光學(xué)元件技術(shù)要求國際新標(biāo)準(zhǔn)及其在我國推行與研究現(xiàn)狀

1光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024

概況背景基本內(nèi)容及簡要說明值得關(guān)注的若干問題推行及研究現(xiàn)狀結(jié)論基本內(nèi)容2光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024

學(xué)習(xí)基本內(nèi)容ISO10110:共13部分ISO10110AUser’sGuideANSIPH3.617-1980BS4301:1991國內(nèi)一些標(biāo)準(zhǔn)：光學(xué)設(shè)計手冊，20193光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20242.背景組織體系1947年成立ISOTC172－光學(xué)元件與光學(xué)儀器

(1979)(9)SC1－基本標(biāo)準(zhǔn)

WG1光學(xué)檢驗

WG

WG2光學(xué)制圖

WG3環(huán)境檢驗4光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024起草與頒布?ISO/TC172/SC1/WG2/于1979年起草“光學(xué)制圖表示法”?定名為ISO10110?依據(jù)DIN3140

差異*表面粗糙度;*干涉波面描述;…..?1980年4月16日通過?2019年發(fā)布1,2,3,5,6,7,9,102019年發(fā)布4,8,11,12,135光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024ISO10110OpticsandOpticalInstruments-PreparationofDrawingforOpticalElementsandSystems.

光學(xué)元器件與儀器—光學(xué)元件及系統(tǒng)圖紙繪制

6光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024

該標(biāo)準(zhǔn)文件全面制定了用于光學(xué)加工與檢驗光學(xué)元件及系統(tǒng)的技術(shù)圖紙繪制及其技術(shù)要求的總的技術(shù)規(guī)范。7光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20243.基本內(nèi)容與說明3.1基本內(nèi)容

ISO10110包括十三個部分，大致分四個方面：第一，一般規(guī)范：Part1概述第二，光學(xué)材料缺陷，包括：

Part2應(yīng)力雙折射

Part3氣泡與雜質(zhì)

Part4非均勻性與條紋8光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024

第三，表面特性，包括：

Part5表面面形偏差

Part6中心偏差

Part7表面缺陷公差

Part8表面微觀輪廓第四，其他規(guī)定，包括：

Part9表面處理與鍍膜

Part10透鏡元件數(shù)據(jù)的列表表示

Part11非公差數(shù)據(jù)

Part12非球面

Part13激光輻射損傷閾值9光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20243.2一般規(guī)范基本規(guī)定：波長：546.07nm

單位：mm

溫度：22°±2°

視圖：陰影線；無陰影線軸線：旋轉(zhuǎn)軸中心線

光軸尺寸方面：曲率半徑：R

，Rcx，Rcc，Rcy

特別注意直徑或標(biāo)出e

倒棱:

0.30.110光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024材料說明：一般說明：廠家玻璃類型國際玻璃編碼折射率與阿貝數(shù)材料特性：折射率公差透過率均勻性條紋等附加說明：倍率視場焦平面等17項11光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20243.3列表說明各部分內(nèi)容所在部分編碼解說ISO10110-20／A0／=材料應(yīng)力雙折射的編碼號A=最大光程差（OPD）,以nm/cm為單位ISO10110-31/N×A1/=材料氣泡及雜質(zhì)編碼號N=氣泡和/或雜質(zhì)數(shù)目A=氣泡分級數(shù)（尺寸），以mm為單位所允許缺陷最大尺寸截面面積的平方根ISO10110-42/A；B2/=材料非均勻性和條紋編碼號，A=非均勻性級數(shù)，B=條紋級數(shù)12光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024ISO10110-53/A（B/C）;3/（B/C）3/A（-/C）;3/A（B）;3/-;3/A（B/C）RMSX∠Dall￠）3/=表面形狀偏差編碼號；其余見后說明ISO10110-64/б/

τ/б（L）

4/定中心偏差編碼號б=面傾向τ=膠合楔角L=橫向偏移量13光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024ISO10110-75/N×A；CN’×A’LN”×A”；EA”（方法1）5/TV或/TV；EA”5/RV或RV；EA”（方法2）5/=表面缺陷編碼號；N=缺陷數(shù)目A=級數(shù)（缺陷面積的平方根）C=鍍膜缺陷標(biāo)志；N’=鍍膜缺陷數(shù)目A’=級數(shù)（缺陷面積的平方根）E=倒棱標(biāo)志；A=倒掉棱的尺寸L=長劃痕標(biāo)志；N”=長劃痕數(shù)目A”=級數(shù)（劃痕寬度，mm）T=透過檢驗；V=可見度的級數(shù)R=反射檢驗；E，A”=倒棱，同方法114光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024ISO10110-136/Hth；λ；pdg;fP;NtsxNP（脈沖的）6/Eth;λ；Nts（連續(xù)的）6/=激光輻射破壞閾值編碼號Hth=能量密度閾值；λ=激光波（nm）pdg=脈沖寬度分組；fP=脈沖重復(fù)率；Nts=所需要的檢驗部位數(shù)；Np=每一個檢驗部位的脈沖數(shù)；Eth=功率密度閾值15光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024ISO10110-8

