光学设计第14章光学制图

14.1光学制图

14.2光学零件的技术要求第14章光学制图14.1.1总则

(1)除光学制图的特殊规定外，光学图样的幅面、比例、字体、图线、剖面符号、图样画法、尺寸、尺寸公差与配合及表面粗糙度的注法等，应按GB4457~4460和GB131的规定执行，而倒角按GB1204的规定执行。

(2)在光学图样上,光轴用细点划线，光轴中断线用双波浪线。14.1光学制图

(3)在光学图样上，零件的有效孔径应在所列表格的“D0”栏内标明。圆形注：“φ直径”，例“φ30”；方形注：“□边长”，例“□10”；矩形注:“长×宽”，例如“30×

20”；椭圆注:“长轴×短轴”，例“30×20”等。

(4)光学零件表面上需要标明有特殊要求的范围，用细实线或涂色画出其范围，并予以说明(见图14-1)。

(5)光学纤维件的剖面画法见图14-2。技术要求：

A范围涂覆……

图14-1特殊要求的标注图14-2光纤纤维的剖面(a)单根光纤沿纤维方向；(b)多根光纤沿纤维方向；(c)多根光纤垂直纤维方向

(6)光学晶体的剖面和光轴(C轴)的画法见图14-3。

图14-3光学晶体的剖面与光轴的画法(7)光源、光栏和镀膜等的符号规定见表14-1。表14-1光源、光栏和镀膜等的符号规定14.1.2光学系统图

(1)光学系统图一般按光路前进方向自左至右、自下而上绘制，亦可根据仪器工作位置绘制。

(2)光学系统图中零件或部件的序号应沿光路前进方向编排；置换使用的零件或部件序号应连续编排(附录4中所示序号4、5)；重复出现的相同零件或部件均标第一次编排的序号(见附录4中序号16)；附件序号最后编排。

(3)光学系统图中应标注整个光学系统中的所有零件或部件的相应位置尺寸，必要时应标注公差。

(4)光学系统图中应标注光栏、光瞳及狭缝的大小、位置和狭缝的方向。

(5)光学系统图中有分划元件(如分划板、度盘、标尺)在视场中成像时，可将像面上的视见情况绘出示意图，并注出“视见示意图”字样。此图的比例不与整个图样一致，细节

允许夸大(见附录4)。

(6)光学系统图上应列出该系统的主要光学参数(见表14-2)和技术要求。表14-2光学系统图上的主要光学参数

(7)光学系统图上需要标注的光学系统结构参数及矢高可参考表14-3。表14-3光学系统结构参数及矢高14.1.3光学部件图

光学部件图的标注可参见附录5、附录6。

(1)应标注整个部件图中所有零件(零件和胶合件)之间的相对位置。

(2)胶合件图的右上角应列出“对胶合件的要求”专用表格(除图框用粗实线外，其余用细实线)，格式内容及尺寸参见表14-4。

(3)胶合件图中必须标注技术要求。表14-4对胶合件的要求14.1.4光学零件图

光学零件图的标注可参见附录7、附录8。

(1)光学零件图右上角应列出“对材料的要求”与“对零件的要求”的专用表格(除图框用粗实线外，其余用细实线)，格式内容及尺寸参见表14-5。表14-5对材料的要求和对零件的要求

(2)曲率半径过大时，其曲率允许夸大绘制，如图14-4中的R1028；透镜的表面为平面，应标注R∞。

图14-4R过大时的绘制图例

(3)光学零件图上一般用图形和文字表明倒角要求(图14-5(a)、(b))。图14-5倒角的画法

(4)光学零件图上轴对称非球面可用近似的球面绘制，并注明“非球面”字样,在图样上应列出曲线方程式(见图14-6)。

y2=2ax+bx2

其中：a、b为系数。

图14-6非球面的画法14.2.1对光学材料的要求

对光学玻璃的要求，原则上应该根据光学系统像差设计的要求来确定。但不同用途的光学零件对光学玻璃材料的要求，可参考表14-6给出的经验数据。14.2光学零件的技术要求表14-6对光学玻璃要求的经验数据14.4.2对光学零件的加工要求

1.光学零件的表面误差

1)光学样板(执行国标GB1240-76)

(1)光学样板按用途分为两类：

光学样板——复制工作样板用的光学样板；

工作样板——检验光学零件用的光学样板。

(2)标准样板的精度(即“零件的要求”中的ΔR)分为A、B两级，其允差应符合表14-7及表14-8的规定。表14-7标准样板半径允差表14-8标准样板光圈

(3)球面工作样板的光圈可根据被检光学零件的要求按表14-9选取。表14-9球面工作样板光圈

(4)平面工作样板相对标准样板的偏差与球面标准样板的允差相同。

2)光学零件的面形偏差(执行国标GB2931-81)

