光学元件的疵病检验与研究现状

光学零件表面疵病检验与研究现状!!

光学元件的疵病检验与研究现状

—

戴名奎

光学元件的疵病检验与研究现状戴名奎摘要“

徐德衍

‘

光学零件表面泉病曹在国家标准。

”

一

及

一

中做

过专门描述,

研究发现这些标准与国际上一些国家的相关标准及浏试方法相差,,

较大而最近国际光学委员会推荐的一个不同用途光学元件的瘫病指标值得注意。

本文在介绍了一些国外标准的墓础上侧重分类描述了当今世界上具有代、

表性的疵病检验方法原理及各自的特点旨在为我国光学界同行在应用研究,

、

及制定相关标准时参考面的一些粗浅看法。

。

文后作者提出了在光学元件的泉病检验和标准制定方

关键词表面疵病引言

划雍

凹坑

等效线宽

与重视光学表面粗糙度的研究和测试技术的发展一样图光学表面疵病的检验与标准制,

定在国外也予以相当的重视从新近的检验方法研究表明即使适于高质量用途的光学表面也,

,

存在疵病

。

考虑到光学元件或系统往往因一个或几个较大的疵病而影响到整个元件或系,,,,

统的美观或功能另外考虑到疵病在光学元件上出现的随机性疵病的检验方法不能象检验表面粗糙度那样用抽样取平均之类的处理方式而必须查找元件有效孔径内的所有可能的疵病。

人们对光学元件的疵病要求主要是从以下两个方面来考虑的

。

从美观上考虑如照相,

,

机镜头的前片透镜眼镜窗口玻璃目镜聚光镜等、、、、、

、

、

、

、

。

从功能上考虑如高功率激光透镜、、

组显微镜头激光反射镜量板光栅偏振平板等至于表面疵病如何影响元件的工作不是用一两句话可以回答的但其主要影响是造成散射能量吸收有害的炫耀衍射花纹膜层破坏,

。

、

、

、

激光损伤等

。

不管处干任何考虑在产品生产和国际光流中对疵病需有一个客观统一的标准,,、。

。

在过去的几年中疵病的分类方法及标准在英美国家开始趋于一致

几个国家标准及应用英美德法的国家标准概要表最大等效线宽的字母代号、、、

最小等效线宽

拌

最大等效线宽

拌

英国国家标准

用可见度

或划痕的等效线宽

来

描述

中国科学院上海光学精密机械研究所

,

上海

光学零件表面疵病检验与研究现状!!

光。

学

仪

器,

年第

卷第

期

疵病的严重程度,

所谓等效线宽对于透射性元件是指在亮场下和一些不透明的已知线宽比,,

较如果两者可见度相同则认为两者线宽等效对于反射性元件是和反射基片上的一些透明的已知线宽比较。

该标准把疵病分为碑

个等级

。

它与

的关系见表,。

。

美国的国家标准

一

一

是采用美国的军用标准它用自己的一套的关系见表

值来表

征疵病的严重程度表

。

它与在亮场中的可见度和

』

卫

。

德国的国家标准,,

是把疵病与一块刻有不同长度和宽度的线条板比较而得到的。。

面积来描述疵病的严重程度它没有对线宽的限制在用疵病对光的偏转量来划分疵病的严重程度方面它等同干英国的现行标准法国在疵病检验方面有自己的独特方法在暗场照明的情况下疵病的亮象可以通过改变,。

引人测量场的背景光强来把疵病的可见度变为零在背景光强一定时人眼刚能分辨疵病时的,

。

照射到样品上的光强与疵病的大小成反比它对于透射和反射两种情况有不同的实验安排而

。

,

且为各自制定了五种等级的表面划痕可见度对于透射性元件划痕分为从高质量的,,

到一

般要求的表

,

对于反射性元件同样有。

,

到

。

假定高质量的表面对应于

,

它和

值

之间的关系见表

一

一毛

一几

一毛

一

不同用途光学元件的疵病要求

表

是在国际光学委员会

的赞助下由英国光学器件标准制定委员会主席。

调查了

个国家标准得出的不同用途光学元件的疵病要求的平均值,。

经过对

个组织其,

中生产开发和研究机构几乎各占一半的调查表明

的组织赞成推行这些平均值标准

另外表中也给出了相应元件的粗糙要求表类装饰类型

英

国

美

国

德

国”

法

国

表面粗糙度度

功能类

等效线宽

标准

标准

可见度等级级

照相机镜头

前片中间片近焦片

。

之

投影镜头前片中间片处理镜头。、

前片

光学零件表面疵病检验与研究现状!!

光学元件的疵病检验与研究现状

—戴名国”

奎

续表类装饰类型

英

国

美

国

德

法

国

表面粗糙度材

功能类类

等效线宽

标准

标准

可见度等级级

中间片复印镜头

前片中间片近焦系统物镜

。

。

峨

公

梭镜显微物镜光栅目镜,

毛

场镜童板光栅反射镜

,

,

,

,

激光反射镜

,

。

其它反射镜腔内反射镜红外光学件一一一一拌

一

一一一一

拼

杯

尸

拌

前端镜中间镜近焦点激光透镜低功率透镜高功率透镜

一一一

。

一‘

毛

一一一

一

,

平行平板分光板滤光镜盒板全息基板。。

‘

。

。

显示屏窗口

,

。

偏振片

。

基片光电探测器基片硅片光纤元件眼镜。

,

。

‘

。

,

。

玻璃眼镜塑料眼镜附加片聚光镜。

放大镜防护眼镜

。

光学零件表面疵病检验与研究现状!!

光

学仪

器

年第

卷第

期

光学元件的疵病的检验方法与原理目前光学元件的疵病的检验大都是根据疵病对光的散射性质来判断它的大小按其测量,,

方法大体上可分为成象法和角谱分析法两类成象法

。

目视法一般目视法是指在暗场照明的情况下用肉眼或放大镜观测划痕的宽度和长度或凹坑的直

径来划分疵病的等级值

。

另外还有一种目视法。。

,

即法国方法它是用人眼刚能分辨疵病时的照,,

射到样品上的光强来划分疵病的等级人眼可分辨最小光强随背景光的变化而变化用比较阂表示它们之间的关系见图

比较阅值

‘

,

,

‘

今

,刁

‘

,

刁

‘

,

,

吕

照度恤图比较阅值随背景光强变化的关系,

比较阐值

切韶,,

,

,

其中,

背景光强汪伪油为与确定时的最小可分辨光强在检测疵,

。

病时强。

,

,

为材料及疵病的散射分布函数

为人眼的接收立体角与为照射光,。

从式中可以看出

,

与

成反比关系,

。

目视法受到人的主观因素如工作经验和疲劳程度的影响较大

第二种方法引入了比较闭,,

值使测量结果比前一种方法客观一些但同时因其引入了强的背景光影响了眼睛的灵敏度定标又较困难限制了该方法的推广低通滤波成象法,

。

该方法是通过有限的成象孔径或人为加入的光阑滤除空间频率为高频的成象光束并由,

成象系统把测面成象到接收器上由于疵病散射光中高频成分占很大一部分因此疵病在象,,,

面上成的是暗象其暗的程度与疵病的大小和性质有关如何用此原理来判断疵病的大小目前,

。

卜主要是用比较法〔习

。

比较法是通过比较得出划痕的等效线宽或凹坑的等效点径其仪器的工,

作原理见图

。

未完待续

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