导语：非球面光学元件，这是一个我们经常会提到的词汇。而对于非球面光学元件来说，面型检测技术是保障光学非球面加工精度的关键。

什么是非球面光学元件？

非球面光学元件，顾名思义即包含无法用球面方程描述的表面的光学元件。这类元件凭借其更多的设计自由度，不仅能够更有效地校正各种像差，还可以同时满足一些理论上相互制约的设计需求。

例如在成像系统的设计中，通过引入非球面元件，可以显著增大系统的拉格朗日-赫姆霍兹不变量(Lagrange-Helmholtz Invariant)，从而使得设计结果能够同时满足大视场和高分辨的要求。

从另一个角度讲，针对同样的性能指标，采用非球面元件的设计往往需要的元件数量更少，因此更容易实现系统的小型化，这对于在载荷尺寸、重量方面有严苛限制的空间光学系统具有重要的意义，例如对地遥感系统常用的离轴三反消像散(Three-Mirror Anastigmat, TMA)结构，其所包含的“一主二次”3片反射镜目前一般均采用非球面。

非球面光学元件的发展历程

光学非球面的研究起步很早，最早的记载可以追溯到17世纪，然而受限于工艺水平，其真正走向实际应用则要等到20世纪后半叶。

在民用领域，第一款采用非球面镜片的商业级摄影镜头是德国Leica公司在1966年推出的MOKTILX50mmF112；而在军用领域，采用非球面镜片的美军AN/PVS系列头盔夜视镜也是60年代之后才开始列装。

在兴起伊始，非球面元件的成本仍然较高，其应用也局限于军用以及少数高端民品，直到20世纪90年代起光学玻璃的模压加工以及光学塑料的注塑成型工艺被广泛引入到非球面的生产中，光学非球面的价格才逐渐走向“白菜化”。

与此同时，基于计算机数控技术(Computer Numerical Control,CNC)的单点金刚石车削(Single Point Diamond Turning, SPDT)、磁流变抛光(Magnetorheological Finishing, MRF)以及离子束抛光(Ion Beam Figuring, IBF)等现代精密加工技术的提出，使得加工面型精度达到纳米级的非球面成为了可能。

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面型检测技术为什么这么重要？

面型检测技术是保障非球面加工质量的手段，也是保障非球面光学系统能否正常工作的关键。

例如，欧洲南方天文台(ESO)的新技术望远镜(New Technology Telescope, NTT)与美国航空航天局(NASA)的哈勃(Hubble)空间望远镜等资金充裕、专家云集的大科学装置，都曾因非球面镜片加工过程中面型检测的小失误，最终系统成像质量与设计目标相去甚远，只能通过后续“打补丁”来实现装置的正常工作，造成了巨大的损失。

随着业界对于非球面加工精度要求的不断提高以及极大口径非球面或是不规则形状自由曲面加工需求的出现，缺乏与之匹配的面型检测技术愈发成为制约该领域进一步发展的主要瓶颈，面型检测技术是保障光学非球面加工精度的关键。

卓精艺磁流变抛光机，可实现超光滑、超精密抛光，加工精度：纳米精度加工，RMS 1/100λ(λ=632.8nm)；表面粗糙度：优于0.5nm RMS；可对石英、微晶、ULE、BK7、单晶硅、碳化硅、蓝宝石、硫化锌等材料，实现平面、球面、二次曲面、高次非球面、自由曲面加工。如果您对我们感兴趣，欢迎来电咨询！