光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)的若干問題

1、文章編號: 10055630 (2002) 01003513光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際新標(biāo)準(zhǔn)的若干問題徐德衍(中國科學(xué)院上海光機(jī)所高功率激光物理國家實驗室, 上海 201800)摘要: 介紹了 ISO 10110 產(chǎn)生的背景及基本內(nèi)容, 對其中一些內(nèi)容予以側(cè)重闡述。 同時也簡略地提及該標(biāo)準(zhǔn)與其它一些標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)關(guān)系。 文末提了幾點建議。關(guān)鍵詞: ISO 10110; 光學(xué)技術(shù)要求中圖分類號: TN 2文獻(xiàn)標(biāo)識碼: AA cer ta in n um ber of que st ion s a bout spec if ica t ion s an d te st of op t ica l e

2、lem en tsX U D e2y a n(Sh angh a i In st itu te o f O p t ic s and F ine M ech an ic s, T h e C h ine se A cadem y o f Sc ience s, Sh angh a i 201800, C h ina)A bstra c t: In th is p ap e r, th e b a sic co n ten t s o f th e ISO 10110 is in t ro du ced b r ief ly an d som e ev iden td iffe ren ce s

3、 b e tw een th e ISO 10110 an d o u r GB stan da rd a re de sc r ib ed in g rea t de ta ils.In th e en d, a sim p le p ropo sa l is p u t.Key word s: ISO10110;op t ica l sp ec if ica t io n1前言國際電工委員會 ( IEC ) 是第一個國際標(biāo)準(zhǔn)化組織, 該組織始于 19 世紀(jì) 80 年代后期。長期以來, IEC 僅是自愿性質(zhì)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織, 但它卻孕育其他技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化組織構(gòu)建的思想原則。 作為聯(lián)合國憲章國

4、際組織一部分, 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ( ISO ) 成立于 1947 年, 其后, 處理各個技術(shù)領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)化問題的技術(shù)委員會相繼成立。1979 年, 以統(tǒng)一方式處理光學(xué)元件問題的一個新的技術(shù)委員會 (T C )成立, 其中包括 ISO /T C 172 光學(xué)和光學(xué)儀器。T C 172 下屬 9 個分會 (SC ) 處理這一領(lǐng)域不同學(xué)科的技 術(shù)問題, SC 中對應(yīng)于 ISO 10110 是 SC 1 基本標(biāo)準(zhǔn), SC I 包括三個工作組 (W G ) , ISO 10110 是W G2 光學(xué)制圖組起草完成的, 其他兩個工作組是W G1 光學(xué)檢驗以及W G3 環(huán)境檢驗。ISO /T C 172/SC

5、1/W G2 起草工作始于 1979 年, 被起草的標(biāo)準(zhǔn)稱為“光學(xué)制圖表示法”, 該文件定為ISO 10110。 長期以來一些學(xué)術(shù)上的問題, 推延了這個文件的正式頒發(fā)與實施。ISO 有一定規(guī)定, 當(dāng)要起草一個國際標(biāo)準(zhǔn)時, 所有應(yīng)邀起草成員都要攜帶其本國的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)作為起草 時的參考文件。在當(dāng)時, 最早在 1957 年德國就擁有非常完善、富有價值的國家光學(xué)制圖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)D IN 3140 (D IN )。 與其它標(biāo)準(zhǔn)相比較, D IN 3140 被起草委員會們接受, 作為起草國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。 也就是說, ISO 10110 的基礎(chǔ)是來自于德國標(biāo)準(zhǔn)D IN 3140。不過, 在光干涉術(shù), 表面計量術(shù),

6、 以及激光技術(shù)等一些領(lǐng)域,收稿日期: 2001208207作者簡介: 徐德衍( 19392) , 男, 遼寧鳳城人, 教授級高級工程師, 主要從事光學(xué)與激光計量與精密檢測研究。·36·光 學(xué) 儀 器第 24 卷美國做出了較大的貢獻(xiàn)。光學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展, 需要淘汰和擯棄一些老的標(biāo)準(zhǔn), 修改和充實一些新的、已被采用的內(nèi)容。 例如, 表面粗糙度, 用相位干涉儀測量波面的描述等等。 換句話說 ISO 10110 中相當(dāng)一些內(nèi)容及表述方式與 D IN 3140 已有不小的差異。1980 年 4 月 16 日通過了W G2 完成的“光學(xué)制圖表示法”。不過, 所有的標(biāo)準(zhǔn)是“有生命的文件”

