[发明专利]光学非球面元件的变形加工方法

摘要

光学非球面元件的变形加工方法，涉及光学加工领域，解决了现有光学非球面元件加工方法存在的加工时间长、成本高的问题。本发明针对所要加工的光学非球面元件设计一种特制的真空工装，使用真空装卡的方式，在真空装卡状态下光学非球面元件表面发生一定的形变，在此状态下采用球面光学元件的加工方式进行加工，具体为铣磨成型、精磨和抛光，加工完毕后取下真空工装，在非装卡状态下光学非球面元件的面形误差满足工艺设计要求。通过变形装卡实现光学非球面元件表面的加工，使用球面光学元件加工方式，针对局部光圈进行修正，有效地提高了光学非球面元件表面的加工效率，极大地缩短了加工时间，降低了加工成本，提高了加工精度。

主权项

光学非球面元件的变形加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、光学非球面元件(1)的表面母线方程，如式(1)所示：Z(s)=Cs21+1-(1+k)C2s2+A4s4+A6s6+...+A2ns2n---(1)]]>式(1)中，Z(s)为垂直光轴的光学非球面元件(1)的表面轮廓，s为光轴之间的径向距离，C为光学非球面元件(1)的表面曲率，k为圆锥常数，A4…A2n为高次光学非球面系数，n为整数且n≥2；步骤二、根据式(1)以及光学非球面元件(1)厚度、口径、材料的物理性能设计真空工装(2)，真空工装(2)的表面母线方程，如式(2)所示：Z(s)base＝B1s+B2s2+B3s3+…+Bnsn  (2)式(2)中，B1…Bn为高次光学非球面系数，s为光轴之间的径向距离，n为整数且n≥1；真空工装(2)中心设有真空导气孔(5)，加工完成后检测真空工装(2)表面，保证真空工装(2)的加工误差与设计误差满足工艺设计要求；步骤三、将光学非球面元件(1)放置在真空工装(2)上，对真空工装(2)的真空导气孔(5)抽真空，利用气压差将光学非球面元件(1)固定在真空工装(2)上，此时光学非球面元件(1)表面由于气压差作用产生形变，记录并保持此时的气压差，同时计算此时的光学非球面元件(1)表面变形量，得到光学非球面元件(1)的初始面形误差；步骤四、根据光学非球面元件(1)表面的半径优化铣磨工艺参数，在真空装卡状态下，采用球面范成法利用碗型固着磨料(7)的金刚石砂轮(6)对光学非球面元件(1)表面进行铣磨加工，加工完毕后在真空装卡状态下对光学非球面元件(1)表面进行检测，在非装卡状态下对光学非球面元件(1)表面进行复检，确保铣磨加工后的光学非球面元件(1)的面形误差满足工艺设计要求；步骤五、根据步骤三得到的光学非球面元件(1)表面变形量和步骤四的铣磨加工结果优化抛光工艺参数，在真空装卡状态下，采用局部光圈修正方式利用抛光模(8)对光学非球面元件(1)表面进行抛光加工，同时利用样板法检测局部光圈，当局部光圈满足设计要求时，在非装卡状态下对光学非球面元件(1)全口径进行检测，确保抛光加工后的光学非球面元件(1)的面形误差满足工艺设计要求。