[发明专利]光学加工用抛光盘的光顺能力评价方法

说明书

技术领域

本发明属于光学精密检测技术领域，尤其涉及一种抛光工具光顺能力的评价方法。

背景技术

在当代光学加工中，通常使用计算机控制表面成形(简称CCOS)的方法来加工大中型镜面。CCOS技术使用一个比工件小很多的工具，沿特定路径在工件表面运动，通过控制工具在每一点的驻留时间，达到修正面形的效果。由于工具的运动路径是一定的，而且工具的直径比较小，抛光过程会产生周期性的波动，进而在工件表面产生中高频误差。图1中示出了某次实际应用CCOS抛光后工件的面形误差分布图，由图1可见，尽管CCOS抛光后面形误差的值比较小，但是我们可以明显地看到工件表面有规律性的纹路。通过将图1中不同频率成分的误差分离开来，可以得到分别如图2～图4所示的低、中、高频误差成分分布图。由于中高频误差会影响光学元件的成像质量，可以使用抛光盘进行光顺的方法来消除中高频误差。

现有技术中进行光顺的原理如图5所示。由图5可见，光顺的过程是很自然的，抛光盘作用在高低起伏不同的工件光学表面，如果抛光盘具有足够的硬度，那么光顺时其将跨越两个相邻高点之间的低洼区，此时，光学表面高点受到的压力比低点受到的压力大；在同样的抛光条件下，高点的去除率也大于低点的去除率，高低点之间的差距随着抛光的进行而减小，从而达到去除中高频误差及光顺面形的效果。

在光顺过程中，根据抛光盘材料和结构的不同，可以将通常使用的抛光盘分为两种：沥青抛光盘(简称沥青盘)和刚适应盘。沥青盘的使用可以追溯到人们开始加工光学镜面的时代，在刚性基板的表面贴上一层抛光沥青，就形成了沥青盘。由于沥青有一定的弹性，因而在抛光过程中可以在一定程度上适应光学镜面的变化。刚适应盘的结构相对复杂，它由刚性基板、非牛顿液体和抛光膜组成。在高频应力的作用下，非牛顿液体表现出固体的性质；而在低频应力的作用下，非牛顿液体则表现出液体的性质。所以在抛光的时候，刚适应盘能够很好地适应低频镜面的变化，同时对镜面上的中高频成分具有良好的光顺效果。

尽管针对光顺的实际应用，研究者提出了各种各样的方法来消除中高频，但是长期以来很少有人明确地建立光顺过程与抛光工具特性之间的联系，直到参数化光顺模型的出现。

对于用作抛光工具的沥青抛光盘和刚适应盘来说，工具的硬度会影响工具和工件之间的压力分布。假设初始面形误差由式(1)给出的正弦面形方程来描绘，由Bridging模型可知，工件表面压力在一维方向的分布P(x)可以表示为式(2)。

error(x)＝PV(1-sin(2π·ξ·x))                        (1)

P(x)=Pnominal+κtotal·error(x)=Pnominal+11κelastic+1κothers·error(x)---(2)]]>