光学冷加工基础知识教育资料概要课件.ppt
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1、光学基础知识讲解目录n光学零件(镜片)概述光学零件(镜片)概述n光学镜片材料介绍光学镜片材料介绍n镜片加工流程镜片加工流程n荒折工程简介荒折工程简介 n砂挂工程简介砂挂工程简介n研磨工程简介研磨工程简介n芯取工程简介芯取工程简介n镀膜工程简介镀膜工程简介n粘合工程简介粘合工程简介n涂墨工程简介涂墨工程简介n光学基础知识光学基础知识nQAQA检查检查光学零件概述 光学零件按结构和工艺特点可分为光学零件按结构和工艺特点可分为:透镜棱镜反射镜分划元件平板元件光楔等光学零件概述 透镜:由两个折射曲面或一个曲面和一个平面所围成的透射体。作用:改变光线在光路中的运行方向,使光线产生会聚或发散效果光学零件概
2、述 按作用功能可分为:正透镜与负透镜(见后)按表面几何形状可分为f双凸透镜双凹透镜平凸透镜平凹透镜 弯月透镜光学零件概述棱镜:由两个或两个以上相交的折射或反射平面所组成的透射体。作用:分光或使光线转折作用 根据棱镜的结构和工艺特点,可分成多种类型。棱镜举例:直角棱镜、等腰棱镜、斜方棱镜、五棱镜、直角屋脊棱镜、等腰屋脊棱镜等90度180度光学零件概述 透镜图样 透镜图面的表示一般以镜片的光轴为中心的全部面为制图标准,如:球面之曲率半径值表示:若曲率中心在图面之右侧,R值即记入(+),反之为()值,R绝对值大之为S面,反之为D面,右图的曲率半径也可标示为:R1=+43.4526R2=-43.452
3、6平面标:/PL1胡海涛误记08-6-19YN1nm 1、R1面镀多层膜镀膜规格如下:R0.5%at 400-600R 1.0%at 700nm0.007 A BO注:R2面镀AL2O3,=50030nm R1面欠膜自外径起0.5以内可 R2面镀全膜(平面部膜附可)2、偏心检测基准:A+B/透过式50秒;并A+B测R1面跳动0.007;3、面精度要求R1/R2:分散、椭圆R1面为0.5本,R2面为1本;中高、中落、塌边、翘边R1面为0.5本,R2面为1本;塌边、翅边、中高、中落必须中心拉直测定 4、外观要求:佳能D级;详细见检查作业标准书;5、裂边要求:R1、R2面:0.2 6、一般公差:0.
4、1,角度公差:1 7、椭圆、锥度必须在外径公差内 AB(3.94)(6.62)R2=+38.1R1=+79.48R0.3B0.3(45)4.82 0-0.021.80.05(?37.1)?39.70.005凤凰光学(上海)有限公司作成日期见注1见注1面 别镀 膜光线有效径镀膜有效径公称R值?40.9-0.03-0.38化学特性订 正 内 容承 认 记号7423651日 期材 质Z系数光学偏心dn d磨耗度担 当 确 认100-92.4860.116见注2NBFD151.806105033.30.3fYN1-94912008年05月21日耐酸性1 耐碱性1 耐水性1机 种部 番+79.48?38
5、.5见注1NN见注3R1-22R2+38.1?36.1见注1-23见注3客户版次图面名称:硝材外径社内版次外观等级第1版见注4审 核制 图 检 图完品图8、部品中禁止使用ROHS及CSE04011禁止物质光学零件概述 光学零件技术条件(透镜为例)透镜形状和结构参数:曲率半径R、曲率中心位置;透镜中心厚度d、边缘厚度t;外圆直径D、有效孔径DO;倒角的位置、角度和宽度。光学零件概述五项透镜加工精度及表面质量技术条件:光圈数 :N;局部光圈数:N;中心偏差:C;原器精度:R;表面疵病(外观)等级:B光学零件概述 光学面形精度(光学面形精度(N N、N N)标示:标示:N-光圈符号 N(-3)表示被