=表面輪廓符號G=粗表面輪廓標(biāo)志（粗磨）；

Rq=最大可允許RMS表面粗糙度（μm）；

L=取樣長度（mm）P=鏡面表面（拋光過的），非定量的PM=有微缺陷拋光面分級符號M=1.2.3或4C=下限取樣長度（mm）；D=上限取樣長度（mm）；PSD=功率譜密度；A=常數(shù)，以（μm）3-B表示；f=粗糙度表面的空間頻率（mμ-1）；B=是空氣頻率的指數(shù)，＜1＜B＜3ISO10110-9λ=涂膜符號

=涂膜技術(shù)要求與說明保護(hù)性表面處理（涂漆……）16光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20243.4其它部分關(guān)于列表方式（Part10）LeftsurfaceMaterialspecificationRightsurfaceR60.43CC

e35Protectivechamfer0.2–0.4()AR207b3/2（0.5）4/-5/50.16;L20.04;E0.5BK7ne1.518720.001

e63.960.8%0/101/50.162/1;2R50.17CX

e34Protectivechamfer0.2–0.4()–3/3(1)4/25/50.16;L20.04;E0.517光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024關(guān)于非公差數(shù)據(jù)

Part11給出一系列數(shù)據(jù)

Leica公司也給出一系列參考數(shù)據(jù)18光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024關(guān)于非球面非球面非旋轉(zhuǎn)對稱繞Z軸旋轉(zhuǎn)對稱面坐標(biāo)軸不重合的回轉(zhuǎn)面橢球面雙曲面拋物面錐面（a

b）柱面橢球面雙曲面拋物面錐面（a=b）球面環(huán)帶面平面（斯密特校正板）19光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.值得關(guān)注的若干問題4.1分級相反的規(guī)定材料缺陷-非均勻性及條紋的分級與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)分級含義恰恰相反。

ISO國標(biāo)數(shù)字小數(shù)字小值大（差）值小（高）

Schotl、Hoya都如此見附錄4.1

20光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024附錄4.1國標(biāo)光學(xué)均勻性及條紋度光學(xué)均勻性類別折射率最大偏差*10-6條紋度類別 距離及結(jié)果說明略H1H2H3H4±2

±5

±10

±20

０００１２無無無有21光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024附錄4.2幾家公司材料非均勻性標(biāo)準(zhǔn)的比較折射率變化×10-6

ISO10110-4DIN3140（類別）Schott（類別）Hoya（級別）Dhara（級別）±500±201H1aH1aA20±52H2bH2bA5±23H3bH3bA2±14H4bH4bA1±0.5522光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024

附錄4.3

用Δn=eλ/t求解材料厚度、均勻性及波前畸變的關(guān)系。23光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.2關(guān)于表面形狀偏差I(lǐng)SO10110-5，3/A（B/C）RMSx我們習(xí)慣于N，ΔN干涉儀中描述波面常習(xí)慣于用波前PV，Power，RMSx值表示24光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.2.1被測表面偏差分解與A、B、CSagitta/APV/B(RMSt)PV/C(RMSi)-b-d=e(RMSa)25光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.2.23/…與USA用法的關(guān)系由上圖分析，及下圖（干涉儀說明書）得出Power=Sag26光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.2.3PV，Power與3/…關(guān)系

PV—相當(dāng)于3/A（B/C）RMSX中的“B”(去除球面)、“C”（去除非球面）值；

RMS—相當(dāng)于3/A（B/C）RMSX中的“RMSX”；x=t,i,aPower—相當(dāng)于3/A（B/C）RMSX中的“A”。

(注意單位轉(zhuǎn)換)27光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.2.4關(guān)于PV值的理解定義：最大峰谷值可能的形狀：同一PV值的不同波面或光學(xué)表面PV28光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.2.2關(guān)于PV值及Power值與N及ΔN

