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1、第六章第六章 光学零件通用技术要求光学零件通用技术要求徐均琪徐均琪西安工业大学西安工业大学第一节第一节 对光学玻璃的要求对光学玻璃的要求第二节第二节 对光学零件的要求对光学零件的要求n透镜透镜曲率半径及面形精度曲率半径及面形精度中心误差中心误差外圆直径及公差外圆直径及公差厚度及公差厚度及公差表面粗糙度表面粗糙度表面疵病表面疵病气泡度气泡度n棱镜棱镜角度及直线尺寸误差角度及直线尺寸误差屋脊棱镜误差屋脊棱镜误差非圆形零件的保护性倒角非圆形零件的保护性倒角平面度平面度分辨率分辨率研磨表面的粗糙度研磨表面的粗糙度抛光表面的疵病抛光表面的疵病气泡度气泡度一、气泡度一、气泡度qn限定气泡大小，可以不限制也
2、可以限制数量限定气泡大小，可以不限制也可以限制数量 nq=0.01 nq=0.013n分区限制气泡大小和数量分区限制气泡大小和数量 nq=(5)0+ (10)0.023+0.035n限定气泡总面积限定气泡总面积nq= 1/20n既规定气泡的总面积，又限制气泡的大小既规定气泡的总面积，又限制气泡的大小nq=0.30.1/6面形如何检验？面形如何检验？二、表面二、表面形状公差形状公差方案之方案之1 1：球径仪测量曲率半径球径仪测量曲率半径方案之方案之2:2:轮廓仪测量面形轮廓仪测量面形方案之方案之3:3:光圈检验光圈检验n对对光圈数光圈数N和和局部光圈局部光圈N的要求的要求n光波在被检光学表面与参
3、考光学表面光波在被检光学表面与参考光学表面间由于干涉所形成的条纹。它表示被间由于干涉所形成的条纹。它表示被检光学零件表面检光学零件表面曲率半径误差曲率半径误差。表面形状公差表面形状公差（N 、N）n被检光学零件表面与参考光学表面由干被检光学零件表面与参考光学表面由干涉所形成的干涉条纹的不规则程度，它涉所形成的干涉条纹的不规则程度，它表示面形精度。表示面形精度。nN应由光学设计确定。应由光学设计确定。nN和和N的取值应协调一致。一般的取值应协调一致。一般N=（）（）N曲率半径及面形精度曲率半径及面形精度三、标准样板精度等级三、标准样板精度等级Rn标准样板的精度标准样板的精度R分为分为A、B两级。
4、两级。精精度度等等级级标准样板的曲率半径标准样板的曲率半径R0.55510103535350350100010004000半径允差半径允差R(m)相对相对R名义尺寸的百分比名义尺寸的百分比A0.51.02.00.020.030.03R/1000B1.03.05.00.030.050.05R/1000n透镜表面的曲率半径应该符合国标规定。透镜表面的曲率半径应该符合国标规定。nn n的取值为的取值为1000,500,250,125,1000,500,250,125,公比公比四、曲率半径四、曲率半径R五、表面粗糙度五、表面粗糙度 轮廓最大高度轮廓最大高度Ry 微观不平度十点高度微观不平度十点高度RZ
5、注意：在光学零件图中，除特别指明外，一般为注意：在光学零件图中，除特别指明外，一般为R Ra a。 轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差Ra 轮廓均方根偏差轮廓均方根偏差Rq六、表面疵病六、表面疵病 n表面疵病主要是标注擦痕、麻点及破边表面疵病主要是标注擦痕、麻点及破边 n一般标注是对其允许的个数和最大面积一般标注是对其允许的个数和最大面积（mm2） 做出限制，标志为做出限制，标志为 B/GJ G代表允许的表面疵病数目；代表允许的表面疵病数目； J代表表面疵病的面积。代表表面疵病的面积。n比如比如B/；C；P 0.5 七、抗激光破坏阈值七、抗激光破坏阈值 n抗激光破坏阈值，一般是指镀膜后光学抗激光
