研制了样机 ,目前新型长程面形仪样机的纵向扫描范围可达 370mm ,分辨率优于 0 2 5 μrad ,单点稳定性小于 0 7μrad/ 2 0 0s ,全程测量精度可达1 14 μrad ,全长扫描的重复精度为 0 0 9μrad。样机测试结果表明 。