非球面光學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，在各個工序下，都有對應的面形測量方法。在此，我們介紹幾個面形測量方法。

1非球面銑磨階段的面形測量

A、輪廓儀法

       對于旋轉對稱的非球面元件，采用接觸式輪廓儀做測試，可以獲得亞微米量級的面形測試精度，其中，以英國Taylor Hobson公司生產的PGI OPTICS或者PGI FREEFORM輪廓儀應用*為廣泛。設備圖片如下圖所示：

      該設備采用接觸式探針來測試非球面的矢高輪廓，通過將實測結果與理論非球面曲線做對比，可以獲得單根線的面形輪廓誤差曲線。測量結果可以直接導入到加工機床中，從而指導元件的下一輪加工。

      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，此時，結合商用的檢測設備，可以實現元件的準確測試。常用的檢測設備有Taylor Hobson公司生產的Luphoscan系列非球面輪廓儀。

      Luphoscan 輪廓儀基于激光多波長干涉技術（MWLI），可以利用非接觸的方法測試非球面的矢高變化，從而評估整個非球面的面形誤差分布，面形測量精度約±50nm（PV）以內。該系列設備包含Luphoscan 260 HD、Luphoscan 420 HD以及定制化的大口徑機型，分別對應*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公司開發了VFA(Verifire Asphere)干涉測量設備，通過環帶拼接的方法，可以實現軸對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，也是一種有價值的開拓。

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