日本产业技术研究院 (AIST) 的研究人员与松下生产工程有限公司 (Panasonic Production Engineering Co, Ltd) 合作开发了一种球体直径测量技术，其精度达到了世界最高水平。

近年来，在车载摄像头和内窥镜等高清图像必不可少的领域，光学元件越来越多地采用自由形状的几何形状来增强光学性能。对于自由曲面透镜和反射镜，至关重要的不仅是将表面轮廓偏差降至纳米级，而且还要确保绝对形状（包括曲率半径）与纳米级的设计形状一致。实现这一目标不仅需要纳米级加工技术，还需要匹配或超越纳米级加工精度的形状测量技术。

自由曲面透镜和反射镜等光学元件的轮廓仪绝对形状测量的精度取决于用作测量仪器参考的球体直径的校准精度。到目前为止，球体直径的校准精度的不确定度约为100 nm至200 nm，这并不优于自由曲面轮廓仪的测量分辨率和重复性。在这项研究中，我们开发了一种球体直径校准方法，使用配备有低接触力探针系统和硅量块作为参考的微坐标测量机（μ-CMM）。该方法能够测量不确定度为 15 nm 的球体直径。通过使用该球体作为自由曲面轮廓仪的参考，有望提高自由曲面测量的精度。

这项研究的详细信息发表于精密工程2024 年 12 月 7 日。

在先进工业和基础研究中，实现具有纳米级形状精度保证的光学元件变得越来越重要。例如，提高球面和非球面镜片形状的精度是提高智能手机中使用的紧凑型相机镜头、支持高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶（AD）的车载相机镜头以及内窥镜镜头性能的持续需求。在半导体光刻设备和基础科学领域，如同步辐射装置X射线，这些应用所需的聚焦镜已从球面演变为非轴对称和非球面形状，要求的形状精度达到纳米级精度。这些光学元件的设计每年都变得越来越复杂，朝着旨在最大限度地减少像差的自由形状发展。要实现纳米级精度的自由曲面光学元件，不仅需要先进的抛光和加工技术，还需要高精度的形状测量和评估技术。例如，如果可以精确测量制造的透镜与其设计形状的偏差，则可以开发超精密加工技术来纠正纳米级的这些偏差。

期刊：精密工程
标题：使用硅量块作为参考标准，通过微坐标测量机对球体进行两点直径校准
作者：Yohan Kondo、Akiko Hirai、Toshiharu Katsube、Natsumi Kawashima 和 Youichi Bitou
DOI：https://doiorg/101016/j precisioneng202412003