6、破坏阈值，一般是指镀膜后光学零件（或玻璃元件）受到激光辐射后，零件（或玻璃元件）受到激光辐射后，导致表面导致表面破坏概率为零破坏概率为零的最大能量密度的最大能量密度或功率密度或功率密度 。n脉冲激光脉冲激光n连续激光连续激光Spectroscope 1Nd:YAG LaserHe-Ne LaserAttenuatorSpectroscope 2Energy meterHigh reflector探测器探测器2Sample holder激光损伤阈值测试系统激光损伤阈值测试系统计算机探测器探测器1薄膜表面实时显示开始测试测试结果：LIDT=J/cm2PJ/cm2八、中心公差八、中心公差n中心差：光
7、学表面定心顶点处的法线中心差：光学表面定心顶点处的法线对基准轴的偏离量，以面倾角表示对基准轴的偏离量，以面倾角表示n光轴光轴n几何轴几何轴n基准轴基准轴中心误差中心误差(1)n1-基准轴基准轴;2-光轴光轴;3-几何轴几何轴1、以透镜边缘面的对称轴为基准轴。、以透镜边缘面的对称轴为基准轴。 中心误差中心误差(2)n1-基准轴基准轴;2-光轴光轴;3-几何轴几何轴2、以透镜边缘面与光学表面交线圈中心、以透镜边缘面与光学表面交线圈中心P和该光和该光学表面球心学表面球心C1的连线为基准轴。的连线为基准轴。 中心误差中心误差(3)n1-基准轴基准轴;2-光轴光轴;3-几何轴几何轴3、以过透镜边缘面和端
8、平面交线圆中心、以过透镜边缘面和端平面交线圆中心P的该圆平的该圆平面的法线为基准轴。面的法线为基准轴。 中心误差中心误差(4)n1-基准轴基准轴;2-光轴光轴;3-几何轴几何轴4、以光学表面球心、以光学表面球心C1和边缘面与一选定平面和边缘面与一选定平面交线圆中心交线圆中心P的连线为基准轴。的连线为基准轴。 九、外圆直径及公差九、外圆直径及公差十、透镜厚度及公差十、透镜厚度及公差十一、圆形零件的保护性倒角十一、圆形零件的保护性倒角十二、棱镜和平板的角度十二、棱镜和平板的角度 n折射棱镜折射棱镜 由两个相交的折射平面所组成的透由两个相交的折射平面所组成的透明介质零件称为折射棱镜。明介质零件称为折
9、射棱镜。n光线偏折光线偏折n色散色散n棱镜的分类棱镜的分类n反射棱镜反射棱镜 为了使两面角镜的二面角不变，把两个反射为了使两面角镜的二面角不变，把两个反射面做在同一玻璃上。这样把两个或多个反射面做面做在同一玻璃上。这样把两个或多个反射面做在同一玻璃上的光学零件叫反射棱镜在同一玻璃上的光学零件叫反射棱镜( (有时为一个有时为一个反射面反射面) ) 。 简单棱镜、屋脊棱镜、复合棱镜简单棱镜、屋脊棱镜、复合棱镜n光路转折光路转折n正象正象 除了光圈、局部光圈、样板精度等级、粗糙度、除了光圈、局部光圈、样板精度等级、粗糙度、表面疵病和气泡度外，对棱镜还有其他要求。表面疵病和气泡度外，对棱镜还有其他要求
10、。对棱镜的要求对棱镜的要求RN NBq 光线由棱镜的入射面垂直入射，光线由棱镜的入射面垂直入射，光线在出射前对出射面法线的偏离称光线在出射前对出射面法线的偏离称为棱镜的光学平行差。为棱镜的光学平行差。第一光学平行差第一光学平行差第二光学平行差第二光学平行差对棱镜的其他要求对棱镜的其他要求n1.1.光学平行差光学平行差棱差的分类棱差的分类2、屋脊棱镜的双像差、屋脊棱镜的双像差棱镜的其他要求棱镜的其他要求保护性倒角保护性倒角最短棱最短棱边长度度二面角倒角二面角倒角宽度度三面角倒角三面角倒角宽度度倒倒 角角 位位 置置3-60.1 + 0.10.4 + 0.3倒角面垂直于二面角的二倒角面垂直于二面角
11、的二等分面；等分面；三面角倒角面垂直于三面三面角倒角面垂直于三面角中每个二面角的二等分角中每个二面角的二等分面交面交线；三面角的倒角三面角的倒角宽度是指倒度是指倒角后的三角形中最角后的三角形中最长边的的长度。度。6100.2+0.21.0+0.410300.4+0.31.5+0.530500.6+0.42.0+0.6500.8+0.52.5+0.83、反射镜、反射镜n是以它的反射面对于预定光束产生转折是以它的反射面对于预定光束产生转折成像的光学元件。成像的光学元件。n按形状分为：平面、球面、非球面按形状分为：平面、球面、非球面n按反射面位置：内反、外反按反射面位置：内反、外反n按反射程度：全反
