높은 정확도로 라이브 바카라 구형 렌즈의 표면 모양을 호출

연구원 Kawashima Natsumi, 길이 표준 연구 그룹, 엔지니어링 측정 표준 연구 부서, 국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (이하 "AIST"), Kawashima Natsumi 연구원, Hirai Akiko, Konori의 히스토리, 및 소장 및 연구원의 이사, 및 연구원, 및 연구원, 및 소장, Kinori 부국장, 및 연구원, 연구원, 연구원, 및 연구원, 연구원, 및 연구원, 및 연구원, 및 연구원, 연구원, 및 연구원, 및 연구원, 및 연구원 및 연구원, 연구원, 및 연구원 및 연구원, 연구원, 및 연구원, 및 연구원, 연구원, 및 연구원 및 연구원 Yoichi, 연구 부서 부국장불확실성참조 구형 렌즈의 경우 43 nm구형를 교정 할 수있는 기술을 개발했습니다 높은 정확도로

스마트 폰, 내시경 등에 설치된 카메라의 경우, 작을 때에도 고화질 이미지를 얻을 수있는 렌즈의 존재가 필수적입니다 렌즈 및 곡선 거울과 같은 구형 모양으로 광학 요소의 정확도를 향상 시키려면 표면 불균형을 나노 레벨로 줄일뿐만 아니라 NANO 레벨의 설계 모양과 절대 모양을 일치시켜야합니다 따라서, 설계된 모양과의 편차를 평가하기 위해 정밀하고 정확도로 처리 된 표면 형상을 측정해야한다 이를 달성하는 매우 정확한 모양 측정 장치에는 다음이 포함됩니다참조 구형 렌즈|라는 메커니즘이 있습니다 구형이 높은 표면을 참조하기 위해 구형은 측정의 정확도를 결정합니다

이번에는 레이저 간섭계를 사용하는 구형 교정 장치에서 임의의 볼 메소드라는 실질적인 방법을 사용하여 업계 임의의 임의의 임의의 실질적인 방법을 사용할 수 있습니다f 번호의 라이브 바카라 구형 렌즈를 쉽게 교정하기위한 시스템을 설정했습니다 또한 광학 시스템을 조정할 때의 오류 (오정렬)로 인한 측정 오류에 대한 자세한 분석에 의해 불확실성을 평가하는 방법을 확립했습니다 이를 통해 사용자는 43 nm의 측정 정확도로 F 숫자의 라이브 바카라 구형 렌즈를 교정 할 수 있습니다 앞으로, 우리는 고정식 광학 요소의 개발과 업계에서 사용되는 참조 구형 렌즈의 교정 시스템을 통한 제품 품질 관리의 발전에 기여할 것입니다

이 연구의 세부 사항은 2024 년 10 월 24 일에 제공 될 예정입니다엔지니어링의 광학 및 레이저"에서 온라인으로 게시 됨

소형 고성능 렌즈는 스마트 폰 카메라 및 헤드 장착 디스플레이에 사용됩니다 더 높은 정의 이미지를 얻기 위해 광학 요소의 정확도를 향상시키는 제조 및 평가 기술이 지속적으로 개선되고 있습니다

이러한 광학 요소의 모양은 해상도와 같은 성능에 영향을 미칩니다 필요한 사양을 충족시키기 위해 고정밀 가공 기술뿐만 아니라 설계에 따라 제조되었는지 정확하게 측정하고 평가해야합니다 이에 사용되는 모양 측정 장치는 측정 할 때 라이브 바카라 구형 렌즈를 나타냅니다 상업적으로 이용 가능한 고정식 형상 측정 기계 (레이저 간섭계)는 나노 미터 미만의 고해상도와 여러 나노 미터의 측정 성을 가지지 만 라이브 바카라 구형 렌즈의 구형 교정 정확도는 형상 측정 기계의 측정 정확도에서 병사의 병사입니다 또한, 제조 현장에서는 측정 목표에 맞게 다양한 F 숫자가있는 라이브 바카라 구형 렌즈가 필요하지만 AIST의 이전 구형 교정 방법, 동일한 F 숫자를 가진 두 개의 참조 구형 렌즈가 필요했으며 AIST가 소유하지 않은 F 숫자로 교정 할 때 클라이언트가 두 개의 스파이 적 Lens를 준비하지 못하는 문제가있었습니다