7、, 它將 在試行中吐故納新。1996 年正式發(fā)布 ISO 10110 的第 1、2、3、5、6、7、9、10 部分, 其余 4 部分于 1997 年正式發(fā)布。ISO 10110總的標(biāo)題稱“光學(xué)和光學(xué)儀器光學(xué)元件及系統(tǒng)圖紙繪制”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。2基本內(nèi)容及簡要說明基本內(nèi)容ISO 10110 共包括 13 個部分, 其內(nèi)容大致可分 4 個方面:第一, 一般規(guī)范: P a r t l概述 第二, 光學(xué)材料缺陷, 包括:211應(yīng)力雙折射P a r t2P a r t2氣泡與雜質(zhì)P a r t3非均勻性與條紋 第三, 表面特

8、性, 包括:P a r t5面形偏差P a r t6中心偏差P a r t7表面缺陷偏差表面微觀輪廓P a r t8第四, 其他規(guī)定, 包括:P a r t9表面處理與鍍膜元件技術(shù)要求的格式非公差數(shù)據(jù)P a r t10P a r t11P a r t12非球面P a r t13激光輻射破壞閾值 一般規(guī)范21221211基本規(guī)定波長: 546109m (汞燈 e 線)單位: mm溫度: 22±2(除非特殊指明外)21212圖紙簡要說明視圖: 可用陰影線和非陰影線。 軸線: 光線自左向右;光軸雙點劃線;旋轉(zhuǎn)軸與中心線單點劃線。 引線: 圖內(nèi)用逗點引線, 圖邊用箭頭引線。檢驗區(qū): 5 e

9、表示有效通光口徑;用陰影線分區(qū)表示;用幾幅視圖表示;·37·第 1 期徐德衍: 光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際標(biāo)準(zhǔn)的若干問題體檢驗指明一般要求與特殊要求;尺寸與角度: 標(biāo)注方式 (略)材料技術(shù)說明: 應(yīng)有一般說明和特殊說明21213光學(xué)圖紙的附加說明一般說明: 倍率, 視場光闌位置尺寸, 焦平面尺寸等共 17 項 軸向間距: 可調(diào)軸間距用“A ”表示;可改變軸間距用“V ”表示;像點、瞳、視場光闌: 成像位置用“X ”表示;瞳位置用“I”表示;實際光闌用粗實線表示, 其像用虛線表示。213各部分內(nèi)容說明表 1各部分內(nèi)容說明標(biāo)準(zhǔn)編號及部分書寫形式說明ISO 1011020/A0/

10、材料應(yīng)力雙折射的編碼號A 最大光程差, 以 nm /cm 為單位ISO 1011031/N ×A1/材料氣泡及雜質(zhì)編碼號N 氣泡或雜質(zhì)數(shù)目A 氣泡分級數(shù)目 ( 尺寸) 以mm 為單位, 是所允許缺陷最大尺寸截 面面積的平方根ISO 1011042/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)ISO 1011053/A (B /C )- (B /C )A ( - /C )3/A (B )3/-3/A (B /C ) RM SX < D(a ll 5 )3/面形偏差編碼號A 最大表面誤差( 條紋)( - ) 若偏差是半徑偏差的一部分即不給出A 值B PV 不規(guī)

11、則性( - ) 未給出B 的值C 旋轉(zhuǎn)對稱性誤差( 條紋)若(B /C ) 是由A (B ) 代替, 則不要求 C 偏差若A B C 都無要求, 則由單一個( - ) 取代: 3/-X 代表如下之一 t偏離于與理論表面的總的 RM S 或 i不規(guī)則性數(shù)值的 RM S或 a從非球面度減去不規(guī)則性后仍存在的 RM S 非對稱性D 最大的 RM S 偏差( 條紋)5 待檢驗的口徑a ll 5 全口徑ISO 1011064/ /(L )4/定中心偏差編碼號面傾向 膠合楔角L 橫向偏移量·38·光學(xué)儀器第 24 卷續(xù)表 13值得關(guān)注的若干問題有些內(nèi)容國標(biāo) GB 1332391 與 I

12、SO 10110 相似, 這里只談及兩者之間的差異和幾個值得關(guān)注的問題。311分級相反的規(guī)定ISO 101104 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, 見表 2 及表 3 所示。ISO 1011075/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) L 長劃痕標(biāo)志N 長劃痕數(shù)目A 長劃痕寬度(m n) E 倒棱標(biāo)志A 倒掉棱的尺寸

