数字化玻璃表面检测系统的研究

　　1　问题的提出

　　在研制激光陀螺中,环型激光器里的反射镜是一个至关重要的器件.它的质量高低从根本上决定了激光陀螺的性能.因此,为了全面深入地研究激光反射镜片的制造工艺、方法、材料以及反射镜的平面玻璃基片的高质量加工手段,建立一套严格的高精度检测系统是十分必要的,本文所研究并建立的用干涉方法对光学平面玻璃表面检测系统是其中的一部分.这一工作的目的是试图能较高精度地定量检测反射镜基片质量,不但要对其平面度(光学加工中通常称之为“光圈”)可精确测量,而更关心的是基片上小起伏的局部误差,从而保证制备出高质量的激光反射镜.

　　近年来,数字化图象技术在干涉分析中的应用,使干涉方法在光学表面的精密测量的精度以及自动化程度大大地提高了.我们正是利用这一技术,发挥现有仪器的潜力,达到了对激光陀螺用反射镜基片平整度的较高精度测量以及表面局部误差检测分析的目的.为此,本研究在测量方法和计算与分析上提出了自己的新见解,并应用于实际的测量系统中.

　　2　数字化的平面玻璃表面测量系统

　　2.1　光学干涉方法对光学玻璃表面检测的技术现状

　　在很多高新技术的应用中,对光学元件的加工精度要求越来越高,传统的人工判读干涉条纹变化的方法的最高精度也只能达到λ/10,因而人工判读方法已远远不能满足精密光学加工精度的要求,必须寻求一种客观性好精确度高的光学表面质量检测手段.目前国际上所推崇的方法之一,就是通过计算机数字化技术来解析传统方法所得到的标准面与被测面的光干涉条纹图象,从中获得被测表面信息,达到快速高精度自动化测量光学元件表面质量的目的.应用上述方法与技术所建立的系统已得到较快发展,国内外都有类似产品出售,我国已经进口了不少台.这类仪器的最大特点就是在计算机的控制之下,对干涉图象实现光、电、机自动化的混合处理,作到精度高且速度快.根据产品说明书介绍,这类仪器对光学平面的测量精确度可以达到λ/50左右,加工后期的一些其它处理可以达到λ/100.不过作者在调研中所见到的两台进口仪器状态都不正常,据介绍其平面测量精度一般为λ/20.而国产的一台尚好,标称平面测量精度为λ/40.

　　鉴于上述情况,无论进口或国产的设备都难以达到λ/100以上精度的要求,促使我们要自己研究一台类似的系统,满足对光学元件表面高精度加工的需要.但是要求必须在现有仪器设备的条件下,搞出一套与上述仪器精度相当的检测系统是本课题的基本任务.

　　2.2　数字化平面玻璃表面测量系统的集成