光学零件图解说
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苏瑛-光学零件制造工艺学
上述两种工艺都是将光学材料加工为一定形状和尺寸要求 的零件工艺。
光学零件特种加工工艺：特种加工工艺是按照不同技术要求 对冷加工或热加工之后的光学零件进行特殊加工。主要有光 学零件表面镀膜工艺、刻镀工艺、照相工艺、胶合工艺。 （1）光学零件镀膜工艺：它是在抛光或磨边好的零件表面上 镀一层薄膜，如镀增加透光或反光的膜层或其他用途的膜层。 该技术现在已形成一个薄膜光学技术，应用十分广泛。 （2）刻镀、照相工艺是在光学零件表面上制作各种分划标记 的工艺技术。 （3）胶合是将透镜、平面镜或棱镜按要求用光学胶胶合起来 的工艺。通常是将凸凹透镜胶合在一起来改善系统象差；棱 镜相胶来改变光路等。
图样绘制的要求应按照国家机械制图标准和光学制图标准及图样管理制度的 有关规定执行，一般应符合下列原则：
有关尺寸数据的标注均应符合国家制图标准。工艺图纸一般都要求标注允许 的公差范围，而不标注公差代号。需检验的尺寸、数据必须给出公差。
图样中所标注尺寸或数据有三种表示方法。 公称值：不带公差的名义值。加工中此值不做验收的依据，如透镜图中等焦距和
（2）按应力双折射大小分成三类
（3）按条纹大小分成四类
（4）按气泡大小和多少分成八类六级。
特殊玻璃
光学仪器中常用的特殊玻璃有耐辐射光学玻璃、石英光学玻璃、 微晶玻璃、窗用平板玻璃、硬质玻璃等。 一、耐辐射光学玻璃：在γ射线或高剂量的X射线的作用下，具有一 定的抗辐射性能的光学玻璃。耐辐射光学玻璃牌号的命名，按“无 色光学玻璃”牌号，根据其耐辐射性能的大小来分。 二、光学石英玻璃： 三、微晶玻璃：从原来的玻璃态经过热处理改变成的一种多晶体材 料。它的强度比普通玻璃大8倍；硬度比熔融石英还高，接近淬火 钢；密度低；具有高的热稳定性。 四、吸热玻璃：吸热滤光玻璃在可见光区域内有高的透过率而在红 外区域则大量吸收，对于光源的热辐射具有吸收性能。这种玻璃长 用于照明系统，吸收量随玻璃厚度的增加而增加，常用厚度为3mm。
光学零件特种加工工艺：特种加工工艺是按照不同技术要求 对冷加工或热加工之后的光学零件进行特殊加工。主要有光 学零件表面镀膜工艺、刻镀工艺、照相工艺、胶合工艺。 （1）光学零件镀膜工艺：它是在抛光或磨边好的零件表面上 镀一层薄膜，如镀增加透光或反光的膜层或其他用途的膜层。 该技术现在已形成一个薄膜光学技术，应用十分广泛。 （2）刻镀、照相工艺是在光学零件表面上制作各种分划标记 的工艺技术。 （3）胶合是将透镜、平面镜或棱镜按要求用光学胶胶合起来 的工艺。通常是将凸凹透镜胶合在一起来改善系统象差；棱 镜相胶来改变光路等。
图样绘制的要求应按照国家机械制图标准和光学制图标准及图样管理制度的 有关规定执行，一般应符合下列原则：
有关尺寸数据的标注均应符合国家制图标准。工艺图纸一般都要求标注允许 的公差范围，而不标注公差代号。需检验的尺寸、数据必须给出公差。
图样中所标注尺寸或数据有三种表示方法。 公称值：不带公差的名义值。加工中此值不做验收的依据，如透镜图中等焦距和
（2）按应力双折射大小分成三类
（3）按条纹大小分成四类
（4）按气泡大小和多少分成八类六级。
特殊玻璃
光学仪器中常用的特殊玻璃有耐辐射光学玻璃、石英光学玻璃、 微晶玻璃、窗用平板玻璃、硬质玻璃等。 一、耐辐射光学玻璃：在γ射线或高剂量的X射线的作用下，具有一 定的抗辐射性能的光学玻璃。耐辐射光学玻璃牌号的命名，按“无 色光学玻璃”牌号，根据其耐辐射性能的大小来分。 二、光学石英玻璃： 三、微晶玻璃：从原来的玻璃态经过热处理改变成的一种多晶体材 料。它的强度比普通玻璃大8倍；硬度比熔融石英还高，接近淬火 钢；密度低；具有高的热稳定性。 四、吸热玻璃：吸热滤光玻璃在可见光区域内有高的透过率而在红 外区域则大量吸收，对于光源的热辐射具有吸收性能。这种玻璃长 用于照明系统，吸收量随玻璃厚度的增加而增加，常用厚度为3mm。
工程光学(光阑)(高等课件)
高级课件
1
而自动改变：当外界景物过亮时，瞳孔缩小以减少进入眼睛的光束，避免 过度刺激视神经细胞；当外界景物较暗时, 瞳孔的直径变大，使进入眼睛
的 光能增多，以便看清昏暗中的物体。 光阑根据其在光学系统中的不同作用可分为以下几种：
孔径光阑——用来限制进入光学系统的成像光束的光阑。孔径光阑的 大小决定进入系统光能的多少，即决定像平面的照度。孔径光阑的位置在 某些光学系统中有特殊要求。如在目视光学仪器中，孔径光阑被其后方光 组所成的像一定要位于光学系统之外，以便使眼睛的瞳孔与之衔接，达到 良好的观察效果。此外，合理地设计孔径光阑的位置，可以在一定程度上 改善轴外物点的成像质量。
光学系统的视场大小，通常用两种方法表示： 当物体位于无限远时，如望远镜，常用视场角2ω表示其视场大小，称 为视场角； 当物体位于有限距离或很近距离时，如显微镜，常用所见到的物平面 直径表示其视场大小，称为线视场。
（四）视场光阑对物平面成像范围的限制
现在假定孔径光阑的口径为无限小，那么入瞳和出瞳的口径也必定为
物面的交点B3才是被系统成像的最边缘
点。
高级课件
17
（五）视场范围的计算
光学系统的视场是由物方视场或物面半径的大小来确定。根据视场光 阑的不同位置，有一下几种计算视场的方法。
1、视场光阑与像面重合
当视场光阑与像面重合时，视场光阑的口径就是像的大小， y' D视场
由此得到物方视场为：
2
y y'
出瞳距离l18mm25高级课件6530mm2求物镜上的投射高度主光线的投射高度150743mm3求目镜上的投射高度正切计算法108743tgummtgtgutgu26高级课件4求分划板上的投射高度hz分tg385767282407438025mm求出瞳距lz10mmmmdtgu1810820181371813711108101081027高级课件6各光学元件的实际通光口径h为上光线在物镜的投射高度215074331486mm16050mm292395223478mm棱镜的通光口径应该在物镜和分划板口径之间选择光阑315315d16162352053030161623721316316d16162421328高级课件孔径光阑处于不同位置时的成像光束3望远系统的孔径光阑大致在物镜左右具体位置可根据尽量减小光学零件的尺寸和体积的考虑去设定
