優(yōu)可測白光干涉儀在光學(xué)鏡片領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)鏡片廣泛應(yīng)用于人們的日常生活。提高光學(xué)鏡片的產(chǎn)品質(zhì)量與性能對(duì)提升現(xiàn)代光學(xué)產(chǎn)業(yè)的競爭力起著至關(guān)重要的作用，而要提高光學(xué)鏡片的產(chǎn)品質(zhì)量與性能，不僅要依靠先進(jìn)的加工技術(shù)，更離不開精密檢測技術(shù)。表面粗糙度、面形、曲率半徑等參數(shù)是影響光學(xué)鏡片品控與性能的重要因素，選擇一種精度高、速度快、操作簡便的檢測方法，能夠幫助降低光學(xué)鏡片的報(bào)廢率，進(jìn)一步提升光學(xué)鏡片產(chǎn)業(yè)的競爭力與核心技術(shù)。一、光學(xué)鏡片的分類

按照鏡片的形狀，可分為球面鏡片和非球面鏡片兩大類。

1、球面鏡片是指一面是球面、另外一面是平面，或者是內(nèi)外兩面都為球面的鏡片。球面鏡一般分為凹面鏡和凸面鏡。球面鏡片會(huì)有像差的現(xiàn)象發(fā)生，因此，能減少、補(bǔ)足、矯正像差和畸變的非球面鏡片應(yīng)運(yùn)而生。

2、非球面鏡片是由多像高次方程決定面形上各點(diǎn)的半徑均不相同的鏡片，鏡片表面的曲率不是完全圓形的。這種鏡片在光學(xué)系統(tǒng)中可以通過校正多種像差來提高成像質(zhì)量，擴(kuò)大視場和提高光學(xué)系統(tǒng)的性能，從而提高光學(xué)系統(tǒng)的鑒別能力。一個(gè)或者幾個(gè)非球面鏡片可以替代很多個(gè)球面鏡片，以此來降低產(chǎn)品制作成本，簡化產(chǎn)品制作流程和結(jié)構(gòu)，并在一定程度上降低光學(xué)產(chǎn)品的重量。目前非球面已經(jīng)漸漸成為光學(xué)產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的光學(xué)元件之一。

• 非球面技術(shù)一般應(yīng)用于高端攝像頭、天文望遠(yuǎn)鏡、精密顯微鏡、光學(xué)測量儀器等光學(xué)儀器中，使其成像更加清晰、準(zhǔn)確。
• 在半導(dǎo)體激光器和光纖通信領(lǐng)域中，非球面技術(shù)可以提高光束的聚焦和耦合效率，提高設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。
• 在醫(yī)療器械領(lǐng)域中，非球面透鏡可以實(shí)現(xiàn)激光束的精確定位和聚焦，提高激光手術(shù)的準(zhǔn)確性和安全性；還可以應(yīng)用于人工晶體、眼鏡鏡片等醫(yī)療器械制造中，提高視力矯正的效果和舒適度。
• 在航天航空領(lǐng)域中，非球面透鏡可以提高衛(wèi)星、望遠(yuǎn)鏡等空間光學(xué)設(shè)備的成像精度和穩(wěn)定性，適應(yīng)極端的空間環(huán)境。在飛機(jī)、導(dǎo)彈等航空器件中，非球面技術(shù)還可以提高光學(xué)導(dǎo)引系統(tǒng)的性能，提高導(dǎo)航和制導(dǎo)的準(zhǔn)確性。

二、光學(xué)鏡片的精密測量需求

表面粗糙度是指表面具有較小間距和微小谷峰的不平度。表面粗糙度越小，則表示物體表面越光滑。Sa是指取樣面積內(nèi)“所有波峰波谷的輪廓偏距絕對(duì)值的算術(shù)平均值”。

