光學(xué)設(shè)計(jì)與光學(xué)工藝-課件

光學(xué)設(shè)計(jì)與光學(xué)工藝（第一講）

光學(xué)設(shè)計(jì)過程中需注意的問題1PPT課件光學(xué)設(shè)計(jì)與光學(xué)工藝（第一講）

光學(xué)設(shè)計(jì)過程中需注意的問題1目錄引言一光學(xué)設(shè)計(jì)過程二光學(xué)設(shè)計(jì)過程中考慮問題三六倍放大鏡的加工四2PPT課件目錄引言一光學(xué)設(shè)計(jì)過程二光學(xué)設(shè)計(jì)過程中考客戶提出需求

系統(tǒng)總體裝調(diào)及檢驗(yàn)光學(xué)設(shè)計(jì)光學(xué)零件加工機(jī)械零件加工光學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)光學(xué)零件檢驗(yàn)機(jī)械零件檢驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程3PPT課件客戶系統(tǒng)總體裝調(diào)及檢驗(yàn)光學(xué)設(shè)計(jì)光學(xué)零件加工機(jī)械零件加工光學(xué)設(shè)計(jì)宗旨：滿足技術(shù)要求便于制造節(jié)省成本一、引言4PPT課件光學(xué)設(shè)計(jì)宗旨：滿足技術(shù)便于制造節(jié)省成本一、引言4P觀察目標(biāo)特性(可見光,紅外)或應(yīng)用領(lǐng)域(激光)觀察范圍成像要求(點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)傳遞函數(shù)透過波前分辨率)能量視場(chǎng)探測(cè)器口徑波譜范圍焦距成像質(zhì)量要求大設(shè)計(jì)難度要求小探測(cè)器能量響應(yīng)要求合適視場(chǎng)口徑焦距成像要求鏡頭設(shè)計(jì)(LensDesign)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(OpticalSystemDesign)二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程客戶需求5PPT課件觀察目標(biāo)特性(可見光,紅外)或應(yīng)用領(lǐng)域(激光)觀察范圍成像要設(shè)計(jì)過程像質(zhì)評(píng)價(jià)像差校正與平衡樣板匹配公差分析初始結(jié)構(gòu)計(jì)算與選擇出設(shè)計(jì)圖紙123456二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程6PPT課件設(shè)計(jì)像質(zhì)評(píng)價(jià)像差校正與平衡樣板匹配公差分析初始結(jié)構(gòu)出設(shè)計(jì)圖紙二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程7PPT課件二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程7PPT課件一個(gè)不好的初始結(jié)構(gòu)，再好的自動(dòng)設(shè)計(jì)程序和有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者也無法使設(shè)計(jì)獲得成功1、初始結(jié)構(gòu)的計(jì)算和選擇

根據(jù)初級(jí)象差理論求解初始結(jié)構(gòu)

從已有的資料中選擇初始結(jié)構(gòu)二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程8PPT課件一個(gè)不好的初始結(jié)構(gòu)，再好的自動(dòng)設(shè)計(jì)程序和有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者也無法2、象差校正和平衡

用光學(xué)計(jì)算程序進(jìn)行光路計(jì)算，算出全部象差及各種象差曲線;

找出影響光學(xué)系統(tǒng)成象質(zhì)量的主要象差是哪些;

找出改進(jìn)辦法，進(jìn)行象差校正;

反復(fù)進(jìn)行象差分析、校正及平衡，直到滿足成象質(zhì)量要求為止。二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程9PPT課件2、象差校正和平衡用光學(xué)計(jì)算程序進(jìn)行光路計(jì)算，算出全部象差3、象質(zhì)評(píng)價(jià)光學(xué)設(shè)計(jì)者必須對(duì)各種光學(xué)系統(tǒng)的剩余象差的允許值和象差公差有所了解，以便根據(jù)剩余象差的大小判斷光學(xué)系統(tǒng)的成象質(zhì)量。二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程10PPT課件3、象質(zhì)評(píng)價(jià)光學(xué)設(shè)計(jì)者必須對(duì)各種光學(xué)系統(tǒng)的剩余象差的允許值和適用于小象差系統(tǒng)如：望遠(yuǎn)物鏡、顯微物鏡等。實(shí)際波面與理想波面之間的最大波象差不超過1/4波長用于評(píng)價(jià)大象差系統(tǒng)客觀、可靠、便于計(jì)算和測(cè)量，不僅能用于光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，還能控制光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程、鏡頭檢驗(yàn)、光學(xué)總體設(shè)計(jì)等各方面。象質(zhì)評(píng)價(jià)的方法瑞利判斷分辨率點(diǎn)列圖光學(xué)傳遞函數(shù)二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程11PPT課件適用于小象差系統(tǒng)如：望遠(yuǎn)物鏡、顯微物鏡等。實(shí)際波面與理想波面對(duì)于球面元件，一般根據(jù)廠家樣板庫來進(jìn)行曲率半徑選擇。4、樣板匹配手工匹配原則：先輸入曲率半徑小的，再輸入曲率半徑大的，每輸入一次要進(jìn)行一次自動(dòng)優(yōu)化。自動(dòng)匹配利用軟件自帶的樣板匹配功能進(jìn)行自動(dòng)匹配；手工匹配手工輸入樣板庫中有的樣板。HENGYI.TPD就是恒益公司的樣板庫廠家樣板庫Zemax>>Tools>>TestPlates>>TestPlateFitting>>選擇樣板庫(FileName)>>選擇匹配方式(MethodofFit)>>進(jìn)行匹配二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程12PPT課件對(duì)于球面元件，一般根據(jù)廠家樣板庫來進(jìn)行曲率半徑選擇。4、樣板5、公差分析

公差分析的目的:給出合理的加工要求，合理的加工要求既能保證加工的可行性，同時(shí)又能降低加工難度和加工成本，因此公差分析工作至關(guān)重要。公差分析宗旨:使最差情況下的傳遞函數(shù)由于工藝因素的總下降量不大于0.15，以便探測(cè)器仍能分辨它對(duì)應(yīng)的空間頻率。二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程13PPT課件5、公差分析公差分析的目的:給出合理的加工要求，合理的加

性能合理鏡頭的首選公差二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程14PPT課件

性能合理鏡頭的首選公差二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程14PPT包括光學(xué)元件的厚度和機(jī)械元件支撐的間隔。

