第一讲 概述

一般来讲，冕牌玻璃为低折 射率，低色散；火石玻璃为高 折射率，高色散。光学玻璃的 折射率和阿贝常数之间有一定 规律，右图为我国光学玻璃曲 线图。由图可知，大多数玻璃 符合折射率高，色散也高的规 律。这对高性能光学系统设计 有一定限制。近年来已生产了 许多高折射率低色散光学玻璃， 如LaK,LaF等，使光学系统设 计有很大的进步展。
第一讲 概述
表面处理
其余
△nD 对 玻 璃 的 要 求 △(nF-nC) 光学均匀性 应力双折射 光吸收系数 条 纹 度 气 泡 度 对 零 件 的 要 求 N=3 △N=0.5 C=0.05 △R=B B=Ⅴ q= 0.5/D0 238.43 -335.68 236.05±2.5 50 3C 3C 3 4 3 1C 5D （参考）
n1 n 2
n 1 n 2 nF nC
为了设计质量高的光学系统，需要很多种类的光学玻璃。光学玻璃中 使用量最大的是无色光学玻璃。光学玻璃大体上可分为两大类：冕牌玻璃 （以字母K表示，其中PbO的含量小于3％ ）及火石玻璃（以字母F表示， 其中PbO的含量大于3％ ）。
冕牌玻璃与火石玻璃的差异 冕牌玻璃(K) 折射率低(nd为1.50~1.55) 色散系数大(vd为55~62) 性硬、质轻、透明度好 火石玻璃(F) 折射率高(nd为1.53~1.85) 色散系数小(vd为30~45) 性较软、质较轻、稍带黄绿色
光学零件面形精度等级分类
精度等级 高精度 中精度 一般精度
N 0.1~1.0 1.0~5.0 5.0~10
△N
0.05~0.2 0.2~0.5 0.5~1.0
（2）表面粗糙度 表面粗糙度是指加工表面上的较小间距的峰谷所组成的微观几何 形状特征。它反映了零件表面的加工质量。峰、谷越小，其表面越光 滑，反之，表面越粗糙。表面粗糙度国家标准(GB／T1031—1995)规定， 评定表面粗糙度的主要参数从轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点 高度Rz、轮廊最大高度Ry等三个参数中选取。 标注时，对抛光表面，通常选择微观不平度十点高度Rz，在图纸 的右上角用其余Rz0.05来标注所有的抛光表面。
▽7Байду номын сангаас
>1.25~ 2.5
>6.3~ 10
0.8
零件精磨后的表面；中等尺 寸的棱镜、平面镜、保护玻 璃的侧表面和倒角 零件精磨后的毛面；透镜 和分划板的圆柱面；毛玻 璃表面 零件精磨后的表面；3级 精度以上配合的精确定中心 透镜的圆柱面
用粒度为W28—W14的磨料 或由180号—240号的砂轮加 工 用粒度为W14—WI0的磨料 或由240号—280号的砂轮加 工 用粒度为Wl0—W7的磨料或 由280号—320号的砂轮加工
条纹度分类 光阑 孔径 /nm 1 2 玻璃与投影 屏 间的距离／ mm 650±30 650±30 光阑与投 影屏 间的距离 ／mm 2000±100 2000±100
类 别
00 0
在屏上的观测结果
无任何条纹影像 无任何条纹影像
l
2
3
4
250±10
250±10
750±30
750±30
无任何条纹影像
标记 数量 文件号 签字 日期 设 校 审 计 核 查
名
称
所属装配号 图样标记 共 页 重量 比例 第 页
平凸透镜
材 料
工艺检查 标准检查 审 批 定 准
玻璃BaK7 GB903-65
第一章 光学玻璃
光学玻璃是制造光学零件的主要光学材料。光学玻璃分无色 光学玻璃和有色光学玻璃。无色光学玻璃又分为普通光学玻璃、 耐辐射光学玻璃和激光玻璃。普通光学玻璃是制造一般用途的光 学透镜、棱镜、分划板、度盘、光栅、刻尺的主要光学材料；而 耐辐射光学玻璃具有抗辐射稳定性，用在具有 射线、 X 射线的场 合；激光玻璃可以用在不同激光器的谐振腔中，作为产生激光的 工作物质。而有色光学玻璃主要用来制造不同的光学滤光片。大 多数的光学玻璃的主要组成成分是SiO2，属于硅酸盐玻璃。
△N称为局部光圈数，它表示被检光学零件面形局部偏离标准球面或 平面的程度。通常把局部光圈数分成两种，一种是像散偏差，它是被检光 学表面在两个相互垂直方向上光圈数允许最大差值，以△1N表示；第二种 是局部偏差，它表示相对于平滑干涉条纹的不规则程度的允许最大值，以 △2N表示；如果标注时不区分这两种局部光圈数，则表示这两种局部光圈 均应同样要求。设计时，N和△N间应当协调，一般取△N为N的0.1~0.2。
