轴对称非球面之绝对形状误差量测

力变形下之低空间频率之形状误差。然而，量测资讯 包含了Zernike coefficient可拟合之低空间频率与不可 拟合之中、高空间频率形状误差，将重建后之低空间 频率误差图与中、高频空间频率误差图进行迭合即可 得到全域高解析之绝对形状误差图。本研究透过光学 模拟验证方法后并使用三种不同量测工具对球面光 学元件进行量测比对，探讨此方法之精确性与再现 性。验证后，应用于直径300厘米非球面反射镜之表 面形状修正抛光使其形状误差优于波峰-波谷值 0.125 波长之规格。抛光后将反射镜组装于经有限元素软体 优化设计之重力相消夹持机构，将组装后之形状误差 与制程阶段之量测结果进行比对，其差异优于波锋波谷值 0.01波长与均方根值 0.001波长。本研究提出 之方法除可校正非球面形状误差量测时之量测系统误 差外，亦可预测在无重力、夹持固锁变形下之真实表 面形状误差，透过拟合平均结果亦可将环境干扰的因 素予以排除，未来可应用于更高精度非球面光学元 件。
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论文名称：轴对称非球面之绝对形状误差量测 论文作者：清华大学 / 林炜晟 指导教师：宋震国《研究领域：动力学、机械设计、材料应用、工具机系统及
液静压轴承设计》
陈政寰《研究领域：微光学、绕射光学、显示光学系统与光学系统 设计》
非球面光学元件表面形貌的干涉量测因须透过 电脑全像片、零透镜等补偿元件提供与待测元件相 匹配之理想非球面波前，故需严谨与复杂的程序进行 量测系统即包含干涉仪内部光路系统对准误差、参考 球面镜头与补偿元件等误差的校正。然而，量测结果 亦包含镜片之夹持变形、承受重力之自重变形与量 测环境的震动与气流扰动等资讯，此类误差源对中 大口径、量测光程长的光学元件之面形检测影响甚 重。近年，诸多文献探讨光学元件的绝对形状量测技 术，透过多组态的量测架构可将量测系统的误差校 正至感测器像数等级，但量测光路架构外之误差源 除了重力透过镜片承受正、负重力下之量测平均与 透过有限元素分析预测外，尚未有一方法可从量测 资讯中判别其影响。本研究提出一绝对形状误差量 测法，透过Zernike coefficient圆周向周期特征将光学 元件表面形貌之非轴对称系数项予以解析，并搭配 随机球量测法将轴对称系数项予以解析，解析后之 Zernike coefficient经重新拟合波前误差可预测在无重