高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法

为了实现应用于高能激光等领域对表面洁净度有着极高要求的超光滑非球面检测,排除检测人员带来的洁净度与空气扰动的影响,研究了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法。通过建立补偿干涉法非球面失调量与波前像差之间的灵敏度矩阵,实现利用波前像差求解被测非球面失调量。以理想干涉系统的离焦、彗差与像散为优化目标,进行反馈控制,实现被测非球面的自动化调整,进而实现高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。实验结果表明,在干涉图可测范围内,利用灵敏度矩阵通过几步迭代即可实现非球面失调量的收敛。结合Stewart六自由度调整台,分别实现2μm精度的平移误差调整、2"精度的光轴自动化对准,最终完成被测非球面的精密调整,实现高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。采用灵敏度矩阵与六自由度调整的非球面自动化干涉检测方法可实现被测非球面失调量的快速求解与自动调整,降低人员和环境带来的扰动影响,提高了非球面的检测速度,并实现了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。

非球面透镜模压退火影响因素及其优化仿真研究

退火过程是光学玻璃模压的一个重要过程,影响退火过程的因素主要有退火速度、保持力及保持时间等因素。本文采用有限元仿真的方法,结合正交方法详细分析了退火过程中主要的3个工艺参数对非球面透镜退火过程的影响,最后通过灰色关联分析来获取多目标的工艺参数优化,获得了各工艺参数的最优组合。

凹非球面的非零位干涉检测技术

为了实现凹非球面的快速、高精度与通用化检测,文中提出了一种将非球面当做球面,直接采用干涉仪检测的非零位干涉检测方法,并结合相应的数据处理方法,获得非球面的面形误差检测结果。首先,介绍了该方法的检测原理,建立了回程误差、调整误差的计算与去除模型,研究了面形误差的数据处理方法。然后,以两个不同非球面度的凹非球面为例,对其回程误差和调整误差进行了仿真计算,验证了该方法的有效性。最后,搭建了凹非球面的非零位检测实验装置,成功测量得到其面形误差。通过与自准直零位检测法或LUPHOScan轮廓测量法检测结果对比发现,两种方法测量得到的面形分布和评价指标具有高度一致性,验证了该检测方法的正确性。该检测方法在保证高精度测量的同时兼备一定的通用性与便捷性,为凹非球面的通用化检测提供了一种有效手段。

非球面光学元件的快速制造技术

为满足光学行业的市场需求,非球面光学元件的快速制造技术是实现低成本、批量化、高精度生产的最佳解决方案之一。本文主要介绍了非球面光学元件的快速制造技术,包括精密光学玻璃模压成型技术和精密光学塑料注射成型技术,并对两种技术与其他非球面光学元件的制造技术进行了对比,阐述了模具材料种类、模具加工方法、成型材料、成型过程等内容。最后总结了近年来非球面光学元件的快速制造技术的发展现状,并对未来发展进行了展望。

基于Q型非球面的全景环带红外光学系统设计

全景环带光学系统凭借周视范围实时成像的特点已在超大视场光学领域中得到了广泛应用。传统的全景环带光学系统将折射、反射面集成在一片块状透镜中,光线在其内部进行多次折、反射导致头部单元体积较大,同时红外透镜材料密度大、折射率温度稳定性差等特点也与光学遥感器轻量化、可靠性高的应用需求相矛盾。文章基于像差理论,讨论了全景环带两反射镜红外光学系统头部单元初始结构设计方法,将Q型(Q-Type多项式)非球面引入全景头部单元增加优化变量,用偏离因子因子k_(RMS)数值表征非球面加工难度,设计了以两反射镜为头部单元的全景环带红外光学系统。该系统在奈奎斯特频率(20线对/mm)处调制传递函数优于0.5;全视场像元(25μm×25μm区域内)能量集中度优于65%,像质评价结果表明其成像品质良好。该设计在缩小系统体积、提高光学设计优化效率方面有很大的改进,满足超大视场实时成像的应用需求。