显微镜的构造图
的形貌信息
功能
• 微电子技术：用于微器件的表面形貌检测和分析
03
显微镜的成像技术与发展
光学显微镜的成像技术
传统成像技术
• 利用透镜对光进行聚焦和放大
• 通过调整目镜和物镜来改变放大倍数和成像清晰度
成像技术
• 光学显微成像技术：利用光学原理对样品进行成像
• 荧光显微成像技术：利用荧光标记和荧光显微镜对样品进行成像
• 生物科学：观察细胞、细菌、病毒等微小生物结构
• 光的波长和透镜的折射率决定了显微镜的分辨率
• 材料科学：研究材料的微观结构和性能
• 医学领域：观察组织、细胞、病毒等微小结构
02
显微镜的分类与比较
光学显微镜的类型与特点
类型
• 简易显微镜：结构简单，放大倍数较低
• 显微镜：放大倍数较高，功能丰富
CREATE TOGETHER
DOCS SMART CREATE
显微镜构造图解析与应用
DOCS
01
显微镜的基本构造与原理
光学显微镜的组成部件及其功能
01
02
03
04
05
镜筒
•目镜
位于镜筒上方的透
镜
物镜
调焦装置
• 容纳光学组件的圆
• 用于放大观察物体
的图像
载玻片和盖玻
片
• 用于放置样品的平
品之间的距离
• 材料科学：研究材料的微观结构和性能
• 医学领域：观察组织、细胞、病毒等微小结构及其功能
04
显微镜在科研与工业领域的应用
显微镜在生物科学领域的应用
01
观察细胞结构
• 利用显微镜观察细胞的形态、结构和功能
• 研究细胞内的生物大分子和细胞器
光学零件图解说
2018/1/4
棱镜及其它非园形光学零件图纸上 应标出下列有关尺寸公差：
• • • •
零件的直线尺寸和角度及公差； 倒角尺寸及公差； 零件表面通光区域尺寸。 棱镜零件图上若未画出棱的倒角图形， 则所标注的尺寸一律为到尖棱的尺寸。 • 标注棱镜角度公差时，一般注在锐角上。
2018/1/4
对倒角的标注
nd vd 光学均匀性 光吸收系数 应力双折射 条纹度 气泡度
nd值（折射率）
• 光在不同的介质中传播时，具有不 同的速度。在物理学中折射率定义
了n1.2=v1/v2，称为第二种介质 对第一种介质的相对折射率。其中
v1为光在第一种介质的传播速度； v2为光在第一种介质的传播速度。
2018/1/4
vd值（色散系数）
光洁度符号
1
3.2
2
1.6
3
0.01
4
• ①是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为3.2微米。可通过铣磨得到。 • ②是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为 1.6微米。可通过树脂细砂轮铣 磨或精磨得到。 • ③是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为 0.01 微米。须通过先精磨、后 抛光得到。 • ④是不去除表面,是压型料表面。
2018/1/4
• • • • • • •
f′－－透镜焦距 倒二面角－－给两个相交平面的棱线倒角 倒三面角－－给三个相交平面的棱角倒角 D0－－光学零件的有效孔径、有效范围 θⅠ－－棱镜第一平行差 θⅡ －－棱镜第二平行差 (光线从反射棱镜的入射面垂直入射，光线 在出射前对出射面法线的偏差。在入射光轴 截面方向的分量，称做第一光学平行差。在 垂直于入射光轴截面方向的分量，称做第二 光学平行差。)
2018/1/4
棱镜及其它非园形光学零件图纸上 应标出下列有关尺寸公差：
• • • •
零件的直线尺寸和角度及公差； 倒角尺寸及公差； 零件表面通光区域尺寸。 棱镜零件图上若未画出棱的倒角图形， 则所标注的尺寸一律为到尖棱的尺寸。 • 标注棱镜角度公差时，一般注在锐角上。
2018/1/4
对倒角的标注
nd vd 光学均匀性 光吸收系数 应力双折射 条纹度 气泡度
nd值（折射率）
• 光在不同的介质中传播时，具有不 同的速度。在物理学中折射率定义
了n1.2=v1/v2，称为第二种介质 对第一种介质的相对折射率。其中
v1为光在第一种介质的传播速度； v2为光在第一种介质的传播速度。
2018/1/4
vd值（色散系数）
光洁度符号
1
3.2
2
1.6
3
0.01
4
• ①是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为3.2微米。可通过铣磨得到。 • ②是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为 1.6微米。可通过树脂细砂轮铣 磨或精磨得到。 • ③是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为 0.01 微米。须通过先精磨、后 抛光得到。 • ④是不去除表面,是压型料表面。
2018/1/4
• • • • • • •
f′－－透镜焦距 倒二面角－－给两个相交平面的棱线倒角 倒三面角－－给三个相交平面的棱角倒角 D0－－光学零件的有效孔径、有效范围 θⅠ－－棱镜第一平行差 θⅡ －－棱镜第二平行差 (光线从反射棱镜的入射面垂直入射，光线 在出射前对出射面法线的偏差。在入射光轴 截面方向的分量，称做第一光学平行差。在 垂直于入射光轴截面方向的分量，称做第二 光学平行差。)
2018/1/4
光学设计第14章光学制图
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。
第14章 光学制图
表14-20 偏心差允许值
第14章 光学制图
7.
