非球面光学设计技术综述.pdf

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1、《激光杂志》"%%$年第"R卷第U期93>_‘5()‘439（W/D#"R#4/#U#"%%$）!·综合评述·非球面光学设计技术综述勾志勇!，王江"，王楚!，王磊!，吴志海!，伍丽莎"，王秀芳"(!#西南技术物理研究所，成都$!%%&!；)"#四川大学原子分子物理研究所，成都$!%%$&提要：非球面光学在工业、国防和商业等领域的应用中具有十分重要的意义。当用非球面设计光学系统时，非球面方程的选用十分重要，决定着系统最佳优化结果。文章介绍了非球面光学技术的发展过程，分析了常用非球面的应用方程，井对非球

2、面应用方程的特点及非球面系数的关系进行了概述，较详细地分析了各类非球面应用方程的适用范围，最后概述了非球面光学在军事、工业等领域的应用以及发展趋势。关键词：非球面光学；非球面透镜；非球面系数；光学设计中图分类号：!"#$%&’文献标识码：(文章编号：)#*+,#-$+（#)).）)+,)))’,)#!/0123345678419/05:;79<:;4=>01:?@<0;/@7=7?6!，234’5,601"，234’7+8!，234’9:,!，2)*+,-+6,!，2)9,-;6"，234’<,/8

3、-=601"’()*+,-./01(!#>/8?+@:;?A0;?,?8?:/=B:C+0,C6DE+.;,C;，7+:01F8$!%%$&，7+,06；)"#A0;?,?8?:/=3?/G,C60FH/D:C8D6IE+.;,C;，>,C+860)0,J:I;,?.，7+:01F8$!%%$&，7+,06(A1<54;<：3;K+:I,C/K?,C;,;,GK/I?60?,006?,/06DF:=:0C:，,0F8;?I.60F/?+:I=,:DF;/=6KKD,C6?,/0#2+,D:8;,01

4、6;K+:I,C;8I=6C:;,0?+:F:;,10/=/K?,C6D;.;L?:G，,?,;M8,?:,GK/I?60??/F:C,F:@+,C+6;K+:I,C:M86?,/0;?/C+//;:#30F,?C606D;/G6N:?+:/K?,C;;.;?:GK:I=:C?#B+,;K6K:IG6,0D.,0?I/F8C:;?+:F:J:D/KLG:0?/=6;K+:I,C/K?,C;60F606D.O:;;/G:N,0F;/=6;K+:I,C:M86?,/0;#A?6D;/;8GG6I,O:;

5、?+:C+6I6C?:I,;?,C;/=6;K+:I,C:M86?,/0;60F?+:,II:D6?,/0;+,K@,?+6;LK+:I,CC/:==,C,:0?#30F,?F:?6,D;?+:6I:6;/=6KKD,C6?,/0;/0;/G:N,0F;/=6;K+:I,C:M86?,/0;#A0?+::0F，?+:K6K:IKI:;:0?;?+:?.K,C6D6KKD,C6?,/0;60FF:J:D/KLG:0??:0F:0C./=6;K+:I,C/K?,C;,0G,D,?6I.，,0F8;?I.

6、=,:DF，60F;//0#B06C75>1：6;K+:I,C/K?,C;；6;K+:I,CD:0;；6;K+:I,CC/:==,C,:0?；/K?,C6DF:;,10球面的对称轴，坐标原点取在顶点。!引言""（!）!""#%$%（!%&）$式中#%为曲面近轴曲率半径，&为曲面的圆锥系数；!$世纪，人们逐渐开始对非球面光学感兴趣，在古代和扩展方程（!）到多项式中世纪，人们就知道用抛物镜通过反射对远距离物体成像。""U&!$!!年，5/+6000S:KD:I打算把双曲面应用在透镜表面上。可!"’!$%

7、’"$%’U$%’&$%⋯⋯（"）在折射定律为人们所不知的年代，就透镜而言，他不能用科式中的’!，’"，’U，’&⋯⋯为方程系数，其中’!["#%，’""学证明来支持他的观点。直到!$!T年，>0:DD确立了折射定[(-!。律。基于此发现，!$UT年，5/+6000S:KD:I把非球面面型在透对方程（"）求解$得："&$T镜上进行实验，使在近、远距离获得无球差像面，从而逐渐奠$")!!%)"!%)U!%)&!%⋯⋯（U）〔"，&〕定了非球面光学基础，此面型也被命名为笛卡儿面（76I?:;,60其中方

8、程（"）和方程（U）系数的关系〔!〕&""""U;8I=6C:;）。自从加工工艺和光学检测水平提高，非球面光!!&)"*"!)")U)!%$)!)")&%U)!)U+)!)P)!""#，’PQ，学得到了广泛的应用，在美国34V3W>—$型飞行员微光夜%)!视眼镜中就采用了Q块非球面塑料透镜，另外，在34VEW>—’P)))+P)U+)")""U!"!&R步兵微光夜视眼镜、X(B夜视眼镜、“铜斑蛇”激光制导炮弹)""*T#U，’&")R，%!导引头和其他激光测距机、军用