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                                  光學檢測儀和激光干涉儀

                                  波面的數字指標

                                  一、前言


                                  對于以數字波面干涉儀為主的現代檢測技術來說,可以獲得波面直觀的三維形貌,為保證測試數據直觀的可比性和唯一性,常見的是用波面的簡單數字指標峰谷值(PV)和均方根值(RMS)來表示。


                                  二、PV值及PVr


                                  使用反射波前或透射波前表示實際被檢測的表面面形時,該波前的最高(前)點到最低(后)點的間距表示為一個波前的峰谷值(PV)。而此時波前的最佳擬合球面的矢高(或稱波高)值被定義為離焦量(Power)。當最佳擬合球面為會聚波前時,離焦量為正;當最佳擬合球面為發散波前時,離焦量為負。消離焦后峰谷值表示為pv,計算機或軟件說明書通??s寫為PWR。圖1表示消離焦前后的峰谷值。


                                  1消離焦前后峰谷值:(a)消離焦前,(b)消離焦后

                                  pvPV的關系如下:


                                  PVr表示為穩定性峰谷值,由Zygo公司所提出。其相對于PV的主要優勢時提供了獨立于儀器分辨率和測試人員的測量結果的可重復性。進行測量時,用Zernike多項式擬合圓形光圈,其PVr定義如下:


                                  上式第一項為澤尼克36項多項式擬合成波面的PV值,第二項為移去36項后的剩余均方根值的K倍(K一般為3-6)。K的選擇應滿足:①PVr應比PV小因為有時大的空間噪聲在不影響PV的情況下會產生一個較大的剩余均方根值;②若光學元件剩余均方根值極小時,K值應選擇6,否則,可能出現在PVr約束范圍之外的不能接受的較大數據。


                                  三、RMS


                                  均方根值(RMS)定義為被檢測波前(或鏡面)范圍內與最佳匹配的參考波前的光程差平方和的平均值的開方。這是全口徑波前(或鏡面)上平均誤差的表征,避免了由一、兩點數值就判定整個鏡面優劣的片面性。公式如下


                                  RMS更能全面的反映波前的質量,如圖2表示兩個波前具有相同的峰谷光程差,但右側的波面均方根波前誤差更小些。這是因為波前誤差僅處于口徑的邊緣,大部分區域的波前接近完美。


                                  2 PV值相同、RMS值完全不同的兩個波前

                                  此外,鏡面上的不潔凈點、劃痕(在缺陷要求之內)或千涉檢驗時的被檢驗鏡的邊緣效應(應采取修剪邊緣虛假部分的方式),都將大大影響PV值,但其本身質量卻有可能是一個好的鏡面。所以,用RMS值評價鏡面較之PV值更合理、更科學、更客觀。

                                   

                                   

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