1)
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。
第14章 光学制图
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。
第14章 光学制图
表 14-6 对光学玻璃要求的经验数据
第14章 光学制图
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—— 工作样板——
(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。
第14章 光学制图
表14-7 标准样板半径允差
第14章 光学制图
表14-8 标准样板光圈
第14章 光学制图
(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 表 14-9 球面工作样板光圈
D2 N ΔC 4
第14章 光学制图
2. 光学零件外径及配合公差的给定
1) 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
第14章 光学制图
2)
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
第14章 光学制图
浪线。
第14章 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
显微镜的结构和使用27张PPT
在视野中的细胞成行排列条件下，细胞数目与 放大倍数与反比。
若目镜5×、物镜4×,视野中共有64个细胞，再 16 把物镜换成10×,则视野中有＿＿个细胞。
在视野中充满细胞的条件下，细胞数目与放 大倍数的平方成反比。
三、显微镜观察的像及移动 1、细胞在显微镜下的像偏右上方，实际在载玻 左下方 片上的是偏＿＿＿＿，要将其移动至视野中央， 右上方 应该将载玻片向＿＿＿＿移动，即物像位于哪个 方向，则应向哪个方向移动载玻片。
认识显微镜
使用显微镜
显微镜下的世界
荧光染色后的滴虫
夹竹桃茎横切面
霉菌
（1）结合下图认识显微镜的 基本结构及各个部位的功能。 （2）显微镜的使用方法包括 哪几步？
目镜（放大物像）
镜筒（连接目镜与物镜） 粗准焦螺旋（调焦距）
细准焦螺旋（调焦距）
转换器（调换物镜） 物镜（放大物镜）
镜臂（提握镜身）
压片夹（固定玻片）
把一个最大的光圈 对准通光孔，左眼 注视目镜，右眼睁 开，同时用两手转 动反光镜，使光线 通过通光孔反射到 镜筒内。直到整个 视野呈雪白色为止
三、低倍镜下观察
把所要观察的 玻片标本放在 载物台上，用 压片夹压住， 标本要正对通 光孔
转动粗准焦螺旋， 顺时针旋转，使镜筒缓 缓下降，直到物镜接近 玻片标本为止
5× 10× 12.5×
视野暗的时候，如何增加视野亮度？
（1）增加光源； （2）换大光圈； （3）将反光镜由平面镜转换为凹面镜。
显微镜的放大倍数如何计算？
显微镜的放大倍数＝目镜放大倍数×物镜放大倍数。 物体的宽度或长度 显微镜的放大倍数指的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿的 放大倍数。 实物边长放大的倍数=物镜放大的倍数× 目镜放大的倍数 实物面积放大的倍数=边长放大的倍数× 边长放大的倍数
光学零件图解说
• 对材料的要求 • 对零件的要求
对材料的要求
△ △
光学均匀性 光吸收系数 应力双折射
条纹度 气泡度 对零件的要求
△N △R
θⅠ θⅡ
倒二面角 倒三面角
对材料的要求
• nd • vd • 光学均匀性 • 光吸收系数 • 应力双折射 • 条纹度 • 气泡度
nd值（折射率）
• 光在不同的介质中传播时，具有不 同的速度。在物理学中折射率定义
对光洁度的标注
• 图纸中应按有关规定标出每一面的光洁 度要求。若各表面的光洁度要求相同时， 则只在图纸的右上角标出“全部××”， 若大部分表面的光洁度要求相同，而少 数表面要求不同时，则只在少数表面上 标出加工代号，其余的加工代号在图纸 右上角标明，如“其余××”。
光洁度符号 1 3.2
2 1.6 3 0.01
• 零件的直线尺寸和角度及公差； • 倒角尺寸及公差； • 零件表面通光区域尺寸。 • 棱镜零件图上若未画出棱的倒角图形，
则所标注的尺寸一律为到尖棱的尺寸。 • 标注棱镜角度公差时，一般注在锐角上。
对倒角的标注
• 光学零件图上一般用图形和文字表明倒 角要求。若图面上的倒角尺寸小于2毫米 时，一般不绘制出实际倒角图形，只需 在倒角处引出细实线，标注其倒角尺寸， 不允许倒角的棱线，应用细实线引出， 并注明“尖棱”，（我们现在一般标注 的是“倒脊不可”。）若在同一图形上 所有或部分倒角尺寸均相同时，则只需 用文字在技术要求中注明“全部倒角 ××”或“其余倒角××”“未注倒角 ××”。
• 倒二面角－－给两个相交平面的棱线倒角
• 倒三面角－－给三个相交平面的棱角倒角
• D0－－光学零件的有效孔径、有效范围 • θⅠ－－棱镜第一平行差 • θⅡ －－棱镜第二平行差 • (光线从反射棱镜的入射面垂直入射，光线
对材料的要求
△ △
光学均匀性 光吸收系数 应力双折射
条纹度 气泡度 对零件的要求
△N △R
θⅠ θⅡ
倒二面角 倒三面角
对材料的要求
• nd • vd • 光学均匀性 • 光吸收系数 • 应力双折射 • 条纹度 • 气泡度
nd值（折射率）
• 光在不同的介质中传播时，具有不 同的速度。在物理学中折射率定义
对光洁度的标注
• 图纸中应按有关规定标出每一面的光洁 度要求。若各表面的光洁度要求相同时， 则只在图纸的右上角标出“全部××”， 若大部分表面的光洁度要求相同，而少 数表面要求不同时，则只在少数表面上 标出加工代号，其余的加工代号在图纸 右上角标明，如“其余××”。
光洁度符号 1 3.2
2 1.6 3 0.01