無嚴(yán)格對應(yīng)關(guān)系對于較好的波面： 2PV（Power）≈N

對于不規(guī)則波面： 2│PV-Power│≈ΔN

2Power≈N

29光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024結(jié)論單純用PV值(指標(biāo))評定波面或鏡面是不夠的應(yīng)指出是相對于最佳擬合球面的PV值或就是兩波面最大距離的PV值考慮到波面的旋轉(zhuǎn)對稱性是十分重要的，尤其在神光裝置中的補(bǔ)償效果建議：定義的PV值用大寫；用最佳擬合球面分離出的PV值用小寫，以示區(qū)別30光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024另外，梯度問題表4.3典型NIF光學(xué)元件表面形技術(shù)要求光學(xué)元件PV，λ=0.633μm梯度值主放大器釹玻璃片T：λ/6空間波長>6cm時，梯度<λ/25/cm，空間波長0.4―6cm時，梯度<λ/20/cm光傳輸反射鏡R：λ/2.5空間波長>2cm時，梯度<λ/25/cm，空間波長<2cm時，梯度<λ/10/cmKDP開關(guān)晶體T：λ/4空間波長>2cm時，梯度<λ/25/cm，空間波長<2cm時，梯度<λ/10/cm31光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.3表面缺陷問題早期:“光學(xué)量度”把光學(xué)機(jī)械表面質(zhì)量（60年代）：光學(xué)表面光潔度PI…

PVII

―缺陷機(jī)械表面光潔度▽1-14―粗糙度現(xiàn)用“光學(xué)設(shè)計手冊”（90年代）：光學(xué)表面疵病（GB1185-89）

B/G×J；CN×B；Pz

表面粗糙度（GB1031-83《機(jī)械…》）

Ra=0.012m▽1432光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024ISO10110-7

Ⅰ.5/N×A；CN’×A;LN”×A”;EA’”

Ⅱ.5/TV或RV，EA’”用Sufacetexture33光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/202434光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/202435光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024表4.4方法I用的疵病標(biāo)準(zhǔn)板的具體數(shù)值級數(shù)Amm圓“缺陷”直徑μm“劃痕”尺寸

μm標(biāo)準(zhǔn)板N0.10.0040.0060.0100.0160.0250.0404.57111828451×161.6×252.5×404.0×630.3×10010×160標(biāo)準(zhǔn)板N0.20.0400.0600.1000.1600.2500.400457011018028045010×16016×22525×40040×63063×1000100×160036光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20241020406080SCRATCHSAMPLE510204050DIGSAMPLE37光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/202438光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024MIL-O-13830A

表4.6劃痕/坑點(diǎn)號碼與尺寸對照表(如：40/20)劃痕坑點(diǎn)號碼最大寬度（μm）號碼最大直徑1015203040608011.52346812351015203040501020305010015020030040050039光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024NIF光學(xué)圖紙是從MIL-O-13830A

轉(zhuǎn)換用ISO10110-7規(guī)范我國*一個如何制定問題*一個如何檢驗問題*標(biāo)準(zhǔn)板的制作*檢驗設(shè)備的研制40光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/20244.4關(guān)于表面結(jié)構(gòu)特性表面拋光程度，即表面粗糙度的容許量和表示法與國內(nèi)差異較大。倍加注意：用機(jī)械表面標(biāo)準(zhǔn)表述光學(xué)表面是極不充分的。Rq15nm

？Rq2.0~0.5nm41光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024國外光學(xué)元件表面粗糙度要求（RMS）細(xì)磨玻璃表面、磁盤表面10nm-幾

m良好的機(jī)械加工表面10nm-1m單點(diǎn)金剛石切削表面3-15nm普通光學(xué)元件1.5-2.5nm超光滑光學(xué)元件<0.5nm特殊超光滑光學(xué)元件<0.1nm42光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024兩類光學(xué)表面粗表面（≥λ變化）或稱研磨表面用“G”表示鏡表面（＜λ或<<λ變化）或稱拋光表面用“P”表示43光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024鏡面的三種表示表示粗糙度：RMS（Rq），Ra，PV（Rz）。定量的微缺陷（＜μm）：N/10mm

共分4級。功率譜密度（PowerSpectralDensityPSD）函數(shù)單位長度的倒數(shù)表示的被測表面粗糙度的頻譜。44光學(xué)元件技術(shù)要求和檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)5/8/2024表4.9表面微缺陷的四個級別拋光級別每10mm取樣長度內(nèi)微缺陷數(shù)NP180N<400P216N<80P33N16P4N<3注意：P1–P4不要與PI-PI