摘要：本文介绍了光学加工中常用的光学零件图和工艺卡，以及其上符号的含义。同时，《光学制图》（-1991）中的技术要求和术语解释也作了详细规定，包括表面形状公差、孔径数和局部孔径数等。此外，文章还提到了共存时期以及新旧标准的修改。
一、零件图及工艺卡上各符号的含义
光学加工所用的图纸通常包括光学零件图、涂胶图、工艺图（如毛坯图、粗磨工艺卡、精磨抛光工艺卡、检验工艺卡等）。其中，光学零件图是最基本的绘图数据。光学零件加工的技术条件首先通过光学零件图来表达。光学零件图纸中，不仅反映零件的几何形状、结构参数和公差，还包括对光学材料质量水平的要求、零件加工精度和表面质量的要求等。需要说明的内容、其他工序 附图是根据光学零件图给出的。因此，光学零件图是选择光学材料、制定工艺规程、进行光学加工和检验的依据。
光学零件图的绘制应符合光学制图和机械制图国家标准的规定。
大家比较熟悉和常见的就是国家标准《光学绘图》（-1991）。为了与国际标准接轨，我国对本标准进行了修订。自2010年2月1日起，实施新国家标准《光学图形》（GB/-2009）。由于看来新旧标准仍将长期共存，特别是一些相关和配套的标准并没有全部相应改变，本文将首先向您介绍1991年版本的标准，然后专门介绍2009年的标准光学绘图标准的版本。
1.1《光学绘图》的基本要求（-1991）
《光学图样》（-1991）规定了光学元件图和光学元件图必须标注的技术要求，并以特殊形式明确标注在图样的右上角。
典型的透镜零件图、棱镜零件图、胶合透镜零件图分别如图1、图2、图3所示。
图1 1991年版国家标准规定的透镜零件图
图2 1991年版国家标准规定的棱镜零件图
图3 1991年版国家标准规定的镜片胶成分示意图
《光学制图》（-1991）规定：光学零件的光轴一般水平放置，用虚线表示。光线的方向一般是从左到右。最先遇到光线的部分表面通常位于左侧。仅绘制圆形部分的边缘。通过光轴的横截面。
附图中标注的尺寸应符合国家机械制图标准的规定。光学零件图样要求标注允许公差范围，不标注公差代号。
尺寸通常有三种表示方法：一是名义值，即不带公差的名义值，该值在加工时不作为验收依据；另一种是实际值，即标称值加上公差，验收时必须检查该值，注明的公差范围是验收的依据；三是参考值，不加公差，数字一般用括号表示。该值仅作为加工或了解性能的参考，不作为检查或验收的依据。 。
倒角要求一般在光学零件图纸上用图形和文字标注。如果倒角尺寸小于2毫米，则不需要绘制倒角图形。只需在倒角处画一条细实线并标出倒角尺寸或用文字说明即可。对于不允许倒角的屋脊棱镜，应用细实线引出，并标明“锐边”或“不允许倒角”字样。
当透镜的球面曲率半径过大时，在光学零件图上允许夸大曲率。如果镜片表面是平坦的，则应标记“R∞”。
如果是非球面透镜，允许在光学零件图上用球面来绘制，但应注明“非球面”，并列出曲线方程，并注明方程的系数。
在光学元件图中，应标明图中各部件的相对位置。如果是胶合件，则应在图的右上角列出“胶合件要求”专用表。胶合件的构件图必须以文字标注技术要求，描述胶合所用的胶水和胶合表面的要求。
1.2《光学制图》（—1991）常用技术要求术语及其符号
1) 表面形状公差
加工后的光学表面与标记的理论表面之间总会存在偏差。表面形状公差是对此偏差的限制。表面形状公差通常称为表面形状偏差。
国家标准《光学制图》（-1991）和《光学零件表面形状偏差检验方法（孔径鉴定）》（-1981）规定表面形状偏差用两个参数表示：孔径数N和局部孔径数ΔN。
孔径数N是指使用工作样品检查光学表面时有效孔径内的牛顿环数。通常称为光圈数。