(1)面形偏差的定义:被检光学表面相对于参考光学表面(工作样板)的偏差称为面形偏差。

(2)面形偏差的分类。

①半径偏差

②像散偏差

(3)光圈的正负号规定：

高光圈(凸)为正(相当于中间接触)；

低光圈(凹)为负(相当于边缘接触)。

(4)标注方法：

①被检光学表面允许的最大半径偏差以N个光圈数表示。

②被检光学表面在两个互相垂直方向上光圈数的允许最大差值(像散偏差)以Δ1N表示，相对于平滑干涉条纹的不规则程度(局部偏差)的允许最大值以Δ2N表示。

③如有必要，可在N数值后面标注检验范围的直径，如N=2(60)，即表示在60mm检验范围内允许的最大光圈数为2。3)表面误差的给定

表面误差的给定可参考表14-10。表14-10光学零件表面误差参考数值4)光学零件精度等级的分类

光学零件精度等级的分类见表14-11。表14-11光学零件精度等级分类光学表面允许的最大半径偏差也可直接根据像差变化量表确定。给定表面曲率增量ΔC，计算相应的各种像差变化量，根据允许的像差变化量来确定允许表面曲率误差，然后按下述关系式求得允许的最大半径偏差N:

2.光学零件外径及配合公差的给定

1)光学零件的外径

光学零件与镜框固定，在不同固定方式下，光学零件外径所需的余量见表14-12。表14-12光学零件外径余2)圆形光学零件与镜框的配合公差

圆形光学零件与镜框的配合公差见表14-13。表14-13圆形光学零件与镜框的配合公差

3.光学零件的中心厚度及边缘最小厚度

玻璃材料的球面的双凸透镜、平凸透镜、正弯月透镜的边缘最小厚度(见图14-7)和双凹透镜、平凹透镜、负弯月透镜的中心厚度(见图14-8)都必须有一定的数值，以保证光学零件的必要强度，使其在加工中不易变形或破损。图14-7凸透镜边缘最小厚度图14-8凹透镜中心最小厚度透镜边缘及中心最小厚度按表14-14给定(GB1205-75标准)。表14-14透镜边缘及中心最小厚度

4.光学零件的厚度公差

1)透镜中心厚度公差

透镜中心厚度公差随透镜的不同而不同，其具体数值可参考表14-15给定，要求高时可按计算结果确定。表14-15透镜中心厚度2)分划板的厚度及其公差

分划板的厚度及其公差可参考表14-16。表14-16分划板的厚度及公差

5.光学零件的倒角(GB1204-75)

光学零件的倒角分为设计性和保护性两大类。GB1204-75标准适用于光学零件的保护性倒角，其有关数值由表

14-17和14-18给定。

1)圆形光学零件的倒角

(1)倒角宽度b按表14-17给定。表14-17倒角宽度(2)倒角角度α按表14-18给定。表14-18倒角角度

(3)在图样上应标注倒角宽度和角度,例如0.3+0.2×45°。

2)非圆形光学零件的倒角

(1)一般约小于135°的二面角需倒角。

(2)棱镜倒角宽度按表14-19给定。表14-19棱镜倒角宽度

6.透镜中心误差(GB7242-87)

1)面倾角χ与偏心差c的关系

透镜中心误差有面倾角χ与偏心差c两种描述方式。

单透镜两光学面中，其中一个面选作基准时，则偏心差c与另一面倾角χ的关系为

双胶合透镜三个面上第一个面选作基准时，则偏心差c与另二面的面倾角χ2、χ3的关系为

2)透镜中心误差值的给定

所谓透镜中心误差c，即透镜光轴和几何轴不相重合的数值。光学表面面倾角χ的允许值可根据像差计算结果给定，也可参考表14-20给出的偏心差c允许值，然后根据上述c和χ关系式来确定χ的允许值。表14-20偏心差允许值

7.光学零件角度公差

1)玻璃平板

任何一块玻璃平板(如分划板、滤光镜、保护玻璃等)的两个表面不会绝对平行，不同用途的玻璃平板不平行度允差数值见表14-21。表14-21玻璃平板不平行度允差参考数值2)光楔

表14-22给出了光楔角度公差θ的值。表14-22光楔角度公差θ

8.光学零件镀膜的分类、符号及标注(JB/T6179—92)

标准JB/T6179—92适用于镀在光学玻璃零件上的镀层，规定了各种膜层的分类、符号及标注。

1)膜层的分类和符号

膜层的分类和符号见表14-23。表14-23膜层的分类和符号

2)在图纸上标注

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