JBT 8237-2024《直角棱镜》规范

ICS17.189.01CCSN30JB代替JB/T8237-1999IJB/T8237—XXXX前言 2规范性引用文件 3术语和定义 4名称、型式、材料、尺寸、镀膜、分级和代号 4.1名称和型式 4.2材料 24.3尺寸 24.4镀膜 44.5分级 44.6代号 45技术要求 46试验方法 错误！未定义书签。6.1试验条件 56.2DⅠ-90直角棱镜90°角的角度偏差Δ90° 56.3DⅠJ-90直角棱镜90°角的角度偏差Δ90° 76.4DⅡ-180直角棱镜45°角的角度偏差Δ45° 76.5DⅡJ-180直角棱镜45°角的角度偏差Δ45° 86.6DⅠ-90和DⅡ-180直角棱镜的光学平行度 86.7DⅠJ-90直角棱镜的光学平行度和屋脊双像差S 86.8DⅡJ-180直角棱镜的光学平行度和屋脊双像差S 96.9透射面和反射面的面形偏差 6.10透射面和反射面的表面疵病 6.11透射面和反射面的表面粗糙度 6.12保护性倒角 6.13材料 附录A（规范性）直角棱镜材料的要求和测试方法 11A.1要求 A.2应力双折射 A.3非均匀性 A.4条纹度 A.5光吸收系数 A.6测试方法 图1直角棱镜的名称、型式及转像特性 2图2DⅠ-90直角棱镜 2JB/T8237—XXXX图3DⅡ-180直角棱镜 3图4DⅠJ-90直角屋脊棱镜 3图5DⅡJ-180直角屋脊棱镜 4图6检验90°角度偏差的绝对法 6图7检验90°角度偏差的比较法 7图8检验45°角度偏差 8图9检验DⅠJ-90直角棱镜的光学平行度和屋脊双像差 9图10检验DⅡJ-180直角棱镜的光学平行度和屋脊双像差 表1对直角棱镜角度、光学平行度和面形偏差的要求 4表2对表面疵病的要求 5表3检验的温度条件 5表A.1对气泡度的要求 11JB/T8237—XXXX本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件代替JB/T8237-1999《直角棱镜》。本文件与JB/T8237-1999相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：——更改了标准的范围（见第1章）；——增加了“术语和定义”一章（见第3章）；——增加了直角屋脊棱镜的尺寸、要求和试验方法（见4.3.4、4.3.5、6.7和表1序5）；——增加了棱镜转像特性的表述（见图1增加了棱镜尺寸关系式（见图2、3、4、5——更改了直角棱镜代号命名规定（见4.6，1999年版的第6章）；——更改了棱镜级别的划分，提高了对各级的技术要求（见5.1，1999年版的4.1——增加了棱镜透射面和反射面表面疵病和表面粗糙度的技术要求（见5.2、5.3）；——增加了对检验环境条件的规定（见6.1）；——增加了棱镜90°角和45°角的试验方法（见6.2、6.3、6.4、6.5——删除了附录A“直角棱镜的光学平行差于角量偏差的关系”；——更改了直角棱镜材料的要求并增加了测试方法的表述（见附录A，1999年版的4.3），将该内容放入新增的附录A。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国光学和光子学标准化技术委员会（SAC/TC103）归口。本文件起草单位：贵阳新天光电科技有限公司、上海理工大学、贵州省光学测量工程技术研究中心、南京江南永新光学有限公司、河南省计量科学研究院、苏州慧利仪器有限责任公司、南京东利来光电实业有限责任公司、宁波永新光学股份有限公司、宁波湛京光学仪器有限公司、广州粤显光学仪器有限责任公司、宁波舜宇仪器有限公司、宁波市教学仪器有限公司、梧州奥卡光学仪器有限公司、麦克奥迪实业集团公司、宁波华光精密仪器有限公司、重庆奥特光学仪器有限责任公司。本文件主要起草人：胡清、章慧贤、刘炜进、李晞、张卫东、韩森、洪宜萍、毛磊、鲍金权、徐涛、胡森虎、张琪、张景华、章光伟、徐利明、吴国民。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：——1995年首次发布为JB/T8327—1995；——1999年第一次修订，发布为JB/T8327—1999；——本次为第二次修订。JB/T8237—XXXX直角棱镜是光学仪器部件，广泛用于各种类型的光学仪器产品中。本文件规定了直角棱镜的名称、型式、代号、材料、尺寸、镀膜、分级和技术要求，描述了相应的试验方法，为直角棱镜的设计、制造、检验提供了依据，其目的是促使直角棱镜的设计和制造实现标准化、规范化。