非球面碳化钨模具超精密斜轴磨削原理及工艺参数对面形精度影响规律

玻璃模压是一种快速大批量生产非球面光学玻璃透镜的方法,无结合剂碳化钨作为一种优异的模具材料被广泛应用于玻璃模压。碳化钨模具的表面质量直接决定了非球面光学玻璃透镜产品的品质。为了提高碳化钨非球面模具超精密磨削加工的表面质量,针对非球面碳化钨模具超精密斜轴磨削,通过分析超精密斜轴磨削原理,研究了进给距离、工件转速、进给速度和磨削深度等参数,对非球面碳化钨模具斜轴磨削面形精度的影响规律,得到了碳化钨斜轴磨削的合理工艺参数范围。最后通过磨削优化实验研究,得到了碳化钨斜轴磨削的最优工艺方案,从而完成了碳化钨模具超精密斜轴磨削实验。实验结果表明,磨削面形PV值和RMS值分别为0.279 7μm和0.041 9μm,具有良好的工程应用意义。

基于六阶波像差理论的非球面大孔径折反射成像系统像差优化方法

大孔径折反射成像系统被广泛应用于机器人导航和安全监控等领域。首先分析了超大视场光学系统六阶波像差理论应用于非球面光学系统的像差计算方法,随后基于该六阶波像差理论,构建了非球面大孔径折反射成像系统像差优化评价目标函数,并给出了求解这种包含多个光学参量的目标函数的优化算法,得到优化后的系统结构参数。最后,应用所提方法设计了一款工作波段为400~700 nm、最大视场角为120°、 F数为2.6且成像质量较好的光学系统。设计案例的结果表明所提出方法是有效的,为非球面大孔径折反射成像系统像差优化提供了一种有效手段。

高次凸非球面补偿检验方法研究

高次凸非球面镜是光学系统中至关重要的元件,通常作为次镜来补偿光学系统的轴外像差,但其检验方法一直是一大难点。基于背向零位检测方法,提出利用三透镜与单折射面组合的形式来补偿高次非球面的法线像差。首先选取高次非球面的二次比较面来简化计算,基于三级像差理论求解系统的初始结构,对高次非球面的法线像差进行补偿,使用ZEMAX软件仿真与优化后,设计结果完全满足要求。随后结合一块有效通光口径为170 mm、顶点曲率半径为266.8 mm的高次凸非球面反射镜,测得镜面的面形精度均方根为0.019λ(λ=632.8 nm),满足实际检测要求,验证了所提设计方法的可行性。此方法为大口径高次凸非球面的检验提供了一个新的思路。

超声乳化术联合SBL-3区域折射型非球面IOL治疗年龄相关白内障的效果及对视觉质量的影响

目的 探究超声乳化术联合SBL-3区域折射型非球面人工晶状体(IOL)治疗年龄相关白内障的效果及对视觉质量的影响。方法 选取2022年1—12月收治的年龄相关白内障110例,采用随机数字表法分为单焦点组55例和SBL-3组55例,单焦点组予超声乳化术联合ADAPT AO非球面单焦点IOL植入,SBL-3组给予超声乳化术联合SBL-3区域折射型非球面IOL植入。比较2组术后3个月对比敏感度[明光、暗光、明光炫光、暗光炫光],术前和术后3个月视觉质量[客观散射指数(OSI)、斯特列尔比(SR)、调制传递函数截止频率(MTF cut off)]、视力[最佳矫正近视力(BCNVA)、最佳矫正远视力(BCDVA)、远视矫正下的近视力(DCNVA)]及生活质量[视功能与生存质量问卷(VF-QOL)]。结果 术后3个月,SBL-3组对比敏感度高于单焦点组(P<0.05);术后3个月,2组OSI、BCNVA、BCDVA、DCNVA水平均较术前降低,SBL-3组低于单焦点组(P<0.05);术后3个月,2组SR、MTF cut off水平及VF-QOL评分均较术前升高,SBL-3组高于单焦点组(P<0.05)。结论 超声乳化术联合SBL-3区域折射型非球面IOL能够提高年龄相关白内障患者对比敏感度及视觉质量,改善视力水平及生活质量。

大口径空间非球面反射镜加工与检测技术研究

空间非球面反射镜在现代光学系统中发挥着重要作用,然而其复杂的曲率和大口径特性使得其加工和检测变得更加困难和复杂。该文研究当前大口径空间非球面反射镜加工与检测技术的最新进展和应用。通过对这些技术的研究,该文为提高大口径空间非球面反射镜的加工和检测质量提供重要的参考和指导。

