1、常用光學元件的分類常用光學元件的分類球面透鏡球面透鏡非球面透鏡非球面透鏡平面鏡平面鏡棱鏡棱鏡球面透鏡按形狀分類球面透鏡按形狀分類雙凸透鏡平凸透鏡正彎月透鏡(凸凹透鏡)雙凹透鏡平凹透鏡負彎月透鏡(凹凸透鏡)正透鏡正透鏡負透鏡負透鏡中心厚，邊緣薄。中心厚，邊緣薄。中心薄，邊緣厚。中心薄，邊緣厚。中心厚，邊緣薄。中心厚，邊緣薄。中心薄，邊緣厚。中心薄，邊緣厚。中心厚，邊緣薄。中心厚，邊緣薄。中心薄，邊緣厚。中心薄，邊緣厚。曲率半徑曲率半徑R鏡片的外形尺寸鏡片的外形尺寸面取面取矢高矢高深度深度全高全高外徑外徑肉厚肉厚邊厚邊厚有效徑有效徑倒角倒角注意！注意！曲率曲率是曲率半徑的是曲率半徑的倒數倒數。鏡片
2、球面的曲率半徑的含義鏡片球面的曲率半徑的含義 球面上任意一點到球心之間的距離球面上任意一點到球心之間的距離都相等，這個距離就是曲率半徑。都相等，這個距離就是曲率半徑。用用“R”表示表示 鏡片的兩個表面用曲率半徑的鏡片的兩個表面用曲率半徑的數值來稱呼是很困難的。數值來稱呼是很困難的。我們可以將平凸透鏡、平凹透我們可以將平凸透鏡、平凹透鏡和彎月透鏡以平面、凸面、鏡和彎月透鏡以平面、凸面、凹面來區分，但是雙凸透鏡和凹面來區分，但是雙凸透鏡和雙凹透鏡就無法區分。雙凹透鏡就無法區分。鏡片兩個面的區分鏡片兩個面的區分 A面：曲率半徑面：曲率半徑R絕對值較小的面絕對值較小的面 B面：曲率半徑面：曲率半徑R絕
3、對值較大的面絕對值較大的面 AB面的區分是不考慮凸凹面的。面的區分是不考慮凸凹面的。凸面為凸面為A面面凹面為凹面為B面面AB凸面為凸面為A面面凹面為凹面為B面面AB平面為平面為B面面凸面為凸面為A面面AB平面為平面為B面面凹面為凹面為A面面AB較平的為較平的為B面面較凸或凹的為較凸或凹的為A面面ABAB 外徑就是指圓形鏡外徑就是指圓形鏡片的外圓直徑尺寸片的外圓直徑尺寸01.003.020 外徑的標注方法為：數字前的表示為圓的直徑 20為基本尺寸（公稱尺寸,名義尺寸）為公差 表示外徑在大小為：最小外徑尺寸為20-0.03=19.97毫米 最大外徑尺寸為20-0.01=19.99毫米01.003.
4、02001.003.0小鏡片：外徑小鏡片：外徑12；中鏡片：外徑中鏡片：外徑1220；大鏡片：外徑大鏡片：外徑20。長度尺寸無單位的都是以毫米為單位 mm小鏡片：外徑小鏡片：外徑20；中鏡片：外徑中鏡片：外徑2040；大鏡片：外徑大鏡片：外徑40。未發行的新分類方法肉厚就是指鏡片的肉厚就是指鏡片的中心厚度中心厚度透鏡中間最厚處的尺寸透鏡中間最薄處的尺寸表示肉厚最小尺寸：表示肉厚最小尺寸：1.5-0.05=1.45mm1.5+0.05=1.55mm1.50.05肉厚的標注方法為：肉厚的標注方法為：最大尺寸：邊厚就是指鏡片的邊緣厚度。邊厚就是指鏡片的邊緣厚度。對於正透鏡來說，邊厚比肉厚小。對於正透
5、鏡來說，邊厚比肉厚小。對於負透鏡來說，邊厚比肉厚大。對於負透鏡來說，邊厚比肉厚大。在切削、研削、研磨透鏡的過程在切削、研削、研磨透鏡的過程中，中，都是要夾持鏡片的邊緣進行加工的。都是要夾持鏡片的邊緣進行加工的。在我們拿取鏡片時，也是拿持透鏡在我們拿取鏡片時，也是拿持透鏡的邊緣。的邊緣。有效徑是指球面有效徑是指球面(研磨面研磨面)的口徑的口徑 這一部分是可以這一部分是可以透光透光的。通常有的。通常有效徑以外部分是效徑以外部分是不透光的。不透光的。面取是指鏡片上有效徑以外，外徑以內的部分面取有時是斜面面取有時是斜面面取有時是面取有時是有階梯的有階梯的矢高是凸球面矢高是凸球面相對於基面凸相對於基面凸
6、起的高度。起的高度。也叫做高度也叫做高度深度就是凹球深度就是凹球面相對於基面面相對於基面凹下的尺寸。凹下的尺寸。尖角十分鋒利，會划破手指。尖角十分鋒利，會划破手指。邊緣很薄，非常容易被碰破。邊緣很薄，非常容易被碰破。將尖銳的角磨去，邊緣變厚。將尖銳的角磨去，邊緣變厚。倒角前有尖角倒角後尖角被去掉 鏡片的倒角按照其作用可分為結構結構性倒角性倒角和保護性倒角保護性倒角。鏡片的結構性倒角主要是為了可以準確定位和裝配方便，這類倒角都有嚴格的尺寸要求。保護性倒角是為了防止尖銳的鏡片邊緣割破手指和防止尖角、尖棱破裂而增加的保護性措施，這類倒角一般精度要求不高。倒角在斜面上倒角在斜面上的寬度為的寬度為B，B
7、CB B B BC C C倒角與斜面的倒角與斜面的夾角為夾角為。例如：例如：B1.0 45 倒角在軸線上倒角在軸線上的投影為的投影為C C，BCB B B BC C C例如：例如：C C0.7 45 B1.0 45=C C0.7 45 B倒角和倒角和C倒倒角的關係角的關係BCB B B BC C CBCC C=BCOS圓弧倒角圓弧倒角RR例如：例如：R0.5倒角的角度通常有：倒角的角度通常有：30、45 、60 ，還有，還有35 、55 、75 等等。等等。其中其中45 倒角是最常見的，倒角是最常見的，可將角度省略。可將角度省略。例如：例如：C C0.3=C C0.3 45。倒角也是有公差的，
8、例如：倒角也是有公差的，例如：B0.35 0.15有時在倒角尺寸上沒有公差，有時在倒角尺寸上沒有公差，這時我們就認為其公差為：這時我們就認為其公差為：“0.1”C C0.2=C C0.2 0.1曲率半徑曲率半徑R鏡片的外形尺寸鏡片的外形尺寸面取面取矢高矢高深度深度全高全高外徑外徑肉厚肉厚邊厚邊厚有效徑有效徑倒角倒角 外觀要求是指鏡片表面所能容忍缺陷的大小和數量。砂目較小的、淺的坑點。定點較大的、深的坑點。傷痕與物質磨擦產生的線狀溝痕。破裂邊緣上的破點。腐蝕與氧化劑反應，生成的斑塊。污染鏡片上沾染的所有物質。透鏡的表面在粗加工時，是透鏡的表面在粗加工時，是用金剛石加工的，在玻璃表面形用金剛石加工
9、的，在玻璃表面形成一個粗糙的表面，表面上布滿成一個粗糙的表面，表面上布滿了坑點和裂紋。在研磨加工時，了坑點和裂紋。在研磨加工時，逐步的將粗糙的表面磨光。表面逐步的將粗糙的表面磨光。表面上殘餘的小坑點就是上殘餘的小坑點就是砂目砂目。在研磨加工過程中也會產生在研磨加工過程中也會產生新的新的砂目砂目。在表面上的，較大的坑點。在表面上的，較大的坑點。通常是受到其它物質的碰撞、通常是受到其它物質的碰撞、擠壓造成的。擠壓造成的。定點都比較深，返修困難。定點都比較深，返修困難。是與物質磨擦產生的線狀溝痕，有時為直線狀，很長，有時為弧線狀，有時為網狀，有時很短。傷痕又分為輕傷和重傷。輕傷又叫細傷，比較淺的傷痕
10、。重傷是比較深的傷痕，重傷返修困難。透鏡受到碰撞或擠壓，邊透鏡受到碰撞或擠壓，邊緣缺損，就是破裂。緣缺損，就是破裂。如果只有如果只有裂紋裂紋，這種情況，這種情況是很致命的。不管裂紋有多短，是很致命的。不管裂紋有多短，它都是可發展的，有可能造成它都是可發展的，有可能造成很大的破裂。很大的破裂。透鏡的表面受到水、酸、鹼、透鏡的表面受到水、酸、鹼、鹽的浸蝕面產生的色斑。鹽的浸蝕面產生的色斑。顏色有白色、紅色、紫色、籃顏色有白色、紅色、紫色、籃色、褐色等。色、褐色等。灰塵落在透鏡上，灰塵落在透鏡上，手摸在透鏡表面上，手摸在透鏡表面上，水滴在表面上，水滴在表面上，絨毛落在表面上，絨毛落在表面上，口水濺在
11、表面上，口水濺在表面上，這些就是污染。這些就是污染。所有透鏡表面不應該有的物質，所有透鏡表面不應該有的物質，都是污染。都是污染。外觀要求是指鏡片表面所能容忍缺陷的大外觀要求是指鏡片表面所能容忍缺陷的大小和數量。小和數量。砂目砂目較小的、淺的坑點。較小的、淺的坑點。定點定點較大的、深的坑點。較大的、深的坑點。傷痕傷痕與物質磨擦產生的線狀溝痕。與物質磨擦產生的線狀溝痕。破裂破裂邊緣上的破點。邊緣上的破點。腐蝕腐蝕與氧化劑反應，生成的斑塊。與氧化劑反應，生成的斑塊。污染污染鏡片上沾染的所有物質。鏡片上沾染的所有物質。透鏡的表面形狀精度就叫做透鏡的表面形狀精度就叫做“面精度面精度”。面本數面本數亞斯（
12、分散）亞斯（分散）局部誤差局部誤差光圈光圈原器原器光圈以光圈以“本本”為單為單位位面本數是衡量曲率半徑精確程面本數是衡量曲率半徑精確程度的參數。度的參數。光波是粒子的，也是波動的。光波是粒子的，也是波動的。兩束光線會產生干涉現象。兩束光線會產生干涉現象。兩方向光圈數不同兩方向光圈數不同兩個方向的曲率半徑不同兩個方向的曲率半徑不同馬鞍形象散一個方向為正光圈一個方向為正光圈另一方向為負光圈另一方向為負光圈一個方向光圈為一個方向光圈為0本本另一方向光圈為另一方向光圈為2本本光圈局部不圓光圈局部不圓用干涉儀檢查用干涉儀檢查線條筆直、相互平行、間距相等。面形完好，無亞斯和局部誤差。S形象散形象散中心誤差
13、中心誤差中心高或中心低中心高或中心低邊緣誤差（垂邊）邊緣高或邊緣低透鏡的表面形狀精度就叫做透鏡的表面形狀精度就叫做“面面精度精度”。面本數面本數亞斯（分散）亞斯（分散）局部誤差局部誤差以以本本為單位為單位2121光軸光軸光心光心同軸光學系統光軸光軸不共軸的光學系統光軸光軸光軸光軸透鏡的邊，一邊薄，一邊厚。21光軸光軸幾何軸幾何軸偏心偏心21光軸光軸幾何軸幾何軸透鏡的邊緣與光軸不垂直。芯精度是指透鏡的光學軸偏離其幾何軸允許的偏心程度，芯精度的測量主要有兩种方法。反射式偏心透射式偏心兩種偏芯的測量都是以鏡片的幾何軸為中心旋轉進行的，反射偏芯是同軸光線照在鏡片的表面上發生反射，根據反射像的偏離的角度
14、進行測量的。偏心是同軸光線透射鏡片後像的跳動量，來判斷的。00我公司在加工使用的透鏡偏芯我公司在加工使用的透鏡偏芯儀幾乎都是儀幾乎都是透射式透射式檢查儀，所檢查儀，所以常規用透過方式進行檢測。以常規用透過方式進行檢測。光學零件鍍膜的膜層有：減反膜、反射膜、分光膜、偏振膜、保護膜等。我公司鍍膜主要是鍍減反膜，是通過減少光學表面的反射率來增加鏡片的光線透過率。光線的透過率等於入射光能減去反射光能和玻璃吸收的光能後剩下的透射光能佔入射光能的百分比。鍍膜有效徑是指鏡片鍍膜後完好的膜層口徑最小值，通常指鏡面中心的同心圓。鏡片的鍍膜範圍不得小於通光範圍，如果工藝條件許可，鍍膜範圍盡量大於通光範圍。對於不同
15、的光學系統由於其工作用途和工作環境不同，對於鏡片的膜層的光學特性要求也就不同。對於在普通的、對成象質量要求不高的光學系統對鍍膜的光學特性要求就沒有嚴格的要求，一般只鍍單層膜即可。對於採用單色光光源或單色光接收的光學系統，只需要對相應波段的光波保持很小的反射率，而對其它波段光線的反射率可以不考慮。但是對於工作波長範圍很寬並對成象質量要求很高的光學系統，對鍍膜的要求就十分嚴格，在鏡片圖中會詳細列出膜層的光學特性參數，對於各個波段光線的反射率都有明確的規定，有時還會對某些波段的光線要求高反射，防止這部分光線對系統產生影響。有時還有對膜色的要求，主要是為了使產品的外觀保持一致。通常是一個正透鏡和一個負
16、透鏡接合在一起由於透鏡有一定的厚度，而且在不同的高度上的厚度不相同，所以平行光通過單透鏡後不能聚焦於一點上，分別交會於光軸的上一定深度範圍內，這就是透鏡的球差。由於不同顏色的光線相對與同一種光學材料有不同的折射率，白光通過單透鏡後各種顏色的光會聚於不同的焦點上，在焦面上產生一個色斑而不是一個點，這就是透鏡的色差。不同的光學材料有不同的色散系數，能夠產生不同的球差和色差，我們可以用這個特點，利用正負相反的球差和色差相互抵消。通常用冕牌玻璃的正透鏡和火石玻璃的負透鏡接合在一起，進行消除球差和色差。另外一些形狀複雜的光學元件直接加工在工藝上實現很困難，我們可以將其分解為若干個形狀簡單的元件分別加工，
17、然後將其接合在一起，大大地降低了加工難度，便於生產加工。正透鏡与負透鏡的光軸不重合就產生新的偏心光線通過透鏡的光線光線照射的透鏡的邊緣涂墨后雜散光被吸收墨欠溢墨涂墨厚度的均勻性影響著鏡片的芯精度。鏡片涂墨後，涂墨部分的尺寸都有所增加。如果墨層的厚度不均勻，一邊薄而另一邊厚，鏡片的芯精度發生變化。所以在涂墨時必須保證墨層厚度均勻一致。涂墨後的尺寸也必須達到規定的要求。如果鏡片涂墨後的尺寸過大，鏡片不能放入鏡筒中。如果鏡片涂墨後的尺寸小，鏡片在鏡筒中左右移動，使其中心偏離鏡筒的中軸線，而產生新的偏心。通常加工鏡片的材料為通常加工鏡片的材料為無色光學玻璃無色光學玻璃。硝材就是毛坯。硝材就是毛坯。色散系數色散系數d折射率折射率nd、nD、nF、nC、ne光學玻璃的硬度用磨耗度表示光學玻璃的硬度用磨耗度表示磨耗度是在相同條件下磨去玻璃的多少磨耗度是在相同條件下磨去玻璃的多少玻璃的磨耗度在玻璃的磨耗度在56100580範圍範圍數字小表示玻璃硬，數字小表示玻璃硬，數字大表示玻璃軟。數字大表示玻璃軟。研磨後的玻璃表面承受研磨後的玻璃表面承受腐蝕的能力腐蝕的能力耐水性，分耐水性，分16級級耐酸性，分耐酸性，分16級級1級比較穩定級比較穩定6級很活潑級很活潑