12、、半透半反按反射程度：全反、半透半反4、分划元件、分划元件n在一个表面上制有一定标志，分划或特在一个表面上制有一定标志，分划或特定图案的光学零件，统称为分划元件。定图案的光学零件，统称为分划元件。n按用途：分划板、光学度盘、光学码盘、按用途：分划板、光学度盘、光学码盘、分辨率板、星点板等。分辨率板、星点板等。5、玻璃平板和光楔、玻璃平板和光楔n由两个相互平行的光学平面构成的光学由两个相互平行的光学平面构成的光学零件统称为玻璃平板。零件统称为玻璃平板。n光楔是由两个光学平面间夹一小角度光楔是由两个光学平面间夹一小角度（一般小于（一般小于11）所构成，常用于光学测）所构成，常用于光学测微器及补偿器
13、上。微器及补偿器上。平板零件的类型不平行度滤光镜保护镜高精度一般精度3-11-10分划板表面涂层的反射镜背面涂层的反射镜10-1510-152-30光楔精度 公差高精度中等精度一般精度(0.2-10)(10-30)(30-1 )十三、对光学部件的技术要求十三、对光学部件的技术要求n1. Nn2. Nn3. Bn4. n5. 、n6. q十四、光学零件表面处理十四、光学零件表面处理n（一）膜层种类及符号（一）膜层种类及符号序号序号123456789薄薄膜膜符符号号薄膜薄膜类别内反内反射膜射膜外反外反射膜射膜分束膜分束膜 滤光膜光膜 保保护膜膜 导电膜膜 偏振膜偏振膜涂黑涂黑减反膜减反膜n（二）镀
14、制方法及符号（二）镀制方法及符号n1.1.溶液沉淀法溶液沉淀法 r 5. r 5. 阴极溅射法阴极溅射法 Y Yn2.2.酸蚀去碱法酸蚀去碱法 R 6. R 6. 加热熔化法加热熔化法 G Gn3.3.电解氧化法电解氧化法 D 7. D 7. 气体沉淀法气体沉淀法 Q Qn4.4.真空蒸镀法真空蒸镀法 F 8. F 8. 喷刷及其他方法喷刷及其他方法 B B十五、光学零件图十五、光学零件图n光学零件图应在右上角画出光学零件图应在右上角画出“对对材料的要求材料的要求”，“对零件的要求对零件的要求”专用表格。表中没有要求的项目，专用表格。表中没有要求的项目，画一短线画一短线“-”表示，特殊要求的表
15、示，特殊要求的项目画项目画“*”表示，并加以说明，表示，并加以说明，仅做工艺参考的要求加圆括号。仅做工艺参考的要求加圆括号。n 光学零件曲率半径标注光学零件曲率半径标注n 光学零件图上一般用图形和文字表光学零件图上一般用图形和文字表明倒角要求。如倒角尺寸小于明倒角要求。如倒角尺寸小于2mm，可不绘制倒角图形，引出细实线标注；可不绘制倒角图形，引出细实线标注；不允许倒角的棱应说明。不允许倒角的棱应说明。n棱镜零件图上若未画棱的倒角图形，棱镜零件图上若未画棱的倒角图形，则所标注尺寸一律为倒尖棱尺寸。则所标注尺寸一律为倒尖棱尺寸。n非球面光学零件图上，应根据需要非球面光学零件图上，应根据需要列出曲线
16、方程式，必要时可列出坐标值。列出曲线方程式，必要时可列出坐标值。n光学零件图上，零件的有效口径如光学零件图上，零件的有效口径如对称于表面形状分布，则应在所列的对称于表面形状分布，则应在所列的栏内标明。栏内标明。n1.用样板检验球面光学零件时，若被用样板检验球面光学零件时，若被检表面的公称曲率半径为检表面的公称曲率半径为R R，检验所用的，检验所用的光波波长为光波波长为，检验得到的光圈数为，检验得到的光圈数为N N，被检光圈范围的直径为被检光圈范围的直径为D D，试推导零件表，试推导零件表面曲率半径偏差与光圈数的关系。面曲率半径偏差与光圈数的关系。 作业：作业：n2.说明光学零件图上以下符号的含义：说明光学零件图上以下符号的含义：nq=0.023nq=(5) 0.023+ (20) 0.055 + 0.085nq=0.50.1/10
