由于非球面鏡在性能上大大優(yōu)于球面鏡,近年來得到了廣泛的應(yīng)用,但非球面的加工和檢驗(yàn)要比球面鏡困難得多。本文主要以非球面透鏡的加工表面為研究對(duì)像,按照超精密測量機(jī)的測量方式模擬測量數(shù)據(jù)點(diǎn),研究一種基于曲線擬合和光線追跡方法的誤差分析和像質(zhì)評(píng)價(jià)方法,總結(jié)出一組成像質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)。主要過程為首先采用非線性最小二乘擬合的方法進(jìn)行曲線擬合,并計(jì)算出曲線上各點(diǎn)的切矢量和曲率半徑,分析它們的誤差,最后對(duì)擬合后的曲線用光線追跡的方法得到非球面鏡的聚焦情況。主要包括以下內(nèi)容:1.分析了各種非球面透鏡加工和檢測方法及其優(yōu)缺點(diǎn),闡明了非球面加工及檢測的現(xiàn)狀和研究意義。2.介紹了常用的幾種曲線擬合方法,分析了它們的擬合精度和優(yōu)缺點(diǎn),并根據(jù)本課題研究的需要,最終選擇了非線性最小二乘擬合法作為實(shí)際擬合方法。3.研究透鏡和各種像差產(chǎn)生的原因和對(duì)成像質(zhì)量的影響,找出了與透鏡成像質(zhì)量關(guān)系較密切的幾個(gè)參數(shù)作為主要研究對(duì)像,通過分析傳統(tǒng)的評(píng)定參數(shù)與光學(xué)性能的聯(lián)系,提出成像質(zhì)量的評(píng)定參數(shù):切矢誤差、曲率半徑誤差、聚焦誤差。4.對(duì)光線追跡方法的研究,給出光路計(jì)算公式和基本流程圖。用光線追跡的方法求出不同高度的平行光線經(jīng)過非球面鏡后... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
第一章 緒論
    1.1 研究的目的和意義
    1.2 非球面光學(xué)鏡片的發(fā)展與分類
    1.3 非球面的加工方法
    1.4 非球面的測量及評(píng)價(jià)方法
    1.5 課題研究的主要內(nèi)容和研究方案
第二章 曲線擬合方法
    2.1 非球面的定義
    2.2 多項(xiàng)式最小二乘擬合
        2.2.1 最小二乘
        2.2.2 多項(xiàng)式擬合
        2.2.3 非線性最小二乘擬合
    2.3 B-樣條擬合
        2.3.1 B-樣條的定義
        2.3.2 B-樣條曲線的性質(zhì)
        2.3.3 B-樣條曲線的分類
        2.3.4 計(jì)算B-樣條曲線上點(diǎn)的德布爾算法
        2.3.5 反算B-樣條插值曲線的控制頂點(diǎn)
        2.3.6 求B-樣條曲線的導(dǎo)矢
        2.3.7 樣條的最小二乘擬合
        2.3.8 數(shù)據(jù)點(diǎn)的參數(shù)化
    2.4 NURBS 擬合
    2.5 擬合方法的確定
第三章 光路計(jì)算
    3.1 像差理論
    3.2 高次非球面的光線追跡
        3.2.1 非球面系統(tǒng)的光路計(jì)算
        3.2.2 高次非球面軸外物點(diǎn)的細(xì)光束焦點(diǎn)
第四章 仿真計(jì)算及誤差分析
    4.1 非球面鏡片的設(shè)計(jì)參數(shù)
    4.2 模擬數(shù)據(jù)點(diǎn)的產(chǎn)生
    4.3 數(shù)據(jù)分析
        4.3.1 多項(xiàng)式擬合
        4.3.2 B-樣條擬合
        4.3.3 直接以非球面公式的形式作非線性擬合
    4.4 對(duì)透鏡質(zhì)量的評(píng)價(jià)
        4.4.1 曲線上各點(diǎn)切矢的誤差
        4.4.2 曲線上各點(diǎn)的曲率半徑
        4.4.3 透鏡的聚焦誤差
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
附錄非球面曲線數(shù)據(jù)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非球面光學(xué)系統(tǒng)的光路計(jì)算與分析[J]. 熊德平,何志平.  光學(xué)儀器. 2004(04)
[2]光學(xué)非球面的超精密加工技術(shù)及非接觸檢測[J]. 謝晉.  華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(02)
[3]大數(shù)值孔徑、高次非球面透鏡的加工與檢驗(yàn)[J]. 鄭立功,常軍,張學(xué)軍,程灝波,張峰.  光學(xué)技術(shù). 2003(05)
[4]非球面曲面的超精密加工與測量技術(shù)的研究[J]. 羅松保,張建明.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2003(09)
[5]非球面的光學(xué)測試技術(shù)[J]. 張斌,王鳴,馬力.  南昌大學(xué)學(xué)報(bào)(工科版). 2003(02)
[6]非球面加工先進(jìn)技術(shù)[J]. 龐長濤,羅松保.  航空精密制造技術(shù). 2001(03)
[7]大型非球面鏡的加工和檢測[J]. 張權(quán),張璞揚(yáng),郝沛明,孔祥蕾,丁厚月,林莉.  光學(xué)技術(shù). 2001(03)
[8]關(guān)于非球面制造技術(shù)的看法[J]. 潘君驊.  光學(xué)技術(shù). 1998(03)
[9]光學(xué)非球面透鏡在一些光電儀器中的應(yīng)用[J]. 辛企明.  光學(xué)技術(shù). 1998(01)
[10]國內(nèi)外非球面光學(xué)零件加工技術(shù)的現(xiàn)狀及新進(jìn)展[J]. 樸承鎬,蔡立.  光學(xué)技術(shù). 1993(05)

碩士論文
[1]基于NURBS的自由曲面重構(gòu)技術(shù)研究及開發(fā)[D]. 范宜艷.天津大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3130744