AIST는 레이저 간섭계를 사용하여 구형 교정 장치를 사용합니다두 개의 구형 표면 비교 3 위치 방법라는 원칙을 사용하여 사용자가 가져온 라이브 바카라 구형 렌즈의 구형을 교정하고 있습니다 2- 구체 비교 3- 위치 방법은 회전을 포함하여 3 개의 위치 관계에서 동일한 F 숫자를 가진 2 개의 구형 렌즈를 측정하여 각 구형 렌즈의 표면 모양을 교정 할 수있는 기술입니다 그러나 AIST에 F 숫자가 동일한 라이브 바카라 구형 렌즈가없는 경우 클라이언트는 동일한 F 숫자를 가진 두 개의 라이브 바카라 구형 렌즈를 준비해야하며, 중력으로 인한 회전 축을 정밀하게 식별하기가 어렵고, 정밀한 정렬이 필요하며, 라이브 바카라 형복 렌즈의 고화도 교정을 달성하기위한 몇 가지 도전이 필요합니다 따라서, 우리는 2- 구체 비교 3- 위치 방법을 대체하는 실제 라이브 바카라 구형 렌즈 교정 시스템을 확립하기위한 연구를 수행하고있다

이번에는 랜덤 볼 방법을 참조 구형 렌즈의 실용적인 교정 방법으로 도입했습니다 또한, 2- 구체적 비교 3- 위치 방법은 문제가되었으며, 측정에 영향을 미치는 오정렬로 인한 측정 오류에 대한 상세한 분석을 사용하는 불확실성 평가 방법을 설정함으로써 기존 방법과 동등한 불확실성으로 쉽게 교정 할 수있는 시스템을 실현했습니다

랜덤 볼 방법은 볼의 표면 모양을 반복적으로 측정하고 회전시키는 기술이며, 완벽한 구체를 사용하지 않고 실제 볼을 사용할 때와 동일한 결과를 얻을 수있는 기술입니다 우리가 개발 한 캘리브레이션 시스템에서, 구의 중심이 참조 구형 렌즈의 초점에 있도록 구체가 배치되고, 구 표면의 부분 표면 (부분 구형 표면)에 대한 라이브 바카라 구형 렌즈의 형상의 편차는 측정된다 (그림 1의 좌측) 그런 다음, 구체를 회전하여 부분 구형 모양과 라이브 바카라 구형 렌즈 모양 사이의 편차를 얻고 이들의 평균을 결정합니다 결과적으로, 각각의 부분 구형 표면의 표면 형태는 평균화되어 실제 구체와 관련하여 라이브 바카라 구형 렌즈의 형상을 편차하여 라이브 바카라 구형 렌즈의 절대 모양을 보정 할 수있게한다 이 구는 F 숫자의 라이브 바카라 구형 렌즈를 수용 할 수 있으므로 사용자는 두 개의 비싼 라이브 바카라 구형 렌즈를 준비 할 필요가 없습니다

예를 들어, 라이브 바카라 구형 렌즈의 교정과 같은 길이와 기하 모양을 측정 할 때 광의 파장을 라이브 바카라으로 광학 요소가 고정 된 위치를 정확하게 조정해야합니다 (정렬) 임의의 볼 방법을 사용하면 볼이 회전 할 때마다 정렬이 필요하며 측정 기기는 라이브 바카라 구형 렌즈의 공 초점 위치와 측정 기기 물체에서 수평 및 수직으로 이동할 수 있습니다 (그림 2) 이 오정렬은 기울기, 프레임, 디 포커스, 구형 구성 요소 등의 측정 오류를 유발합니다 따라서 우리는 이론적으로 오정렬과 측정 오류 사이의 관계를 분석하고 테스트했으며, 잘못 정렬로 인한 불확실성을 평가하는 방법을 설정했습니다 레이저 간섭계에서의 오정렬 효과에 대한 이전의 연구는 측정 기기가 설치되는 객체 공간에서 좌표계를 고려했지만, 분석 할 데이터가 카메라에 의해 획득 된 이미지라는 현실에 따라, 우리는 레저 간섭계 및 이미지 공정 시스템의 광학 시스템 프린지 이미지 획득을 고려하여 이론적 분석을 수행했다 결과는 오정렬의 영향이 이전 연구에서 생각한 것보다 작으며 정확한 조정이 필요하지 않다는 것을 발견했습니다 다른 한편으로, 라이브 바카라 구형 렌즈의 불완전 함으로 인해 오정렬의 영향이 명백 해져서 각 렌즈에 대한 실험적으로 오정렬의 영향을 평가해야 함을 나타냅니다 예를 들어, F 수의 075로 라이브 바카라 구형 렌즈를 교정 할 때이를 고려하여 불확실성을 평가하는 방법을 설정함으로써, 이전 연구는 수평 방향으로 13 nm의 정확도로 초점 위치를 조정하고 수직 방향에서 40 nm가 필요하다고 생각했습니다 그러나, 수평 방향으로 106 nm, 수직 방향으로 318 nm의 정확도를 갖는 조정에도 불구하고, 라이브 바카라 구형 렌즈의 구형은 43 nm의 불확실성으로 교정 될 수 있으며, 이는 종래의 것과 동일합니다

