[发明专利]一种确定环形孔径二次曲面非球面度梯度的方法在审

专利信息
申请号: 201910976600.4 申请日: 2019-10-15
公开(公告)号: CN110703434A 公开(公告)日: 2020-01-17
发明(设计)人: 潘宝珠;任文波;顾卫标;汤靖;仲崇贵;张崴博 申请(专利权)人: 南通大学
主分类号: G02B27/00 分类号: G02B27/00
代理公司: 32249 南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙) 代理人: 许洁
地址: 226000*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 二次曲面 非球面度 环形孔径 全口径 工作效率 函数形式 非球面 非球 内环 像差 直观 检测 评估 加工 统一 制定
【说明书】:

发明公开了一种基于三级像差理论确定环形孔径二次曲面非球面度梯度的方法,全口径二次曲面可以看作是内环孔径为0的环形孔径二次曲面。本发明克服了全口径和环形孔径二次曲面计算非球面度梯度没有函数形式,表达式不统一、不直观的缺点,理论可靠,结果简单。利用非球面参数便可快速、准确、直接地写出各种孔径二次曲面非球面度梯度的表达式,适用范围广,能显著提高工作效率,为非球面的加工和检测方案的制定,以及为工程时间和造价评估提供依据。

技术领域

本发明属于先进光学制造技术领域,具体涉及一种确定环形孔径二次曲面非球面度梯度的方法。

背景技术

非球面的加工一般都是从最接近比较球面开始的,无论是基于确定性数控技术的先进光学制造还是传统的光学冷加工都需要计算非球面的非球面度、非球面度梯度等参数。数值的大小和分布直接影响到所采用的加工工艺、加工余量大小以及工程造价等。最大非球面度一定程度上可以反映加工的难度,但不能看其绝对值,还与非球面的孔径、非球面系数等参数有关。真正能够反映加工难度的是非球面度的变化值,即非球面度梯度。因此,最接近比较球面、非球面度、非球面度梯度等参数的计算成为光学非球面加工的一个重要环节,为非球面加工工艺和检测方法的确定提供重要依据,也是评估工程时间和造价的重要因素。

环形孔径二次曲面最接近比较球面是指比较球面与环形孔径二次曲面内、外边缘相接触,且比较球面的球心在二次曲面的对称轴上。全口径二次曲面看成内环孔径为0的环形孔径二次曲面。全口径二次曲面的中性带(非球面度取极大值的位置)的位置在但环形孔径中性带的位置较难确定,目前还没有一个简便的方法可以直接确定。

由于环形孔径(或离轴)非球面的非球面度计算基本限于代数的方法,因此,对环形孔径非球面度梯度的计算更是困难,目前也没发现相关报道。

发明内容

发明目的:为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种确定环形孔径二次曲面非球面度梯度的方法。

技术方案:一种确定环形孔径二次曲面非球面度梯度的方法,包括如下步骤:

步骤一、依据物点位于二次曲面顶点曲率中心时的球差表达式建立环形孔径二次曲面的波像差方程;

步骤二、利用环形孔径非球面最接近比较球面特征,确定最接近比较球面曲率中心与非球面顶点曲率中心的偏移量并代入环形孔径二次曲面的波像差表达式,得到仅含有环形孔径二次曲面参数的波像差表达式W(y)、非球面度δ(y),非球面度与波像差之间的关系为:δ(y)=0.5W(y);

步骤三、对非球面度方程求一阶倒数,即可得到二次曲面非球面度梯度方程;当dW/dy=0时即可确定环形口径二次曲面在最接近比较球面时中性带的位置,将此位置参数带入非球面度方程式即可得到最大非球面度,全口径非球面可以看做内环孔径为零的环形孔径非球面,环形孔径非球面的最接近比较球面是指比较球面与环形孔径非球面内、外边缘相接触,且比较球面的球心在二次曲面的对称轴上。

环形孔径二次曲面在最接近比较球面时非球面度梯度方程为:

式中k为二次曲面常数,R0二次曲面顶点曲率半径,ɑ为遮拦比,即环形孔径二次曲面内、外环孔径之比;

当遮拦比ɑ=0时,环形孔径二次曲面演变为全口径二次曲面,环形孔径二次曲面的结果适用于全口径非球面,其非球面度梯度表达式为

环形口径二次曲面在最接近比较球面时,

非球面度取极值的位置为

最大非球面度为

有益效果:本发明提供了一种确定环形孔径二次非球面在最接近比较球面时最大非球面度的方法,可直观、快速地确定环形孔径二次非球面在最接近比较球面时非球面度以及最大非球面度,理论可靠,判断准确,适用范围广,节省时间,能够提高工作效率。

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