6、检球面和样板样板(原器)标准面R值存在偏差时,所允许出现的最大干涉条纹环数(牛顿环本数)。以546nm的单色光为基准。例:当N=-3时,如上述标示则公差范围为:0本!当N=3时,则如上述标示公差范围为:+6本!当N=+3时,则如上述标示公差范围为:+60本!N-N-局部光圈(亚斯)表示上述干涉条纹的不规则程度(牛顿环之局部变形 量),表征光学表面存在的凹坑、凸起、折断等缺陷。N 和N 为光学表面的面形精度指标,通过垂直于被检面方向观察获得,也可用激光干涉仪检测。设计时一般取:N=(0.1N=(0.10.5)N0.5)N+3-3光学零件概述 光学表面疵病(光学表面疵病(B B)标示:标示:B表面
7、疵病符号,只有光学表面用,表示光学表面存在的划伤、擦痕、破点、麻点、破口等缺陷。通常也称外观,国内外大部分使用美国军标,也有用德国标准的。外观的检查均是靠目视在特定环境及光源下进行判断。光学零件材料简介 无色光学玻璃无色光学玻璃 行业内使用最多,光学常数是最主要的性能指标,也是分类及定牌号的主要依据。无色光学玻璃类型无色光学玻璃类型 根据色散系数dd的大小,无色光学玻璃分二大类18种类别:冕牌玻璃 dd50 火石玻璃 dd50 冕牌与火石玻璃性能特征比较冕牌与火石玻璃性能特征比较 冕牌玻璃K(Pb3%)火石玻璃F(Pb3%)折射率低(nd=1.501.55)折射率高(nd=1.581.95)色
8、散大(d=5562)色散小(d=2350)性硬、质轻、透明度好性软、质重、带黄绿色光学零件概述 光学偏心(C)C中心偏差:光轴与镜片几何轴之偏差,也常用角度表示;光轴:两轴面中心的连线称为光轴;偏心的存在会使系统产生慧差、象散的象差 透镜存在偏心时,透镜的边缘厚度也有差异 (边厚差t)。t=D*C/f*(n-1)加工中通过定心磨边保证偏心。一般有光学定心及机械定心二种方式1胡 海 涛误 记08-6-19YN1nm 1、R1面 镀 多 层 膜 镀 膜 规 格 如 下:R0.5%at 400-600R 1.0%at 700nm0.007 A BO注:R2面 镀 AL2O3,=500 30nm R1
9、面 欠 膜 自 外 径 起 0.5以 内 可 R2面 镀 全 膜(平 面 部 膜 附 可)2、偏 心 检 测 基 准:A+B/透 过 式 50秒;并 A+B测 R1面 跳 动 0.007;3、面 精 度 要 求 R1/R2:分 散、椭 圆 R1面 为 0.5本 ,R2面 为 1本;中 高、中 落、塌 边、翘 边 R1面 为 0.5本 ,R2面 为 1本;塌 边、翅 边、中 高、中 落 必 须 中 心 拉 直 测 定 4、外 观 要 求:佳 能 D级;详 细 见 检 查 作 业 标 准 书;5、裂 边 要 求:R1、R2面:0.2 6、一 般 公 差:0.1,角 度 公 差:1 7、椭 圆、锥
10、度 必 须 在 外 径 公 差 内 AB(3.94)(6.62)R2=+38.1R1=+79.48R0.3B0.3(45)4.82 0-0.021.8 0.05(?37.1)?39.70.005凤 凰 光 学(上 海)有 限 公 司作 成 日 期见 注 1见 注 1面 别镀 膜光 线 有 效 径镀 膜 有 效 径公 称 R值?40.9-0.03-0.38化 学 特 性订 正 内 容承 认 记 号7423651日 期材 质Z系 数光 学 偏 心 dn d磨 耗 度担 当确 认100-92.4860.116见 注 2NBFD151.80610 5033.3 0.3fYN1-94912008年 05
11、月 21日耐 酸 性1 耐 碱 性 1 耐 水 性1机 种部 番+79.48?38.5见 注 1 NN见 注 3R1-2 2R2+38.1?36.1见 注 1-2 3见 注 3客 户 版 次图 面 名 称:硝 材 外 径社 内 版 次外 观 等 级第1版见 注 4审 核制 图 检 图完 品 图8、部 品 中 禁 止 使 用 ROHS及 CSE04011禁 止 物 质光学零件概述 镀膜:镀膜:光学零件表面一般都要镀膜,镀膜要求依光学设计进行 薄膜分类:增透膜、反光膜、分光膜、滤光膜、保护膜等等 按结构分单层、多层 大多数零件都是镀增透膜,主要参数是:中心波长0、反射率R、透过率T 若为多层膜须有