13、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 1ISO 10110136/H ; H th; ;p dg; f p;nT s ×np( 脈沖的)6/E T h; ; nT s( 連續(xù)的)6激光輻射破壞閾值編碼號 H th 能量密度閾值 激光波長(nm )p dg脈沖寬度分組f p 脈沖重復(fù)頻率(H 3)nT s 所需要的檢驗部位數(shù)np 每一個檢驗部位的脈沖數(shù)E th 功率密度閾值ISO 101108表面輪郭符號G粗表面輪廓標(biāo)志( 粗磨)R q最大可允許 RM S 表面粗糙度( m )L 取樣長度(nm )P 鏡面表面( 拋光過的) , 非定量的PM 有微缺陷拋光

14、面分級符號, M 取 1、2、3 或 4C 下限取樣長度(mm ) D 上限取樣長度(mm ) P S D 功率譜密度A 常數(shù), 以( m ) 3- B 表示f 粗糙度表面的空間頻率(m - 1 )B 空間頻率 f 的指數(shù)( < 1< B < 3)ISO 101109涂膜符號涂膜技術(shù)要求與說明 保護(hù)性表面處理( 涂漆)·39·第 1 期徐德衍: 光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際標(biāo)準(zhǔn)的若干問題表 2ISO 101104 非均勻性類表表 3國標(biāo)光學(xué)均勻性及條紋度(GB 90387)由上表 2 與表 3 比較可見, 國標(biāo)中類別數(shù)字大, 均勻性差; ISO 中類別數(shù)字大

15、, 均勻性好。同樣地, 條紋度的分類也與國際相反。 在選定材料時必須予以特別當(dāng)心。 表 4 和表 5 分別給出國外幾家大公司關(guān)于材料特性和條紋的標(biāo)準(zhǔn)對比。表 4幾家公司材料非均勻性標(biāo)準(zhǔn)的比較a: 在一次熔練中b: 在一塊坯料中。請注意 ISO 101104 中分類用“c la ss”一詞:Scho t t 公司用“G ro up ”; 而 H o ya 和D h a ra 公司用“G rade”一詞表 5幾家公司條紋標(biāo)準(zhǔn)的比較a: 條紋密度是條紋的有效面積與被檢驗面積之比的百分?jǐn)?shù)b: 無條紋, 圖紙注釋中將詳細(xì)說明條紋密度% aISO 101104D IN 3140Scho t t dH o

16、ya( 級別)D h a ra( 級別) cM IL G174 ( 級別)- b1251054321P 1N V S N12, 3A B C DA B C eD e折射率變化×10- 6ISO 101104D IN 3140 ( 類別)Scho t t( 類別)H o ya( 級別)D h a ra( 級別)M IL G174±50±20±5±2±1±015012345H 1a H 2b H 3b H 4bH 1a H 2b H 3b H 4bA 20A 5A 2A 1無光學(xué)均勻性類別折射率最大偏差×10- 6條紋

17、度類別距離及結(jié)果說明( 略)H 1H 2H 3H 4±2±5±10±200 0012無 無 無有類別折射率允許最大變化值×- 6012345±50±20±5±2±1±015·40·光 學(xué) 儀 器第 24 卷c: 用M IL G 174 標(biāo)準(zhǔn)d: 用M IL G 174 檢驗e: 平行條紋標(biāo)準(zhǔn)中用方程 n = e/t 圖解求解材料厚度, 均勻性及波前畸變的關(guān)系 n 材料的非均勻性e以波長為單位的 PV 值所用的波長t 樣品厚度例如, 厚度 t= 215cm 的B K

18、7 的窗口, 其每面平面性的 PV波前畸變 PV 值 /4, 問均勻性要求為多少?值用 /10 ( = 546nm ) 的技術(shù)要求, 透過( /4) -( /10) = 0. 15e=圖 1 材料厚度、均勻性及波前畸變的關(guān)系舉例312關(guān)于面形誤差PV 值及 Pow e r 值的應(yīng)用31211根據(jù) ISO 101105 的表示法, 國外干涉儀測量輸出的信息至少有:PV 相當(dāng)于 3/A (B /C ) RM SX 中的“B ”、“C ”值; RM S相當(dāng)于 3/A (B /C ) RM SX 的“RM SX ”; Pow e r相當(dāng)于 3/A (B /C ) RM SX 中的“A ”。另外, 為了

19、控制高頻和中高頻面形起伏的影響, 有的光學(xué)元件面形偏差還提出“梯度”要求值, 例如, 當(dāng)空間波長大于 2cm 時, 梯度應(yīng)小于 /25/cm ; 當(dāng)空間波長小于 2cm 時, 梯度應(yīng)小于 /10/cm 。 由上可說明 對局部誤差有一個具體范圍的確切量值。美國N IF 工程中光學(xué)元件面形誤差, 僅限定通過波前或反射波前的畸變 PV 值及梯度值 /X /cm 。如 表 6 所示。·41·第 1 期徐德衍: 光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際標(biāo)準(zhǔn)的若干問題表 6典型N IF 光學(xué)元件面形技術(shù)要求31212關(guān)于 PV 值及 Pow e r 值與N 及 N 的關(guān)系迄今為止, 絕大多數(shù)國內(nèi)光學(xué)

20、廠家仍習(xí)慣沿用“N ”,“ ”表示面形偏差 (GB 283181) , 這種表示簡 明, 易懂但“粗”、且也遺漏些信息。下面解釋一下 PV 值及 Pow e r 值與N 及 N 之間的對應(yīng)關(guān)系。從 PV 值及 Pow e r 值定義去考慮, 對于一個理想的大球波面, 其 PV 值等于 Pow e r 值, 換句話說, PV值與 Pow e r 值愈接近, 波面不規(guī)則性的影響愈小; 相反, PV 值與 Pow e r 值相差愈大, 波面不規(guī)則程度 ( 或 稱局部誤差) 愈明顯。 如圖 2 所示。(a)理想的球面(b ) 明顯不規(guī)則的球面圖 2 兩種波面 PV 值與 Pow e r 值的示意圖從圖

21、中可以看出, 對于較理想波面, 兩倍的 PV 值或 Pow e r 值 ( 一般均以波長為單位) 可作為光圈數(shù)N 的參考數(shù); 對于不規(guī)則波面, PV - Pow e r 的兩倍可作為 N 的參考值, Pow e r 值的兩倍作為N 的參考 值。313關(guān)于表面缺陷偏差的幾個問題31311背景和現(xiàn)狀我國早期沿用前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn), 將表面缺陷 ( 劃痕, 麻點等) 與微觀不平度通稱為表面光潔度1 , 用 P IP VI 表示 (GB 103168)。時至今日, 國內(nèi)光學(xué)工廠大多仍習(xí)慣于用此標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)頒布的新標(biāo)準(zhǔn), 表面缺陷用 符號B /G ×J 表示 (GB 118589) , 這相當(dāng)于 ISO

22、 101107 中 5/N ×A 的表示式。 微觀不平度用表面粗糙度表示 (GB 103183) , 它相對于 ISO 101108 所述的內(nèi)容。關(guān)于B /G×J 的詳細(xì)描述及換算已有介紹2 。31312ISO 101107 的某些說明3131211 關(guān)于兩種檢驗方式必須指出的是, 在 ISO 10110 圖紙標(biāo)注中提出表面缺陷具體要求后, 還應(yīng)指出用方法I 或方法 檢 驗, 這是必須注意的, 其中:方法I 遮蔽或影響面積法 (O b scu red o f affec ted a rea m e tho d)這種方法是我國相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)推行的方法, 其實質(zhì)是歸納出疵病總面積值大

23、小的方法。為了檢驗工作方便 起見 ISO 推薦兩種規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)板作為檢驗時對比之用, 其具體尺寸見表 7。光學(xué)元件PV , = 01633m梯度值主放大器釹玻璃片T : /6空間波長大于 6cm 時, 梯度小于 /25/cm空間波長 014cm 6cm 時, 梯度小于 /20/cm光傳輸反射鏡R : /2. 5空間波長大于 2cm 時, 梯度小于 /25/cm ,空間波長小于 2cm 時, 梯度小于 /10/cmV D P 開關(guān)晶體T : /4空間波長大于 2cm 時, 梯度小于 /25/cm空間波長大于 2cm 時, 梯度小于 /10/cm·42·光 學(xué) 儀 器第 24 卷

24、表 7疵病標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值方法 可見度法 (V isib ility m e tho d)該方法是基于被檢驗元件表面缺陷光散射與一個參考背景照明的比較原理, 其參考背景照度用一塊 標(biāo)準(zhǔn)樣品來調(diào)節(jié)。該方法需要兩套分別用于反射面和透過面的檢驗裝置。 見表 8。表 8方法 的可見度等級規(guī)定3131212存在一些問題兩種方法在檢驗中需要解決的問題是: (1) 在光學(xué)玻璃表面上制成真實的不同劃痕寬度并定量分類其 可見度是有難度的; (2) 由于衍射影響準(zhǔn)確測量微小劃痕實際的寬度也是有難度的; ( 3) 實際上, 依靠有豐 富經(jīng)驗檢驗者進(jìn)行某些比較測量是最通用的方式。美國軍用標(biāo)準(zhǔn)M IL 20213830A

25、31313在美國光學(xué)工程技術(shù)中, 普遍采用M IL 20213830A 作為光學(xué)制圖標(biāo)準(zhǔn), 所以在現(xiàn)在文獻(xiàn)和圖紙中?？梢姷竭@一標(biāo)準(zhǔn)。 該標(biāo)準(zhǔn)用兩組兩位數(shù)字表示表面缺陷大小。 例如 40/20 (或 4020) , 前者限制劃痕大小;后者限制坑點大小。 其號碼與缺陷尺度的對應(yīng)數(shù)值如表 9。表 9劃痕/坑點號碼與尺寸對照表劃痕坑點號碼最大寬度( m )號碼最大直徑( m )10152011152123102030可見度級別被檢驗元件照度標(biāo)準(zhǔn)背景透過光檢驗反射光檢驗T 5T 4T 3T 2T 1R 5R 4R 3R 2R 13101×±5%625×±5%125

26、0×±5%2500×±5%2500×±5%可調(diào) 可調(diào) 可調(diào) 可調(diào)黑體級數(shù)A (mm )圓“缺陷”直徑( m )“劃痕”尺寸( m )標(biāo)準(zhǔn)板N o 110100401006010100101601025010404157111828451×16116×25215×40410×63013×10010×160標(biāo)準(zhǔn)板N o 12010400106001100011600125001400457011018028045010×16016×22525×400

27、40×63063×1000100×1600·43·第 1 期徐德衍: 光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際標(biāo)準(zhǔn)的若干問題續(xù)表 9另外, 有時圖紙上給出簡寫的符號表示疵病極限分辨法的分類和規(guī)定的觀察條件見表 10 及表 11。表 10疵病極限分辨法的分類 3 表 11劃痕標(biāo)號與疵病極限分辨簡化符號近似對照31314ISO 101107 在N IF 光學(xué)圖紙中應(yīng)用一塊應(yīng)用于N IF 中的透鏡, 其表面缺陷從如下形式給出45/5×0105; L 1×01001; E 015 ( 最大劃痕長 40mm , 最多崩邊數(shù)為 1) , 這一要求解釋

28、為 ( 1) 在通光口徑 允許有 5 個坑, 其每個尺寸不大于 50m ; ( 2) 在通光口徑內(nèi)允許有一個長 40mm , 不寬于 1m 的長劃痕;( 3) 允許有一個不大于 015mm 的崩邊; (4) 全部倒棱; 上述要求相當(dāng)于M IL 標(biāo)準(zhǔn)中的 10/5 要求。為了應(yīng)用 方便起見, 特將光學(xué)元件表面缺陷M IL 與 ISO 101107 的數(shù)據(jù)對應(yīng)關(guān)系列于表 12 和表 13 中。這是美國勞倫斯 1 里弗莫爾實驗室 (L aw ren ce L ivem o re N a t io n a l L abo ra to ry L L N L ) 工程技術(shù)人員 的解讀并應(yīng)用于N IF 圖紙

29、中具體實例。表 12根據(jù)M IL 20213830 坑點技術(shù)要求與 ISO 10110 對應(yīng)關(guān)系M IL 20213830AISO 10110, 方法I最大坑點尺寸(mm )每一個元件可有 1 個 最大坑點尺寸最大坑點尺寸每一 元件可有 5 個010555/1×01055/5×01050110105/1×01105/5×01100120205/1×01205/5×0120劃痕標(biāo)號簡化符號觀察條件1020406080E F V F FMM C極細(xì) 很細(xì) 細(xì) 中等中粗分類簡寫符號光源觀察條件極輕EL標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的光源肉眼或儀器很輕V L標(biāo)準(zhǔn)

30、中規(guī)定的光源觀察距離 30cm 處輕L標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的光源觀察距離 60cm 處中等M熒光光源(B ST )觀察距離 60cm 處中等重M H室內(nèi)光(L L S)觀察距離 30cm 處重H室內(nèi)光(L L S)觀察距離 60cm 處劃痕坑點號碼最大寬度( m )號碼最大直徑( m )303550404101006061515080820200303004040050500·44·光 學(xué) 儀 器第 24 卷表 13根據(jù)M IL 20213830A 劃痕技術(shù)要求與 ISO 10110 的對應(yīng)關(guān)系314關(guān)于表面結(jié)構(gòu)特性主要指表面拋光程度即表面粗糙度的容許量和表示方法。這部分內(nèi)容與國內(nèi)相

31、應(yīng)內(nèi)容有較多差異。必 須倍加注意。光學(xué)工作者普遍認(rèn)為, 用機(jī)械表面標(biāo)準(zhǔn)表述光學(xué)表面是極不充分的, 尤其在激光陀螺系統(tǒng), 高功率激光光學(xué), X 射線反射鏡等元件, 表面粗糙度是一個相當(dāng)重要的參數(shù)。31411兩類光學(xué)表面現(xiàn)將光學(xué)表面分為兩類, 其中一類是表面高度變化大于可見光波長的光學(xué)表面為粗 (M a t te) 或研磨 表面, 用“G ”表示, 其高度變化值用 R q 表示。另一類是鏡面( sp ecu la r) 它有三種方式描述:(1) 表面粗糙度 RM S 值: 這是通常表示鏡面表面主要參數(shù), 值得注意的是, 沒有指明取樣長度的上限 和下限, r. m. s 描述表面粗糙度是不充分的。(

32、 2) 微缺陷的定量化: 微缺陷可以理解為在光滑表面中的極有限的局部坑凹, 規(guī)定在每 10mm 光滑表面掃描長度內(nèi)缺陷數(shù)目N , 用光學(xué)輪廓儀, 顯微鏡或顯微成像比較儀都可以定量測量微缺陷。(3) 功率譜密度 (Pow e r Sp ec t ra l D en sity P SD ) 函數(shù)P SD 函數(shù)是以單位長度的倒數(shù)表示的被測表面粗糙度的頻譜, 其潛隱的含義是粗糙度及測量儀器的 “帶寬”的概念。 對于設(shè)計者、制造者可根據(jù) P SD 值決定是否修改其工藝。 使之滿足更精確表面粗糙度評 定, 所以 P SD 能充分地描述表面結(jié)構(gòu)特性。5, 631412表示方法及說明有時, 在國外光學(xué)技術(shù)圖紙

33、上直接用字母 R a , R q , 及 R z 值表示對光學(xué)表面粗糙度的要求。 其中,R a 為表面粗糙度的算術(shù)平均值;R q 為表面粗糙度的均方差值(RM S) ;R z 為表面起伏最高與最低之差值 (PV ) , 其三者粗略關(guān)系及相關(guān)問題筆者曾有詳細(xì)說明7 。ISO 101108 中規(guī)定一種新的表面微輪廓表示法。 它由三個內(nèi)容組成: ( 1) 粗糙表面 (m a t t su rface) , 用“G”表示; (2) 光滑表面 sp ec tu la r (O p t ica lly sm oo th ) su rface , 用“P ”表示; ( 3) 微缺陷 (m ic ro def

34、ec t) , 其 在尺寸上小于微米 (m ) , 在“P ”的后面用數(shù)字 1 4 表示微缺陷的程度。圖 3 表示粗糙表面的方法, 其中“G ”表示粗糙的研磨表面, 5 表示最小取樣長度 5mm , R q 值最低應(yīng)為2m。圖 3 粗糙面的表示法圖 4 為光滑表面表示方法, P 后數(shù)字表示微缺陷的級別。拋光微缺陷級別如表 14 所示。從圖 4 中可以 看出 P 3 表示 3 級, 意指在取樣長度 10mm 內(nèi), 微缺陷數(shù)少于 16 個; 在取樣范圍 01002mm 1mm 之間, 其M IL 20213830AISO 10110, 方法I最大劃痕寬度測比較檢驗劃痕標(biāo)準(zhǔn)最大劃痕寬度每一 元件可有

35、 1 個最大劃痕寬度每一 元件可有 5 個01001105/L 1×010015/L 5×0100101002205/L 1×010025/L 5×0100201004405/L 1×010045/L 5×01004·45·第 1 期徐德衍: 光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際標(biāo)準(zhǔn)的若干問題中 R q 01001m。附帶指出的是, 早期試行的 ISO 10110 中還曾用德國D IN 3140 標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)部分中的棱形() 數(shù)表示拋光級別8規(guī)定的相同。, 即用一個“”表示 P 1, 兩個“”表示 P 2, 其取樣長度及微缺陷

36、數(shù)與表 12 中圖 4 光滑面的表示法表面微缺陷的 4 個級別表 14如圖 5 表示 P SD 及拋光要求。該拋光級別為 4, 即在每 10mm 取樣長度內(nèi)微缺陷數(shù)少于 3 個, 在取樣長度 01001mm 1mm 之間, P SD 10- 6 /f2 (m 3 ) 1圖 5P SD 及拋光要求表示法綜上所述, 其內(nèi)容可歸納為表 15。表 15用字母表示與說明不同表面結(jié)構(gòu)特性4其它兩個內(nèi)容411圖紙上元件參數(shù)與性能的列表格式在 P a r t10 中規(guī)定了圖紙上的內(nèi)容與格式: (1) 光學(xué)元件圖在上方(2) 列表在圖紙下方, 包括 3 部分內(nèi)容:左欄: 元件左表面的參數(shù);中欄: 材料的技術(shù)要求

37、;右欄: 元件右表面參數(shù)粗糙的或研磨表面拋光表面微缺陷RM S 表面粗糙度P SDaGP nP 或 P nP 或 P nbR qm inR qR qm ax 或R qm ax( m )R q R qm ax( m )A /Bclm in 或 lm in /lm ax(mm )lm in /lm ax(mm )C /D (mm )拋光級別每 10mm 取樣長度內(nèi)微缺陷數(shù)NP 180N 400P 216N 80P 33N 16P 4N < 3·46·光 學(xué) 儀 器第 24 卷(3) 標(biāo)題欄元件的名稱;類型;參考編號;部件編號;其它等等圖 6給出一個具體的透鏡元件的例子,

38、即作為上述內(nèi)容一個綜合。圖 6 透鏡元件圖紙中的內(nèi)容與格式舉例表 16412關(guān)于非公差數(shù)據(jù)在 P a r t 11 中提出了圖紙中未指明公差時允許的偏差量及材料缺陷, 現(xiàn)摘錄如表 17。雖然在一些光學(xué)左表面材料技術(shù)說明右表面R 60, 43 CCe35保護(hù)性倒棱 0. 20. 4A R 207b3/2 ( 015)4/5/5×0116; L 2×0104; E 015B K 7ne11518 72±01001v e63196±018%0/101/5×01162/1; 2R 50117C ×e34保護(hù)性倒棱 0. 2 0. 43/3 (

39、 1)4/25/5×0116; L 2×0104; E 015待膠合的按 ISO 10110 說明透鏡 1241736·47·第 1 期徐德衍: 光學(xué)元件技術(shù)要求與檢驗國際標(biāo)準(zhǔn)的若干問題技術(shù)書 (手冊) 中也可能查到相關(guān)的數(shù)據(jù), 但參考本表這些數(shù)據(jù)或許更合適些。表 17圖紙未給出技術(shù)情況下可允許的偏差值和材料缺陷5結(jié)束語(1) 鑒于國際上已推行按 ISO 10110 標(biāo)準(zhǔn)繪制圖紙和提出技術(shù)要求, 學(xué)習(xí)該標(biāo)準(zhǔn)有利于國內(nèi)科技人員閱讀光學(xué)文獻(xiàn), 資料, 查尋專利等。尤其美國N IF 光學(xué)工程圖紙自 1999 年以來全部采用 ISO 10110 技術(shù)規(guī) 范。 我國從事相應(yīng)工程技術(shù)人員應(yīng)引起足夠的重視。( 2) 我國與國際科技交往日益增多, 國內(nèi)光學(xué)科技人員, 尤其到國外的科技人員都應(yīng)該讀懂光學(xué)圖紙或能夠按 ISO 10110 規(guī)范確切讀懂和提出光學(xué)技術(shù)要求。(3) 來自國外的客商及光學(xué)產(chǎn)品訂單越來越多, 國內(nèi)光學(xué)技