两款非球面散光镜片配戴清晰度和舒适度研究

采用前瞻性随机双盲对照实验,对比2款非球面散光镜片的配戴清晰度、舒适度、清晰视野感觉宽广度和适应时间。采用调查问卷量表评估刚开始配戴及戴镜1周后的清晰度、舒适度、清晰视野感觉宽广度以及适应时间的主观评价;采用配对t检验比较2组对象的平均客观视力;采用配对秩和检验比较2组对象的主观评价情况。在客观评价中,反向曲率组拥有更好的视觉分辨能力,且2组数据差异都具有统计学意义;在主观评价中,反向曲率组镜片的评分均高于标准非球面组,且差异具有统计学意义。而在日间看近、夜间看近、夜间活动的配戴舒适度评价和眼镜适应时间的评价中,尽管反向曲率组的评分也高于标准非球面组,但差异不具有统计学意义。反向曲率修正设计镜片相比于传统标准非球面设计镜片,可在快速适应的同时,提供更好的配戴清晰度、舒适度和清晰视野感觉宽广度。

谱域OCT技术在非球面镜面型测量中的应用

大多数光学系统都会用到光学透镜,球面镜、非球面镜在光学系统中的合理运用可使系统的成像深度更大,成像分辨率更高。同时对光学透镜的生产和检测提出了更高的技术要求。传统非球面镜检测方法一般是容易对镜面造成损坏的接触式测量以及测量时间长、检测口径有限的轮廓仪检测法。为此,文章提出一种基于谱域OCT技术的非接触式测量方法,解决了OCT在扫描高透光的非球面透镜时,透镜表面不规则散射光导致难以成像的问题,可以快速高效地对非球面透镜进行扫描成像,通过对采集到的图像数据进行面型拟合,进而计算出非球面镜的面型参数,包括非球面半径和非球面系数,为非球面镜的检测提供一种准确高效、无镜面损伤风险的技术支持。

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。

多焦点非球面人工晶体在老年性白内障手术患者中的应用效果及安全性分析

目的 研究多焦点非球面人工晶体在老年性白内障手术患者中的应用效果及安全性。方法 选取2021年10月—2023年5月在本院就诊的94例老年性白内障手术患者为研究对象,根据植入晶体的不同进行分组,对照组、观察组分别植入单焦点球面人工晶体、多焦点非球面人工晶体,每组47例。对比两组的治疗情况。结果 术后1周、3个月时的裸眼近视力与远视力、最佳矫正近视力与远视力,均是观察组高于对照组(P<0.05);观察组术后角膜散光度小于术前,术后VF-14评分以及明视环境中不同空间频率时的敏感度均高于对照组,暗视环境下8cpd、12cpd时的敏感度低于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05);近视脱镜率、视觉干扰发生率组间对比,观察组居更高水平;并发症发生率方面,观察组低于对照组(P<0.05)。结论 在老年性白内障手术患者中应用多焦点非球面人工晶体更有助于其视力、对比敏感度的改善,促使患者术后对眼镜的依赖性下降,提升了视觉质量以及安全性。

非球面对称轴误差对光学系统成像影响

近年来红外热像仪高速发展,精度逐步提高,对光学系统要求也越来越高。非球面由于具有多种优点,其应用也越来越多,但非球面透镜与球面透镜相比存在非球面对称轴误差。选择某型热像仪光学系统,经过Zemax仿真,模拟对比非球面对称轴产生误差与装调产生的整块透镜误差。结果分析得到:非球面对称轴加工误差对不同视场间的光轴一致性及成像质量的影响均比整块透镜的装调误差更大,故非球面对称轴的加工误差需要严格控制。

基于非球面镜组的大口径激光匀化技术研究

为了优化对大口径激光探测组件灵敏度、角度参数等特性的测量能力,减小因高斯光束光强分布中间强、边缘弱的特点造成的测量值差异,基于小口径非球面镜组光束整形及高倍率扩束技术,设计了大口径均匀激光光束产生装置,提出了基于光强分布、非球面镜非球面度、光线光程差的综合优化整形方法。结果表明,设计的开普勒型非球面整形镜组非球面度小于20μm,工作束宽5 mm,输出平顶光束均匀性为92.8%;设计的40^(×)高质量扩束系统,与非球面镜组相匹配可实现2 m距离内150 mm口径均匀光束,可获得优于94.2%的Ф150 mm大口径均匀光束输出。该研究对激光测量与标定系统的工程化设计是有帮助的。