在使用ZEMAX軟件模擬公差時(shí)，公差操作數(shù)TTHI有兩個(gè)參數(shù)，int1是用來定義公差的表面編號(hào)，而int2是作為補(bǔ)償?shù)谋砻婢幪?hào)，最小值和最大值是以鏡頭長度單位表示的極值偏差。

實(shí)際上，有楔角的元件與光軸相對(duì)于其機(jī)械軸傾斜的元件完全相同，當(dāng)旋轉(zhuǎn)元件時(shí)，元件具有邊緣厚度差。

偏心包括兩種，一種是簡單的橫向偏心（上、下），另一種是使元件始終保持與機(jī)架座接觸的“滾動(dòng)”。兩種偏心模型實(shí)際上完全不同。在滾動(dòng)的情況下，與機(jī)架座接觸良好的左側(cè)半徑被良好地校準(zhǔn)，表面傾斜只發(fā)生的右側(cè)表面上。

在ZEMAX里TSDX、TSDY用來模擬一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表面的偏心公差，單位為鏡頭長度（mm）,而TEDX、TEDY是用來模擬一個(gè)元件的偏心公差，可以是標(biāo)準(zhǔn)面也可以是非標(biāo)準(zhǔn)面，int1、int2定義了一個(gè)鏡頭組的邊界面。Radius（半徑）Fringes（光圈）Irregular（表面不規(guī)則度）Decenter（偏心）楔角/同心度/傾斜Thickness（厚度/間隔）樣板的檢測(cè)精度，光學(xué)設(shè)計(jì)師應(yīng)該與光學(xué)加工師溝通N=λ/2，普通的光學(xué)加工一般控制在5個(gè)光圈，較好的精度應(yīng)該控制在3個(gè)光圈以內(nèi)。表面不規(guī)則度可以通過局部光圈（△N）來考察，工藝上可以做到0.3個(gè)光圈。二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程

性能合理鏡頭的首選公差15PPT課件包括光學(xué)元件的厚度和機(jī)械元件支撐的間隔。

在使用ZEMAX軟6、出設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖紙是指導(dǎo)加工的依據(jù)，圖紙必須要規(guī)范，避免引起誤解二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程16PPT課件6、出設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖紙是指導(dǎo)加工的依據(jù)，圖紙必須要規(guī)范，避免光學(xué)系統(tǒng)實(shí)例：二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程17PPT課件光學(xué)系統(tǒng)實(shí)例：二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程17PPT課件注意問題標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙零件技術(shù)指標(biāo)加工工藝及成本檢驗(yàn)方案材料選擇加工超差補(bǔ)救三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題12345618PPT課件注意標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙零件技術(shù)指標(biāo)加工工藝及成本檢驗(yàn)方案材料選擇加三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題

材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題619PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇材料選擇的宗旨：

既能滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)有利于加工，價(jià)格合理

在繪制圖紙階段須對(duì)材料提出嚴(yán)格要求，材料本身問題引發(fā)的后續(xù)問題在后續(xù)階段很難發(fā)現(xiàn)。材料性能、加工成本及加工難度相差很大，有些大口徑光學(xué)材料是很難購得的。20PPT課件1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇材料選擇的宗旨：既能滿足設(shè)計(jì)注意常用光學(xué)材料光學(xué)玻璃牌號(hào)分類國際玻璃碼的表示1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇21PPT課件注意常用光學(xué)材料光學(xué)玻璃牌號(hào)分類國際玻璃碼的表示1、光學(xué)設(shè)計(jì)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇常用的光學(xué)材料：光學(xué)玻璃（包括無色光學(xué)玻璃、有色光學(xué)玻璃和特種光學(xué)玻璃）微晶玻璃光學(xué)晶體塑料金屬材料（例如：銅，鋁等，做反射鏡）22PPT課件1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇常用的光學(xué)材料：22PPT課件光學(xué)玻璃的牌號(hào)分類冕牌玻璃——“K”火石玻璃——“F”“輕”——“Q”“重”——“Z”鋇冕——BaK鋇火石——BaF鑭冕——LaK鑭火石——LaF特殊玻璃在玻璃表中不占專門的區(qū)域——TK和TF.阿貝數(shù)的不同折射率的高低化學(xué)成分的不同1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇23PPT課件光學(xué)玻璃的牌號(hào)分類阿貝數(shù)的不同折射率的高低化學(xué)成分的不同1、肖特玻璃廠的阿貝圖有一組直線和曲線,將阿貝圖分成許多區(qū)，將光學(xué)玻璃分類。阿貝數(shù)折射率1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇折射率≤1.6,V≥50:冕牌玻璃；V<50:火石玻璃折射率≥1.6，V≥55:冕牌玻璃；V<55:火石玻璃24PPT課件肖特玻璃廠的阿貝圖有一組直線和曲線,將阿貝圖分成許多區(qū)，將光國際玻璃碼的表示:

用九位數(shù)字表示，形式為：

xxxxxx.xxx例如K10玻璃,nd=1.50137小數(shù)點(diǎn)后頭三位數(shù)=501;Vd=56.41頭三位數(shù)，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)=564;密度=2.52；不計(jì)小數(shù)點(diǎn)=252;

K10的國際玻璃碼是501564.252折射率nd小數(shù)點(diǎn)后頭三位數(shù)阿貝數(shù)Vd頭三位數(shù)，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)玻璃的密度，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇25PPT課件國際玻璃碼的表示:例如K10玻璃,折射率nd小數(shù)點(diǎn)后頭三位數(shù)條紋度折射率、色散系數(shù)允差及一致性氣泡度應(yīng)力雙折射光吸收系數(shù)光學(xué)均勻性光學(xué)玻璃的質(zhì)量指標(biāo)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇abcdef26PPT課件條紋度折射率、色散系數(shù)氣泡度應(yīng)力雙折射光吸收系數(shù)光學(xué)均勻性光a.折射率、色散系數(shù)的允差及一致性