이러한 개발 기술을 사용한 교정 서비스가 시작될 때 광범위한 라이브 바카라 구형 렌즈를 교정하여 광학 구성 요소 관련 제조업체를위한 고정밀 광학 요소의 개발에 기여하고 제품 품질 제어의 발전에 기여할 수 있습니다 또한, 사용자가 자신의 레이저 간섭계로 객체를 측정 할 때, 현재 오정렬로 인한 측정 오류 분석 결과를 적용 할 수 있으므로 이전 연구에서 생각과 같이 정확한 조정없이 동일한 측정 정확도를 달성 할 수 있습니다

이번에 개발 된 교정 시스템 사용SI 추적 가능우리는 구형 특성의 표준 공급을 시작할 것입니다 또한,보다 편리한 방법으로서, 우리는 교정 된 AIST 참조 구형 렌즈와 비교하여 교정을 수행 할 계획입니다 또한, 우리가 개발 한 기술과 구형 모양은 업계에 배치 될 것입니다

게시 된 잡지 :엔지니어링의 광학 및 레이저
종이 제목 : 구형 Fizeau 간섭계에 대한 정렬 오류의 새로운 분석 및 랜덤 볼 테스트를 기반으로하는 구형 교정 시스템의 불확실성 평가
저자 : Natsumi Kawashima, Yohan Kondo, Akiko Hirai 및 Youichi Bitou
doi :https : //doiorg/101016/joptlaseng2024108646

불확실성

1993 년 국제 표준화기구 (ISO)가 발표 한 측정 불확실성 표현에 대한 안내서에 의해 정의 된 측정 신뢰성 측정 과거에는 "오류"는 측정의 신뢰성을 표현하는 데 사용되었지만 크기를 추정하는 방법은 균일하지 않았습니다 이 안내서는 국제적 통일 된 "불확실성"을 추정하는 방법으로 만들었습니다 "표준 불확실성"은 표준 편차로 표현 된 측정 결과의 "불확실성"을 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

구형

이상적인 구체에서 편차의 모양을 나타내는 색인 여기서, 최대 및 최소 편차 모양 사이의 차이 (피크 대 Vally 값)는 "구형"으로 정의됩니다[참조로 돌아 가기]

참조 구형 렌즈

광 간섭 현상을 사용하여 광학 성분의 모양을 정확하게 측정하기위한 라이브 바카라 렌즈 측정기구와 측정 기기를 비교하기위한 라이브 바카라으로 사용되므로 표면은 높은 정밀도로 연마되며 이상적인 구형 표면에 가까운 모양을 갖도록 만들어집니다[참조로 돌아 가기]

f 번호

렌즈의 초점 길이와 유효 직경의 비율로 정의 된 숫자는 이미지 밝기 및 렌즈 해상도와 같은 렌즈의 성능을 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

오정렬

측정 기기는 라이브 바카라 구형 렌즈 및 측정 기기의 공 초점 위치에서 수평 또는 수직으로 이동됩니다 (그림 2 참조)[참조로 돌아 가기]

두 개의 구형 표면 비교 3 위치 방법

라이브 바카라 구형 렌즈를 교정하는 기술 중 하나 다른 참조 표준없이 자신의 모양을 찾을 수있는 자체 교정 방법 동일한 F 숫자를 갖는 2 개의 구형 표면이 준비되고 (A 및 B) 회전을 포함한 세 가지 위치 관계를 사용하여 측정됩니다 먼저, 구형 표면 A의 초점 지점에 B를 배치 한 다음 측정 할 수있는 공 초점 지점에 B를 배치 한 다음 마지막으로 B를 뒤집어 측정하십시오 A와 B의 모양은 3 개의 위치에 대해 얻은 3 개의 간섭 프린지로부터 결정될 수있다[참조로 돌아 가기]

2- 구체 비교 3- 위치 방법에 대한 측정 절차

SI 추적 가능

추적 가능한 것은 문자 그대로 "추적 가능"을 의미합니다 측정 분야에서 측정에 사용되는 측정 기기는 보정 된 더 높은 표준으로 추적 될 수 있습니다 "SI Traceable"은 국제 단위 (SI)에서 표현 된 국가 메트릭 표준으로 이어지는 측정 기기의 교정 또는 측정 값을 나타냅니다[참조로 돌아 가기]