基于平面电极的非球面双液体透镜的设计与分析

为了研究易于实现、结构简单的非球面液体透镜结构,应用介电泳效应,设计了一款基于平面电极的非球面双液体透镜.利用Comsol,Matlab和Zemax软件,建立了所提出的非球面双液体透镜模型,分析了其在不同电压下的面型变化与成像特点,并与球面的双液体透镜模型进行了比较分析.结果表明,非球面双液体透镜的变焦范围大于球面的,前者的成像质量亦优于后者.而且,通过该非球面双液体透镜的器件制备与初步实验分析,获得了其成像分辨率可达40.318 lp/mm的结果.

基于平行平板电极的非球面双液体透镜的仿真与实验分析

应用介电泳原理,设计了一种基于平行平板电极的非球面双液体透镜,具有结构简单和易于实现的优点.利用Comsol,Matlab和Zemax软件,建立了相应的非球面双液体透镜光学模型,仿真分析了其在不同电压下的焦距变化及成像特性,并与球面双液体透镜模型进行了比较分析.非球面双液体透镜的变焦范围大于球面的,前者的成像质量亦优于后者.而且,实验制备了该非球面双液体透镜器件,结果表明,在工作电压为0—280 V时,焦距变化为54.2391—34.5855 mm,与仿真结果基本相符,而且该器件的成像分辨率最大可达45.255 lp/mm.

学龄期儿童不同直径范围内角膜非球面性特征的研究

目的应用Pentacam眼前节分析仪测量学龄期儿童角膜形态,分析我国学龄期儿童在不同直径范围内角膜前表面Q值的分布特点。方法采用横断面研究方法,选取2018年10月~2019年12月于温州医科大学附属第二医院育英儿童医院眼科门诊就诊的6~13岁的学龄期儿童242例,按右眼等效球镜不同将其分成中度近视组(n=41)、低度近视组(n=93)、正视组(n=64)、低度远视组(n=26)、中度远视组(n=18);应用Pentacam眼前节分析仪获得6~10mm直径范围内的角膜前表面Q值,分析不同屈光组不同范围内角膜前表面Q值的差异和相关性。结果学龄期儿童6、7、8、9、10mm直径范围的角膜前表面平均Q值分别为-0.30±0.14、-0.34±0.13、-0.37±0.14、-0.41±0.14、-0.44±0.12,差异有统计学意义(F=42.263,P<0.001),角膜直径距离与角膜前表面Q值呈负相关(r=-0.350,P<0.001)。中度近视组、低度近视组、正视组学龄期儿童在6~10mm直径范围内的角膜前表面Q值比较,差异均有统计学意义(P均<0.001),中度远视组、低度远视组学龄期儿童在6~10mm直径范围内的角膜前表面Q值比较,差异均无统计学意义(P均>0.05)。各屈光组在6~9mm直径范围内的角膜前表面Q值比较,差异均有统计学意义(P均<0.001),均与等效球镜呈负相关(6mm:r=-0.300,P<0.001;7mm:r=-0.271,P<0.001;8mm:r=-0.249,P<0.001;9mm:r=-0.206,P<0.001),各屈光组在10mm直径时的角膜前表面Q值趋于一致(P>0.05)。结论学龄期儿童角膜前表面非球面性随着距角膜中心距离的增大而增大;在6~9mm直径范围内的角膜前表面非球面性随着等效球镜的增大而增大,10mm直径时各屈光组非球面性趋于一致。

非球面超精密车削对刀误差补偿

为提高非球面超精密车削的加工精度和加工效率,通过分析非球面的面形特点和超精密车削过程中对刀误差等因素的成因,建立了刀具对刀误差对非球面加工面形误差影响的仿真模型。仿真分析进一步揭示了刀具对刀误差所带来的面形误差变化规律。试验结果表明,通过刀具对刀误差补偿,非球面超精密车削后的面形精度PV=179 nm,表面粗糙度均方根RMS=45.4 nm。试验验证了理论分析和刀具对刀误差补偿方法的正确性。