光學(xué)自由曲面加工誤差對(duì)光學(xué)性能影響的分析方法研究.pdf

1、相對(duì)于傳統(tǒng)的光學(xué)成像器件，光學(xué)自由曲面具有特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠極大提升光學(xué)成像性能，例如校正畸變、減小成像像差、擴(kuò)大視場(chǎng)等，從而改善像質(zhì)，目前已成為新型光學(xué)系統(tǒng)的核心部件。由于光學(xué)自由曲面需要對(duì)光線進(jìn)行精確控制，其面形設(shè)計(jì)和應(yīng)用需求對(duì)最終的加工精度提出苛刻的要求。但是，作為一種應(yīng)用型器件，僅僅靠幾何面形精度不能實(shí)現(xiàn)加工質(zhì)量的完整評(píng)價(jià)，其加工應(yīng)該面向最終的應(yīng)用需求。光學(xué)成像質(zhì)量應(yīng)是光學(xué)器件制造過程的最終評(píng)價(jià)指標(biāo)，如用以描述成像像差的球差、

2、彗差、色差，以及其他用以綜合評(píng)價(jià)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的畸變、均方根誤差(RMS)、點(diǎn)列圖、光學(xué)傳遞函數(shù)(MTF)等光學(xué)參數(shù)。因此，本文分析了超精密加工過程產(chǎn)生的面形誤差對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響，探尋利于改善光學(xué)成像性能的面形誤差形式，以達(dá)到直接補(bǔ)償加工路徑實(shí)現(xiàn)成像質(zhì)量控制的加工目的。論文對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了初步探索，主要工作如下:
　　1、基于CODEV干涉圖文件功能，將光學(xué)表面的面形誤差或波前像差以Zernike多項(xiàng)式的形式引入特定表面

3、，分析引入誤差前后光學(xué)評(píng)價(jià)參數(shù)的變化，研究微透鏡陣列加工誤差對(duì)光學(xué)成像性能的影響，并探尋利于改善成像性能的誤差分布形式。
　　2、推導(dǎo)光線追跡的矢量表達(dá)形式。利用光線追跡法，建立拋物面面形誤差與波前像差之間的轉(zhuǎn)化模型。對(duì)共軸拋物面和離軸拋物面進(jìn)行光路仿真，驗(yàn)證轉(zhuǎn)化模型的正確。
　　3、針對(duì)加工的離軸拋物面陣列，由干涉儀測(cè)量得到的單元透鏡的波前像差經(jīng)過轉(zhuǎn)化得到面形誤差。對(duì)CODEV仿真結(jié)果及Zygo干涉儀測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，驗(yàn)證