nd——光學(xué)玻璃對(duì)鈉光d譜線的折射率；

nF——對(duì)F譜線（波長等于0.486um的藍(lán)光）的折射率；

nC——對(duì)C譜線（波長等于0.656um的紅光）的折射率；

nF-nC——中部色散；

Vd——阿貝數(shù)：Vd=（nd-1）/（nF-nC）；

Vd值越大，色散作用愈小。1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇27PPT課件a.折射率、色散系數(shù)的允差及一致性1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇2折射率nd和阿貝數(shù)Vd與標(biāo)準(zhǔn)值的允許偏差分為3級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇28PPT課件折射率nd和阿貝數(shù)Vd與標(biāo)準(zhǔn)值的允許偏差分為3級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)b.光學(xué)均勻性光學(xué)均勻性是指同一塊玻璃中，各部分折射率變化的不均勻程度。光學(xué)不均勻性產(chǎn)生原因：退火溫度不均勻或內(nèi)部殘余應(yīng)力。對(duì)于大尺寸光學(xué)零件，如果光學(xué)不均勻性存在的面積較大，將降低光學(xué)系統(tǒng)的分辨率及成像質(zhì)量。1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇29PPT課件b.光學(xué)均勻性對(duì)于大尺寸光學(xué)零件，如果光學(xué)不均勻性存在的面積該方法是根據(jù)放在平行光管光束中的玻璃試樣引起該裝置分辨率的變化規(guī)定的。如果平行光管給出具有理論分辨率α0的像，而當(dāng)玻璃試樣放入后，分辨率倍增至α，那么玻璃的不均勻性可用其比值α/α0來表示尺寸小于150mm的玻璃毛坯的光學(xué)均勻性的測(cè)量方法：根據(jù)《GB/T7962.1-1987》規(guī)定測(cè)量。光學(xué)均勻性分為四級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇30PPT課件該方法是根據(jù)放在平行光管光束中的玻璃試樣引起該裝置分c.應(yīng)力雙折射中部應(yīng)力按《GB/T7962.5-1987》規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)量。玻璃毛坯中部應(yīng)力雙折射以最長邊中部單位長度上的光程差δ表示。中部應(yīng)力分為5級(jí)玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)小，在熔煉降溫過程中，內(nèi)部溫度總比外層溫度高，難以均衡，故產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇31PPT課件c.應(yīng)力雙折射中部應(yīng)力玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)小，在熔煉降溫過程中，內(nèi)邊緣應(yīng)力按《GB/T7962.6-1987》規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)量。玻璃毛坯邊緣應(yīng)力雙折射以距邊緣5%直徑或邊長處單位厚度上的最大光程差Δδmax表示。邊緣應(yīng)力分為5級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇32PPT課件邊緣應(yīng)力1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇32PPT課件d.光吸收系數(shù)

光學(xué)系統(tǒng)成像的亮度與玻璃的透明度成比例關(guān)系。用球形光度計(jì)按《GB/T7962.9-1987》規(guī)定進(jìn)行測(cè)量。玻璃光吸收系數(shù)等于1cm光路上被玻璃吸收的白光光通量與開始進(jìn)入該光路前入射光光通量之比。光吸收系數(shù)分為8級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇33PPT課件d.光吸收系數(shù)光學(xué)系統(tǒng)成像的亮度與玻璃的透明度成比例關(guān)系。用e.條紋度

由于玻璃內(nèi)部的化學(xué)成分不均勻所產(chǎn)生的局部缺陷，缺陷處的折射率不同于主體的折射率。

用點(diǎn)光源和透鏡組成的條紋儀，從最容易看見條紋的方向上，與標(biāo)準(zhǔn)試樣作比較檢查。條紋度分為4級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇34PPT課件e.條紋度由于玻璃內(nèi)部的化學(xué)成分不均勻所產(chǎn)生的局部缺陷f.氣泡

玻璃中的氣泡是玻璃在熔煉過程中，氣體來不及逸出所致。

玻璃中允許氣泡含量等級(jí)是由100cm3玻璃中所含氣泡（直徑Φ≥0.05mm～2mm）的總截面積來確定的。氣泡度分為7級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇35PPT課件f.氣泡玻璃中的氣泡是玻璃在熔煉過程中，氣體來不及逸出光學(xué)玻璃的物理、化學(xué)特性相對(duì)研磨硬度顯微硬度耐潮穩(wěn)定性耐酸穩(wěn)定性玻璃抵抗硬物壓入的能力，用克氏顯微硬度HK表示。

采用pH2.9的醋酸、pH4.6的標(biāo)準(zhǔn)醋酸鹽、pH6的水作為測(cè)定介質(zhì)，拋光玻璃表面被介質(zhì)侵蝕后，在白光燈下觀察玻璃表面出現(xiàn)紫藍(lán)干涉色的時(shí)間（此時(shí)侵蝕破壞層的光學(xué)厚度為135nm）或表面呈現(xiàn)雜光或脫落現(xiàn)象的時(shí)間，據(jù)此可對(duì)光學(xué)玻璃耐酸性進(jìn)行遞減式分類定級(jí)。影響光學(xué)加工難度和光學(xué)系統(tǒng)的使用壽命同等研磨條件下，被測(cè)玻璃相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)玻璃（K9）的研磨硬度，用A表示A＝V0/V，A越大表明玻璃硬度越大。雙面拋光的玻璃樣品置于70±1℃的飽和水蒸氣條件下，七晝夜后，測(cè)定玻璃表面散射率TB，再和標(biāo)準(zhǔn)白板時(shí)的散射率TA相比，H＝TB/TA×100％，H值即表示玻璃表面“生霧率”。1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇36PPT課件光學(xué)玻璃的物理、化學(xué)特性相對(duì)研磨硬度顯微硬度國內(nèi)生產(chǎn)光學(xué)玻璃材料的廠家成都光明光電有限公司上海新滬玻璃廠國外生產(chǎn)光學(xué)玻璃材料的廠家

德國肖特日本保谷（HOYA）日本小原（OHARA）等1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇37PPT課件國內(nèi)生產(chǎn)光學(xué)玻璃材料的廠家1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇37PPT三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題638PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指即通常所說的光學(xué)表面疵病，表面疵病是指麻點(diǎn)，擦痕，開口氣泡，破點(diǎn)及破邊，和表面粗糙度是完全不同的概念。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題面形偏差表面光潔度表面粗糙度最基本的零件指標(biāo)光圈數(shù)N，被檢光學(xué)表面的曲率半徑相對(duì)于參考光學(xué)表面曲率半徑的偏差對(duì)應(yīng)的光圈數(shù)象散偏差Δ1N局部偏差Δ2N39PPT課件即通常所說的光學(xué)表面疵病，表面疵病是指麻點(diǎn)，擦痕，開口氣泡，2、零件技術(shù)指標(biāo)問題平面的主要技術(shù)指標(biāo)光圈和局部誤差平行度和楔度外形尺寸國家標(biāo)準(zhǔn)GB2831-81