JB/T8237-1999《直角棱镜》发布实施已二十余年，由于技术的发展、产品市场的变化和相关标准的更新，已不能适应产业现状，有必要修订完善，以不断适应产业发展新需求。本次对JB/T8237的修订，纳入了直角棱镜新类型——直角屋脊棱镜，修改了直角棱镜精度级别划分和技术指标、完善了试验方法并修改了与相关标准不协调之处。修订后，对规范市场、指导产品设计和生产、提高产品技术性能和质量水平，促进产业高质量发展提供可靠的技术支撑。1JB/T8237—XXXX直角棱镜本文件规定了直角棱镜的名称、型式、代号、材料、尺寸、镀膜、分级和技术要求，描述了相应的试验方法。本文件适用于能将光学系统的光轴转折90°或180°角的直角反射棱镜和直角屋脊反射棱镜的制造。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB903-1987无色光学玻璃GB/T1185-2006光学零件表面疵病GB/T2831-2009光学零件的面形偏差GB/T7660.3-2013反射棱镜光学平行度及其试验方法GB/T7661-2009光学零件气泡度GB/T7962.1-2010无色光学玻璃测试方法第1部分：折射率和色散系数GB/T7962.5-2010无色光学玻璃测试方法第5部分：应力双折射GB7962.7-1987无色光学玻璃测试方法条纹度检测方法GB/T7962.9-2010无色光学玻璃测试方法第9部分：光吸收系数GB/T10567-2006光学零件的倒角GB/T13323-2009光学制图3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。4名称、型式、材料、尺寸、镀膜、分级和代号4.1名称和型式直角反射棱镜简称直角棱镜，其上具有两个互相垂直的透射面或反射面，还有一个与它们的夹角为45°的反射或透射面；前者称为直角面，后者称为45°面。若将直角棱镜的一个起反射作用的直角面或45°面以屋脊面取代，则称为直角屋脊反射棱镜，简称直角屋脊棱镜。以上两种棱镜均属于直角棱镜。按通过直角棱镜的光轴在棱镜反射面或屋脊棱上的反射次数，直角棱镜的型式可分为一次反射型和二次反射型；一次反射型以罗马数字Ⅰ作为标识符，它以两直角面为透射面，以45°面（或屋脊面）为反射面，光轴折转角为90°,如图1中a)、b)所示。二次反射型以罗马数字Ⅱ作为标识符，它以45°面为透射面，以两直角面（或屋脊面）为反射面，光轴折转角为180°,如图中1c)、d)所示。如果直角棱镜具有屋脊面，Ⅰ和Ⅱ型式又可以划分出直角屋脊棱镜的子型式，以在Ⅰ和Ⅱ后面加注下标大写字母“J”表示。在光学系统中，直角棱镜入射方的物坐标系x、y、z在通过直角棱镜后发生旋转，在出射方形成像坐标系x'、y'、z'。图1给出了四种型式的直角棱镜共轭成像的物坐标系和像坐标系，以此描述其转像特性。2JB/T8237—XXXXJ-90直角屋脊棱镜c)DⅡ-180直角棱镜d)DⅡJ-180直角屋脊棱镜图1直角棱镜的名称、型式及转像特性4.2材料直角棱镜一般采用无色光学玻璃K9制造，也可以根据实际需要，用其它牌号的光学材料制造。4.3尺寸4.3.1基本尺寸除棱镜的角度外，确定直角棱镜尺寸的主要依据是棱镜入射面上的理论通光口径D；出于棱镜实际倒边、倒角、边缘表面缺陷和预留装配调整量的考虑，可将理论通光口径适当放大，作为确定直角棱镜尺寸的基本尺寸，以D0表示。本文件推荐的D0（单位为mm）可在如下系列中选取：5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、4.3.2DⅠ-90直角棱镜DⅠ-90直角棱镜的尺寸可按图2确定。光轴长度L=D0b=D0c=D0图2DⅠ-90直角棱镜4.3.3DⅡ-180直角棱镜JB/T8237—XXXXDⅡ-180直角棱镜的尺寸可按图3确定。b=D0h=D0图3DⅡ-180直角棱镜4.3.4DⅠJ-90直角屋脊棱镜J-90直角屋脊棱镜的尺寸可按图4确定。b=D0图4DⅠJ-90直角屋脊棱镜4.3.5DⅡJ-180直角屋脊棱镜DⅡJ-180直角屋脊棱镜的尺寸可按图5确定。34JB/T8237—XXXXb=D0H=0.5P+0.87D0图5DⅡJ-180直角屋脊棱镜4.4镀膜直角棱镜表面所镀薄膜可分为以下3类：a)A类——透射面镀减反射膜，反射面镀内反射膜；b)B类——透射面镀减反射膜，反射面不镀膜；c)C类——透射面和反射面均不镀膜。所镀减反射膜的要求可以参照JB/T8826.1的规定；所镀内反射膜的要求可以参照JB/T8226.4的规定。镀内反射膜的表面一般应涂敷黑漆，予以保护。4.5分级依据对制造精度要求，直角棱镜可划分为0级、1级、2级、3级。