如果待检测的表面是平面，则孔径数N意味着待检测的表面不是理想的平面，而是半径非常大的球面。因此，从这个角度来看，无论球面还是平面，孔径数N都代表了实际的表面。理想曲面的面形规律误差，即整体偏离理想半径的程度。
ΔN称为局部孔径数，它表示被检光学零件的表面形状局部偏离标准球面或平面的程度。局部孔径数通常分为两种：一是像散偏差，是被检光学表面在两个相互垂直的方向上孔径数的最大允许差值，用Δ1N表示；二是局部偏差，代表相对光滑干涉条纹的最大允许不规则程度，用Δ2N表示。
如果标注时没有区分两种类型的局部孔径编号，则说明两种类型的局部孔径应具有相同的要求。设计时应协调N和ΔN。通常，ΔN为N的0.1至0.2。
常用的精度条件和ΔN、N的等级如表1所示。
2）表面粗糙度
表面粗糙度是指加工表面上由间距较小的峰谷组成的微观几何形状特征。它反映了零件表面的加工质量。峰谷越小，表面越光滑；反之，表面越粗糙。表面粗糙度国家标准（GB/T1031-1995）规定评价表面粗糙度的主要参数从轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz、最大不平度值三个参数中选取。轮廓高度Ry，优先推荐使用轮廓算术平均偏差Ra。图4、图5、图6分别示出了轮廓最大高度Ry、微观凹凸十点高度Rz、轮廓算术平均偏差Ra的轮廓图。表2给出了四种常用粗糙度参数的定义和计算公式；表3给出了通过光学加工工艺可以达到的表面粗糙度。
图4 型材最大高度Ry示意图
图5 微观凹凸十点高度Rz示意图
图6 轮廓算术平均偏差Ra示意图
标记时，对于抛光表面，通常选择微观粗糙度的十点高度Rz，剩余的Rz 0.05用于在图纸右上角标记所有抛光表面。
3）表面缺陷
表面缺陷是对高标准要求下光学零件表面粗糙度的特殊补充。它是光学零件加工过程中或加工后由于处理不当而在光学表面有效孔径内出现的局部缺陷。其主要形式有划伤、麻点、开泡、断点和断边。开放式气泡和破损点可视为麻点，因此表面缺陷主要表现为划伤、麻点和破损边缘。根据《光学零件表面缺陷》（GB/T1185-2006），光学零件表面缺陷在图纸上用字母“B”表示，但根据最新绘图标准《光学绘图》（GB/-2009） ，数字代号应用“5”来表示。
4）镜头中心偏差
镜头中心偏差用来表征镜头参考轴与光轴之间的偏差。它定义为光学表面中心顶点处的法线与参考轴的偏差。定心顶点是光学表面与参考轴的交点。这种偏差是通过光学表面中心顶点处的法线与参考轴之间的角度来测量的，称为表面倾角，用希腊字母“χ”表示，如图7所示。
图7 透镜中心误差定义
镜片的中心偏差还可以用球心差a、偏心差c、镜片边缘厚度最大差Δt等参数来表征。相应地，测量这些参数也可以检测出“中心偏差”。球心差是被检光学表面的球心到参考轴的距离；偏心误差是被检光学零件或组件的几何轴在后节点表面上的交点与后节点之间的距离（在数值上等于透镜绕几何轴的旋转）。当焦点为跳动圆的半径时）。
5) 曲率半径
透镜的曲率半径不允许任意给定，应符合行业标准《光学零件球面半径数值系列》（JB/T 10570-2006，原国家标准为-1982）。曲率半径的数值级数以公比：n10为基础，将数值四舍五入成几何级数。根据实际经验，将半径值分为七个不同密度的区域。各区域的划分及根索引n的取值如表4所示。
光学设计者在确定曲率半径的值时，例如在200～的范围内，不能随意确定。他们必须根据像差平衡的需要从标准规定的349个值中进行选择。选择时应优先考虑n值较小的系列曲率半径。这样的规格是为了方便制造企业建立自己的系列球面磨具和原型，从而降低制造成本。
6) 标准样品等级ΔR
曲率半径的公差不是在曲率半径上标注的，而是通过标准样品牌号的误差传递→工作样品之间的孔径误差→工作样品与工作样品之间的孔径数N来表示。被检查工件的表面。
