相对于传统的光学成像器件,光学自由曲面具有特殊的结构设计,能够极大提升光学成像性能,例如校正畸变、减小成像像差、扩大视场等,从而改善像质,目前已成为新型光学系统的核心部件。由于光学自由曲面需要对光线进行精确控制,其面形设计和应用需求对最终的加工精度提出苛刻的要求。但是,作为一种应用型器件,仅仅靠几何面形精度不能实现加工质量的完整评价,其加工应该面向最终的应用需求。光学成像质量应是光学器件制造过程的最终评价指标,如用以描述成像像差的球差、彗差、色差,以及其他用以综合评价光学系统成像质量的畸变、均方根误差(RMS)、点列图、光学传递函数(MTF)等光学参数。因此,本文分析了超精密加工过程产生的面形误差对于光学系统成像质量的影响,探寻利于改善光学成像性能的面形误差形式,以达到直接补偿加工路径实现成像质量控制的加工目的。论文对该技术进行了初步探索,主要工作如下:1、基于CODE V干涉图文件功能,将光学表面的面形误差或波前像差以Zernike多项式的形式引入特定表面,分析引入误差前后光学评价参数的变化,研究微透镜阵列加工误差对光学成像性能的影响,并探寻利于改善成像性能的误差分布形式。2、推导光线追迹的矢量表达形式。利用光线追迹法,建立抛物面面形误差与波前像差之间的转化模型。对共轴抛物面和离轴抛物面进行光路仿真,验证转化模型的正确。3、针对加工的离轴抛物面阵列,由干涉仪测量得到的单元透镜的波前像差经过转化得到面形误差。对CODE V仿真结果及Zygo干涉仪测量结果进行对照,验证本文提出的仿真分析方法的正确性。