光学图纸——面形_ABC、RMS、pv、power、N、△​N

1、面形

1.1 总则

     面形偏差的公差由最大可允许弧矢偏差、不规则性、旋转对称不规则性表示。另外，还可以用测量面形偏差的3项均方根rms的公差（RMSt、RMSi、RMSa）表示。

用样板检验时，面型偏差的公差包含三项：N(光圈数power)，△1N(像散偏差)，△2N(局部偏差)。

N——半径偏差：被测光学表面曲率半径 与 参考表面曲率半径之差，这种偏差产生一定数量的光圈。

△1N——像散偏差：被测光学表面在相互垂直方向上的曲率半径 相对 参考光学表面曲率半径的偏差不相等，这种偏差体现在相互垂直方向上的干涉条纹数量不等。

△2N——局部偏差：被测光学表面的局部区域相对于参考光学表面的表面，这种偏差在任一方向上产生局部不规则的干涉条纹。以局部不规则干涉条纹对理想光滑条纹的偏离量e与相邻条纹间距H的比值(△2N=e/H)来度量。

用干涉仪检验时，PV值和rms值仅仅在实际的检验区域内计算给出。

1.2 标识方法

ISO 10110-5/ GB/T 2831-2009标准中面型偏差为如下三种形式之一：3/A(B/C)，3/A(B/C)RMSx<D，3/-RMSx/D（x代表t,i,a）。

上式“3”是面型偏差的代码，A为弧矢偏差，B为不规则度（IRR），C为旋转对称不规则度（RSI），RMSt为均方根总偏差，RMSi为均方根不规则度，RMSa为均方根不对称性。

1）A（sag）：可允许的最大被测光学表面曲率半径与参考表面曲率半径之差，一个光圈对应λ/2。

2）B（IRR）：可允许的最大不规则度性值，或对应的以像散偏差表示的光圈数。

3）C（RSI）：可允许的最大的旋转对称不规则性或局部偏差表示的光圈数。

4）RMSt：可允许的最大均方根总偏差，指被测光学表面与标称理论球面之间的均方根偏差。

4）RMSi：可允许的最大均方根不规则度，指被测光学表面与拟合球面之间的均方根偏差。

5）RMSa：可允许的最大均匀方根不对称性，指被测光学表面与拟合非球面之间的均方根偏差。

1.3 PV、RMS、power值与ABC值得关系

现代干涉仪的输出参数值，除提供干涉图、二维图形及三维等高图外，一般会给出PV、RMS、power三个值。

干涉仪（比如ZYGO干涉仪）输出界面上设置由ISO 10110-5窗口，测试结束并给出的PV、RMS、power值后，仪器该ISO窗口，仪器将给出SAG、IRR、RSI等数值，分别对应A、B、C值。

如果干涉仪没有提供ISO 10110-5窗口所给出的数值，仅按PV、RMS、power值只能给出A值，即power=A值或sag值，而其他没有直接对应关系。

1.4 PV、power与N、△N的关系

实际被测波前的PV有以下两个含义

1）波前的最高、最低点的差；

2）波前移出（减去）最佳拟合球面后PV值。

一般power值定为N，移除power值后的PV值为△N。

a、当被测表面较好时，power值等于或近似等于PV，则PV值或power值等于N.

b、当被测面较差或很差时，则一般power值都很小，故将PV值直接作为△N。实际上，此时N值已无意义或不作为要求，只对△N有要求。

c、当被测平面质量一般时，power值仍为N，△N无法得到准确结果，一般可近似视为PV值减去power值的结果作为△N的参考。

2、Zygo干涉仪数据

2.1 干涉仪品牌

     目前行业内的面型检测干涉仪产品，主要是Nikon、Zeiss和Zygo三个品牌。干涉仪工作原理在此不赘述。以下是Zygo的激光干涉仪检测报告示例，包含PV数据、PVr数据（zernike拟合）、3D、XY轴剖面曲线图等。

2.2 PVr数据

      当今干涉仪中使用的探测器的空间分辨率不同，噪声、鬼像条纹和亮点都会对它产生影响。因此，PV经常被错误地表示为比表面的“真实”形状大得多的数字。如果使用一些滤波方法去除人为影响或噪声，则不容易保证测量的再现性；而且目前，滤波方面没有国际标准。

       PVr是新提出的稳健振幅参数，它结合了36阶Zernike拟合的PV值和残差的均方根。PVr对结果提供了自动过滤，对系统分辨率不敏感，并与成像性能直接相关（通过Marechal判据）。建议使用PVr来代替PV。

     它的计算公式为：36阶zernike拟合的PV值+3倍残差均方根值（去除36项zernike拟合面形后的残差rms）。

作者QQ及微信：49922779