超精密光學

在元宇宙的議題帶動下使得虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)、混合實境(MR)產業積極發展。元宇宙的鏡片與精密光學用的鏡片雖有些不同,但都需要量測鏡片表面微結構輪廓與非球面輪廓,這些微結構樣品量測形狀精度要求需在次微米等級以下,加工件表面粗度也到達到奈米等級。接觸式量測方法是否會因為樣品材質問題導致探針與樣品的接觸力造成表面刮傷?樣品如直角三角形之垂直斷面,接觸針在重複量測過程中是否會讓觸針發生崩角?量測樣品表面是斷差微結構導致觸針磨耗與樣品刮傷?因為精度要求已達到次微米或是奈米,這個問題值得做討論。

日本三鷹光器公司(Mitaka Kohki Co., Ltd.)的雷射表面輪廓儀採用非接觸式方式量測樣品表面形貌,量測儀器優勢在2D或3D掃描量測大行程工件、量測軸每個軸向都配備光學尺對樣品做高密度取點、奈米精度樣品掃描、以及符合ISO 25178-605規範之非接觸式點雷射自動聚焦掃描表面輪廓量測儀。

例如精密模具上表面刻有微結構,如果要量表面輪廓則需要一台輪廓儀或3次元量測儀。如果要看細部微結構還要添購粗度計,雷射顯微鏡,或是干涉儀之類高階量測儀。如果樣品是透明材質、表面光滑粗度Ra值為nm等級、樣品表面硬度不高且具有彈性材質、是否有適合的量測儀器可以解決上述問題?

使用三鷹光器量測儀器1台就就可以完成上述量測困擾,而且相同量測手法沒有機差問題。

我們來舉個量測範例說明,精密模仁或精密模具,因為精密相對價格也就比一般模具來的貴重,因為精密所以關鍵尺寸就必須能被精準掌握,所以表面形貌的控管多用接觸式輪廓計或粗度計來完成,但接觸式輪廓粗度計的接觸針是否會因為操作過程中發生探針崩角而刮傷模具表面。

圖(1)是一個精密的模具表面,粗度計量測樣品表面粗度Ra值小於10奈米(Ra<0.01um),當使用三鷹光器NH-3Ns量測儀的100物鏡觀察模具表面,發現了模具中心點有十字型刮痕,因未刮痕並不明顯,裸視樣品表面也不易觀查到刮痕。

圖(1) NH-3N x100物鏡觀察

圖(2)使用NH-3Ns x100物鏡量測刮痕中心點3D的位置圖,掃描面積40x40 um,樣品中心點刮痕的表面輪廓被精準掃描,從3D彩虹圖來看刮痕深度約0.55um。

圖(2) 模具刮痕位置40x40 um 3D掃描輪廓圖

圖(3)的輪廓圖是將圖(2)之3D數據做2D局部斷面解析,從圖形觀察有2道明顯刮痕,刮痕深度約0.05um,寬度約2um,從這個量測結果發現到三鷹光器量測儀器可掃描到樣品表面微細刮痕。

圖(3) 從圖(2) 3D輪廓圖做2D斷面輪廓解析

三鷹光器的量測儀器的量測原理是符合ISO 25178-605之點雷射自動聚焦法(Point Autofocus Probe),XYZ 3軸都有光學尺,量測精度有保證,無論是透明材質或是黑色吸光材料,三鷹光器量測儀器都有優異的數據表現。

希望樣品量測精度達到次微米(sub micron)、不希望樣品表面有量測刮痕,志隆國際科技為您找到最佳解決方案。

量測產品範例

超精密加工產業服務對象包含:

  • 光學鏡片廠商

    非球面鏡片與模仁輪廓粗度評價
    適合機種:NH-3SP

    鏡片嵌合輪廓,BARREL輪廓
    適合機種:MLP-3SP

  • 隱形眼鏡廠商

    隱形眼鏡輪廓,模仁微結構輪廓
    適合機種:PF-60

  • 元宇宙開發用元件

    虛擬實境(VR)鏡片,擴增實境(AR)鏡片,菲涅爾透鏡(Fresnel Lens)
    適合機種:MLP-3

  • 汽車鏡片

    抬頭顯示鏡片HUD,自由曲面鏡片(Free Form)
    適合機種:NH-5N

另外如果您的量測工件表面形貌希望用非接觸式方法,現有接觸式觸針在量測工件上有測試瓶頸,觸針損耗率過高想改用非接觸式方式降低耗材成本,影像量測方式精度已經無法滿足需求,歡迎與我們聯繫。