检索结果-南通市图书馆

作者：王思婧西安工业大学

学位级别：硕士

随着汽车行业的高速发展,智能座舱带来的舒适度和便利性提供给了驾驶员和乘客更好的乘坐体验,而车载平视显示系统则是呈现智能座舱中各项技术的重要载体,它可以将车辆信息以可视化的方式投影到驾驶员的前方视野中。为了满足驾驶员在行... 详细信息

随着汽车行业的高速发展,智能座舱带来的舒适度和便利性提供给了驾驶员和乘客更好的乘坐体验,而车载平视显示系统则是呈现智能座舱中各项技术的重要载体,它可以将车辆信息以可视化的方式投影到驾驶员的前方视野中。为了满足驾驶员在行驶过程中在远、中、近不同的距离下都能通过HUD获取到信息,本文基于离轴三反射系统,采用双自由曲面,设计了一款多像位车载AR-HUD光学系统,具体研究内容如下:首先,介绍了平视显示的起源与发展,对车载平视显示系统的分类以及国内外研究现状做了详细说明。研究了车载平视显示系统的主要组成部分,包括离轴三反射系统的像差理论与自由曲面的表征方式,以及由挡风玻璃引入的重影的消除方法,并对车载抬头显示中提供像源的四种方法进行优劣势对比。然后,提出本文的AR-HUD系统的设计参数并进行分析,包括眼盒尺寸130mm×50mm,三个虚像距离10m、7.5m、3.5m,对应的视场角15°×5°、12°×3°、6°×1°等。基于某一汽车品牌所生产的车型的前挡风玻璃,使用光学设计软件Zemax来搭建光学系统。通过在Zemax软件中应用多重结构和REAX、REAY等操作数,来调整和控制整个光路,直至光线达到稳定状态,实现了三个像面共用一个光学系统,且不交叉重叠,可以满足基础信息和辅助信息分别或同时显示的功能。随后,对该光学系统的成像质量进行评价,包括点列图结果、动态畸变、网格畸变、双目视差、MTF曲线等方面,其中HUD行业内的评价指标,比如动态畸变、双目视差等,通过编写宏语言来读取数值,根据评价结果,三个距离中心眼点处的光斑均落于艾里斑之内,调制传递函数均接近衍射极限,网格畸变值均小于5%,动态畸变值和双目视差值均小于5′,其余参数也均已满足指标。随后,将眼盒上下各偏移50mm,以满足不同身高驾驶员的驾驶需求。最后,研究了常见的自由曲面的面形与反射率的检测方法,同时,提出了AR-HUD整机成像质量的检测方法,为后续该系统的检测提供了方案。随后,对文中设计优化好的多像位平视光学系统在Zemax软件中进行公差分析,结果表明,在4.7lp/mm的空间截止频率下,本系统90%以上的MTF大于0.5,证明了该设计方案的正确性与可行性。

关键词：光学设计离轴反射自由曲面平视显示多像位

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宽波段紧凑型环形孔径透镜成像系统设计

宽波段紧凑型环形孔径透镜成像系统设计

作者：王少颖西安工业大学

学位级别：硕士

随着点金刚石车削、精密模压等先进光学加工技术的不断进步,非球面和异性面透镜的加工精度得到了显著提升。这些技术的快速发展不仅推动了光学在工业和商业领域的应用,还使得设计高性能环形孔径成像系统成为可能。文中分析了环形孔径镜... 详细信息