對(duì)于高精度的平行平板，其面形和平行度是相關(guān)的，當(dāng)面形不好的時(shí)候，平行度也無法達(dá)到要求。畫圖標(biāo)注時(shí)應(yīng)注意區(qū)分平行平板與楔板。對(duì)于反射元件外徑厚度比最好小于10：1，可以盡量減少變形。40PPT課件2、零件技術(shù)指標(biāo)問題平面的主要技術(shù)指標(biāo)光圈和局部誤差平行度和球面的主要技術(shù)指標(biāo)面形N，ΔN中心偏差N對(duì)應(yīng)的是球面半徑誤差。ΔN對(duì)應(yīng)的是表面不規(guī)則程度，通常所說的PV值對(duì)應(yīng)的是ΔN的大小。透鏡外圓的幾何軸與光軸在透鏡曲率中心處的偏離程度，用C表示。國標(biāo)GB7242-87中提出新的定義：用光學(xué)表面定心頂點(diǎn)處的法線與基準(zhǔn)軸的夾角來度量中心偏差，夾角稱為面傾角，用χ表示。定心頂點(diǎn)：光學(xué)表面與基準(zhǔn)軸的交點(diǎn)?；鶞?zhǔn)軸：用來標(biāo)注、檢驗(yàn)和校正中心誤差的一條確定的直線，該直線應(yīng)體現(xiàn)系統(tǒng)的光軸。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題41PPT課件球面的主要技術(shù)指標(biāo)面形N，ΔN中心偏差N對(duì)應(yīng)的是球面半徑誤中心厚度和邊緣厚度要求標(biāo)準(zhǔn)：《GB1205-75》本標(biāo)準(zhǔn)適用于玻璃材料的球面的雙凸透鏡、平凸透鏡、正彎月透鏡的邊緣最小厚度及雙凹透鏡、平凹透鏡、負(fù)彎月透鏡的中心最小厚度。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題42PPT課件中心厚度和邊緣厚度要求標(biāo)準(zhǔn)：《GB1205-75》2、零件技最小中心厚度和邊緣厚度標(biāo)準(zhǔn)：《GB1205-75》透鏡邊緣及中心最小厚度見下表。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題43PPT課件最小中心厚度和邊緣厚度標(biāo)準(zhǔn)：《GB1205-75》2、零件技棱鏡的主要技術(shù)指標(biāo)光圈和局部光圈光學(xué)平行差（角度差、塔差）外形尺寸光線從反射棱鏡的入射面垂直入射后，在出射前對(duì)出射面法線的偏差稱做反射棱鏡的光學(xué)平行差。在實(shí)用中，反射棱鏡的光學(xué)平行差以其相互垂直的兩個(gè)分量表示：在入射光軸截面方向的光學(xué)平行差分且稱做“第一光學(xué)平行差”，以θ1表示；在垂直于入射光軸截面方向上的光學(xué)平行差分量稱做“第二光學(xué)平行差”，以θ2表示。第一光學(xué)平行差是由反射按鏡在光軸截面上的角度誤差引起的，也就是棱鏡的角度差；第二光學(xué)平行差是由反射棱鏡的棱的位置誤差引起的，這些棱的位置誤差稱做塔差。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題44PPT課件棱鏡的主要技術(shù)指標(biāo)光圈和局部光圈光學(xué)平行差（角度差、塔差）外非球面的主要技術(shù)指標(biāo)非球面單獨(dú)使用時(shí)非球面作為系統(tǒng)的單個(gè)元件使用時(shí)彌散圓透過波前焦距實(shí)際加工曲線與理想的非球面曲線的偏差2、零件技術(shù)指標(biāo)問題45PPT課件非球面的主要技術(shù)指標(biāo)非球面單獨(dú)使用時(shí)非球面作為系統(tǒng)的單個(gè)元件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題646PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB13323-91《光學(xué)制圖》繪制新老標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比：表面疵?。ɡ蠘?biāo)準(zhǔn)用指標(biāo)P，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《GB1185-89》用指標(biāo)B）圖紙外形公差應(yīng)與機(jī)械件的公差配合,便于裝配厚度與外圓比標(biāo)準(zhǔn)：透過的一般大于1：10；反射的一般大于1：8。47PPT課件3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB13323-3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題平面元件標(biāo)準(zhǔn)圖紙實(shí)例對(duì)零件的要求對(duì)材料的要求48PPT課件3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題平面元件標(biāo)準(zhǔn)圖紙實(shí)例對(duì)零件的要求對(duì)材料的3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題球面元件標(biāo)準(zhǔn)圖紙實(shí)例對(duì)零件的要求49PPT課件3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題球面元件標(biāo)準(zhǔn)圖紙實(shí)例對(duì)零件的要求49PP非球面元件標(biāo)準(zhǔn)圖紙實(shí)例3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題50PPT課件非球面元件標(biāo)準(zhǔn)圖紙實(shí)例3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題50PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題651PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指材料成本加工工藝成本加工難度成本加工數(shù)量成本工裝夾具及檢驗(yàn)工具的成本加工需考慮特殊形狀元件的加工成本加工精度成本特殊檢驗(yàn)方案的成本特殊材料加工工藝研究成本尺寸成本4、加工工藝與成本問題52PPT課件材料成本加工特殊形狀元件4、加工工藝與成本問題52PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題653PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指5、檢驗(yàn)方案問題

加工過程中的檢測(cè)就像人的眼睛一樣重要，能檢測(cè)出來就能加工出來，古典高精度光學(xué)加工過程是一個(gè)緩慢逼近的過程，只要能檢測(cè)出加工過程中的缺陷就能修正缺陷。

元件檢測(cè)