12、透过率要求的曲率线图分光曲线光学零件材料简介 光学玻璃的构成:光学玻璃的构成:光学玻璃是由硅(Si)、硼(B)、磷(P)、铅(Pb)、钾(K)、钠(Na)、钡(Ba)、砷(As)、铝(Al)等多种氧化物在高温下形成复杂盐熔体,经过过冷而得到各向同性的无定形物体。硅酸盐玻璃:以二氧化硅(SiO2)为主要成分 硼酸盐玻璃:以三氧化二硼(B2O3)为主要成分 磷酸盐玻璃:以五氧化二磷(P2O5)为主要成分 光学玻璃的熔炼过程:光学玻璃的熔炼过程:配料硅酸盐形成(800-900)玻璃形成(1000-1250)澄清均匀化(1400-1500)冷却(200-300)成型 退火型料 *澄清目的:消除气泡 *
13、均匀化目的:去除条纹 *退火目的:消除内应力和校正光性(再次加热到400-600摄氏度)光学零件材料简介 环保玻璃环保玻璃 由于健康、环保的要求,欧美已禁止使用含Pb、As的玻璃,从而产生出了许多环保玻璃,环保玻璃在光学常数上完全可达到上述含Pb、As的玻璃,而且各类物理化学性能指标应符合标准。无色光学玻璃的质量指标无色光学玻璃的质量指标 七项指标:七项指标:nd、d与标准的允许差值 nd和d在同一批玻璃中的一致性 光学均匀性 应力双折射 光吸收系数 条纹度 气泡度 光学零件材料简介 无色光学玻璃的工艺性无色光学玻璃的工艺性 工艺性指的是玻璃可加工性的好坏、直接影响加工精度、效率及成本。1、工
14、艺性取决于玻璃的理化特性,受玻璃的内部结构制约。玻璃内部各类氧化物含量百分比不同,表现出的工艺性也不同。2、工艺性具体指标:*化学稳定性:玻璃抵抗水溶液、潮湿空气及其它侵蚀介质如酸、碱、盐等破坏的能力。*机械性质:比重 脆性 抗拉、抗压强度 硬度(超软FCD1/超硬S-LAL14)3.镜片加工流程从硝材投入到镜片完成主要工程:从硝材投入到镜片完成主要工程:备料备料(硝材硝材)荒折荒折(CG)(CG)砂挂砂挂 研磨研磨 芯取芯取 镀膜镀膜 粘合粘合 涂墨涂墨 QAQA检查检查 前工程后工程内部加工流程内部加工流程:(前工程):(前工程)加工组别有加工组别有:单片、多片单片、多片 由于设备的加工范
15、围和镜片的由于设备的加工范围和镜片的特性,大流程有分:特性,大流程有分:*CG 砂挂D研磨D多片S *CG 多片S砂挂D研磨D *CG 多片S多片D *CG 砂挂S研磨S 砂挂D研磨D砂挂荒摺研磨硝材芯取涂墨镀膜粘合镜片加工流程(备料)备料:备料:在加工光学零件时,需要为光学零件预备加工所用的材料,常称为毛坯料,硝材。板料 条料 粗平料 型料毛坯料型料图粗平图?40.9-0.03-0.38C0.4C0.4R1=+83R2=+36R1=R2=C0.3C0.34.荒折工程简介 荒折目的:将毛坯料在荒折机上进行荒折粗加工,将零件切削出与公称球面较为 接近的球面,为零件的砂挂做好准备。荒折加工对象:零
16、件的球面曲率半径、中心厚度以及表面光洁度。切削工具:筒型金刚石砂轮 荒折机床:荒折机,如:CG2.0,零件加工范围:3mm80mm荒折工程简介上海工厂荒折机简介:上海工厂荒折机简介:使用荒折机共使用荒折机共2 2种种:1韩国时代机(CG2.0)2.台湾勇溢(单片机器)/(成盘加工机器)加工第二面加工第一面加加 工工 流流 程:程:硝 材荒摺完品荒折工程简介荒折加工原理荒折加工原理(球面荒折原理):1.球面荒折俗称CG,即为球面创成之意。如图:5.砂挂工程简介砂挂工程定义砂挂工程定义:镜片加工流程:荒折砂挂研磨 砂挂工程处于中间工序;相当于机械加工中的半精加工。定义:对于来料之CG完品,切除其裂
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