非球面輪廓儀是一種光學元件生產企業的常用檢測設備。它屬於輪廓儀的一種，可用於測量平面、球面、非球面、錐面和衍射光學元件表面的面形誤差，獲得符合ISO 10110-5標準和國標GBT 2831-2009的PV值、RMS值等參數。
與光學元件生產企業通常使用的另一面形檢測設備雷射干涉儀相比，其主要優勢在於，不需要定製計算機生成全息圖（CGH）或補償鏡就可測量非球面，展現出了更多的靈活性，因此主要被用於測量非球面的面形誤差。有些非球面輪廓儀還可獲得一些位置誤差，比如光學元件上表面相對於其外緣的橫向偏心和傾斜角度。主流的非接觸式輪廓儀還兼具自由曲面的測量功能。
非球面輪廓儀既可使用在加工階段，也可用於成品檢測。在加工階段，非球面輪廓儀可與銑磨機、拋光機、單點車等加工設備構成閉環，將非球面輪廓儀測量得到的結果傳送給加工設備，用於下一輪加工的面形補償。用於成品時則作為品質管控的手段。
基本介紹
- 中文名：非球面輪廓儀
- 用途：測量光學元件的面形參數，如PV值和RMS
- 學科領域：光學製造
主要分類,按工作原理分,按工作模式分,工作原理,接觸式,非接觸式,
主要分類
按工作原理分
接觸式和非接觸式。接觸式採用接觸式測針，非接觸式採用光學感測器。
按工作模式分
2D輪廓儀和3D輪廓儀。
2D輪廓儀僅可提供輪廓信息。測量路徑為一條過光學元件頂點的直線。
3D輪廓儀既可提供輪廓信息，也可提供三維面形信息。進行三維測量時，會對光學元件有效孔徑內的所有點進行採樣。採樣點的間距由操作者設定。根據非球面輪廓儀供應商的不同，三維測量的測量路徑有些是螺旋線，有些是同心圓。
工作原理
非球面干涉儀採用逐點掃描法的工作模式。採用一根“探針”，按照一定的掃描路徑逐點測量非球面的矢高，最後將矢高數據擬合得到面型分布。
接觸式
非球面輪廓儀的測針在驅動器的作用下可沿X、Y和Z方向移動，測針系統則使得測針的擺動角度能得到精確測量。進行測量時，測針的針尖接觸光學元件表面，沿特定路徑移動，在此過程中對若干點的高度信息進行採樣。所有採樣點的矢高信息經過整合，與面形的設計值相減，得到差值曲線。最後再根據差值曲線分析表征面形誤差的PV值、RMS值等。
如果測力過大或者待測光學元件的材料過於柔軟，這類接觸式測量方式具有劃傷光學元件表面、引起測量誤差的風險，因而它更常用於加工階段，更適合光學玻璃等硬脆材料的測量。
如果是3D輪廓儀，則通常在放置光學元件的平台下方有一個精密轉軸，可帶動光學元件做360°的旋轉。
非接觸式
測針的移動方式、光學元件的移動方式、測量後的評估大體上都與接觸式一致，但接觸式測針由光學測頭代替。主流的商用非接觸式非球面輪廓儀採用干涉原理來獲得光學測頭與待測光學元件表面之間的距離。根據非球面輪廓儀供應商的不同，非接觸式輪廓儀的光學測頭在測量過程中，有些在X-Z平面內的角度隨光學元件表面而擺動，以保持光線垂直入射到光學元件表面，有些則角度始終保持不動。
非接觸式不會對光學元件表面造成損傷，因而適合成品檢測階段，可用於柔軟的塑膠、紅外晶體材料等。
