光学元件技术要求和检验国际新标准

光学元件技术要求国际新标准及其在我国推行与研究现状

1光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024

概况背景基本内容及简要说明值得关注的若干问题推行及研究现状结论基本内容2光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024

学习基本内容ISO10110:共13部分ISO10110AUser’sGuideANSIPH3.617-1980BS4301:1991国内一些标准：光学设计手册，20193光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20242.背景组织体系1947年成立ISOTC172－光学元件与光学仪器

(1979)(9)SC1－基本标准

WG1光学检验

WG

WG2光学制图

WG3环境检验4光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024起草与颁布◊ISO/TC172/SC1/WG2/于1979年起草“光学制图表示法”◊定名为ISO10110◊依据DIN3140

差异*表面粗糙度;*干涉波面描述;…..◊1980年4月16日通过◊2019年发布1,2,3,5,6,7,9,102019年发布4,8,11,12,135光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024ISO10110OpticsandOpticalInstruments-PreparationofDrawingforOpticalElementsandSystems.

光学元器件与仪器—光学元件及系统图纸绘制

6光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024

该标准文件全面制定了用于光学加工与检验光学元件及系统的技术图纸绘制及其技术要求的总的技术规范。7光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20243.基本内容与说明3.1基本内容

ISO10110包括十三个部分，大致分四个方面：第一，一般规范：Part1概述第二，光学材料缺陷，包括：

Part2应力双折射

Part3气泡与杂质

Part4非均匀性与条纹8光学元件技术要求和检验国际新标准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表面微观轮廓第四，其他规定，包括：

Part9表面处理与镀膜

Part10透镜元件数据的列表表示

Part11非公差数据

Part12非球面

Part13激光辐射损伤阈值9光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20243.2一般规范基本规定：波长：546.07nm

单位：mm

温度：22°±2°

视图：阴影线；无阴影线轴线：旋转轴中心线

光轴尺寸方面：曲率半径：R

，Rcx，Rcc，Rcy

特别注意直径或标出e

倒棱:

0.30.110光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024材料说明：一般说明：厂家玻璃类型国际玻璃编码折射率与阿贝数材料特性：折射率公差透过率均匀性条纹等附加说明：倍率视场焦平面等17项11光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20243.3列表说明各部分内容所在部分编码解说ISO10110-20／A0／=材料应力双折射的编码号A=最大光程差（OPD）,以nm/cm为单位ISO10110-31/N×A1/=材料气泡及杂质编码号N=气泡和/或杂质数目A=气泡分级数（尺寸），以mm为单位所允许缺陷最大尺寸截面面积的平方根ISO10110-42/A；B2/=材料非均匀性和条纹编码号，A=非均匀性级数，B=条纹级数12光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024ISO10110-53/A（B/C）;3/（B/C）3/A（-/C）;3/A（B）;3/-;3/A（B/C）RMSX∠Dall￠）3/=表面形状偏差编码号；其余见后说明ISO10110-64/б/

τ/б（L）

4/定中心偏差编码号б=面倾向τ=胶合楔角L=横向偏移量13光学元件技术要求和检验国际新标准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/=表面缺陷编码号；N=缺陷数目A=级数（缺陷面积的平方根）C=镀膜缺陷标志；N’=镀膜缺陷数目A’=级数（缺陷面积的平方根）E=倒棱标志；A=倒掉棱的尺寸L=长划痕标志；N”=长划痕数目A”=级数（划痕宽度，mm）T=透过检验；V=可见度的级数R=反射检验；E，A”=倒棱，同方法114光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024ISO10110-136/Hth；λ；pdg;fP;NtsxNP（脉冲的）6/Eth;λ；Nts（连续的）6/=激光辐射破坏阈值编码号Hth=能量密度阈值；λ=激光波（nm）pdg=脉冲宽度分组；fP=脉冲重复率；Nts=所需要的检验部位数；Np=每一个检验部位的脉冲数；Eth=功率密度阈值15光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024ISO10110-8

=表面轮廓符号G=粗表面轮廓标志（粗磨）；

Rq=最大可允许RMS表面粗糙度（μm）；

L=取样长度（mm）P=镜面表面（抛光过的），非定量的PM=有微缺陷抛光面分级符号M=1.2.3或4C=下限取样长度（mm）；D=上限取样长度（mm）；PSD=功率谱密度；A=常数，以（μm）3-B表示；f=粗糙度表面的空间频率（mμ-1）；B=是空气频率的指数，＜1＜B＜3ISO10110-9λ=涂膜符号

=涂膜技术要求与说明保护性表面处理（涂漆……）16光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20243.4其它部分关于列表方式（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光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024关于非公差数据

Part11给出一系列数据

Leica公司也给出一系列参考数据18光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024关于非球面非球面非旋转对称绕Z轴旋转对称面坐标轴不重合的回转面椭球面双曲面抛物面锥面（a

b）柱面椭球面双曲面抛物面锥面（a=b）球面环带面平面（斯密特校正板）19光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.值得关注的若干问题4.1分级相反的规定材料缺陷-非均匀性及条纹的分级与国内标准分级含义恰恰相反。

ISO国标数字小数字小值大（差）值小（高）

Schotl、Hoya都如此见附录4.1

20光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024附录4.1国标光学均匀性及条纹度光学均匀性类别折射率最大偏差*10-6条纹度类别 距离及结果说明略H1H2H3H4±2

±5

±10

±20

０００１２无无无有21光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024附录4.2几家公司材料非均匀性标准的比较折射率变化×10-6

ISO10110-4DIN3140（类别）Schott（类别）Hoya（级别）Dhara（级别）±500±201H1aH1aA20±52H2bH2bA5±23H3bH3bA2±14H4bH4bA1±0.5522光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024

附录4.3

用Δn=eλ/t求解材料厚度、均匀性及波前畸变的关系。23光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.2关于表面形状偏差ISO10110-5，3/A（B/C）RMSx我们习惯于N，ΔN干涉仪中描述波面常习惯于用波前PV，Power，RMSx值表示24光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.2.1被测表面偏差分解与A、B、CSagitta/APV/B(RMSt)PV/C(RMSi)-b-d=e(RMSa)25光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.2.23/…与USA用法的关系由上图分析，及下图（干涉仪说明书）得出Power=Sag26光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.2.3PV，Power与3/…关系

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

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

(注意单位转换)27光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.2.4关于PV值的理解定义：最大峰谷值可能的形状：同一PV值的不同波面或光学表面PV28光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.2.2关于PV值及Power值与N及ΔN

无严格对应关系对于较好的波面： 2PV（Power）≈N

对于不规则波面： 2│PV-Power│≈ΔN

2Power≈N

29光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024结论单纯用PV值(指标)评定波面或镜面是不够的应指出是相对于最佳拟合球面的PV值或就是两波面最大距离的PV值考虑到波面的旋转对称性是十分重要的，尤其在神光装置中的补偿效果建议：定义的PV值用大写；用最佳拟合球面分离出的PV值用小写，以示区别30光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024另外，梯度问题表4.3典型NIF光学元件表面形技术要求光学元件PV，λ=0.633μm梯度值主放大器钕玻璃片T：λ/6空间波长>6cm时，梯度<λ/25/cm，空间波长0.4―6cm时，梯度<λ/20/cm光传输反射镜R：λ/2.5空间波长>2cm时，梯度<λ/25/cm，空间波长<2cm时，梯度<λ/10/cmKDP开关晶体T：λ/4空间波长>2cm时，梯度<λ/25/cm，空间波长<2cm时，梯度<λ/10/cm31光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.3表面缺陷问题早期:“光学量度”把光学机械表面质量（60年代）：光学表面光洁度PI…

PVII

―缺陷机械表面光洁度▽1-14―粗糙度现用“光学设计手册”（90年代）：光学表面疵病（GB1185-89）

B/G×J；CN×B；Pz

表面粗糙度（GB1031-83《机械…》）

Ra=0.012m▽1432光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024ISO10110-7

Ⅰ.5/N×A；CN’×A;LN”×A”;EA’”

Ⅱ.5/TV或RV，EA’”用Sufacetexture33光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/202434光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/202435光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024表4.4方法I用的疵病标准板的具体数值级数Amm圆“缺陷”直径μm“划痕”尺寸

μm标准板N0.10.0040.0060.0100.0160.0250.0404.57111828451×161.6×252.5×404.0×630.3×10010×160标准板N0.20.0400.0600.1000.1600.2500.400457011018028045010×16016×22525×40040×63063×1000100×160036光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20241020406080SCRATCHSAMPLE510204050DIGSAMPLE37光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/202438光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024MIL-O-13830A

表4.6划痕/坑点号码与尺寸对照表(如：40/20)划痕坑点号码最大宽度（μm）号码最大直径1015203040608011.52346812351015203040501020305010015020030040050039光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024NIF光学图纸是从MIL-O-13830A

转换用ISO10110-7规范我国*一个如何制定问题*一个如何检验问题*标准板的制作*检验设备的研制40光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/20244.4关于表面结构特性表面抛光程度，即表面粗糙度的容许量和表示法与国内差异较大。倍加注意：用机械表面标准表述光学表面是极不充分的。Rq15nm

？Rq2.0~0.5nm41光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024国外光学元件表面粗糙度要求（RMS）细磨玻璃表面、磁盘表面10nm-几

m良好的机械加工表面10nm-1m单点金刚石切削表面3-15nm普通光学元件1.5-2.5nm超光滑光学元件<0.5nm特殊超光滑光学元件<0.1nm42光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024两类光学表面粗表面（≥λ变化）或称研磨表面用“G”表示镜表面（＜λ或<<λ变化）或称抛光表面用“P”表示43光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024镜面的三种表示表示粗糙度：RMS（Rq），Ra，PV（Rz）。定量的微缺陷（＜μm）：N/10mm

共分4级。功率谱密度（PowerSpectralDensityPSD）函数单位长度的倒数表示的被测表面粗糙度的频谱。44光学元件技术要求和检验国际新标准5/8/2024表4.9表面微缺陷的四个级别抛光级别每10mm取样长度内微缺陷数NP180N<400P216N<80P33N16P4N<3注意：P1–P4不要与PI-PI