高变倍比数码变焦镜头设计

为提高变焦距系统的工作性能,使其在大视场时仍具有良好的像质,且系统结构简单,易于机械设计、加工及装调,在设计中引入了传统球面光学设计与非球面相结合的设计思想。选择4个焦距位置进行设计计算,用光学设计软件ZEMAX上机调试,设计了焦距为6.9mm～91.6mm,视场5°～60°的变焦系统,整个系统由4组12片透镜组成,其中包括3个非球面,系统具有变倍比高、视场大等特点。设计结果表明：在设计中采用非球面可使系统结构紧凑,系统成像质量得到提高。     

非球面检测中衍射光学补偿器的校准定位研究

在非球面检测中,为了消除衍射光学补偿器的位置偏差.在补偿器的外围设计、制作了位相型反射式菲涅耳波带板作为衍射光学校准器.利用微细加工手段,将补偿器和校准器整体集成在同一片基上.通过位相型反射式菲涅耳波带板的自校准功能,使其衍射光波与参考光波干涉,形成校准干涉条纹.测量时,调节校准干涉条纹成为最简单的形式,即可校正补偿器的离焦、偏心和倾斜误差,实现位置的精确校准.实验中,得到了近似零校准干涉条纹,有效地消除了补偿器的装调误差对测量的影响.     

永磁流变抛光纳米精度非球面技术研究

利用永磁流变抛光技术制造高精度光学元件是一项极具前景的超精密制造技术。对一台五轴联动磁流变数控抛光系统的结构特点、功能特色及关键部件的设计进行了阐述。在此基础上,结合装置开展基础试验,对磁流变抛光过程中的主要控制参量如抛光轮下压量、抛光轮速度等对材料去除特性的影响进行了研究。开展了磁流变抛光对提高工件(K9玻璃)表面粗糙度效果的抛光试验,结果证明该套系统具有良好的磁流变抛光特性,抛光23min后工件表面粗糙度降低到0 6739nm。     

大型非球面环带精磨方法

国内大型非球面的加工流程一般是先精磨成最接近球面,然后抛光修磨成非球面。由于这种方法抛光效率低,所以整个流程的加工周期很长。提高加工效率的方法之一是在精磨阶段就将其修磨成非球面,为此提出了一种采用较大磨盘,由自校正模糊补偿控制模型控制环带精磨非球面的方法。试验结果表明,采用该方法可以得到精磨成型非球面,从而提高了大型非球面的整体加工效率。     

一种多光谱多光轴准直系统的设计

为了实现快速、准确地校准机载多光谱光电跟踪设备中多光轴的一致性,设计一种基于卡塞格林式的光轴一致性校准系统。该系统使用卤素灯作为可见光光源,黑体作为红外光源,ZnS玻璃为基底的星点分划板提供无穷远目标,系统通光孔径为200 mm,焦距为1 500 mm,轴上点出射光平行性优于10,满足多光谱多光轴的一致性检测中1的要求。     

非零位检测凸非球面反射镜的研究

在简要总结各种检测凸非球面方法优缺点的基础上,提出了利用部分补偿法和子孔径拼接干涉检测凸非球面的新方法。分别研究和分析了这两种非零位检测非球面方法的基本原理和基础理论;设计并制作了部分补偿器件,并对其系统误差进行了标定;开发了综合优化和误差均化的子孔径拼接算法;设计并研制了两种方法都适用的检测装置。并结合实例对一口径为130 mm的碳化硅凸非球面分别进行了部分补偿检测和子孔径拼接测量,这两种方法测量所得的全口径面形分布是一致的,其PV值和RMS值的偏差仅为0.010 和 0.002 (=0.632 8 m)。从而提供了两种非零位补偿测试凸非球面的手段。     

大口径非球面主反射镜的装调方法研究

针对大口径非球面主反射镜（简称主镜）的装调要求,对比分析常用大口径非球面面形检测方法,提出该类主镜检测面形的最佳方案。在主镜的装调过程中,通过对主镜的固定方式和主镜变形补偿这2个关键环节的阐述,总结主镜固定的难点及主镜变形的原因,提出一套全新的装调方案,以旋转消重力法进行检测,并用专用工装实时定心调节,再用辅料焊接法固定主镜与中心轴,最后采用辅助支撑对主镜组件进行最终固定修正。装调结果表明:对于大口径非球面反射镜,装调完成后的主镜面形精度Rms0.03（＝632.8 nm）。     

非球面数字波面检测技术

提出了一种快速检测浅度非球面（非球面度小于0.01 mm）的方法,该方法无需补偿器或其他辅助光学元件进行零位补偿。用移相干涉仪直接测量正轴或离轴的浅度凹非球面,剔除平移、倾斜、失焦等调整误差后,得到实际被测镜面的面形分布数据;根据正轴或离轴的浅度凹非球面矢高方程计算理想非球面的面形分布数据,得到理论波面数据,用实测的面形分布数据减去理论的面形分布数据即可得到被检非球面的剩余波像差,即面形误差。利用该方法测量了一口径为135 mm的双曲面,并用零位补偿法加以验证。两种方法的检测结果精度相当,说明数字波面法可实际应用于正轴或离轴的浅度凹非球面的检测。     

基于最小材料去除量的比较球面计算与仿真

基于非球面最接近球面的计算方法分析,构建成型设备与工件间坐标变换矩阵,借鉴并优化材料去除量最小原则,计算最接近球面与理论非球面间的偏离量,建立数学模型.针对典型的圆形口径和矩形口径同轴、离轴非球面元件的比较球面求解进行仿真.结果表明,所建立的数值求解模型可有效计算同轴、离轴非球面元件的比较球面使材料去除量最小,对加工实践起到指导作用.     

离轴全反射施密特系统设计

为满足紫外宽光谱大视场焦平面光学成像系统的设计要求,研究了全反射施密特光学系统.分析了球面反射镜曲率中心波前,推导了透射及反射施密特校正板方程.为避免光线被遮挡,设计了离轴全反射施密特光学系统.在宽光谱(240~950nm)大视场(±5°)离轴全反射施密特系统中,当λ=0.24μm,u′m=5°时,Δf≤0.031 5mm,探测器控制在焦深范围内,光学系统成像质量达到了衍射极限.该施密特光学系统设计方法适用于宽波段高分辨率紫外成像系统.