博碩士論文 982206067 詳細資訊




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姓名 陳彥安(Yan-an Chen)  查詢紙本館藏   畢業系所 光電科學與工程學系
論文名稱 非球面干涉儀之離軸對心校正
(The off-axis alignment of an asphere by a Fizeau interferometer)
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摘要(中) 在非球面檢測的技術中,泛用型非球面檢測干涉術(Geometrical null interferometry)是發展主流技術之一,我們利用了幾何消除像差(Geometrical Nulling)概念,發展彈性四軸消除像差干涉儀(Flexible 4 axis geometrical null optical interferometer),此干涉儀利用四軸運動機構沿著光軸進行旋轉方式掃描整個待測鏡面,完成量測。而整個彈性四軸消除像差干涉儀系統三個軸心之間的離軸對心校正問題,是此干涉儀系統所需要設計的關鍵技術,而這個關鍵技術的目標,必須使干涉儀系統在進行樣品旋轉量測時,所擷取到的干涉條紋皆可以解析,使其相位移干涉術演算法可以成功演算。
本論文的目的是藉由分析多個菲佐干涉儀的離軸干涉圖形來建立一個對準非球面鏡片與旋轉平台的機械軸的方法,並利用Zernike多項式的係數變化演算來作計算,這個方法可以檢測出對心誤差的向量方向與大小,在反覆疊代過程中,將錯位的非球面鏡片校正回對準軸心的狀態,我們在模擬實驗結果裡成功展現了此方法的精確性。
摘要(英) In the research fields of the asphere testing, geometrical null interferometry is currently the major trend. We designed the flexible four axis geometrical null optical interferometer . The system use the concept of Geometrical Nulling. The interferometer use four axis to rotate and scann along the optical axis of the asphere. The alignment problem of the three major axis in the flexible four axis geometrical null optical interferometer is the key technique to the successful measurement. The goal of the alignment procedure is to have the interferogram be resolved during rotation scanning phase shifting interferometry.
This research paper aims to develop a method to align an obscured aspherical surface with respect to the mechanical axis of a precision rotational stage by analyzing the multiple off-axis interferograms measured from a phase shifting Fizeau interferometer. By utilizing the Zernike Coefficients, this proposed method can detect the vectorial direction change of mis-alignment errors by least square fitting. An iterative process is possible to be implemented to bring the misaligned aspherical surface back to aligned status. The accuracy of the alignment method is successfully shown in the simulation results
關鍵字(中) ★ 非球面干涉儀
★ 對心校正
關鍵字(英) ★ alignment
★ geometrical null interferometry
論文目次 目錄
摘要 II
ABSTRACT III
誌謝 V
第一章 緒論 1
? 1-1 研究動機 2
? 1-2 歷史回顧 2
? 研究目標 3
第二章 基本原理 4
? 2-1 干涉原理 4
? 2-1-1 干涉條件與干涉方程式 5
? 2-1-2 菲佐干涉儀(Fizeau interferometer) 6
? 2-1-3 相位移干涉術(phase shifting interferometry) 7
? 2-2 非球面(ASPHERICAL SURFACE) 9
? 2-2-1 非球面方程式 9
? 2-2-2 非球面度(aspherical departure) 10
? 2-3 非球面檢測干涉儀 12
? 2-3-1 軸向掃描系統 13
? 2-3-2 橫向傾斜掃描系統 14
? 2-3-3 彈性四軸消除像差干涉儀 15
? 2-4 彈性四軸消除像差干涉儀量測路徑最佳化 17
? 2-4-1 非球面的內接圓半徑與離軸中心 17
? 2-4-2 波前斜率最小化 19
? 2-5 ZERNIKE FITTING 20
? 2-5-1 Zernike polynomial 21
? 2-5-2 Least square fitting of Zernike polynomial 22
第三章 光學模擬 23
? 3-1 干涉儀系統對心問題 23
? 3-1-1 對心誤差型態 24
? 3-1-2 不同型態對心誤差干涉圖效應 25
? 3-1-3 Coma與Tilt對於旋轉取樣之變化 29
? 3-2 對心誤差演算公式 32
? 3-2-1 線性傾斜解對心位移 35
? 3-2-2 向量彗差解對心角度誤差 37
第四章 非球面干涉儀校正實驗 42
? 4-1 校準球測試法(RANDOM BALL TESTING) 42
? 4-1-1 實驗方法 43
? 4-1-3 實驗結果 44
? 4-2 球面量測之對心校正 46
? 4-2-1 實驗裝置 46
? 4-2-2 實驗步驟 50
? 4-2-3 實驗結果 51
? 4-3 非球面量測之對心校正 51
? 4-3-1 實驗裝置 52
? 4-3-2 實驗步驟 52
? 4-3-3 實驗結果 53
第五章 結論 54
? 5-1 實驗總結 54
? 5-2 未來展望 54
參考文獻 56
參考文獻 [1]. Y.M. Liu, G. N.Lawrence, and C.L. Koliopoulos. “Subaperture Testing os Asphere with Annular Zones” Appl. Opt., 27, 4504-4513 (1988).
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[3].Michael F. Kuechel, Zygo Corporation and Subsidiaries, Keplerstrasse 3, D-73447 Oberkochen, Germany
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[9]. Y. A. Chen, C. W. Liang, and C. M. Lee, “Optimize Optical Null For Aspherical Surface Testing” ,Optics and Photonics in Taiwan 2010, OPT5-O-020
[10].http://www.optics.arizona.edu/jcwyant/ , J.C.Wyant
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指導教授 梁肇文(Chan-Wen Liang) 審核日期 2011-8-30
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