• 零件的直线尺寸和角度及公差； • 倒角尺寸及公差； • 零件表面通光区域尺寸。 • 棱镜零件图上若未画出棱的倒角图形，
则所标注的尺寸一律为到尖棱的尺寸。 • 标注棱镜角度公差时，一般注在锐角上。
对倒角的标注
• 光学零件图上一般用图形和文字表明倒 角要求。若图面上的倒角尺寸小于2毫米 时，一般不绘制出实际倒角图形，只需 在倒角处引出细实线，标注其倒角尺寸， 不允许倒角的棱线，应用细实线引出， 并注明“尖棱”，（我们现在一般标注 的是“倒脊不可”。）若在同一图形上 所有或部分倒角尺寸均相同时，则只需 用文字在技术要求中注明“全部倒角 ××”或“其余倒角××”“未注倒角 ××”。
• 倒二面角－－给两个相交平面的棱线倒角
• 倒三面角－－给三个相交平面的棱角倒角
• D0－－光学零件的有效孔径、有效范围 • θⅠ－－棱镜第一平行差 • θⅡ －－棱镜第二平行差 • (光线从反射棱镜的入射面垂直入射，光线
光学图纸
设计 绘图 校对 工艺
标准化
平行平板
重量 比例 1： 1 图样标记
审核 标记 数量 文件号 签字 日期
对材料的要求 Δ������������ Δ(������������ −������������ ) 光学均匀性 双折射 光吸收系数 条纹度 气泡度
对零件的要求 ������1 Δ������1 ������2
Δ������2 ΔR θ������ θ������������ B d 倒两面角 倒三面角 ������01 ������02
设计 绘图 校对 工艺
标准化
棱
镜
重量 比例 1： 1 图样标记
审核 标���� Δ(������������ −������������ ) 光学均匀性 双折射 光吸收系数 条纹度 气泡度 对零件的要求 ������1 Δ������1 ������2 Δ������2 ΔR θ B d 倒两面角 倒三面角 ������01 ������02
对材料的要求 Δ������������ Δ(������������ −������������ ) 光学均匀性 双折射 光吸收系数 条纹度 气泡度 对零件的要求 N ΔN ΔR C B ������ ′ ������0
设计 绘图 校对 工艺
标准化
透
镜
重量 比例 1： 1 图样标记
审核 标记 数量 文件号 签字 日期
光学设计第14章光学制图
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。
第14章 光学制图
技术要求： A范围涂覆……
图14-1 特殊要求的标注
第14章 光学制图
图14-2 (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
第14章 光学制图
(6) 光学晶体的剖面和光轴(C轴)的画法见图14-3
第14章 光学制图
表14-15 透镜中心厚度
第14章 光学制图
2)
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
第14章 光学制图
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。GB120475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 1) (1) 倒角宽度b按表14-17给定。
第14章 光学制图
图14-8 凹透镜中心最小厚度
第14章 光学制图
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
第14章 光学制图
4. 光学零件的厚度公差 1) 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。
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。
第14章 光学制图
表14-2 光学系统图上的主要光学参数
第14章 光学制图
光学零件工艺 第6章 光学零件通用技术要求
平板零件的类型
不平行度
光楔精度 公差
滤光镜
保护镜
高精度
3″-1′ 高精度 ±(0.2″-10″)
分划板
一般精度 1′-10′ 10′-15′ 10′-15′ 2″-30″
中等精度 ±(10″-30″) 一般精度 ±(30″-1 ′)
表面涂层的反射镜 背面涂层的反射镜
十三、对光学部件的技术要求
2.说明光学零件图上以下符号的含义： q=0.02×3 q=(φ5) 0.02×3+ (φ20) 0.05×5 + 0.08×5 q=φ0.5/φ10 q=φ0.5[0.1]/φ10 B/5×0.25;C3×0.02;P0.6
1. N 2. ΔN 3. B 4. χ 5. θⅠ、θⅡ 6. q
十四、光学零件表面处理
序号 薄 膜 符 号 薄 膜 类 别
（一）膜层种类及符号
1 2 3 4 5 6 7 8 9
内反 射膜
外反 射膜
分束 膜
滤光 膜
保护 膜导电 膜源自偏振 膜涂黑减反 射膜
（二）镀制方法及符号
曲率半径及面形精度
三、标准样板精度等级△R
标准样板的精度ΔR分为A、B两级。
精 度 等 级
A B
标准样板的曲率半径R
0.5~5 ＞5~10 ＞10~35 ＞35~350 ＞350~1000 ＞1000~4000
半径允差
Δ R(μ m)
0.5 1.0 1.0 3.0 2.0 5.0
相对R名义尺寸的百分比
• • • • •
ΔR N ΔN B q
光学零件技术要求
直角或钝角公差 锐角(45°)公差
尖塔差 屋脊角公差
3’-12’ 2’-10’ 2’-10’
2’-10’ 4’-10’ 2’-10’
0.5’-5’ 0.2’-3’
1’-5’
0.5’-6’ 1’-5’ 1’-5’ 1’-5″
光学零件加工的技术要求
八、平板零件平行度公差
平板零件的类型
滤光镜 保护镜
高精度 一般精度