在光学制图中规定：光轴一般水平放置，用点划线表示，光线方向一 般由左至右，零件先遇到光线的表面通常放在左边。 光学零件图上对材料的要求，应按照对光学玻璃所介绍的质量指标， 根据系统对零件的要求，分类别、级别进行标注。 光学零件图上一般用图形和文字标明倒角要求，如果倒角尺寸小于 2mm，可以不画出倒角图形，只需要在倒角处引出细实线，标注倒角尺寸 或用文字说明 透镜的球面曲率半径过大时，在光学零件图上其曲率允许夸大绘制， 如果透镜的表面为平面时，应该在图上标注R。 如果是非球面透镜，在光学零件图上可以用球面绘制，但是应该注明 “非球面”，并列出曲线的方程式，并标明方程式的系数。 在光学部件图中，要标明图中零件彼此的相对位置，如果是胶合件， 在图的右上角位置应列出“对胶合件的要求”专用表格。 胶合件的部件图中必须用文字标注技术要求，说明胶合所用的胶和对 胶合面的要求。
每300cm3玻璃中允许有长度 小于12mm的条纹影像10根， 但彼此相距不得小于10mm
（5）气泡度
玻璃中的气泡是玻璃在熔炼过程中，气体来不及逸出所致。玻璃中的气泡 相当于细微的凹透镜，会引起光的散射和折射，因此需要控制。气泡度按所含 最大气泡的直径分为0、1、2三类，并按每100 cm3玻璃内允许含有的气泡总截 面积（mm2）分为七级。对扁长气泡取最长轴和最短轴的算术平均值为直径， 去计算气泡的截面积。光学零件的其他类似杂质作为气泡计算，但与气泡或其 他类似杂质相连接的条纹不作气泡计算。
无色光学玻璃是制造光学零件的主要光学材料。在光学玻璃目录中， 通常列出以下光学常数： 1．D光或d光的折射率 n D ，以及其它若干谱线的折射率 nC , nF 等 2．平均色散 nF nC
nd 1 nD 1 v 或 D 3．阿贝常数 nF nC nF nC
4．若干对谱线的部分色散 5．若干对谱线的相对色散
中部应力双折射分类 类别 1 la 2 3 玻璃中部光程差 (nm/cm) 2 4 6 10
边缘应力双折射分类 类别 S1 S2 S3 S4 玻璃边缘最大光程差 (nm/cm) 3 5 10 20
（4）条纹度
条纹是由于玻璃内部的化学成分不均匀所产生的局部缺陷，其折射率与主 体不同，从而形成光的散射和异样折射。条纹度一般采用投影法进行检验，按 规定分为00、0、1、2四类，并按检验观察方向，又分为A、B、C三级。A为三 个方向观测，B为两个方向观测，C为一个方向观测。
级 别 气泡度分级表 直径中0.05mm气泡的总截面积／(mm2/100cm3)
A00
A0 A B
≥0.003—0.03
>0.03—0.10 >0.10—0.25 >0.25—0.50
C
D E
>0.50～1.00
>1.00—2.00 >2.00～4.00
（6）光吸收系数
光学系统成像的亮度与玻璃的透明度成比例关系。光学玻璃对某一波长光 线的透明度，以光吸收系数E表示。E表示白光通过1 cm厚的玻璃所吸收的光 通量与进入该玻璃光通量之比。国家标准规定，玻璃的吸收系数分为00、0、1、 2、3、4、5、6八类。
每一大类又分为许多种类，例如，轻冕（QK），冕（K），磷冕 （PK），钡冕（BaF），重冕（ZK）,镧冕（LaK），冕火石(KF)，轻 火石（QF），火石（F），钡火石（BaF），重钡火石（ZBaF），重 火石（ZF），镧火石（LaF），特种火石（TF）等。每个各类的玻璃 中又分为许多种牌号，例如冕玻璃分为K1,K2,„„K12等。
无色光学玻璃光学均匀性的分类 类别 1 a／a0最大比值 1.0 星 点 图 中央是一明亮的圆斑，外面是些同心的圆环，但不出现断 裂、尾翘、畸角及扁圆变形等 中央是一个明亮的圆斑，外面是些变形的同心圆环，所有 圆环趋向一致，大致保持圆形，两环之间的间隔大体相等， 每个环的宽度允许有变化，但不应有断裂、尾翘、畸角等 —— ——
光学加工工序能达到的表面粗糙度
国标 符号 旧国标 符号 Ra/gm RＸ/gm Ｌ/mm 零件表面 加工方法 用金刚石铣刀和锯片、金刚 砂、粒度由60号—150号的 磨料或由30号—80号砂轮加 工
▽4
>10~20
>40-80
8
粗加工表面
▽5
>2.5~5
>10-20
2.5
用粒度240—W28的磨料或 零件粗磨后的毛面；大型棱 由100号~180号的砂轮加工； 镜、平面镜、保护玻璃的侧 用金刚石铣刀和锯片细加工 表面与倒角；直径大于 18mm和配合不高于4级精 度的透镜、滤光镜、分划板、 保护玻璃及其他零件的圆柱 表面和倒角
光吸收系数的分类 类别 00 0 1 2 光吸收系数的最大值 0.001 0.002 0.004 0.006 类别 3 4 5 6 光吸收系数的最大值 0.008 0.010 0.015 0.030
第二章 光学零件图
1．光学零件图及其标注
光学零件加工的技术条件是通过光学零件图来表达的。在光学零件图 中不仅反映出零件的几何形状、结构参数和公差，而且还包括对光学材料 的质量要求、对光学零件加工精度和表面质量的要求。因此，光学零件图 是选择光学材料、制定工艺规程和进行光学加工、检测的依据。中华人民 共和国国家标准光学制图(GBl3323—91)规定了光学部件图和光学零件图 必须标注的技术要求，并以专用表格在图纸右上角位置显著表示。