随着点金刚石车削、精密模压等先进光学加工技术的不断进步,非球面和异性面透镜的加工精度得到了显著提升。这些技术的快速发展不仅推动了光学在工业和商业领域的应用,还使得设计高性能环形孔径成像系统成为可能。文中分析了环形孔径镜头在空间相机设计中的应用方案与发展趋势,采纳端到端式光学-数字联合优化成像方案,将其应用至折衍混合光学系统。该方案有效地解决了在宽波段下衍射光学元件衍射效率降低的问题,标志着计算光学新分支的兴起,并在现代光电成像系统中展示出巨大的应用优势。环形孔径成像系统采用端到端式光学-数字联合成像设计方法,主要包括镜头优化成像设计、求取PSF退化模型、图像复原三个部分。文中先从空间相机使用需求出发,分析出了环形孔径镜头不同的遮拦比、外直径、反射折叠次数等不同条件下对分辨率、光收集率、系统体积及系统长度等指标的影响,并确定了二次及四次环形孔径系统的光学参数指标。其中,二次反射环形孔径工作波段确定为0.45～1μm,焦距为185mm,视场为5°,F数为4,遮拦比为0.35,系统总长为67.8mm。其次,根据系统结构形式计算出初始结构,并针对目标约束编写ZPL宏语言等控制优化,根据每次迭代的结果对约束条件进行调整,逐步达到系统的技术要求。对仿真结果进行了像质分析,并进行了初步公差分析,以确保装配和调整的合理性。同时,对影响衍射效率主要级次的点扩散函数进行一致性优化,构建出空间不变的点扩散函数模型,为后续图像复原建立复原函数,实现退化图像的复原,并对复原结果进行了评价。评价结果表明,该环形孔径设计方案可以减弱由低衍射效率造成的模糊,从而扩展了折衍混合环形孔径系统的应用波段范围。最后文中对环形孔径系统进行杂散光分析,使用外部与内部挡光结构来消除主要背景杂散光。对于大视场背景杂散光,采用叶片形挡光元件进行抑制。PST曲线分析揭示了对辐射源的抑制程度,当强光光线离轴半视场大于20°时,点源透射率值小于1.0×10-5,符合空间相机的一般设计要求。

关键词：环形孔径端到端设计衍射光学元件图像复原二次反射杂散光分析

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基于液体透镜的变焦光学系统设计

基于液体透镜的变焦光学系统设计

作者：张鑫西安工业大学

学位级别：硕士

液体透镜作为一种新型的光学元件,其可以通过改变折射率或曲率面形的方法来改变整个镜头的光焦度或焦距,与机械变焦方式相比,利用液体透镜所设计的变焦光学系统具有响应速度快,复杂度低,体积小,变焦过程中无需部件移动等优点,可以避免... 详细信息

液体透镜作为一种新型的光学元件,其可以通过改变折射率或曲率面形的方法来改变整个镜头的光焦度或焦距,与机械变焦方式相比,利用液体透镜所设计的变焦光学系统具有响应速度快,复杂度低,体积小,变焦过程中无需部件移动等优点,可以避免传统变焦光学系统结构复杂,容易产生磨损等缺点,能够推动变焦光学系统在小型化及简单化方向发展,为变焦光学系统的设计提供一种新思路。本文以液体透镜在变焦光学系统中的应用为重点进行研究,设计了一款焦距变化16mm～32mm,视场角变化为32°～16.36°,变倍比为2,短焦F数为6.3,长焦F数为12.8,且最大有效光学口径不超过10mm的小型二元单液体透镜变焦光学系统。首先对传统变焦光学系统的优缺点进行了分析,学习了液体透镜的研究背景及现状。详细调查了液体透镜变焦光学系统国内外研究现状,并对其进行总结分析。对液晶型液体透镜、电润湿液体透镜及充液型液体透镜的基本原理进行了简单阐述,分析了液晶型液体透镜和充液型液体透镜的各类驱动方式,对电润湿液体透镜的三大基本方程进行了详细推导。并对液体透镜的像差及补偿方式进行了分析。利用A39型电润湿液体透镜设计了一款新型变焦光学系统。首先提出了变焦光学系统的设计指标及成像质量评价标准,确定了电润湿液体透镜变焦光学系统的设计方案,利用液体透镜组与固体透镜组结合的方式以双高斯光学系统作为初始结构设计该变焦光学系统,电润湿液体透镜以宏文件的方式控制其电压变化,利用该液体透镜进行变焦,整体移动的方式来进行补偿从而使像面位置不动。优化后的光学系统达到了设计指标,成像质量良好,长焦与短焦的MTF值在55线对时均大于0.3,符合设计要求。由于光学系统存在加工误差及装调误差。因此需要针对所设计的电润湿液体透镜变焦光学系统进行公差分析。依据Q4公差等级分别对变焦光学系统的短焦及长焦进行两百次公差分析,公差报告中显示90%以上的蒙特卡洛案例成像质量符合设计指标要求。为该电润湿液体透镜变焦光学系统设计了机械结构,利用整体移动的方式,在变焦过程中将整体进行移动,从而保持像面清晰,相比起传统变焦光学系统,减小了机械结构的复杂程度,且整体尺寸更小。

