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红外与激光工程 2011年第7期40卷 1310-1313页

作者：叶海仙鄢定尧张宁杨李茗成都精密光学工程研究中心四川成都610041

检测标定了一块放置多年的Φ530 mm离轴非球面。根据当年的结构参数,在光学设计软件Zemax中建立了该离轴非球面的检测模型。利用y轴离心和x轴倾斜实现了离轴和光束倾斜。通过对某结构参数多次赋值,并将其他结构参数设为变量,优化并观察... 详细信息

检测标定了一块放置多年的Φ530 mm离轴非球面。根据当年的结构参数,在光学设计软件Zemax中建立了该离轴非球面的检测模型。利用y轴离心和x轴倾斜实现了离轴和光束倾斜。通过对某结构参数多次赋值,并将其他结构参数设为变量,优化并观察干涉图变化,找到最佳参数值。根据Zemax对参数的优化结果,使用4D干涉仪和Φ510 mm的平面反射镜,搭建实际检测光路,观察干涉图并进行微调,测得最终结果。去彗差和像散前后图像PV值几乎不变,达到了调节标定要求。使用Zemax软件辅助干涉仪对离轴非球面的检测,大大提高了检测效率,有利于光学加工效率的提高。

关键词：大口径离轴非球面 Zemax辅助标定离轴量 4D干涉仪

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考虑投影畸变设计大口径离轴非球面检测用计算全息图

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光学精密工程 2015年第5期23卷 1246-1253页

作者：李明罗霄薛栋林赵晶丽郑立功张学军中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

对大口径离轴非球面进行零位补偿检测时,投影畸变过于严重的区域会由于干涉条纹密度过大而无法检测,从而使加工难以进行。针对此问题,本文采用相对畸变参数定量描述投影畸变,设计了自由度更高、补偿能力更强的计算全息图(CGH)检测方法... 详细信息

对大口径离轴非球面进行零位补偿检测时,投影畸变过于严重的区域会由于干涉条纹密度过大而无法检测,从而使加工难以进行。针对此问题,本文采用相对畸变参数定量描述投影畸变,设计了自由度更高、补偿能力更强的计算全息图(CGH)检测方法。该方法在CGH设计阶段考虑投影畸变分布,选择合适的光路结构使得所有区域的投影畸变均较小。根据此方法,对直径为1.45m的离轴非球面设计了比零位补偿器畸变小的CGH。检测实验显示:使用设计的CGH可检测非球面的全口径面形误差,验证了在CGH设计阶段考虑投影畸变的正确性与实用性,表明该方法可解决加工过程中零位补偿器由于投影畸变导致部分区域不能检测的问题。以CGH的检测结果为指导,目前该1.45m直径的离轴非球面加工精度已达0.374λPV,0.023λRMS。

关键词：投影畸变大口径离轴非球面计算全息图光学检测

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SHWS检测大口径离轴非球面的应用研究

SHWS检测大口径离轴非球面的应用研究

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作者：卢文川中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：硕士

光学系统采用非球面元件,不仅可以提高像差校正能力,还能减少光学元件的数目,从而简化光学系统的结构、降低光学系统的重量,因此非球面反射镜越来越多地应用于民用、国防军事、航空航天、天文观测等领域。随着空间光学技术的迅速发展,... 详细信息

光学系统采用非球面元件,不仅可以提高像差校正能力,还能减少光学元件的数目,从而简化光学系统的结构、降低光学系统的重量,因此非球面反射镜越来越多地应用于民用、国防军事、航空航天、天文观测等领域。随着空间光学技术的迅速发展,人们对光学系统的分辨能力和视场大小的要求越来越高,这需要大口径、高精度的离轴非球面元件来完成。但是制造大口径、高精度的离轴非球面需要与之相应的高精度加工设备和检测设备及方法,这给光学加工和检测领域带来了新的挑战。目前,大口径离轴非球面反射镜加工技术多采用研磨抛光法。研磨阶段和抛光阶段的非球面面形检测技术主要有轮廓测量法和零位补偿干涉测量法。但是,在精研阶段及粗抛光阶段,普通轮廓仪测量精度和非球面面形误差在同-数量级,轮廓测量的精度不能满足要求,影响了加工效率;同时,由于此阶段被检非球面的面形误差较大,超出干涉仪的动态范围,且反射镜表面光洁度较低,这两种情况的出现使得零位补偿干涉测量法不能有效的进行全口径面形检测,同样会影响加工效率。在精研阶段及粗抛光阶段,轮廓仪的测量范围和干涉仪的测量范围未能有效衔接,两种测量方法都不能有效地指导该阶段反射镜的光学加工。SHWS (Shack-Hartmann Wavefront Sensor)具有较大的动态范围和较高的测量精度、探测时间短、易于操作等优点,鉴于此,本文提出采用SHWS对精研阶段及粗抛光阶段的大口径离轴非球面反射镜进行面形检测。本论文的研究工作主要包括以下三部分内容： 1.利用SHWS对离轴非球面镜进行非零位检测。通过对检测系统误差来源的理论分析,实现了系统误差的分离,并利用光线追迹软件对检测系统像差进行计算,制作了非零位检测非球面反射镜面形所需的参考文件。利用自制的参考文件对口径360mm*240mm勺圆角矩形离轴非球面镜进行了面形检测,检测结果与零位补偿干涉测量结果进行了对比,对比结果证明采用SHWS非零位检测离轴非球面反射镜的可行性。 2.利用SHWS与补偿器结合对离轴非球面镜进行零位检测。设计了用于零位补偿检测的CGH,并对利用SHWS与CGH结合对离轴非球面进行零位检测实验进行了模拟仿真。分析了利用SHWS与传统补偿镜结合对离轴非球面进行零位检测方法的可行性。 3.利用SHWS与干涉仪结合对离轴非球面进行零位检测。利用SHWS与干涉仪结合对离轴非球面进行零位检测,并利用CGH模拟被检离轴非球面,通过检测CGH来标定出系统误差,从而实现对被检非球面进行相对检测,提高检测精度。

关键词： SHWS 大口径离轴非球面动态范围非零位检测零位检测 CGH

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大口径离轴非球面制造技术——研磨、抛光技术

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光机电信息 2003年第2期20卷 19-23页

作者：程灏波中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130022

大口径离轴非球面的研磨、抛光技术与计算机控制水平、机械设计能力等相关领域的发展密切相关。美国Itek公司的W .J.Rupp于 2 0世纪 70年代初首先提出计算机控制非球面加工技术思想 ,从而开创了非球面元件的数控制造的新纪元。随后以数... 详细信息

大口径离轴非球面的研磨、抛光技术与计算机控制水平、机械设计能力等相关领域的发展密切相关。美国Itek公司的W .J.Rupp于 2 0世纪 70年代初首先提出计算机控制非球面加工技术思想 ,从而开创了非球面元件的数控制造的新纪元。随后以数控机床为基础设施发展了多种研磨、抛光技术 ,大幅度提高了非球面加工的确定性和面形收敛高效性。

关键词：大口径离轴非球面制造技术研磨抛光天文望远镜

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