系統(tǒng)檢測(cè)54PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題加工過程中的檢測(cè)就像人的眼睛一樣重要，能元件檢測(cè)在設(shè)計(jì)階段要充分考慮單個(gè)元件的檢測(cè)方式，整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)是由一個(gè)個(gè)元件組成，在組裝以前要嚴(yán)格控制單個(gè)元件的質(zhì)量，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量，等出現(xiàn)問題時(shí)開始補(bǔ)救的話將耽誤整個(gè)工程進(jìn)度5、檢驗(yàn)方案問題55PPT課件元件檢測(cè)5、檢驗(yàn)方案問題55PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題56PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題56PPT課件系統(tǒng)檢測(cè)確定光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方式目前光學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)方式有四種，前面已經(jīng)介紹，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有條件選擇合適的評(píng)價(jià)方式。5、檢驗(yàn)方案問題57PPT課件系統(tǒng)檢測(cè)5、檢驗(yàn)方案問題57PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題檢驗(yàn)實(shí)例58PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題檢驗(yàn)實(shí)例58PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題59PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題59PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題60PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題60PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題61PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題61PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題62PPT課件5、檢驗(yàn)方案問題62PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題663PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指6、加工超差的補(bǔ)救問題例如中心厚度，面形，元件變形問題，有些是加工水平無法達(dá)到出現(xiàn)的問題，有些是加工過程中檢驗(yàn)員沒有嚴(yán)格把關(guān)出現(xiàn)的問題，有些是材料本身的問題，有些是設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的問題，對(duì)于這些問題設(shè)計(jì)者要充分的考慮。

加工精度超差64PPT課件6、加工超差的補(bǔ)救問題例如中心厚度，面形，元件變形問題，有些6、加工超差的補(bǔ)救問題面形偏差中心厚度偏差可以考慮重新加工，但是會(huì)帶來相應(yīng)的問題，例如同心度變差，特別是球面元件，厚度變薄等問題。解決的方案：采用數(shù)字干涉儀得到實(shí)際面形數(shù)據(jù)，帶入設(shè)計(jì)軟件，看對(duì)整個(gè)波面或者傳遞函數(shù)是否有影響?？梢钥紤]通過調(diào)整空氣間隔來消除偏差。65PPT課件6、加工超差的補(bǔ)救問題面形偏差中心厚度偏差可以考慮重新加工，四、六倍放大鏡的加工66PPT課件四、六倍放大鏡的加工66PPT課件四、六倍放大鏡的加工67PPT課件四、六倍放大鏡的加工67PPT課件四、六倍放大鏡的加工68PPT課件四、六倍放大鏡的加工68PPT課件光學(xué)設(shè)計(jì)與光學(xué)工藝（第一講）

光學(xué)設(shè)計(jì)過程中需注意的問題69PPT課件光學(xué)設(shè)計(jì)與光學(xué)工藝（第一講）

光學(xué)設(shè)計(jì)過程中需注意的問題1目錄引言一光學(xué)設(shè)計(jì)過程二光學(xué)設(shè)計(jì)過程中考慮問題三六倍放大鏡的加工四70PPT課件目錄引言一光學(xué)設(shè)計(jì)過程二光學(xué)設(shè)計(jì)過程中考客戶提出需求

系統(tǒng)總體裝調(diào)及檢驗(yàn)光學(xué)設(shè)計(jì)光學(xué)零件加工機(jī)械零件加工光學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)光學(xué)零件檢驗(yàn)機(jī)械零件檢驗(yàn)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程71PPT課件客戶系統(tǒng)總體裝調(diào)及檢驗(yàn)光學(xué)設(shè)計(jì)光學(xué)零件加工機(jī)械零件加工光學(xué)設(shè)計(jì)宗旨：滿足技術(shù)要求便于制造節(jié)省成本一、引言72PPT課件光學(xué)設(shè)計(jì)宗旨：滿足技術(shù)便于制造節(jié)省成本一、引言4P觀察目標(biāo)特性(可見光,紅外)或應(yīng)用領(lǐng)域(激光)觀察范圍成像要求(點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)傳遞函數(shù)透過波前分辨率)能量視場(chǎng)探測(cè)器口徑波譜范圍焦距成像質(zhì)量要求大設(shè)計(jì)難度要求小探測(cè)器能量響應(yīng)要求合適視場(chǎng)口徑焦距成像要求鏡頭設(shè)計(jì)(LensDesign)光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(OpticalSystemDesign)二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程客戶需求73PPT課件觀察目標(biāo)特性(可見光,紅外)或應(yīng)用領(lǐng)域(激光)觀察范圍成像要設(shè)計(jì)過程像質(zhì)評(píng)價(jià)像差校正與平衡樣板匹配公差分析初始結(jié)構(gòu)計(jì)算與選擇出設(shè)計(jì)圖紙123456二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程74PPT課件設(shè)計(jì)像質(zhì)評(píng)價(jià)像差校正與平衡樣板匹配公差分析初始結(jié)構(gòu)出設(shè)計(jì)圖紙二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程75PPT課件二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程7PPT課件一個(gè)不好的初始結(jié)構(gòu)，再好的自動(dòng)設(shè)計(jì)程序和有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者也無法使設(shè)計(jì)獲得成功1、初始結(jié)構(gòu)的計(jì)算和選擇

根據(jù)初級(jí)象差理論求解初始結(jié)構(gòu)

從已有的資料中選擇初始結(jié)構(gòu)二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程76PPT課件一個(gè)不好的初始結(jié)構(gòu)，再好的自動(dòng)設(shè)計(jì)程序和有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者也無法2、象差校正和平衡

用光學(xué)計(jì)算程序進(jìn)行光路計(jì)算，算出全部象差及各種象差曲線;

找出影響光學(xué)系統(tǒng)成象質(zhì)量的主要象差是哪些;

找出改進(jìn)辦法，進(jìn)行象差校正;

