[发明专利]一种消边缘效应的非球面镜胚

说明书

本发明公开了一种消边缘效应的非球面镜胚，非球面镜胚由大于非球面口径的圆柱形镜胚制成，圆柱形镜胚上包括第一端面、第二端面、柱面侧壁，非球面结构位于圆柱形镜胚的第一端面上，非球面结构上还设置有第一圆槽，其中第一圆槽回转轴线与非球面回转轴线重合，且第一圆槽内径大于非球面口径，使用该镜体加工非球面时，将边缘效应产生的范围内控制在非球面上第一圆槽之外的环形区域，然后将非球面口径之外的环形区域切除，剩下部分即为没有边缘效应的反射镜，该技术方案有效的解决了边缘效应问题与应力变形问题，且不易在非球面边缘产生崩边和崩口。

技术领域

本发明属于光学加工领域，具体涉及一种用于加工非球面的镜胚。

背景技术

随着计算机数控单点金刚石技术、超精密磨削技术、计算机控制光学表面成形技术等非球面加工技术的进一步发展，目前非球面光学元件的制造技术己从传统的手工修改球形表面发展到计算机控制确定性的加工过程。然而无论是传统的古典抛光技术还是计算机控制小磨头抛光技术都尚无快速有效的方法解决非球面反射镜边缘效应问题。边缘效应的产生是由于去除函数在抛光中心去除率最大，而在边缘去除率最小，因此会造成翘边的边缘效应。而在边缘，磨头会有一部分面积与反射镜脱离接触，造成在边缘的压强与磨头和反射镜整个接触时的压强并不相同，也会造成理论计算和实际加工结果并不相同的边缘效应。

正是由于边缘效应的存在，严重阻碍面形误差收敛速度，在一定程度上影响了非球面加工的效率和增大了加工难度。在传统的工艺中处理边缘效应的技术方案有一下三种，1.直接研磨，随着镜面上最低带的外移逐步缩小研磨盘的尺寸，经过多次反复加工外边缘的误差逐步缩小，这种加工方式会在处理边缘上耗费大量的时间，且由于使用的磨盘逐步变小容易磨出更多的高低起伏的碎带，严重影响抛光阶段边缘面形误差的收敛速度；2.拼接，专利号为2016109502587的发明专利提供一种拼接方案，加工一个内径与待加工非球面口径相同的环形护环，通过粘结工艺将护环与待加工工件粘结为一个整体，研磨抛光时护环承受了边缘效应的影响，加工结束后将护环拿下，这种加工方式会增加加工工艺的难度，且粘结后容易在工件上产生不均匀的应力分布，待加工过程结束卸下护环后由于粘结产生的应力释放，已经加工好的镜面表面产生非常大的局部误差，对加工好的镜面重新修正局部误差势必延长了加工周期。3.球改非，专利201610083727X提供了一种消除边缘效应的方法，通过设计起始球面半径，将传统的W形误差曲线设计为中间高边缘最低，然而这种方式增加了材料去除量，并且及时设计的球面误差曲线边缘最低，在实际抛光过程中，误差曲线边缘最低部分依然需要被抛亮，因此如果处理不当还是会受边缘效应影响，依然有可能给边缘部分处理带来麻烦。4.切边去除，使用金刚石砂轮将边缘多余的材料磨削掉，需要掌握大量的实验数据，如果没有丰富的经验，将很难对切除边缘进行控制，容易造成反射镜外边面损伤，此外在使用金刚石砂轮磨削时，金刚石砂轮通过磨削的方式使得玻璃表面发生脆性断裂，非球面镜边缘应力分布集中，磨削后会引起非球面镜边缘的面形翘边。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，解决边缘效应与应力变形问题。

一种消边缘效应的非球面镜胚：所述非球面镜胚由圆柱形镜胚构成，圆柱形镜胚上包括第一端面、第二端面、柱面侧壁，非球面结构位于第一端面上，其特征在于非球面结构上还设置有第一圆槽，其中第一圆槽回转轴线与非球面回转轴线重合，且第一圆槽内径大于非球面口径。使用该镜体加工非球面时，将边缘效应产生的范围内控制在非球面上第一圆槽之外的环形区域，然后将非球面口径之外的环形区域切除，剩下部分即为没有边缘效应的反射镜。

使用上述圆柱形镜胚加工非球面的具体步骤如下：

步骤一，制备圆柱形镜胚步骤：根据非球面的结构参数加工可以包络非球面镜的圆柱形镜胚；其中所述的圆柱形镜胚由第一端面、第二端面、柱面侧壁构成，第一端面用于加工非球面结构，圆柱形镜胚直径大于非球面镜的口径，第一端面与第二端面平行且均与圆柱形镜胚的柱面侧壁垂直；