非球面光学技术综述(激光杂志)

球面与非球面的区别光学透镜的镜面通常是制成球面状的，从透镜中心到周边有一定的曲率，这种透镜称为球面透镜。

非球面透镜的镜面则是从透镜中心到周边曲率作连续变化的，非球面透镜又有单面非球面和双面非球面两种。

现代相机镜头要求较高的光学性能、需要校正多种像差。

前面已讲到，由球面透镜组成的镜头，是采用多片透镜的组合来克服像差的。

这种由球面透镜组成的镜头，会不同程度地存在一定的“球差”。

采用非球面透镜组成的镜头则能有效地克服“球差”。

非球面透镜组成的镜头，其优点包括如下四个方面：一是能理想地克服球差，可以制成大口径高像质镜头；二是能全向提高镜头的成像质量；三是能减少镜头的透镜片数；四是可以减少镜头的长度，有利于镜头小型化，参见图1—2。

所谓球面和非球面，主要是针对镜头（各种相继、显微镜等镜头）、眼镜（包括隐形眼镜）的镜片几何形状而言，即球面镜片与非球面镜片。

二者在几何形状上的差别决定了它们在平行的入射光的折射方向上产生差异，从而影响其成像效果的好坏。

球面镜片，其镜片呈球面的弧度，其横切面亦呈弧状。

当不同波长的光线，以平行光轴入射后镜片上不同的位置时，在菲林平面（与镜片中心和镜片焦点联机相垂直的、通过焦点的平面）上不能聚焦成一点，而形成像差的问题，影响影像的质素，例如出现清晰度下降和变形等现象。

一般普通镜头是采用球面镜片组成的。

为解决这一成像问题，可以透过在镜身内增加镜片以作为对像差的矫正，但此举可能会引起反效果，进一步削弱影像质素，因为额外的镜片，除增加光线在镜身内反射的机会，引起耀光现象外，亦会增加镜头的体积和重量。

非球面镜片，其镜片并非呈球面的弧度，而是镜片边绿部份被「削」去少许，其横切面呈平面状。

当光线入射到非球面镜面时，光线能够聚焦于一点，亦即菲林平面上，以消除各种象差。

例如耀光现象在球面镜使用大光圈会比细光圈下拍摄来得严重，但若然加入非球面镜便可将耀光情况大大降低；又例如影像呈现变形(枕状或桶状)，乃因镜头内的光线没有适当折射而产生，以变焦镜为例，短焦距时通常是桶状变形而变焦至长焦距时则为枕状变形，若采用非球面镜，则可以改善这方面的像差。

塑料非球面光学镜片注塑成型的工艺研究
《塑料非球面光学镜片注塑成型的工艺研究》
近年来，随着光学技术的发展，非球面光学镜片在光学设备中的应用越来越广泛。

而塑料非球面光学镜片由于其轻量化、成本低、便于加工等优点，逐渐成为替代传统玻璃镜片的主流产品之一。

而注塑成型技术作为非球面光学镜片的一种主要生产方法，受到了广泛关注。

塑料非球面光学镜片注塑成型是指在注塑机上，通过将熔融的塑料材料注入到特定的模具中，经冷却后得到形状复杂、表面非球面的光学镜片产品。

在这一注塑成型过程中，模具设计、材料选择、工艺参数控制等因素都会影响最终产品的质量和性能。

首先，模具设计是塑料非球面光学镜片注塑成型工艺研究的重要环节。

模具的设计需要考虑到产品的几何形状、表面光滑度要求、塑料材料的流动性等因素，以确保产品能够满足光学性能的要求。

其次，塑料材料的选择也是至关重要的。

不同的塑料材料具有不同的热性能、光学性能和流变性能，对于塑料非球面光学镜片的注塑成型工艺来说，选择合适的塑料材料对于产品的质量和性能至关重要。

最后，工艺参数的控制是影响塑料非球面光学镜片注塑成型的关键。

包括熔融温度、模具温度、注射速度、压力、冷却时间等参数的合理设置，可以有效地控制产品的收缩率、表面光滑度、光学性能等指标。

总的来说，塑料非球面光学镜片注塑成型的工艺研究需要综合考虑模具设计、材料选择和工艺参数控制等多个因素。

随着光学技术和注塑技术的不断发展，相信在不久的将来，塑料非球面光学镜片将会在光学行业中发挥着越来越重要的作用。

数控加工光学非球面技术的研究The Aspheric optics processing technologystudies CNC摘要自从非球面加工技术出现以来，至今几百年来采用的加工方法已有50多种，传统的加工方法虽然能达到较高的精度，但这种加工方法加工效率低、重复精度差。

在最近几年出现的数控加工光学非球面技术大大解决了传统加工方法存在的缺陷。

它提高了加工精度和加工质量、缩短了产品研制周期等。

在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。

由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控加工技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。