根据《光学样品》（JB/-2006）（原国家标准为-1976），标准样品分为A级和B级两个等级，具体精度指标见表5。对曲率半径的公差要求，ΔR应选择A级。
7) 其他符号
φ表示透镜直径。
d表示透镜的中心厚度。
t代表透镜边缘厚度。
D0表示有效通光孔径（注，在《光学制图》（GB/T 13323-2009）中表示为φe）。
θI表示棱镜的光学平行差，分为第一光学平行差θⅠ和第二光学平行差θⅡ，其中θⅠ是指反射棱镜展开为平行平板后的光楔角，为由棱镜主截面的角度误差引起。 。
θⅡ是指棱镜展开为平行平板后，棱镜主截面垂直平面内的平行差。它是由棱镜的位置误差引起的，也称为边缘像差。
S代表屋顶棱镜双像差，由屋顶角度误差引起。
Q代表加工后零件的气泡程度。
还有各种涂层符号，如表6所示。
二、《光学绘图》2009年版与1991年版的区别
旧标准《光学制图》（-1991）主要依据机械制图和技术制图的相关国家标准。增加了光学元件和表示方法的技术要求和描述，表示方法中用词较多。叙述。在图纸布置方面，将“材料要求”、“零件要求”、“胶合件要求”以专用表格的形式列于图纸右上角。
1999年至2002年先后修订了机械制图和技术制图国际标准，以其为基础的光学制图国际标准也在2006年进行了修订。我国2001年加入世界贸易组织后，各项标准也进行了对接与国际标准。机械制图和技术制图国家标准也进行了相应修改，以对应国际标准。 《光学制图》国家标准也在机械制图、技术制图新国家标准和光学制图国际标准的基础上进行了较大修改。 GB/—2009对应《光学和光子仪器光学元件和系统图样编制第1部分：一般规定》（-1：2006），一致性程度非等效。 GB/-2009与-1:2006的主要区别是：删除了国际标准的前言和前言；标准的范围和符号根据-1:2006和我国标准术语习惯进行了重写； -8、-10和-12相关部分的内容。总体来说，GB/-2009与-1：2006基本一致，但与-1991相比，变化非常明显。
图8、图9、图10分别是按照国家标准《光学图样》（GB/-2009）绘制的透镜零件图、棱镜零件图和透镜胶合零件图。
图8 2009年版国家标准规定的镜头零件图
图9 2009年版国家标准规定的棱镜零件图
图10 2009年版国家标准规定的镜片胶成分示意图
2.1 主要变化
新旧标准的明显区别是1991版多了文字描述，而2009版则尝试用数字或字母代码来表达各种参数，各种标签也发生了很大变化。主要变化如下。
(1)修改了标准范围：增加了尺寸和公差标记的规定。
(2)修改了光轴的标注方法：1991年版中采用单点线表示光轴，但2009年版中为了区分光轴和中心线，特别规定用双点线表示光轴，单点线仅用表示中心线。
（3）在描述上，将1991年版本的磨砂面修改为非抛光面。
（4）修改了附录A（资料性附录）中的例子，增加了非球面透镜的图案标注方法。
(5)修改了光学零件图纸的列表格式和内容：这里的变化非常明显，整个图纸布局不同。 1991版在右上角有列表，而2009版在图的底部有列表或引线标记，并且每个要求的标记方法也不同，稍后会详细说明。
（6）修改了材质要求的标注方法：1991年版基本符合《无色光学玻璃》（GB903-1987）中材质的要求。 2009年版中，“气泡度”符合《光学零件》最新标准“气泡度”（GB/T7661-2009），目前还没有单独的双折射和不均匀性对应的国家标准。公差标记方法的修改在附录B（规范性附录）中有详细描述。具体的修改将在后面详细说明。
