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光学部品の製造および試験とは、光学部品の製造と試験を行うプロセスです。これには、幅広い製造手順と光学試験構成が含まれます。
従来の球面レンズの製造は、通常、ガラスブランクを研削して光学部品の粗い形状を作ることから始まります。 [ 1 ]これは、例えばリングツールで行うことができます。次に、レンズ表面を最終形状に研磨します。これは通常、ラッピングによって行われます。ラッピングとは、研磨剤と液体の混合物を挟みながら、粗いレンズ表面を目的の表面形状のツールに回転させてこすりつけることです。通常、レンズ表面を研磨するために、彫刻されたピッチツールが使用されます。研磨剤の混合物はスラリーと呼ばれ、通常は水に酸化セリウムまたは酸化ジルコニウムを溶かし、レンズに付着せずにピッチツールの動きを容易にするために潤滑剤を添加して作られます。スラリー中の粒子サイズは、目的の形状と仕上げを得るために調整されます。
ラッピングの種類には、遊星ラッピング、両面ラッピング、円筒ラッピングなどがあります。[ 2 ]
研磨工程では、レンズが所望の形状に加工されているか、また最終的な形状が許容精度内で正しい形状になっているかを確認するために、レンズのテストが行われることがあります。光学面の正しい形状からのずれは、通常、都合の良い波長（レンズが使用される波長、または光源が利用可能な可視光の波長など）における波長の分数で表されます。安価なレンズでは、形状のずれが数波長（λ、2λなど）にもなる場合があります。より一般的な工業用レンズでは、ずれは波長の4分の1（λ/4）以下です。レーザー、干渉計、ホログラフィーなどの用途で使用される精密レンズは、波長の10分の1（λ/10）以下の公差を持つ表面を備えています。レンズは、表面形状に加えて、表面品質（傷、ピット、斑点など）と寸法精度に関する要件も満たす必要があります。
非従来型の技術としては、単点ダイヤモンド旋削（SPDT）や磁気レオロジー仕上げ（MRF）などがある。[ 3 ]
遊離研磨は、研磨前に材料の表面を研削する技術です。これは、光学ワークピースの表面から小さな材料のチップを研削するために、小さな研磨粒子を使用することを伴います。研磨粒子は遊離研磨材として知られています。粒子は液体スラリーに添加され、研削板と材料の間に入ります。研削板と材料の間を滑りながら研磨が行われます。[ 4 ]
研削後には、研磨材の粒度に応じてわずかな表面粗さが生じます。また、材料の表面下では、表面下損傷（SSD）と呼ばれるわずかな亀裂が生じます。[ 4 ]
表面粗さや表面下の損傷を軽減するために、より細かい粒度での追加研削を行うことができます。[ 4 ]通常、2段階または3段階の研削が行われ、2段階目と3段階目では粒度が小さくなります。たとえば、一般的な粒度段階のセットは、30マイクロメートル、次に15マイクロメートル、次に9マイクロメートルです。別の一般的な粒度段階のセットは、20マイクロメートル、次に12マイクロメートル、次に5マイクロメートルです。[ 4 ]
研磨剤の種類には、酸化アルミニウム、工業用ダイヤモンド、炭化ケイ素などがあります。ダイヤモンドは通常、非常に硬い材料や特定の結晶を研磨する場合にのみ使用されます。[ 5 ]
光学部品は、研磨粒子、流体キャリア、およびオプションの添加剤のスラリー中で研磨されます。[ 6 ]使用できる研磨粒子の種類には、酸化セリウム(IV)、ダイヤモンド、酸化アルミニウム、およびコロイドシリカなどがあります。[ 6 ]オプションの添加剤には、懸濁剤、潤滑剤、および洗剤などがあります。[ 6 ]
光学部品に使用できる材料は多岐にわたり、各種ガラス、溶融石英、シリコン、水晶などがあります。[ 7 ]フッ化カルシウム（CaF2 ）は光学材料として使用できますが、割れやすく傷つきやすいという欠点があります。[ 7 ]
光学部品の仕様は、その種類によって異なります。
プリズムの仕様には、ピラミッド誤差、ビーム経路、ビーム変位と偏向、ベース角度、ルーフエッジチップ、波面、偏光が含まれます。[ 8 ]
非球面レンズの仕様には、許容誤差付きベース半径、円錐係数と多項式係数、最適適合球面基準、サグ表基準、サグ誤差許容値、傾斜誤差対帯域幅、指定されたテストによる波面、傾斜、および偏心が含まれます。[ 8 ]
光学コーティングの仕様には、開口、反射、透過、吸収、位相シフト、密着性、耐摩耗性、損傷閾値などが含まれます。[ 8 ]
光学技術者は、最小厚さを下回ることによる回復不能な損失を避けるため、許容範囲内の最大厚さで光学部品の他のすべての仕様を満たすよう努めている。[ 9 ]
表面品質とは、光学部品の表面の状態のことです。傷やピットなどの欠陥の有無を示します。[ 10 ]通常は、スクラッチ・ディグ（SD）仕様に基づいて評価されます。[ 11 ]
表面品質を規定する規格には、米国軍事性能仕様書MIL-PRF-13830BおよびISO 10110があります。[ 10 ] MIL-PRF-13830Bは以前はMIL-O-13830aでした。その他の規格には、正式には非アクティブでコーティングにのみ適用されるMIL-C-48497aおよびMIL-F-48616があります。[ 11 ]これら3つの軍事規格はすべて、二乗平均平方根粗さ、傾斜誤差、リップルなどの統計的表面パラメータの仕様がありません。[ 11 ] MIL-PRFの拡張および改良版はANSI/OEOSC OP1.002規格です。[ 11 ]
フィゾー干渉計は、光学製造で使用される標準的なタイプの干渉計です。[ 12 ]
スティッチング干渉法は非球面レンズの検査に使用できます。これは、サブアパーチャテストを実行し、それらを繋ぎ合わせて単一の高解像度画像を作成するものです。[ 13 ]