（4）厚度和平行度修磨余量 1mm/面（棱镜、平面镜）
（5）粗磨余量 （6）精磨抛光余量 （7）定中心磨边余量
△c
光学零件加工的技术要求
四、确定加工余量的原则
破坏层n=凹凸层+裂纹层 抛光后，裂纹深度小于λ/4，否则发生反射或者折射现象。
△j
Φ
光学零件加工的技术要求
五、各工序余量的计算
1、锯切余量 锯切余量与锯片的厚度、侧向 振动、锯切深度等因素有关。 一般可按经验公式计算确定：
概念：为了获得所需的一定零件形状、尺寸和表面质量，在加 工过程中，必须从玻璃毛坯上磨去一定的玻璃层。此玻 璃层（或其它材料层），通常称为加工余量。
二、分类
（一）线性尺寸余量 （二）角度余量
三、组成
（1）锯切余量：依据金刚石锯片厚度确定余量。
光学零件加工的技术要求
（2）滚圆余量： 2~4mm
（3）整平余量： 0.5~1mm
280#
0.10mm。
光学零件加工的技术要求
3、研磨、抛光余量
当零件直径（边长）d<10mm，单面余量为0.15~0.20mm；
d>10mm，单面余量为0.20~0.25mm。
4、定心磨边余量
最少0.6mm，最多3.0mm。
微光学元器件
ZW
ZW
n0 0 A
2 n 12 0
l0
l0
2
C-Lens：
R2
l0 2 R R2 2 2 n 1 n 1 0
C-Lens在长工作距离应用中具有优势， 而Grin-Lens是TFF型DWDM中不可缺少的。
C-Lens与Grin-Lens对比I
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Tilting Angle of Incident Light to GRIN Lens Axis (Degree)
Collimator Assembly UV Adhesive P/M
Positioner #1 (to be assembled) Positioner #2 (Reference)
T
E
2
1
E dxdy
* 2
2
E1 dxdy E 2 dxdy
2
高斯光束的耦合失配情况 两高斯光束之间的耦合，存在：径向失配，轴向失配和角向失配。
高斯光束的能量耦合
两高斯光束耦合损耗与各种失配量之间的关系
束腰半径分别为200um和5um，对应一般准直器和光纤的模场半径。 束腰半径为200um的光束，对角向失配比较敏感，对径向失配次之，对轴向失配有较大容差； 束腰半径为5um的光束，对轴向失配比较敏感，对径向失配次之，对角向失配有较大容差。
近轴光线传输矩阵
1
R n
r2 r1
r1 r2
2
1
1 n 2 r1 n1 R
1 0 A B C D (1 n) / R n
球面传输矩阵
ZW
n0 0 A
2 n 12 0
l0
l0
2
C-Lens：
R2
l0 2 R R2 2 2 n 1 n 1 0
C-Lens在长工作距离应用中具有优势， 而Grin-Lens是TFF型DWDM中不可缺少的。
C-Lens与Grin-Lens对比I
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Tilting Angle of Incident Light to GRIN Lens Axis (Degree)
Collimator Assembly UV Adhesive P/M
Positioner #1 (to be assembled) Positioner #2 (Reference)
T
E
2
1
E dxdy
* 2
2
E1 dxdy E 2 dxdy
2
高斯光束的耦合失配情况 两高斯光束之间的耦合，存在：径向失配，轴向失配和角向失配。
高斯光束的能量耦合
两高斯光束耦合损耗与各种失配量之间的关系
束腰半径分别为200um和5um，对应一般准直器和光纤的模场半径。 束腰半径为200um的光束，对角向失配比较敏感，对径向失配次之，对轴向失配有较大容差； 束腰半径为5um的光束，对轴向失配比较敏感，对径向失配次之，对角向失配有较大容差。
近轴光线传输矩阵
1
R n
r2 r1
r1 r2
2
1
1 n 2 r1 n1 R
1 0 A B C D (1 n) / R n
球面传输矩阵
第四章 显微镜的构造和主要部件
低倍物镜
低倍物镜很少见，具有特殊用途。
2，物镜分类：
➢ 物镜的种类很多，可从不同角度来分类： ➢ 1.）根据物镜前透镜与被检物体之间的介质不同，可分为： ➢ ①干燥系物镜 以空气为介质，如常用的40×以下的物镜，数值孔径均小于1。 ➢ ②油浸系物镜 常以香柏油为介质，此物镜又叫油镜头，其放大率为90×—
➢ 单目镜筒又有直筒和斜筒之分。双 目和三目镜筒则都是斜筒式的。直 筒显微镜因使用不太方便，目前使 用量较少。单目斜筒是在镜筒内安 装一个反射棱镜，标本通过物镜到 达镜筒的光线被棱镜以45度角反 射进入目镜。斜筒式可作360度旋 转，使用起来更加方便。
2、双目镜筒
➢ 双目镜筒由左右两个镜筒组成。 镜筒的下部装有一套复杂的反射 棱镜机构。
100×，数值孔值大于1。
➢ 2.）根据物镜放大率的高低，可分为： ➢ ①低倍物镜 指1×—6×，NA值为0.04—0.15； ➢ ②中倍物镜 指6×—25×，NA值为0.15— 0.40； ➢ ③高倍物镜 指25×—63×，NA值为0.35—0.95； ➢ ④油浸物镜 指90×—100×，NA值为1.25—1.40。
3，特种物镜
➢ 在上述物镜基础上，为达到某些特定观察效果而制造的物镜。如：相 差物镜，带校正环物镜，带视场光阑物镜，无应变物镜，无荧光物镜， 无盖片物镜，长工作距离物镜等。
➢ 带校正环物镜：在物镜的中部装有环装的调节环,当转动调节环时,可 调节物镜内透镜组之间的距离,从而校正由盖玻片厚度不标准引起的覆 盖差.调节环上的刻度可从0.11--.023,在物镜的外壳上也标科有此数字, 表明可校正盖玻片从0.11-0.23mm厚度之间的误差.
粗动调焦机构
➢ 粗动调焦机构简称粗调，是移动镜筒调 节接物镜和标本间距离，即用来快速调 焦的装置，它受粗调手轮控制。旋转粗 调手轮，可以使物、目镜与载物台相对 明显地移动。极限升降距离通常为 30mm左右。
偏光显微镜的构造
反光镜
谢谢各位的聆听
(e) 移动薄片
(f) 转动物台 360°
(d) 扭动校正螺丝
(e) 移动薄片
(f) 转动物台 360°
(d) 扭动校正螺丝
(e) 移动薄片
(f) 转动物台 360°
3.重复检验：移动薄片，将小黑点由偏心o处移至十字丝交 点,旋转物台360°。假设在旋转物台过程中小黑点在十字丝 交点始终不动，那么说明镜筒轴与物台转轴已经重合，中心 已校正好；假设旋转物台时，小黑点仍离开十字丝交点旋转， 那么仍需按步骤1、2继续调整，直至旋转物台时，小黑点在 十字丝交点不动，中心才算校正完好。
偏光显微镜的构造
一、偏光显微镜的构造
支架系统 照明系统 放大系统 载物台 零件盒
〔一〕支架系统
是支持整个仪器重量，保持和固定显微镜光学系统的部件， 俗称镜架。
1. 镜座〔19〕： 呈马蹄形，承载显微镜的全部重量 并保证其放置的稳定性。
镜座
2. 镜臂〔20〕： 呈弓形，其下端与镜座相连，上部 装有镜筒。以饺轴为中心可以旋转 90°用来调整倾斜度。
镜臂
〔一〕支架系统
3. 镜筒〔2〕： 为长的圆筒形，安装在镜臂上。镜 筒的上端装有目镜，下端装有物镜， 中间有试板孔，上偏光镜和勃氏镜 等光学元件。
4. 调焦螺旋〔21、22〕： 位于镜臂上，用于调节焦距。根据 调节幅度，可以分为粗调螺旋和微 调螺旋。
镜筒 调焦螺旋
〔二〕放大系统
目 镜1 勃 氏 镜3 上偏光镜5 试 板 孔6 物 镜9
F
显微镜的放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数
4〕物镜的自由工作距离〔f〕
物镜前透镜至试样外表的距离，或物镜可以上下移动 的距离。
〔二〕目镜
谢谢各位的聆听
(e) 移动薄片
(f) 转动物台 360°
(d) 扭动校正螺丝
(e) 移动薄片
(f) 转动物台 360°
(d) 扭动校正螺丝
(e) 移动薄片
(f) 转动物台 360°
3.重复检验：移动薄片，将小黑点由偏心o处移至十字丝交 点,旋转物台360°。假设在旋转物台过程中小黑点在十字丝 交点始终不动，那么说明镜筒轴与物台转轴已经重合，中心 已校正好；假设旋转物台时，小黑点仍离开十字丝交点旋转， 那么仍需按步骤1、2继续调整，直至旋转物台时，小黑点在 十字丝交点不动，中心才算校正完好。
偏光显微镜的构造
一、偏光显微镜的构造
支架系统 照明系统 放大系统 载物台 零件盒
〔一〕支架系统
是支持整个仪器重量，保持和固定显微镜光学系统的部件， 俗称镜架。
1. 镜座〔19〕： 呈马蹄形，承载显微镜的全部重量 并保证其放置的稳定性。
镜座
2. 镜臂〔20〕： 呈弓形，其下端与镜座相连，上部 装有镜筒。以饺轴为中心可以旋转 90°用来调整倾斜度。
镜臂
〔一〕支架系统
3. 镜筒〔2〕： 为长的圆筒形，安装在镜臂上。镜 筒的上端装有目镜，下端装有物镜， 中间有试板孔，上偏光镜和勃氏镜 等光学元件。
4. 调焦螺旋〔21、22〕： 位于镜臂上，用于调节焦距。根据 调节幅度，可以分为粗调螺旋和微 调螺旋。
镜筒 调焦螺旋
〔二〕放大系统
目 镜1 勃 氏 镜3 上偏光镜5 试 板 孔6 物 镜9
F
显微镜的放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数
4〕物镜的自由工作距离〔f〕
物镜前透镜至试样外表的距离，或物镜可以上下移动 的距离。
〔二〕目镜
光学设计(7)制图
保护性倒角的表示
▪ 3）内部边应标注过渡形状尺寸允许的极限偏差。 当只标注一个数值，则这个数值是允许的最大宽 度。
内部边宽
透镜台阶
▪ 3）内部边应标注过渡形状尺寸允许的极限偏差。 当只标注一个数值，则这个数值是允许的最大宽 度。
棱镜槽
▪ （3）线性尺寸 ▪ 光学零件的长度，宽度与高度（直径与厚度）由
当偏振光平行于或垂直于玻璃中残余应力处时，
导致双折射，使玻璃中产生折射率差。光学零件
的残余应力双折射将影响波前质量或光透过光学
零件的光程差变化。残余应力引起的双折射以样 品单位程长内的光程差（OPD）表示，单位为 nm/cm。光学仪器中材料可允许的双折射公差及 典型应用见下表1：
表1 双折射公差及典型应用
光源、光阑和镀膜等符号规定
光源、光阑和镀膜等符号规定
▪ 6．除光学制图的规定外，光学零部件的光 学参数和缺陷公差可以在图样上列表标注， 也可以用指引线和基准线引出后标注，缺陷 公差的标注代号见下表所示。
▪ 7．标题栏和明细表分别参照GB10609.1和 GB10609.2。
▪ 二、图样要求
▪ 1、光学系统图
▪ 2）平面应用符号标注。平面度的公差用干涉测 量的方式标注。圆弧半径尺寸线的始端应在圆心 位置，当半径过大或图纸范围内无法标出其圆心
位置时，可按图示的形式标注。
凸凹透镜零件的半径
双凸透镜零件的半径
平凹透镜零件的半径
▪ 凸面可在曲率半径的右边加注“CX”字样，凹面 则加注“CC”，。
▪ 3）对于复曲面和圆柱表面，如下图所示。 ▪ 4）对于圆柱面，半径必须用“”。
要求。 ▪ （2）列表内容如下表。
光学零件技术要求列表内容
▪ 3.轴线
光学显微镜的使用PPT课件
横向色差。由于各种颜色光线折射率不同，故焦距也不同，但因为放大倍数与焦距 有关，所以目的物上不在轴上的点在离轴不同的距离处成象，这时便产生横向色差，也 称为放大色差。
第7页/共37页
物镜和目镜
１ 物镜的成象 根据几何光学可知，当被观察的物体处于该透镜的一倍焦距与二倍焦距之间时，
物体的反射光通过物镜经折射后在透镜的另一侧可以得到一个放大的倒立实像。为 了充分发挥物镜的能力，一般设计时是让被观察物体处于很接近于焦点处，因此计 算其放大倍数时可以用物镜的焦距f。显微镜的成象质量、鉴别能力、有效放大倍数 主要决定于物镜 。
第8页/共37页
物镜和目镜
(1)物镜的类型 物镜的类型是根据透镜的象差、色差校正程度来分类的。其分类和校正情
况参见表1-1。 表1-1 物镜的几种类型
物镜种类
对象域中心的校正
色差
球差
消色差物镜
校正红、绿两波区 校正黄、绿两波区
平面消色差物镜 校正红、绿两波区 校正黄、绿两波区
复消色差物镜 校正红、绿、紫波区 校正绿、紫两波区
透镜的象差
透镜的象差按其产生的原因一般作如下分类 ：
以上的象差对显微镜成象影响最大的是球面象差、象域弯曲和多色象差。
第4页/共37页
(1) 球面象差
产生的原因是由于球面单片透镜的中心与边缘
厚薄不同，即使是单色光通过时也将产生不同的折
射，通过透镜后不焦集于一点，轴上象点被一个弥
散的光斑所代替，这就是球面象差。为了改善球面
镜能起到再放大的作用，使在显微观察时，在明视距离处能看到一个清晰放大的虚 象；而在显微摄影时，通过投射目镜能在承影屏上得到一个放大倒立的实象。某些 物镜(如补偿目镜)除放大作用之外，还能将物镜造象的残余象差予以校正。由于入 射光束接近平行，目镜的角孔径极小，故目镜本身的鉴别能力甚低，它的主要功能 是将物镜的初步映象再次进行放大供人眼观察。
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物镜和目镜
１ 物镜的成象 根据几何光学可知，当被观察的物体处于该透镜的一倍焦距与二倍焦距之间时，
物体的反射光通过物镜经折射后在透镜的另一侧可以得到一个放大的倒立实像。为 了充分发挥物镜的能力，一般设计时是让被观察物体处于很接近于焦点处，因此计 算其放大倍数时可以用物镜的焦距f。显微镜的成象质量、鉴别能力、有效放大倍数 主要决定于物镜 。
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物镜和目镜
(1)物镜的类型 物镜的类型是根据透镜的象差、色差校正程度来分类的。其分类和校正情
况参见表1-1。 表1-1 物镜的几种类型
物镜种类
对象域中心的校正
色差
球差
消色差物镜
校正红、绿两波区 校正黄、绿两波区
平面消色差物镜 校正红、绿两波区 校正黄、绿两波区
复消色差物镜 校正红、绿、紫波区 校正绿、紫两波区
透镜的象差
透镜的象差按其产生的原因一般作如下分类 ：
以上的象差对显微镜成象影响最大的是球面象差、象域弯曲和多色象差。
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(1) 球面象差
产生的原因是由于球面单片透镜的中心与边缘
厚薄不同，即使是单色光通过时也将产生不同的折
射，通过透镜后不焦集于一点，轴上象点被一个弥
散的光斑所代替，这就是球面象差。为了改善球面
镜能起到再放大的作用，使在显微观察时，在明视距离处能看到一个清晰放大的虚 象；而在显微摄影时，通过投射目镜能在承影屏上得到一个放大倒立的实象。某些 物镜(如补偿目镜)除放大作用之外，还能将物镜造象的残余象差予以校正。由于入 射光束接近平行，目镜的角孔径极小，故目镜本身的鉴别能力甚低，它的主要功能 是将物镜的初步映象再次进行放大供人眼观察。
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2018/1/17
气泡度
• 玻璃中的气泡是在熔炼的澄清 过程中气体来不及逸出所致， 气泡的光学作用相当于一个细 微的凹透镜引起散射与折射。
2018/1/17
对零件的要求
• • • • • • N－－光圈数 △N－－不规则、局部误差 △R－－样板等级精度 C－－透镜偏心差 B－－光学零件表面疵病 d－－光学零件中心厚度
2018/1/17
2018/1/17
应力双折射