本文将简单的介绍一些非球面和数控机床的理论知识，传统加工非球面技术。

最后重点介绍数控加工光学非球面技术。

关键词: 数控加工非球面抛光技术计算机控制ABSTRACTSince the emergence of non-spherical processing technology ,about 50 methods in the optical processing have been used. Although traditional processing methods can achieve high accuracy, this processing method has processing inefficiency and poor repeatability precision . In recent years the NC aspheric optics technology greatly solve the traditional processing methods flawed. It improves processing accuracy and processing quality, and shorten the product development cycle and so on. A large number of applications has been found in some areas such like the aviation industry, and the auto industry. Because of the strong demand, Home and Abroad are on the NC machining techniques for a wide range of research, and achieved fruitful results.This paper will briefly introduces some technology of the Non-spherical and NC machine tools and the traditional processing.And highlights NC aspheric optical processing technology in the last part.Keywords : CN Aspheric optics Polishing Technology CCOS目录第一章绪论 (1)1.1研究的目的和意义 (1)1.2国内外发展现状 (1)第二章非球面的理论基础 (3)2.1非球面的优缺点 (3)2.2非球面的数学表达式 (3)2.3非球面的加工方法 (4)2.4传统加工非球面技术 (5)2.5光学非球面的检验 (7)第三章数控机床的介绍 (10)3.1数控机床的发展概况 (10)3.2数控机床的结构和特点 (10)第四章非球面的数控加工技术 (14)4.1常见的计算机控制抛光技术 (14)4.2计算机数控研磨和抛光技术 (15)4.3数控抛光技术中工艺参数选择 (19)4.4数控加工技术的检验 (20)4.5阴影法检验非球面 (22)4.6数控加工非球面实例 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第一章绪论1.1研究的目的和意义自从1638年法国学者笛卡儿第一个提出凸面是椭圆面，凹面是球面的无球差非球面透镜，各国公司都进行了大量的非球面透镜技术研究和开发，但加工精度不高。

超高精度非球面检测技术研究1、本文概述随着现代光学技术的飞速发展，非球面光学元件在各种高精度光学系统中发挥着越来越重要的作用。

非球面由于能够减少光学系统中的球面像差和色差，提高成像质量，已成为高性能光学系统设计的关键部件。

非球面的制造和检测技术比传统的球面光学元件复杂得多，尤其是对于超高精度非球面形状检测，需要更严格的技术要求。

本文旨在对超高精度非球面的检测技术进行深入研究。

首先介绍了非球面光学元件的应用背景和重要性，然后详细阐述了当前非球面检测中存在的主要问题和挑战。

通过对现有检测技术的分析和比较，本文提出了一种新的超高精度检测方法，可以有效提高非球面检测的精度和效率。

文章随后对所提出的检测技术进行了详细的理论分析和数学建模，验证了该方法的理论可行性。

本文还设计了一系列实验来验证所提出方法的实际有效性，并通过与其他现有技术的比较，展示了新方法的优势和潜在的应用价值。

本文总结了研究成果，展望了非球面检测技术的未来发展趋势，为相关领域的研究人员和工程师提供了有益的参考和启示。

2、超高精度非球面检测技术的理论基础在现代光学制造和精密工程领域，非球面的设计和制造是实现高性能光学系统的关键。

超高精度非球面检测技术的理论基础主要涉及几何光学、物理光学、光学检测原理和数据处理方法。

几何光学为非球面提供了一种基本的定义和描述方法。

非球面是指不满足球面方程旋转对称性的光学表面。

这些类型的曲面通常是通过数学表达式或多项式来定义的，例如泽尼克多项式，它可以描述曲面形状的局部曲率和形状偏差。

物理光学进一步解释了光与非球面之间相互作用的原理。

当光波穿过非球面或从非球面反射时，其传播和偏转特性会受到表面细节的影响。

非球面几何参数的精确测量和控制对于确保光学系统的性能至关重要。

光学检测的原理包括干涉测量、散斑测量和聚焦测量等技术。

干涉测量是一种常用的高精度检测方法，通过比较参考光和测试光之间的相位差来测量表面形状。

散斑测量利用光的散射特性来评估表面质量。

确定非球面最佳参考球面及非球面度的一种新方法近年来，随着光学技术的不断发展，非球面透镜的应用越来越广泛。

然而，确定非球面透镜的最佳参考球面及非球面度一直是一个具有挑战性的问题。

为了解决这一问题，我们提出了一种新的方法，旨在确定非球面最佳参考球面及非球面度。

首先，我们需要理解什么是参考球面和非球面度。

在光学中，参考球面是指一个球面，通过调整球心位置、半径和球透镜曲率，使得非球面透镜在设计波长下的成像质量达到最佳。

非球面度则是用来描述非球面透镜的形状与参考球面之间的差异程度。

确定非球面度的目的是为了了解非球面透镜相对于参考球面的形状偏差。

我们的方法基于高阶Zernike多项式展开，该展开能够很好地描述真实非球面透镜的形状。

在该方法中，我们首先通过计算非球面透镜的真实形状和参考球面之间的形状差异，得到非球面度的初始估计值。

接下来，我们使用高阶Zernike多项式展开来拟合非球面透镜的形状差异。

通过最小二乘法，我们可以获得最佳拟合曲线，并得到非球面度的更精确估计值。

进一步地，我们通过对比不同参考球面和非球面度组合的成像结果，使用图像质量评价指标，如点扩散函数（PSF）等，来评估不同组合的光学成像效果。

我们选择使得图像质量评价指标达到最佳的参考球面及非球面度组合作为最佳参考球面及非球面度。

最后，我们对我们的方法进行了实验验证，并与传统的方法进行了对比。

实验结果表明，我们的方法能够准确求解非球面最佳参考球面及非球面度，且具有更好的成像效果。

综上所述，我们提出了一种基于高阶Zernike多项式展开的新方法，用于确定非球面透镜的最佳参考球面及非球面度。

该方法能够准确求解非球面透镜的形状差异，并通过图像质量评价指标选择最佳组合，从而实现更好的光学成像效果。

我们相信，这种新方法将有助于推动非球面透镜的设计和应用进一步发展。