反復(fù)進(jìn)行象差分析、校正及平衡，直到滿足成象質(zhì)量要求為止。二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程77PPT課件2、象差校正和平衡用光學(xué)計(jì)算程序進(jìn)行光路計(jì)算，算出全部象差3、象質(zhì)評(píng)價(jià)光學(xué)設(shè)計(jì)者必須對(duì)各種光學(xué)系統(tǒng)的剩余象差的允許值和象差公差有所了解，以便根據(jù)剩余象差的大小判斷光學(xué)系統(tǒng)的成象質(zhì)量。二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程78PPT課件3、象質(zhì)評(píng)價(jià)光學(xué)設(shè)計(jì)者必須對(duì)各種光學(xué)系統(tǒng)的剩余象差的允許值和適用于小象差系統(tǒng)如：望遠(yuǎn)物鏡、顯微物鏡等。實(shí)際波面與理想波面之間的最大波象差不超過1/4波長用于評(píng)價(jià)大象差系統(tǒng)客觀、可靠、便于計(jì)算和測(cè)量，不僅能用于光學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)價(jià)，還能控制光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程、鏡頭檢驗(yàn)、光學(xué)總體設(shè)計(jì)等各方面。象質(zhì)評(píng)價(jià)的方法瑞利判斷分辨率點(diǎn)列圖光學(xué)傳遞函數(shù)二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程79PPT課件適用于小象差系統(tǒng)如：望遠(yuǎn)物鏡、顯微物鏡等。實(shí)際波面與理想波面對(duì)于球面元件，一般根據(jù)廠家樣板庫來進(jìn)行曲率半徑選擇。4、樣板匹配手工匹配原則：先輸入曲率半徑小的，再輸入曲率半徑大的，每輸入一次要進(jìn)行一次自動(dòng)優(yōu)化。自動(dòng)匹配利用軟件自帶的樣板匹配功能進(jìn)行自動(dòng)匹配；手工匹配手工輸入樣板庫中有的樣板。HENGYI.TPD就是恒益公司的樣板庫廠家樣板庫Zemax>>Tools>>TestPlates>>TestPlateFitting>>選擇樣板庫(FileName)>>選擇匹配方式(MethodofFit)>>進(jìn)行匹配二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程80PPT課件對(duì)于球面元件，一般根據(jù)廠家樣板庫來進(jìn)行曲率半徑選擇。4、樣板5、公差分析

公差分析的目的:給出合理的加工要求，合理的加工要求既能保證加工的可行性，同時(shí)又能降低加工難度和加工成本，因此公差分析工作至關(guān)重要。公差分析宗旨:使最差情況下的傳遞函數(shù)由于工藝因素的總下降量不大于0.15，以便探測(cè)器仍能分辨它對(duì)應(yīng)的空間頻率。二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程81PPT課件5、公差分析公差分析的目的:給出合理的加工要求，合理的加

性能合理鏡頭的首選公差二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程82PPT課件

性能合理鏡頭的首選公差二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程14PPT包括光學(xué)元件的厚度和機(jī)械元件支撐的間隔。

在使用ZEMAX軟件模擬公差時(shí)，公差操作數(shù)TTHI有兩個(gè)參數(shù)，int1是用來定義公差的表面編號(hào)，而int2是作為補(bǔ)償?shù)谋砻婢幪?hào)，最小值和最大值是以鏡頭長度單位表示的極值偏差。

實(shí)際上，有楔角的元件與光軸相對(duì)于其機(jī)械軸傾斜的元件完全相同，當(dāng)旋轉(zhuǎn)元件時(shí)，元件具有邊緣厚度差。

偏心包括兩種，一種是簡單的橫向偏心（上、下），另一種是使元件始終保持與機(jī)架座接觸的“滾動(dòng)”。兩種偏心模型實(shí)際上完全不同。在滾動(dòng)的情況下，與機(jī)架座接觸良好的左側(cè)半徑被良好地校準(zhǔn)，表面傾斜只發(fā)生的右側(cè)表面上。

在ZEMAX里TSDX、TSDY用來模擬一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表面的偏心公差，單位為鏡頭長度（mm）,而TEDX、TEDY是用來模擬一個(gè)元件的偏心公差，可以是標(biāo)準(zhǔn)面也可以是非標(biāo)準(zhǔn)面，int1、int2定義了一個(gè)鏡頭組的邊界面。Radius（半徑）Fringes（光圈）Irregular（表面不規(guī)則度）Decenter（偏心）楔角/同心度/傾斜Thickness（厚度/間隔）樣板的檢測(cè)精度，光學(xué)設(shè)計(jì)師應(yīng)該與光學(xué)加工師溝通N=λ/2，普通的光學(xué)加工一般控制在5個(gè)光圈，較好的精度應(yīng)該控制在3個(gè)光圈以內(nèi)。表面不規(guī)則度可以通過局部光圈（△N）來考察，工藝上可以做到0.3個(gè)光圈。二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程

性能合理鏡頭的首選公差83PPT課件包括光學(xué)元件的厚度和機(jī)械元件支撐的間隔。

在使用ZEMAX軟6、出設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖紙是指導(dǎo)加工的依據(jù)，圖紙必須要規(guī)范，避免引起誤解二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程84PPT課件6、出設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)圖紙是指導(dǎo)加工的依據(jù)，圖紙必須要規(guī)范，避免光學(xué)系統(tǒng)實(shí)例：二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程85PPT課件光學(xué)系統(tǒng)實(shí)例：二、光學(xué)設(shè)計(jì)過程17PPT課件注意問題標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙零件技術(shù)指標(biāo)加工工藝及成本檢驗(yàn)方案材料選擇加工超差補(bǔ)救三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題12345686PPT課件注意標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙零件技術(shù)指標(biāo)加工工藝及成本檢驗(yàn)方案材料選擇加三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題

材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題687PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇材料選擇的宗旨：

既能滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)有利于加工，價(jià)格合理

在繪制圖紙階段須對(duì)材料提出嚴(yán)格要求，材料本身問題引發(fā)的后續(xù)問題在后續(xù)階段很難發(fā)現(xiàn)。材料性能、加工成本及加工難度相差很大，有些大口徑光學(xué)材料是很難購得的。88PPT課件1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇材料選擇的宗旨：既能滿足設(shè)計(jì)注意常用光學(xué)材料光學(xué)玻璃牌號(hào)分類國際玻璃碼的表示1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇89PPT課件注意常用光學(xué)材料光學(xué)玻璃牌號(hào)分類國際玻璃碼的表示1、光學(xué)設(shè)計(jì)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇常用的光學(xué)材料：光學(xué)玻璃（包括無色光學(xué)玻璃、有色光學(xué)玻璃和特種光學(xué)玻璃）微晶玻璃光學(xué)晶體塑料金屬材料（例如：銅，鋁等，做反射鏡）90PPT課件1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇常用的光學(xué)材料：22PPT課件光學(xué)玻璃的牌號(hào)分類冕牌玻璃——“K”火石玻璃——“F”“輕”——“Q”“重”——“Z”鋇冕——BaK鋇火石——BaF鑭冕——LaK鑭火石——LaF特殊玻璃在玻璃表中不占專門的區(qū)域——TK和TF.阿貝數(shù)的不同折射率的高低化學(xué)成分的不同1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇91PPT課件光學(xué)玻璃的牌號(hào)分類阿貝數(shù)的不同折射率的高低化學(xué)成分的不同1、肖特玻璃廠的阿貝圖有一組直線和曲線,將阿貝圖分成許多區(qū)，將光學(xué)玻璃分類。阿貝數(shù)折射率1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇折射率≤1.6,V≥50:冕牌玻璃；V<50:火石玻璃折射率≥1.6，V≥55:冕牌玻璃；V<55:火石玻璃92PPT課件肖特玻璃廠的阿貝圖有一組直線和曲線,將阿貝圖分成許多區(qū)，將光國際玻璃碼的表示:

用九位數(shù)字表示，形式為：

xxxxxx.xxx例如K10玻璃,nd=1.50137小數(shù)點(diǎn)后頭三位數(shù)=501;Vd=56.41頭三位數(shù)，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)=564;密度=2.52；不計(jì)小數(shù)點(diǎn)=252;

K10的國際玻璃碼是501564.252折射率nd小數(shù)點(diǎn)后頭三位數(shù)阿貝數(shù)Vd頭三位數(shù)，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)玻璃的密度，不計(jì)小數(shù)點(diǎn)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇93PPT課件國際玻璃碼的表示:例如K10玻璃,折射率nd小數(shù)點(diǎn)后頭三位數(shù)條紋度折射率、色散系數(shù)允差及一致性氣泡度應(yīng)力雙折射光吸收系數(shù)光學(xué)均勻性光學(xué)玻璃的質(zhì)量指標(biāo)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇abcdef94PPT課件條紋度折射率、色散系數(shù)氣泡度應(yīng)力雙折射光吸收系數(shù)光學(xué)均勻性光a.折射率、色散系數(shù)的允差及一致性

nd——光學(xué)玻璃對(duì)鈉光d譜線的折射率；

nF——對(duì)F譜線（波長等于0.486um的藍(lán)光）的折射率；

nC——對(duì)C譜線（波長等于0.656um的紅光）的折射率；

nF-nC——中部色散；

Vd——阿貝數(shù)：Vd=（nd-1）/（nF-nC）；

Vd值越大，色散作用愈小。1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇95PPT課件a.折射率、色散系數(shù)的允差及一致性1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇2折射率nd和阿貝數(shù)Vd與標(biāo)準(zhǔn)值的允許偏差分為3級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇96PPT課件折射率nd和阿貝數(shù)Vd與標(biāo)準(zhǔn)值的允許偏差分為3級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)b.光學(xué)均勻性光學(xué)均勻性是指同一塊玻璃中，各部分折射率變化的不均勻程度。光學(xué)不均勻性產(chǎn)生原因：退火溫度不均勻或內(nèi)部殘余應(yīng)力。對(duì)于大尺寸光學(xué)零件，如果光學(xué)不均勻性存在的面積較大，將降低光學(xué)系統(tǒng)的分辨率及成像質(zhì)量。1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇97PPT課件b.光學(xué)均勻性對(duì)于大尺寸光學(xué)零件，如果光學(xué)不均勻性存在的面積該方法是根據(jù)放在平行光管光束中的玻璃試樣引起該裝置分辨率的變化規(guī)定的。如果平行光管給出具有理論分辨率α0的像，而當(dāng)玻璃試樣放入后，分辨率倍增至α，那么玻璃的不均勻性可用其比值α/α0來表示尺寸小于150mm的玻璃毛坯的光學(xué)均勻性的測(cè)量方法：根據(jù)《GB/T7962.1-1987》規(guī)定測(cè)量。光學(xué)均勻性分為四級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇98PPT課件該方法是根據(jù)放在平行光管光束中的玻璃試樣引起該裝置分c.應(yīng)力雙折射中部應(yīng)力按《GB/T7962.5-1987》規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)量。玻璃毛坯中部應(yīng)力雙折射以最長邊中部單位長度上的光程差δ表示。中部應(yīng)力分為5級(jí)玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)小，在熔煉降溫過程中，內(nèi)部溫度總比外層溫度高，難以均衡，故產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力。1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇99PPT課件c.應(yīng)力雙折射中部應(yīng)力玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)小，在熔煉降溫過程中，內(nèi)邊緣應(yīng)力按《GB/T7962.6-1987》規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)量。玻璃毛坯邊緣應(yīng)力雙折射以距邊緣5%直徑或邊長處單位厚度上的最大光程差Δδmax表示。邊緣應(yīng)力分為5級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇100PPT課件邊緣應(yīng)力1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇32PPT課件d.光吸收系數(shù)

光學(xué)系統(tǒng)成像的亮度與玻璃的透明度成比例關(guān)系。用球形光度計(jì)按《GB/T7962.9-1987》規(guī)定進(jìn)行測(cè)量。玻璃光吸收系數(shù)等于1cm光路上被玻璃吸收的白光光通量與開始進(jìn)入該光路前入射光光通量之比。光吸收系數(shù)分為8級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇101PPT課件d.光吸收系數(shù)光學(xué)系統(tǒng)成像的亮度與玻璃的透明度成比例關(guān)系。用e.條紋度

由于玻璃內(nèi)部的化學(xué)成分不均勻所產(chǎn)生的局部缺陷，缺陷處的折射率不同于主體的折射率。

用點(diǎn)光源和透鏡組成的條紋儀，從最容易看見條紋的方向上，與標(biāo)準(zhǔn)試樣作比較檢查。條紋度分為4級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇102PPT課件e.條紋度由于玻璃內(nèi)部的化學(xué)成分不均勻所產(chǎn)生的局部缺陷f.氣泡

玻璃中的氣泡是玻璃在熔煉過程中，氣體來不及逸出所致。

玻璃中允許氣泡含量等級(jí)是由100cm3玻璃中所含氣泡（直徑Φ≥0.05mm～2mm）的總截面積來確定的。氣泡度分為7級(jí)1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇103PPT課件f.氣泡玻璃中的氣泡是玻璃在熔煉過程中，氣體來不及逸出光學(xué)玻璃的物理、化學(xué)特性相對(duì)研磨硬度顯微硬度耐潮穩(wěn)定性耐酸穩(wěn)定性玻璃抵抗硬物壓入的能力，用克氏顯微硬度HK表示。