关键词：小型变焦系统液体透镜光学设计电润湿

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内调焦定心仪自动寻像偏心测量技术研究

内调焦定心仪自动寻像偏心测量技术研究

作者：房思佳西安工业大学

学位级别：硕士

中心偏误差是影响光学整体系统的成像质量的一种重要误差。该误差将直接损害整个光学系统共轴性并造成光学系统严重像散与慧差,所以校正中心偏误差就显得非常重要。本文设计一款内调焦定心仪,可实现粗调和精调焦的自动寻像和偏心测量的... 详细信息

中心偏误差是影响光学整体系统的成像质量的一种重要误差。该误差将直接损害整个光学系统共轴性并造成光学系统严重像散与慧差,所以校正中心偏误差就显得非常重要。本文设计一款内调焦定心仪,可实现粗调和精调焦的自动寻像和偏心测量的功能。本课题的主要内容如下:首先,对现有中心偏测量方法进行对比分析,应用反射式偏心测量的方法来设计内调焦系统定心仪。针对反射式偏心测量原理,建立球心像数学模型和旋转中心偏数学模型。根据内调焦和自准直原理,完成内调焦定心仪光路设计。根据需求,用Zemax软件完成内调焦光学系统设计,设计完成的工作距在-217mm～-∞,+386mm～+∞;焦距在85.912mm～392.156mm,平行光状态下焦距为206.259mm。其次,提出一种粗调焦与精调焦相结合的自动寻像方法,粗调焦原理是建立内调焦系统的工作距L、固定物镜和调焦物镜间隔D、被测镜球心7)′和内调焦定心仪与被测镜之间垂直距离m这四者之间数学关系。用Matlab控制Zemax系统的DDE通讯方式提取L与D对应的数据表。精调焦是通过对焦深度法进行精确微调焦。提出一种改进的清晰度函数,搭建实验平台,采集三种工作距下,从模糊到清晰再到模糊的25×3张图片,将改进的清晰度函数与常用的清晰度函数进行对比分析,运用定量和定性指标进行评价,得出改进的清晰度函数new calrity的清晰度比率和灵敏度都很高,实时性好。然后,基于C ***4.0编程,编程环境为visual studio 2019,设计自动寻像偏心测量软件,其中调用了.Net framework 4.0和Open Cv sharp的类库来完成软件设计。应用上述寻像原理和偏心测量原理,分别完成调焦组控制、寻像的粗调焦、寻像的精调焦、拟合十字丝中心坐标的圆轨迹四个模块软件设计。其中,本文图像为十字丝,图像线条数少,因此采用霍夫直线检测较为合适十字边缘,并用最小二乘法拟合画圆轨迹,根据解算画圆半径求解偏心量。最后,为验证本文所提出寻像原理的可行性,根据理论验证的需求进行实验器件的选型,并成功搭建实验光路,完成样片测试。样片选择折射率为1.5168、间隔为8.12mm、曲率半径R1=25.2mm,R2=-25.2mm的双凸透镜。将被测透镜加载于光路中,并使用寻像原理进行透镜每个面的球心像寻找,最终获取的清晰地十字丝分划线,使用该状态进行透镜的中心偏误差测量,重复上述过程多次测量。对比分析实验数据表明:对同一被测透镜进行多次偏心测量,中心偏的相对误差不超过2%,本实验平台测量结果重复性较好,且本文提出的寻像原理准确可靠。

关键词：自动寻像清晰度函数球心像内调焦系统

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基于图像处理的相机系统MTF测量方法研究

基于图像处理的相机系统MTF测量方法研究

作者：魏习江西安工业大学

学位级别：硕士

随着科技的进步与发展,光学成像系统已被广泛的应用于医疗、农业、安防、航空航天等领域。光学调制传递函数(MTF)是评估光学成像系统的重要指标,在相机系统MTF测量方法中,传统刃边图像法存在铅锤刃边难以保证,采样不足,测量结果误差较... 详细信息

随着科技的进步与发展,光学成像系统已被广泛的应用于医疗、农业、安防、航空航天等领域。光学调制传递函数(MTF)是评估光学成像系统的重要指标,在相机系统MTF测量方法中,传统刃边图像法存在铅锤刃边难以保证,采样不足,测量结果误差较大等缺点。基于此类缺点,本文采用改进的倾斜刃边图像法,对相机系统MTF进行研究。本文的主要研究内容包括:首先,对已有MTF测量方法进行了对比分析,其中刀口法测量系统MTF,对点光源的质量要求较高,并且刀口步进量要求保持一致。狭缝法测量系统MTF,对测试条件要求较高,一般难以实现。对比度法测量系统MTF,需要更换目标物,并且对环境光的作用较为敏感。使用刃边图像法测量被测系统的MTF,操作过程较为简单且易于实现,因此被广泛应用于光学系统传递函数的测量。其次,对传统的刃边图像法测量系统MTF进行了图像采集原理叙述,分析了图片灰度值采集原理。传统的刃边图像法测量中存在刃边铅锤难以保证、数据采样不足、测量误差较大等问题与缺点。倾斜刃边图像法很好解决了刃边需要铅锤的困难问题,刃边旋转倾斜之后,需要将图片中所有像素点沿刃边倾斜的角度进行投影,实现了数据的超采样,MTF的求解精度实现了有效的提升,并使用Fermi分布函数对ESF曲线进行拟合,用于求解相机系统的MTF曲线。再次,根据算法流程,编写图片裁剪程序,实现了目标图片的ROI区域获取,并使用MATLAB语言编写MTF求解过程的算法。为了验证算法正确性,设计实验光路,依据实验需求选择实验器材,搭建实验平台。根据研究需求设计刃边具有不同倾斜角度与刃边两侧不同对比度的两组图片。使用实验设备进行图像的采集,用于被测系统MTF的求解。最后,对不同种类的图片进行求解,并分析不同对比组的结果。不同曝光组的结果表明,相机不同曝光量对实验结果的影响较小,在不同空间频率处,MTF数据在不同曝光量下的结果相差不超过7.1%,且在同一曝光量下,中心视场的MTF曲线均高于边缘视场,符合实际情况,该算法的准确性可靠。不同倾斜角度组的结果表明,随着倾斜角度的不断变大,MTF下降速度会越来越快,当倾斜角度为时,被测系统MTF测量结果较为准确。刃边两侧对比度不同组的结果表明,当刃边两侧对比度相差较大,且刃边过度区域越小时,测量结果越准确。

关键词：光学成像系统相机系统调制传递函数倾斜刃边图像法

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长管束直线度与平行度测量方法研究

长管束直线度与平行度测量方法研究

作者：计玮西安工业大学

学位级别：硕士

在几何测量领域里,提升高精度空间的直线度测量的准确度,同时降低测量误差,具有重要的工程应用价值。在国内机械加工企业内,提升长管的直线度测量精度,不仅可以提高装备发射精度,也直接关系到装备的命中精度。基于此,在本课题研究之中,... 详细信息