• 玻璃在没有应力时是各向同性 的。当受到外力（如装夹太紧） 或内力（不均匀的冷却与加热） 时玻璃内可产生内应力，破坏 了各向同性，光学上的作用是 引起双折射。
2018/1/17
条纹度
• 条纹是玻璃内部丝状或层状的 化学不均匀区，其折射率与主 体不同，光学上的作用相当于 细微的柱面透镜，造成杂光， 影响鉴别率。
2018/1/17
镀膜特性
• 平面与球面反射镜和分光镜零件图 的特有内容：对分光膜层的反射率 和透过率及其公差在技术要求中说 明；检验膜层的质量标准在技术要 求中说明。
2018/1/17
简单的三视图
• 主视图 • 俯视图 • 左视图
2018/1/17
愿我们在今后的工作中
• 互相学习 • 共同进步
• 光学零件图上一般用图形和文字表明倒 角要求。若图面上的倒角尺寸小于2毫米 时，一般不绘制出实际倒角图形，只需 在倒角处引出细实线，标注其倒角尺寸， 不允许倒角的棱线，应用细实线引出， 并注明“尖棱”，（我们现在一般标注 的是“倒脊不可”。）若在同一图形上 所有或部分倒角尺寸均相同时，则只需 用文字在技术要求中注明“全部倒角 ××”或“其余倒角××”“未注倒角 ××”。 2018/1/17
nd vd 光学均匀性 光吸收系数 应力双折射 条纹度 气泡度
nd值（折射率）
• 光在不同的介质中传播时，具有不 同的速度。在物理学中折射率定义 了n1.2=v1/v2，称为第二种介质 对第一种介质的相对折射率。其中
v1为光在第一种介质的传播速度； v2为光在第一种介质的传播速度。
2018/1/17
对光洁度的标注
• 图纸中应按有关规定标出每一面的光洁 度要求。若各表面的光洁度要求相同时， 则只在图纸的右上角标出“全部××”， 若大部分表面的光洁度要求相同，而少 数表面要求不同时，则只在少数表面上 标出加工代号，其余的加工代号在图纸 右上角标明，如“其余××”。
2018/1/17
光洁度符号
1
名称
阶段标记
重量
比例
材料名称
第
1
页
共
Hale Waihona Puke 1页2018/1/17
光学零件图 的专用表格
• 对材料的要求 • 对零件的要求
对材料的要求
△ △
光学均匀性 光吸收系数 应力双折射 条纹度 气泡度 对零件的要求
△N △R
θⅠ θⅡ
倒二面角 倒三面角
2018/1/17
对材料的要求
• • • • • • •
2018/1/17
2018/1/17
• • • • • • •
f′－－透镜焦距 倒二面角－－给两个相交平面的棱线倒角 倒三面角－－给三个相交平面的棱角倒角 D0－－光学零件的有效孔径、有效范围 θⅠ－－棱镜第一平行差 θⅡ －－棱镜第二平行差 (光线从反射棱镜的入射面垂直入射，光线 在出射前对出射面法线的偏差。在入射光轴 截面方向的分量，称做第一光学平行差。在 垂直于入射光轴截面方向的分量，称做第二 光学平行差。)
光学零件图
2018/1/17
光学零件图的内容
包括光学零件的外形尺寸、材料、 技术要求及其特性
2018/1/17
主标题栏
• • • • 产品名称、代号 材料名称、代号、标准号 图幅的比例 设计、更改等签名栏
代号
所属装配号 标记 设计 绘图 校对 审核 批准 处数 更改内容 工艺 标准化 签名 (年月日)
vd值（色散系数）
• 同一介质对不同的波长有不同 的折射率，这就是物质的色散 性。 vd =(nD-1)/(nF-nC)
2018/1/17
光学均匀性
• 同一块玻璃中各点折射率的 一致性即为光学均匀性。
2018/1/17
光吸收系数
• 白光通过一厘米厚的无色光学 玻璃时，玻璃吸收的光通量与 入射的光通过量之比。
2018/1/17
透镜、分划板等园形光学零件 应标出下列有关尺寸和公差：
• • • • • 零件表面的曲率半径； 外园直径及公差； 中心厚度及公差； 倒角尺寸及公差。 光学零件的表面为平面时，通常不标注。 有时标为R∞。 • （一般以参考尺寸标注球面镜的边缘厚度 及弯月透镜凸面顶点到凹面边缘的轴向尺 寸 。）
2018/1/17
棱镜及其它非园形光学零件图纸上 应标出下列有关尺寸公差：
• • • •
零件的直线尺寸和角度及公差； 倒角尺寸及公差； 零件表面通光区域尺寸。 棱镜零件图上若未画出棱的倒角图形， 则所标注的尺寸一律为到尖棱的尺寸。 • 标注棱镜角度公差时，一般注在锐角上。
2018/1/17
对倒角的标注
3.2
2
1.6
3
0.01
4
• ①是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为3.2微米。可通过铣磨得到。 • ②是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为 1.6微米。可通过树脂细砂轮铣 磨或精磨得到。 • ③是通过去除表面所得到的表面，表面高 低不平度为 0.01 微米。须通过先精磨、后 抛光得到。 • ④是不去除表面,是压型料表面。