先進的計量技術_非球面輪廓儀的歷程（二）

日期：2025-09-10 11:25

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摘要：自由曲面(FREE -FORM）技術，是用于非對稱復雜光學設計表面加工的技術。這項技術已經在國際優異鏡片行業得到較為廣泛的應用。自由曲面鏡片的特點：視場受限制問題得到明顯改善、光學性能可被優化至*佳、個性化設計成為可能。對于非球面而言，一般可以用公式來描述。在光學系統的優化中，當非球面的優化系數個數大于10時，優化變量的變化對優化的結果提高并沒有很大的作用。因為當優化系數的個數大于10時，不同非球面之間的系數會有一個相互制約的作用，非球面優化系數的增加并不能從...

自由曲面(FREE -FORM）技術，是用于非對稱復雜光學設計表面加工的技術。這項技術已經在國際優異鏡片行業得到較為廣泛的應用。自由曲面鏡片的特點：視場受限制問題得到明顯改善、光學性能可被優化至*佳、個性化設計成為可能。

對于非球面而言，一般可以用公式來描述。在光學系統的優化中，當非球面的優化系數個數大于10時，優化變量的變化對優化的結果提高并沒有很大的作用。因為當優化系數的個數大于10時，不同非球面之間的系數會有一個相互制約的作用，非球面優化系數的增加并不能從根本上使光學系統的性能得到*佳。
從非球面到自由曲面的發展是必然的，二者之間并沒有實質性的差別。自由曲面相比非球面而言具有更大的自由度，能夠根據人為的需要控制每一條光線的出射角度和方向等。光學自由曲面沒有嚴格確切的定義，通常是指無法用球面或者非球面系數來表示或者是無法用確切的表達式來表示的光學曲面，主要是指非旋轉對稱的曲面或者只能用參數向量來表示的曲面（如NURS曲面）。
光學自由曲面經常是不能用初等解析曲面組成，而是由復雜方式自由變化的曲線曲面即所謂的自由曲線曲面組成，主要包括以下幾類：
沒有旋轉對稱軸的復雜非常規連續曲面，包括雙曲率面、復曲面、多項式曲面、澤尼克多項式曲面等；
非連續、有面型突變的曲面，例如微透鏡陣列、衍射面和二元光學等特殊表面；
非球面很大的曲面，包括旋轉對稱的自由曲面，如用于描述共性光學整流罩的橢圓形曲面。

LUPHOScan是對自由曲面進行快速、非接觸、全三維測量的理想儀器，能夠測量幾乎所有類型的自由曲面，并且擁有極高的測量精度。（當然也是可以測量非球面輪廓的）

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