4.6代号直角棱镜的代号由7项组成，其形式为：注：代号左起第2、3、4项的规定源于GB/T7660.1-2013。以下直角棱镜代号符合本文件规定。代号：30DⅡJ—180—3C/JB/T8237-XXXX，表示基本尺寸为30mm，3级精度，不镀膜、光轴折转2次的直角屋脊棱5技术要求5.1各级直角棱镜的角度偏差、光学平行度和面形偏差，应符合表1的规定。表1对直角棱镜角度、光学平行度和面形偏差的要求1±0.52±0.531255JB/T8237—XXXX41255S125675.2直角棱镜透射面和反射面的表面疵病应符合GB/T1185-2006的规定，其表面疵病公差可按2选取，或按实际需要给定。表面疵病的检验范围仅限于透射面和反射面上D0以内的区域。表2对表面疵病的要求D0＜20mmD0≥60mm4695.3直角棱镜透射面和反射面表面结构的要求应符合GB/T13323-2009附录C的规定。表面粗糙度公差为Rq0.012μm；轮廓微观缺陷密度等级为P3。5.4直角棱镜的所有棱边都应有保护性倒角，并符合GB/T10576-2006的规定。5.5对直角棱镜材料的要求，见附录A。6试验方法6.1试验条件直角棱镜检验应在洁净并远离震动的室内进行,室内的相对湿度在60%以下；温度条件应符合表3的规定。表3检验的温度条件1℃23h6.2DⅠ-90直角棱镜90°角的角度偏差Δ90°6.2.1总则DⅠ-90直角棱镜90°角的角度偏差Δ90°,可以采用自准法或比较法进行检验。当两种方法的检验结果发生争议时，以绝对法检验结果为准。6.2.2自准法6.2.2.1测量器具检验所用测量器具如下：a)示值最大允许误差不大于6"的光学测角比较仪或自准直仪；b)载物台（当使用自准至仪时）。6.2.2.2试验程序如图6a)所示，将被检棱镜光轴截面呈水平方向放置在载物台上，使自准直仪物镜对准棱镜45°面。调整自准直仪，使从棱镜返回的全部自准像出现在自准直仪视场中。此时将会看到A、B、C、D、E五个自准像（如图6b所示）。可以将棱镜略微摆动，将会发现D、E两像不随棱镜的摆动而移动，且较为6JB/T8237—XXXX明亮，可以判断这两个像是经两直角面全反射的像；调整自准直仪，使其视场内的D、E像落在水平标尺上。读取这两个像之间所包含的水平标尺分划格数（包括小数部分）β;按公式（1）计算棱镜90°角的角度偏差Δ90°。∆90°=························································(1)式中：△90°——棱镜90°角的角度偏差，单位为分(⅒);β——D、E两个像之间所包含的水平标尺分划格数（包括小数部分C——自准直仪标尺的分度值，单位为分(⅒);n——棱镜材料的折射率。图6检验90°角度偏差的绝对法6.2.3比较法6.2.3.1测量器具检验所用测量器具如下：a)同6.2.2.1；b)角度偏差≤5"的90°角度块。6.2.3.2试验程序将90°角度块放在载物台上，使其一个工作面紧贴载物台台面；调整自准直仪，使其光轴垂直于角度块另一个工作面，并使从该面返回的自准像出现在自准直仪视场中。将角度块在载物台上略微转动，观察自准直仪视场中的反射像有无上下移动现象，若有，应略微转动目镜头，使反射像位于视场左右时，所读示值相同；然后使反射像位于视场中央，读取自准直仪示值α0；取下角度块，如图7所示，在同一位置上放置被检棱镜，转动棱镜，使反射像位于视场中央，读取自准直仪示值α1；按公式（2）计算被测棱镜的角度偏差Δ90°。7JB/T8237—XXXX图7检验90°角度偏差的比较法Δ90º=B90+(α1−α0)−90°···········································(1)式中：Δ90°——棱镜90°角的角度偏差；B90——90°角度块检定证书上给定的角度块角度值；α1——被检棱镜在自准直仪上读取的示值；α0——角度块在自准直仪上读取的示值。J-90直角棱镜90°角的角度偏差Δ90°6.4DⅡ-180直角棱镜45°角的角度偏差Δ45°6.4.1总则DⅡ-180直角棱镜45°角的角度偏差Δ45°,可以采用自检法或比较法进行检验。当两种方法的检验结果发生争议时，以自检法检验结果为准。6.4.2自检法6.4.2.1测量器具示值最大允许误差不大于6"的光学测角比较仪。6.4.2.2试验程序本程序需先按6.2.2条检验棱镜的90。角，获得角度偏差Δ90。，然后如图8所示，将被检棱镜放在测角仪的工作台上，使其45。面紧贴工作台台面；调整测角仪的自准直光管方向，使其光轴垂直于棱镜的直角面，并使从该面返回的自准像出现在自准直仪视场中。