采用pH2.9的醋酸、pH4.6的標(biāo)準(zhǔn)醋酸鹽、pH6的水作為測(cè)定介質(zhì)，拋光玻璃表面被介質(zhì)侵蝕后，在白光燈下觀察玻璃表面出現(xiàn)紫藍(lán)干涉色的時(shí)間（此時(shí)侵蝕破壞層的光學(xué)厚度為135nm）或表面呈現(xiàn)雜光或脫落現(xiàn)象的時(shí)間，據(jù)此可對(duì)光學(xué)玻璃耐酸性進(jìn)行遞減式分類定級(jí)。影響光學(xué)加工難度和光學(xué)系統(tǒng)的使用壽命同等研磨條件下，被測(cè)玻璃相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)玻璃（K9）的研磨硬度，用A表示A＝V0/V，A越大表明玻璃硬度越大。雙面拋光的玻璃樣品置于70±1℃的飽和水蒸氣條件下，七晝夜后，測(cè)定玻璃表面散射率TB，再和標(biāo)準(zhǔn)白板時(shí)的散射率TA相比，H＝TB/TA×100％，H值即表示玻璃表面“生霧率”。1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇104PPT課件光學(xué)玻璃的物理、化學(xué)特性相對(duì)研磨硬度顯微硬度國內(nèi)生產(chǎn)光學(xué)玻璃材料的廠家成都光明光電有限公司上海新滬玻璃廠國外生產(chǎn)光學(xué)玻璃材料的廠家

德國肖特日本保谷（HOYA）日本小原（OHARA）等1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇105PPT課件國內(nèi)生產(chǎn)光學(xué)玻璃材料的廠家1、光學(xué)設(shè)計(jì)中的材料選擇37PPT三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題6106PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指即通常所說的光學(xué)表面疵病，表面疵病是指麻點(diǎn)，擦痕，開口氣泡，破點(diǎn)及破邊，和表面粗糙度是完全不同的概念。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題面形偏差表面光潔度表面粗糙度最基本的零件指標(biāo)光圈數(shù)N，被檢光學(xué)表面的曲率半徑相對(duì)于參考光學(xué)表面曲率半徑的偏差對(duì)應(yīng)的光圈數(shù)象散偏差Δ1N局部偏差Δ2N107PPT課件即通常所說的光學(xué)表面疵病，表面疵病是指麻點(diǎn)，擦痕，開口氣泡，2、零件技術(shù)指標(biāo)問題平面的主要技術(shù)指標(biāo)光圈和局部誤差平行度和楔度外形尺寸國家標(biāo)準(zhǔn)GB2831-81

對(duì)于高精度的平行平板，其面形和平行度是相關(guān)的，當(dāng)面形不好的時(shí)候，平行度也無法達(dá)到要求。畫圖標(biāo)注時(shí)應(yīng)注意區(qū)分平行平板與楔板。對(duì)于反射元件外徑厚度比最好小于10：1，可以盡量減少變形。108PPT課件2、零件技術(shù)指標(biāo)問題平面的主要技術(shù)指標(biāo)光圈和局部誤差平行度和球面的主要技術(shù)指標(biāo)面形N，ΔN中心偏差N對(duì)應(yīng)的是球面半徑誤差。ΔN對(duì)應(yīng)的是表面不規(guī)則程度，通常所說的PV值對(duì)應(yīng)的是ΔN的大小。透鏡外圓的幾何軸與光軸在透鏡曲率中心處的偏離程度，用C表示。國標(biāo)GB7242-87中提出新的定義：用光學(xué)表面定心頂點(diǎn)處的法線與基準(zhǔn)軸的夾角來度量中心偏差，夾角稱為面傾角，用χ表示。定心頂點(diǎn)：光學(xué)表面與基準(zhǔn)軸的交點(diǎn)?；鶞?zhǔn)軸：用來標(biāo)注、檢驗(yàn)和校正中心誤差的一條確定的直線，該直線應(yīng)體現(xiàn)系統(tǒng)的光軸。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題109PPT課件球面的主要技術(shù)指標(biāo)面形N，ΔN中心偏差N對(duì)應(yīng)的是球面半徑誤中心厚度和邊緣厚度要求標(biāo)準(zhǔn)：《GB1205-75》本標(biāo)準(zhǔn)適用于玻璃材料的球面的雙凸透鏡、平凸透鏡、正彎月透鏡的邊緣最小厚度及雙凹透鏡、平凹透鏡、負(fù)彎月透鏡的中心最小厚度。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題110PPT課件中心厚度和邊緣厚度要求標(biāo)準(zhǔn)：《GB1205-75》2、零件技最小中心厚度和邊緣厚度標(biāo)準(zhǔn)：《GB1205-75》透鏡邊緣及中心最小厚度見下表。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題111PPT課件最小中心厚度和邊緣厚度標(biāo)準(zhǔn)：《GB1205-75》2、零件技棱鏡的主要技術(shù)指標(biāo)光圈和局部光圈光學(xué)平行差（角度差、塔差）外形尺寸光線從反射棱鏡的入射面垂直入射后，在出射前對(duì)出射面法線的偏差稱做反射棱鏡的光學(xué)平行差。在實(shí)用中，反射棱鏡的光學(xué)平行差以其相互垂直的兩個(gè)分量表示：在入射光軸截面方向的光學(xué)平行差分且稱做“第一光學(xué)平行差”，以θ1表示；在垂直于入射光軸截面方向上的光學(xué)平行差分量稱做“第二光學(xué)平行差”，以θ2表示。第一光學(xué)平行差是由反射按鏡在光軸截面上的角度誤差引起的，也就是棱鏡的角度差；第二光學(xué)平行差是由反射棱鏡的棱的位置誤差引起的，這些棱的位置誤差稱做塔差。2、零件技術(shù)指標(biāo)問題112PPT課件棱鏡的主要技術(shù)指標(biāo)光圈和局部光圈光學(xué)平行差（角度差、塔差）外非球面的主要技術(shù)指標(biāo)非球面單獨(dú)使用時(shí)非球面作為系統(tǒng)的單個(gè)元件使用時(shí)彌散圓透過波前焦距實(shí)際加工曲線與理想的非球面曲線的偏差2、零件技術(shù)指標(biāo)問題113PPT課件非球面的主要技術(shù)指標(biāo)非球面單獨(dú)使用時(shí)非球面作為系統(tǒng)的單個(gè)元件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指標(biāo)的問題2標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙的問題3加工工藝及成本的問題4檢驗(yàn)方案的問題5加工超差補(bǔ)救的問題6114PPT課件三、光學(xué)設(shè)計(jì)注意問題材料選擇的問題1零件技術(shù)指3、標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙問題標(biāo)準(zhǔn)零件圖紙根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB13