光学表面疵病标准

光学零件表面疵病的标准主要内容麻点斑点破边擦痕表面疵病麻点：光学零件表面呈现的微小的点状凹穴，包括开口气泡、破点，以及细磨或精磨后残留的砂痕等。名词解释破边：光学零件有效孔径之外边缘破损。不包括可发展的裂纹。斑点：光学零件表面经侵蚀或镀膜后形成的在反射光中呈干涉色突变的局部腐蚀或覆盖。擦痕：光学零件表面呈现的微细的长方形凹痕。定义表面疵病对光学产品的危害1、离开成象面较远的光学零件表面疵病，会挡去一部分有用的成象光线，并产生杂散光而降低象面衬度，其影响程度用疵病面积与光束孔径之比，即挡光比来描述，也可用产生的杂散光量来描述。2、位于成象面及其附近的零件，由于此处光束孔径极小，稍有疵病就会产生较大的挡光比，以致在视场内直接看到疵病轮廓或阴影。其影响程度一般用疵病的大小及数量来描述。3、仪器的外露光学表面及一眼就能看到的零件，需要从仪器本身“美观”的角度加以考虑，通常控制其疵病的大小。各国标准的比较一、表面疵病标注方法（1）ISO10110-7系列标准中公差项目的代号采用数字码，表面疵病的代号为“5”；我国标准规定表面疵病的代号为B，其值由GxJ表示（G为个数，J为级数表示表面疵病的大小且以㎜为单位的数值分级，级数值为疵病面积的平方根），如：一般物镜可选项3x0.4。示例：面积法疵病公差组（包括一般疵病公差、特定要求时的镀膜层疵病公差、长擦痕疵病公差、破边疵病公差）：B/3X0.063；C2X1.6；L2X0.1；E1含义：镀膜前的疵病公差是：基本级数为0.063mm，其许有个数为3个；镀膜层公差为C：基本级数为1.6mm，其许有个数为2个；长擦痕公差为L:基本级数0.1mm(长擦痕的最大宽度），其许有个数为2个；破边公差为E：为1mm。表1GB/T1185-2006符号一、表面疵病标注方法（2）俄国国家标准OCTlll41一65是在苏联光学工业部标准HO1675一57的基础上进行修订后,于1965年升为国家标准的。俄国标准规定表面疵病的代号为р,其值由阿拉伯数字或罗马数字（0-10、0-20、0-40、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ等）表示。如：一般分划板的刻字面可选0-20级，一般物镜可选Ⅴ级。（3）美国军用标准MIL一0一13830A中规定,表面疵病的标注形式为:A一B或A/B美军标规定表面疵病的极限尺寸应用两个数字表示（如80-50），第一个数字表示擦痕的等级（单位为μm），第二个数字表示麻点的等级（单位为1/100mm）。如：一般物镜可选60-40。一、表面疵病标注方法（4）英国BS4301:1968规定表面疵病的标注形式为:5/AxBxC5—表面疵病的允许程度记号；A—允许疵病数量；B—检验条件等级；C—检验疵病用放大镜的倍数；A、B、C之间用“x”号隔开。一、表面疵病标注方法（5）西德DIN3140一7规定表面疵病的标注形式有以下几种:1、5/AxS5—表面疵病允许程度记号；A—允许疵病数量；S—疵病的尺寸等级(最大尺寸)。当疵病的面积为F时，S值规定由下式计算:标准规定较小的疵病可有较多的数量，只要其疵病面积总和相等或不超过规定疵病的面积，但不允许疵病向尺寸增大的方向换算。2、5/〔AxS〕当在标注中有方括号时，表示为不允许按面积换算，其符号A及S的意义与前同。FS（1）我国标准规定表面疵病大小以毫米为单位，级数值是该级表面疵病大小的最大值，一般疵病的级数为疵病面积的平方根。一般疵病级数对应出圆麻点的直径，长圆形麻点以最大轴线长度和最小轴线长度的算术平均值折算成麻点的直径，不规则麻点以最大长度和最大宽度的算术平均值近似为面积的平方根。开口气泡和破点均当作麻点处理。级数小于0.004的表面疵病（麻点）不作考核。表面疵病级数公比数为1.6，疵病个数换算系数公比数为2.5。表面疵病原级数个数乘换算系数等于换算后的级数个数（结果应化为整数），但不允许将表面疵病换算成多于40个较小级数的表面疵病。换算表中给出了从0.004mm到10mm18个表面疵病级，零件图上需给的表面疵病由设计师按此表中的数选取。表面疵病级数与疵病个数换算系数见表2。二、麻点表2表面疵病级数与疵病个数换算系数表3个数换算值系列二、麻点基本级数0.25mm换算成较小的级数图1换算示意图二、麻点（2）俄国标准规定，位于光学系统像平面及其像平面附近的光学零件表面采用0-10、0-20或0-40级别的表面疵病（麻点直径从0.004mm至0.025mm）（见表4），小于0.002mm的麻点不作考核。表40.004mm-0.025mm光学零件表面的疵病级数参考值二、麻点俄国标准规定，对位于光学系统像平面及其像平面附近的光学零件表面采用0-10、0-20或0-40级别的表面疵病还分别给出了不同通光孔径的表面中心区和边缘区，某一级别表面疵病麻点的最大直径和最大麻点的个数。使用这个标准，设计师在图样上很好标注，检验人员也很容易计算。不在光学系统像平面附近的光学零件表面采用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅷa、Ⅸ、Ⅸa等11个级别的表面疵病（麻点直径从0.02mm至3.0mm）见表5。表50.02mm-3.0mm光学零件表面的疵病级数参考值（3）美军标规定表面疵病的第二个数字（如80-50）表示麻点的级数（计量单位为1%mm），是该光学表面允许麻点的最大直径。任何一个光学表面上，每20mm直径上，最多只允许有一个最大尺寸的麻点，该20mm直径上所有麻点的直径总和，不得超过最大尺寸麻点直径的一倍。而直径小于0.0025mm的麻点可不作统计。同时还规定，若图样上未规定表面疵病的极限尺寸时，应按表6求算。表6中的光束直径是指进入观察者眼睛的轴向光束在所研究的光学表面上的直径。如是出瞳直径大于3.5mm，则进入人眼的光束直径取3.5mm，若出瞳直径小于3.5mm，则进入人眼的光束直径应与出瞳直径相同，可见美军标规定表面疵病的标注方法也很方便，只要设计师选好（也可以参考表6）该表面疵病的级数（最大尺寸的麻点直径）标注在图样上就可以了。设计人员比较容易标注，检验人员也很容易计算。二、麻点表6不同光束直径的表面对应表面疵病的极限尺寸二、麻点依据美国军用规范MIL-PRF-13830B，麻点的级数取允许缺陷的实际直径，规定以0.01mm作为计量单位。如果麻点形状不规则，则应取最大长度和最大宽度的平均值作为等效直径。需要注意的是，美军标中的麻点与擦痕不同，麻点是可计量的，也就是说麻点的大小是确定的，50#麻点也即是直径为0.50mm的麻点，最大麻点指表面疵病要求中的麻点标准值。1）当零件存在超过表面疵病要求的麻点级数时，零件不合格。例1，有一直径为40mm的圆形零件，其表面疵病要求为60-40，零件表面上现有1个直径为0.50mm的麻点，则该零件不合格。2）每20mm直径范围内，只允许有1个最大麻点。例2，有一直径为20mm的圆形零件，其表面疵病要求为60-40，零件表例6，面上现有2个直径为0.40mm的麻点，则该零件不合格。3）在满足1）和2）的前提下，每20mm直径范围内，所有麻点的总和2006不得超过最大麻点的2倍。二、麻点3）在满足1）和2）的前提下，每20mm直径范围内，所有麻点的总和不得超过最大麻点的2倍。例3，有一40mm×40mm的长方形零件，其表面疵病要求为60-40，现零件表面其中一个φ20mm区域内（A区）有2个直径为0.30mm的麻点，1个直径为0.20mm的麻点，另一个φ20mm区域内（B区）有1个直径为0.40mm的麻点，2个直径为0.30mm的麻点，判断过程如下表7：表7麻点判定过程（4）三个国家（军）标准均规定了麻点的最大允许尺寸。我国标准没有给出可供设计师参考的任何数据，仅仅给出了一个供检验人员对疵病级数的换算表（表2）俄标准的表4、表5中，不仅给设计师提供光学系统中不同位置和不同尺寸光学零件表面的疵病级数参考值，而且给检验人员提供了某一级别，某一直径的光学表面上允许麻点的确切数值。美军标准的表6中，给设计师提供光学系统中不同位置光学零件表面的疵病级数参考值，标准内容中给检验人提供了某一级别，某一直径的光学表面上允许麻点的确切数值。二、麻点（1）我国标准规定，光学表面除已注的疵病外，如允许有任意长度的擦痕，则应标注擦痕的数目和允许最大宽度的数值。ISO10110-7中长擦痕定义为长度大于2mm的擦痕；我国标准规定长擦痕的长宽比应大于160：1，其宽度不大于一般疵病公差基本级数除以换算系数（25），长度小于一般疵病公差基本级数乘以换算系数（6.3），将长擦痕与基本级数联系了起来。三、擦痕表7擦痕间的相关数据三、擦痕（2）俄国标准也在表4和表5中分别规定了不同通光孔径的光学表面中，某一表面疵病级别允许擦痕的最大直径和最大尺寸擦痕的长度。（3）美军标准规定，光学零件表面疵病级数中，两个数字的前一个数字为擦痕。并规定圆形光学零件的每个表面上，最大尺寸擦痕的总长度不得超过零件直径的1/4；没有最大尺寸的擦痕时，擦痕数量乘以擦痕长度与零件直径之比的积之和，不得超过最大擦痕级数。擦痕的检验是以美国军用规范MIL-PRF-13830B的表面疵病擦痕样板作为各级数擦痕的比对标准。需要注意的是，在美国军用规范MIL-PRF-13830B中实际并未明确说明擦痕的宽度和深度，只能以实际观察样板为标准。根据对样板的测量和实际运用情况，一般认为擦痕级数的单位是μm，且指的是擦痕宽度。如60#擦痕，代表擦痕宽度为60μm，即0.06mm。最大擦痕指级数等于表面疵病要求的擦痕级数的擦痕，如表面疵病要求为60-40，则最大擦痕为60#擦痕。下面对各种情况的擦痕进行举例说明:三、擦痕三、擦痕当零件的擦痕级数超过表面疵病要求的擦痕级数时，零件不合格。例1，零件的表面质量要求为60-40，则代表零件的擦痕宽度必须≤60μm，如果零件表面有宽度＞60μm的擦痕，则该零件不合格。当零件的擦痕级数未超过表面质量要求的级数，且只存在最大擦痕时，所有最大擦痕的长度之和应不超过零件直径的1/4，即非圆形零件的计算直径应取相等面积圆的直径。为方便计算，对于长宽比小于5:1的长方形零件可以采用公式：直径=（长+宽）/2计算等效直径。三、擦痕例2，有一长30mm宽10mm的长方形零件，零件表面疵病要求为60-40，在该零件表面有2条60#，长为3mm的擦痕。判断过程如下表8：表8擦痕的判定三、擦痕（4）三个国家（军）标准均规定了应标注擦痕的最大允许尺寸。我国标准没有给出可供设计师参考的任何数据，仅仅给出了标注实例表。俄标准的表4、表5中，不仅给设计师提供光学系统中不同位置和不同尺寸光学零件表面的疵病级数参考值，而且给检验人提供了某一级别，某一直径的光学表面上允许擦痕的确切数值。美军标准的表6中，给设计师提供光学系统中不同位置光学零件表面的疵病级数参考值，标准内容中给检验人提供了某一级别，某一直径的光学表面上允许擦痕的确切数值。（1）我国标准规定，检验时应以黑色屏幕为背景，光源为36V、60W～108W的普通白炽灯泡，在透射光或反射光下用4×～10×放大镜观察。（2）俄国标准规定，检验时光源为60W～100W的普通白炽灯泡，在透射光或反射光下观察。检验像面附近的光学表面时应采用不小于6×放大镜，检验Ⅰ～Ⅲ级的光学表面时应采用不大于6×放大镜，检验低于Ⅳ级的光学表面时不采用放大镜。五、检验方法（1）我国标准规定，光学零件表面疵病不允许密集，在4%的检验范围内（在圆形检验区相应于1/5直径范围内），不超过2个原表面疵病数或不超过经换算后的1/5表面疵病数。（2）俄国标准规定，位于光学系统像平面及其像平面附近光学零件表面疵病不允许密集，对于其他光学零件表面疵病则在表3中给出规定。（3）美军标规定，麻点级数为10级或优于10级的光学表面上，所有麻点（从边缘到边缘）应至少相隔1mm。对于麻点级数大于10级的光学表面上，无需测定麻点分散度。（4）三个国家（军）标准在表面疵病密集方面均给出了很具体的规定，检验人员比较容易操作。四、表面疵病密集五、检验方法（3）美国标准规定的检验方法有两种:1)被检的零件对着一块