使棱镜在工作台上略微转动，观察测角仪视场中的反射像有无上下移动现象，若有，应略微转动目镜头，使反射像位于视场左右时，所读示值相同；然后使反射像位于视场中央，读取测角仪示值Da；将棱镜转动180。，使棱镜另一个直角面的反射像位于视场中央，读取测角仪示值Db，按（3）和公式（4）计算被测棱镜b∆45a°=Da−Db−∆90°)·············································(1)∆45b°=∆45a°−(Da−Db)·············································(2)式中：Δ45a°——第一个45°角的角度偏差；Δ45b°——第二个45°角的角度偏差；Da——第一个45°角的测角仪示值；Db——第二个45°角的测角仪示值；Δ90°——棱镜90°角的角度偏差。8JB/T8237—XXXX图8检验45°角度偏差6.4.3比较法6.4.3.1测量器具检验所用测量器具如下：a)同6.4.2.1；b)角度偏差≤5"的45°角度块。6.4.3.2试验程序如图8所示，将45°角度块放在载物台上，使其一个工作面紧贴台面；调整测角仪，使其自准直仪光轴垂直于角度块另一个工作面，参照6.2.3.2试验程序进行检验；按公式（1）计算被测棱镜的角度偏差Δ45a°。∆45a°=B45+(α1−α0)−45°···········································(1)式中：Δ45a°——被检棱镜45°角的角度偏差；B45——45°角度块检定证书上给定的角度块角度值；α1——被检棱镜在测角仪上读取的示值；α0——角度块在测角仪上读取的示值。6.5DⅡJ-180直角棱镜45°角的角度偏差Δ45°6.5.1测量器具6.5.2试验程序a。......................................................................(6)式中符号含义同公式（4）。6.6DⅠ-90和DⅡ-180直角棱镜的光学平行度DⅠ-90和DⅡ-180直角棱镜光学平行度按GB/T7660.3-2013第4章的方法进行检验。6.7DⅠJ-90直角棱镜的光学平行度和屋脊双像差S6.7.1测量器具同6.2.2.1。6.7.2试验程序如图9所示，将被检棱镜光轴截面呈水平方向放置在载物台上，使自准直仪物镜对准棱镜直角面。调整自准直仪，使全部自准象出现在视场内；当棱镜存在角度误差和屋脊角不等于90°时，在自准直仪视场中将出现3个自准像。对着AB面哈一口气，可以判断亮度不变的像为直角面AC的反射像（图9的①像），另外两个像是AB面经两个屋脊面反射回来的像（图9的②③像）。9JB/T8237—XXXX调整自准直仪，使其视场内的自准像①和两个自准像②③分别落在分划板的水平标尺和垂直标尺上，读出自准像①和自准像②或③之间所包含的水平标尺分格数（包括小数部分）β1、自准像①和自准像 ②③中点之间所包含的垂直标尺分格数β2按公式（7）和（8）计算棱镜的光学平行度。读出自准像②③之间所包含的垂直标尺分格数（包括小数部分）β3，按公式（9）计算屋脊双像差。θⅠ=························································(1)θⅡ=························································(2)S=·························································(3)式中：θⅠ——第一光学平行度，单位为分(⅒);θⅡ——第二光学平行度，单位为(⅒);β1——两个自准像之间所包含的水平标尺分格数；β2——两个自准像之间所包含的垂直标尺分格数；β3——自准像②③之间所包含的垂直标尺分格数；C——自准直仪标尺的分度值，单位为分(⅒);n——棱镜材料的折射率。S——屋脊双像差，单位为分(⅒)。图9检验DⅠJ-90直角棱镜的光学平行度和屋脊双像差6.8DⅡJ-180直角棱镜的光学平行度和屋脊双像差S6.8.1测量器具同6.2.2.1。6.8.2试验程序如图10所示，将被检棱镜光轴截面呈水平方向放置在载物台上，为了避免过多自准像进入视场,可以将自准直仪物镜对准棱镜45°面左半部,右半部用遮光板遮挡。试验程序和计算方法同6.7.2。JB/T8237—XXXX图10检验DⅡJ-180直角棱镜的光学平行度和屋脊双像差6.9透射面和反射面的面形偏差用2级平面平晶，按GB/T2831-2009中B.1.1.2规定的目视估读光圈法检验。6