在几何测量领域里,提升高精度空间的直线度测量的准确度,同时降低测量误差,具有重要的工程应用价值。在国内机械加工企业内,提升长管的直线度测量精度,不仅可以提高装备发射精度,也直接关系到装备的命中精度。基于此,在本课题研究之中,选择测量长管束的直线度与平行度为主要的研究对象,从软件、硬件设计方面,优化完成整个测量系统的设计工作,以确保可以满足测量精确性与经济性的需求,使设计的系统可以得到应用推广。本课题研究,针对长管束直线度与平行度的误差测量方法、评价方法进行分析研究,并联合对当前国内外的多种方法进行比较,采用了节距法、量规法和光轴法相结合的方法,设计同时测量直线度与平行度的方案。同时对直线度误差与平行度误差的评价方法进行简单比较,采用了最小二乘法的直线度误差评价方法,在直线度测量的基础上对长管束平行度进行了测量,建立了空间坐标系,利用空间中的两个夹角来评价其平行度。并且采用MATLAB软件将直线度误差与平行度误差的评价以图像的形式展现出来。实验结果表明,优化设计基于长管束直线度与平行度的误差测量系统,满足实际应用中的测量精度要求,也满足应用经济性的需求,并提高了工作效率,发挥积极研究应用价值。

关键词：直线度误差平行度误差最小二乘法 MATLAB

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基于光阑法的变口径离子束去除特性研究

基于光阑法的变口径离子束去除特性研究

作者：王玉宁西安工业大学

学位级别：硕士

随着现代光学技术的发展,光学加工水平也有明显的进步。一方面是对更大尺寸的光学元件能够实现更高水平的加工精度,另一方面是对光学元件不同空间频率下的面形误差精度要求提高。最具代表的现代光学加工技术是基于CCOS(Computer Control... 详细信息

随着现代光学技术的发展,光学加工水平也有明显的进步。一方面是对更大尺寸的光学元件能够实现更高水平的加工精度,另一方面是对光学元件不同空间频率下的面形误差精度要求提高。最具代表的现代光学加工技术是基于CCOS(Computer Controlled Optical Surface)原理的离子束抛光技术,使用离子束代替传统抛光头,采用非接触的抛光方式,能够有效的避免抛光头磨损,边缘损伤等问题,且确定性抛光效果好,通过对离子束束径大小进行优化,有效的增强了离子束的修形能力。本文通过装夹光阑的方式,对离子源出射离子束束径进行缩小,实现对离子束抛光工具的优化,并获取熔石英玻璃、K9玻璃以及微晶玻璃在不同参数光阑组件下的去除特性。完成的主要工作如下:(1)光学元件材料特性的分析。通过对三种常见的光学玻璃组成成分进行分析,获取不同材料的特性。并使用SRIM软件对不同材料进行溅射产额分析。发现相同的入射离子能量下,离子束垂直入射时,熔石英溅射产额最大,微晶最小,K9介于两者之间。(2)光阑结构设计。根据前期获得的最佳离子束束腰位置以及束斑大小,进行基于光阑法变口径离子束的仿真分析,以靶距和光阑尺寸为分析对象,得出随着靶距的减小光阑直径的增大,离子束峰值强度越高,反之则越低。以石墨为光阑材料对光阑组件进行结构设计,设计了5mm,8mm,12mm,16mm的孔径光阑以及10mm,15mm,20mm靶距的光阑组件。(3)对离子源进行稳定性分析。分别采用法拉第杯扫描以及线扫描刻蚀法两种不同的方式进行离子束稳定性分析,分析线扫描刻槽上不同位置的刻蚀形态,不同位置上对应的峰值去除速率以及半高宽的波动范围都在5%以内,离子源稳定性良好。(4)光阑法离子束刻蚀实验。对离子源装夹不同参数光阑,进行法拉第杯扫描获取离子束强度分布。对不同的光学材料进行刻蚀,获取对应的去除函数分布。对不同靶距以及光阑口径下的离子束去除函数的变化趋势进行分析,并对不同材料之间的去除特性进行分析,与离子束束流强度分布进行对比分析,通过材料相关常数进行说明。根据获取的不同束径的熔石英去除特性对离子束等量去除的实现进行分析,得出实现等量去除的最佳叠加间距。通过对140mm×140mm熔石英平面光学元件(初始面形RMS值为76.284nm)进行抛光,在10mm靶距下,装夹16mm光阑组件将待加工件RMS值抛光至18.015nm,再使用5mm孔径光阑将待加工件RMS值抛光至12.037nm。

关键词：离子束抛光光阑结构离子源法拉第杯扫描等量去除

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基于空间光调制器的复杂曲面补偿检测研究

基于空间光调制器的复杂曲面补偿检测研究

作者：丁思源西安工业大学

学位级别：硕士

复杂曲面比球面具有更多的优化参数,一块复杂曲面能够校正多片球面所能校正的像差,使光学系统结构得到简化。目前复杂曲面的加工工艺逐渐发展成熟,复杂曲面面形检测技术已成为制约复杂曲面应用的主要因素。干涉补偿检测是一种常用的复... 详细信息

复杂曲面比球面具有更多的优化参数,一块复杂曲面能够校正多片球面所能校正的像差,使光学系统结构得到简化。目前复杂曲面的加工工艺逐渐发展成熟,复杂曲面面形检测技术已成为制约复杂曲面应用的主要因素。干涉补偿检测是一种常用的复杂曲面检测方法,传统干涉补偿检测使用计算全息图(Computer Generated Hologram,CGH)补偿检测复杂曲面,但检测不同复杂曲面时,必须设计相匹配的计算全息图进行一对一的干涉补偿检测。空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)具有补偿能力可调的特性,能够通过编程控制使干涉仪发出的球面波转换为与被测非球面面型相匹配的非球面波。实现一种补偿器对不同复杂曲面可编程的干涉补偿检测,对降低检测成本,提高检测效率具有重要的理论意义和实际工程应用价值。本研究以非球面的法线像差与零位补偿检测原理为理论基础,结合空间光调制器基于液晶双折射进行相位调制的原理和可实时编程的特性,设计了一种基于空间光调制器的补偿检测系统。该系统实现了一种可编程补偿器,可用于补偿检测不同复杂面型的“一对多”补偿检测技术。首先设计了基于空间光调制器的计算全息图的相位编码方法,使空间光调制器能够通过灰度图控制补偿相位;通过在位检测测量空间光调制器的固有波前误差;采用干涉测量法对空间光调制器的相位调制能力进行验证。提出了一种利用空间光调制器实现相位调制,作为可编程计算全息图参与零位补偿检测的方法。其次提出了一种基于空间光调制器的复杂曲面可编程补偿检测方法,搭建了基于空间光调制器的复杂曲面可编程补偿的检测系统。通过对比实验对检测系统的精度进行验证,针对一个偏离量为29λ的抛物面,通过与抛物面的无像差点检测方法进行互检,通过对比两种检测方法的检测结果,通过实验验证了设计的检测方法的准确性。最后针对较大偏离量复杂曲面提出了一种折衍混合补偿检测系统,基于折衍混合补偿检测的检测原理设计检测光路,通过改变部分补偿透镜的位置和空间光调制器可编程的补偿相位实现较大范围内的可变补偿检测;搭建折衍混合补偿检测系统,通过检测一个偏离量为80λ的复杂曲面验证了折衍混合补偿检测系统的检测能力。

关键词：复杂光学曲面干涉检测非球面检测空间光调制器可编程补偿

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离轴抛物面镜离子束修形工艺研究

离轴抛物面镜离子束修形工艺研究

作者：张余豪西安工业大学

学位级别：硕士

随着现代加工制造技术的进步,以非接触式的加工方式使得对非球面光学元件的精度得到了很大的提升。不同的光学曲面解放了光学设计,可以使得光学系统达到更高的成像质量。离轴抛物面镜是光学设计中常用的光学器件,在离轴式反射系统中得... 详细信息

随着现代加工制造技术的进步,以非接触式的加工方式使得对非球面光学元件的精度得到了很大的提升。不同的光学曲面解放了光学设计,可以使得光学系统达到更高的成像质量。离轴抛物面镜是光学设计中常用的光学器件,在离轴式反射系统中得到了广泛应用,而大口径、大离轴量的制造加工精度是限制其使用的最大因素。本文利用离子束加工技术对加工离轴抛物面镜展开研究,主要研究包括如下内容:(1)最小材料去除量求解。利用轴对称法和坐标旋转法两种方式分别求得最小的非球面度,通过MATLAB软件设计编写最接近球面搜寻算法程序,并设计GUI界面,对两个不同的离轴抛物面镜进行最接近球面的搜寻,确定其最接近球面半径及最小非球面度进而确定最小材料去除量。(2)材料去除特性研究。针对K9光学玻璃,首先研究其物理特性、化学特性及机械特性,再以斑点法和法拉第杯法确定其去除函数。分析了影响去除函数稳定性的三个因素:热效应、步进电机稳定性、离子束出束稳定性。基于以上分析提出了补偿和改进的方法。(3)驻留时间理论及仿真研究。利用线性方程组对其进行驻留时间求解,利用Zygo干涉仪对口径为220mm的平面光学元件检测其初始面形,通过获得的去除函数,进行驻留时间仿真验证,得到一次收敛比为4.75的仿真结果。(4)离轴抛物面镜离子束抛光实验。根据编写离轴抛物面镜最接近球面得到的最小的材料去除量,对口径为110mm,离轴量h为85mm的离轴抛物面镜完成加工,加工过程中使用原始光阑口径加工、小束径光阑加工、小束径光阑局部高点加工等结合的顺序加工方式代替了反复迭代加工的方式,得到PV值为0.36λ,RMS值为0.029 λ的高精度面形值,并在加工的过程中加入对粗糙度的检测,分析离子束修形过程中粗糙度的演变。本文提出了顺序的加工手段,为离子束加工提供了一种更快达到收敛极值的方法。

关键词：离子束抛光最接近球面离子源离轴抛物面镜小束径修形

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基于离子束的离轴双曲面加工技术研究

基于离子束的离轴双曲面加工技术研究

作者：杜聪聪西安工业大学

学位级别：硕士

现代科学中,光学系统的设计与制造一直是光学科学领域研究的重点,而非球面在光学系统中的应用越来越广泛,其中离轴双曲面在众多光学系统中更是起着至关重要的作用,而离轴量和非球面度的存在影响着它的加工质量,从而影响光学系统的成像... 详细信息

现代科学中,光学系统的设计与制造一直是光学科学领域研究的重点,而非球面在光学系统中的应用越来越广泛,其中离轴双曲面在众多光学系统中更是起着至关重要的作用,而离轴量和非球面度的存在影响着它的加工质量,从而影响光学系统的成像质量。离子束加工作为非接触的确定性抛光手段,在高精度的光学元件制造中越来越受到重视,本文使用离子束加工的手段,对离轴双曲面的加工工艺进行研究。针对优化的离轴双曲面进行最接近球面求解,基于离轴卡氏系统的设计要求,对系统进行设计优化,并针对作为次镜的离轴双曲面的设计结果,对口径为?40mm,离轴量为40mm,圆锥系数为-9.584,顶点曲率半径为-920mm的离轴双曲面进行最接近球面的求解,得到最小材料去除量;基于一维搜索法求解得到最接近球面,对离轴双曲面的最接近球面进行计算求解,得到最接近球面曲率半径为938.7061mm,最大的非球面度为3.815μm。基于射频离子源的特性,使用法拉第杯和单点刻蚀的方法确定了K9材料的离子束去除函数,通过驻留时间仿真和工艺实验得到K9材料加工工艺参数。最后进行了离轴双曲面加工工艺实验与检测。确定了大束径和小束径串联的方式对元件进行加工工艺实验;使用离轴Hindle球法对离轴双曲面进行检测,最终测得离轴双曲面的RMS值为0.026λ,PV值为0.401λ,满足加工指标要求,通过对离轴双曲面的加工工艺探索,得到较成熟稳定的离轴双曲面离子束加工工艺技术,为离轴双曲面的高精度加工提供技术支持。

关键词：离轴双曲面离子束加工最接近球面离轴Hindle球