非球面光學(xué)元件之面形測量方法
非球面的加工方法分為注塑成型法、模壓成型法和冷加工法三大類,在這三類加工方法中,冷加工法的加工精度*高,借助磁流變拋光(MRF)和離子束修形(IBF)等手段,該方法可以獲得納米級(jí)的面形精度。冷加工法分為銑磨、精磨、粗拋光、精拋修面形等主要工序,在各個(gè)工序下,都有對(duì)應(yīng)的面形測量方法。在此,我們介紹幾個(gè)面形測量方法。
1非球面銑磨階段的面形測量
A、輪廓儀法
對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的非球面元件,采用接觸式輪廓儀做測試,可以獲得亞微米量級(jí)的面形測試精度,其中,以英國Taylor Hobson公司生產(chǎn)的PGI OPTICS或者PGI FREEFORM輪廓儀應(yīng)用*為廣泛。設(shè)備圖片如下圖所示:
該設(shè)備采用接觸式探針來測試非球面的矢高輪廓,通過將實(shí)測結(jié)果與理論非球面曲線做對(duì)比,可以獲得單根線的面形輪廓誤差曲線。測量結(jié)果可以直接導(dǎo)入到加工機(jī)床中,從而指導(dǎo)元件的下一輪加工。
PGI系列非球面輪廓儀,還可以測量表面的粗糙度。
2非球面在精磨&粗拋階段的面形測量
在精磨和粗拋階段,非球面的面形PV值在微米和亞微米量級(jí),此時(shí),結(jié)合商用的檢測設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)元件的準(zhǔn)確測試。常用的檢測設(shè)備有Taylor Hobson公司生產(chǎn)的Luphoscan系列非球面輪廓儀。
Luphoscan 輪廓儀基于激光多波長干涉技術(shù)(MWLI),可以利用非接觸的方法測試非球面的矢高變化,從而評(píng)估整個(gè)非球面的面形誤差分布,面形測量精度約±50nm(PV)以內(nèi)。該系列設(shè)備包含Luphoscan 260 HD、Luphoscan 420 HD以及定制化的大口徑機(jī)型,分別對(duì)應(yīng)*大可測的口徑為260mm、420mm以及更大尺寸。
3非球面在精拋光階段的面形測量
Zygo公司開發(fā)了VFA(Verifire Asphere)干涉測量設(shè)備,通過環(huán)帶拼接的方法,可以實(shí)現(xiàn)軸對(duì)稱非球面的面形拼接測試,并給出拼接后的面形分布,拼接法用于非球面的面形測量,也是一種有價(jià)值的開拓。
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