面形是指光學(xué)鏡片表面的形狀和曲率。不同的面形會(huì)對(duì)光線的傳播和聚焦產(chǎn)生不同的影響。在光學(xué)領(lǐng)域中，光學(xué)表面面形質(zhì)量的指標(biāo)一般為PV值，也叫峰谷值，一般表示透鏡的實(shí)際表面與理想球面之間的偏差，是一種較為全面的表面誤差指標(biāo)。一般來說，PV值越小，表示物體表面越平整，加工質(zhì)量越高。曲率半徑指的是光學(xué)鏡片的頂點(diǎn)與曲率中心之間的距離，是光學(xué)元件研發(fā)和生產(chǎn)的一個(gè)重要參數(shù)。通過曲率半徑的精密測量，可以確定光線穿過鏡片時(shí)的光學(xué)路徑長度，以此幫助研發(fā)、生產(chǎn)與品控監(jiān)測各個(gè)階段的參數(shù)需求。為了達(dá)到光學(xué)鏡片預(yù)期的精度標(biāo)準(zhǔn)，在光學(xué)鏡片的加工過程中會(huì)進(jìn)行多次精密測量與修形，檢測是否符合產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過多次迭代磨削、研磨、拋光等手法，提高光學(xué)鏡片的產(chǎn)品精度、質(zhì)量與性能。因此，精密測量是光學(xué)鏡片產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、制造中不可缺失的一步。

（1）超光滑加工元件：在精密光學(xué)領(lǐng)域，一般把Ra值＜0.3nm的元件稱為超光滑（超滑）元件。在光學(xué)系統(tǒng)中，超光滑加工元件憑借極低的表面粗糙度和無損表面的特點(diǎn)，有效減少光的散射。下面是超光滑透鏡的表面粗糙度的測量案例：

（2）微透鏡：

微透鏡是一種常見的微型光學(xué)元件，在光學(xué)系統(tǒng)中用于聚、發(fā)散光輻射。微透鏡陣列是由多個(gè)微透鏡組成的陣列結(jié)構(gòu)，不單單具備傳統(tǒng)透鏡的聚焦、成像等基本功能，還有著集成度高、單元尺寸小的優(yōu)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光線的高效控制和處理，廣泛應(yīng)用于光學(xué)通信、光學(xué)成像、激光加工等領(lǐng)域。下面是微透鏡矩陣的表面粗糙度、曲率半徑、面形PV值的測量案例：

（3）菲涅爾透鏡：菲涅爾透鏡，也被稱為螺紋透鏡，其鏡片表面上，一面是光滑的，另一面則刻有一系列由小到大的同心圓。這種同心圓紋理是根據(jù)光的干涉、擾射、相對(duì)靈敏度以及接收角度的要求而設(shè)計(jì)的。菲涅爾透鏡的應(yīng)用非常廣泛，常被應(yīng)用于精密光學(xué)、高分子材料、機(jī)械加工、航空航海、紅外探測、智能電子產(chǎn)品、聚光聚能、新能源光伏等領(lǐng)域。下面是菲涅爾透鏡曲率半徑、面形PV值測量案例：

（4）柱面鏡：柱面鏡是一種特殊的非球面透鏡，具有改變成像尺寸大小等特殊的光學(xué)性能，可以有效減小色差與球差，廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)產(chǎn)品之中。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)柱面鏡零件的要求也越來越高，此時(shí)精密測量技術(shù)就起到了關(guān)鍵作用。下面是柱面鏡的曲率半徑、面形PV值的測量案例：

（5）凹面鏡、凸面鏡：凹面鏡是指用球面的內(nèi)側(cè)做反射面的球面鏡，凸面鏡是指用球面的外側(cè)做反射面的球面鏡。凹面鏡對(duì)光線起到匯聚作用，常應(yīng)用于衛(wèi)星天線、雷達(dá)、燈具、望遠(yuǎn)鏡等產(chǎn)品；凸面鏡對(duì)光線起到發(fā)散作用，常應(yīng)用于需要擴(kuò)大視野的產(chǎn)品中，如轉(zhuǎn)彎鏡、廣角鏡等。下面是凹面鏡表面粗糙度、面形PV值測量案例：

優(yōu)可測白光干涉儀AM-7000系列精度達(dá)亞納米級(jí)。最高RMS重復(fù)性可達(dá)0.002nm，搭配大量程壓電陶瓷器件，最高掃描速度400μm/秒。3200Hz加以業(yè)內(nèi)首創(chuàng)SST+GAT算法，可瞬間完成最高500萬點(diǎn)云采集。白光干涉儀基于白光干涉原理，通過光干涉相位計(jì)量，任意放大倍率下均可獲得小于1nm的檢測精度。涵蓋市場上通用的國際標(biāo)準(zhǔn)測量工具，高效率輕松分析3D數(shù)據(jù)，從容應(yīng)對(duì)各行各業(yè)的應(yīng)用。