(7)增加了表面结构公差的标注方法并将其内容纳入附录C(规范性附录)。 2009年版中，1991年版中的“材料要求”和“零件要求”统称为“缺陷容限”。缺陷容差项的表达方法比较如表7所示。
2.2 材料缺陷标准的重大变化
-1991年，材料缺陷容限项以文字描述的形式表达，显示在“材料要求”列表的左侧。右侧列表对应执行《无色光学玻璃》（GB903-1987）级别表示。 GB/-2009取消了所有文字表示，采用数字代号作为不同材料缺陷的公差代号。最重要的是，实施每个容差的标准已经发生了显着变化。
1) 应力双折射
—1991年，应力双折射在《材料要求》列表左侧显示“应力双折射”文字，列表右侧对应执行《无色光学玻璃》（GB903-1987）等级表示。根据《无色光学玻璃》（GB903-1987），其牌号有中间应力和边缘应力两种表示方法。当用最长边中部单位长度上的光程差δ(nm/cm)表示时，根据表8分为4类；当以距边缘5%直径处或边长处单位厚度处的最大光程差δmax(nm/cm)表示时，根据表9分为4类。
GB/-2009是指国际标准《光学和光学仪器光学元件和系统图纸的编制第2部分：材料缺陷应力双折射》（-2：1996）。一方面，它并不表现出文字上的“应力双折射”。而是采用数字代码“0”作为其编码，另一方面不再区分中心应力和边缘应力，直接用单元内的光程差（OPD）来表示样品的光程长度，数字代号不再作为等级标志，而是直接用光程差表示，即“0/”后面的数字为允许的OPD值（见表10） 。 GB/-2009附录B给出了光学仪器中材料的允许双折射公差和典型应用列表。
2) 气泡度
-1991年，材料的“气泡度”在“材料要求”列表左侧显示“气泡度”文字，列表右侧对应无色光学玻璃（GB903-1987） ) 表示执行级别。根据《无色光学玻璃》（GB903-1987），“气泡度”根据材料的最大直径或最大边长和所含气泡的直径，并根据总截面分为3级每片玻璃允许气泡面积（mm2）分为7级，如表11。除《材料要求》中气泡度要求外，还对气泡度有要求《零件要求》中光学零件的气泡度，用字母“q”表示，执行的是《光学零件的气泡度》（-1987年），造成气泡度标注混乱。
GB/-2009中“气泡度”用数学代码“1”表示，执行最新标准《光学零件的气泡度》（GB/T7661-2009）。该标准对气泡度的要求进行了统一规定，不再重复标注。本标准引用了国际标准《光学和光学仪器——光学元件和系统绘图准备第3部分:材料缺陷:气泡和杂质》(-3:1996)。图纸上标注为1/N×A，其中N为气泡和杂质的数量，A为气泡和杂质投影面积的平方根，单位为mm。也就是说，只要气泡和杂质凸出物的最大总面积不超过(N×A2)mm2，就应视为允许。
3) 不均匀和条纹
光学零件内部折射率渐变的最大折射率与最小折射率之差，-1991年称为“光学均匀性”，但在GB/-2009中，根据其更名为“非均匀性”其实际意义。 GB/-2009中，认为“条纹”也是“不均匀”的一种形式，因此“不均匀”和“条纹”统一用数字代号“2”表示，两个数字后跟“2/”数字，前者指“不均匀”，后者指“条纹”。
-1991年，材料的“光学均匀性”在“材料的要求”列表左侧以“光学均匀性”文字显示，列表右侧对应“无色光学玻璃”（GB903— 1987）执行的分层表示。根据《无色光学玻璃》（GB903-1987），“光学均匀性”的分类方法有两种：一是以分辨率比值表示的分类方法；二是以分辨率表示的分类方法。另一种是根据一块玻璃中各部分折射率差异的分类方法。分类方法用最大差值Δnmax表示。我们只根据“光学均匀性”的定义列出第二种分类方法。从表12可以看出，类别值越小，折射率差越小。这与-4:1997中的分类方法正好相反。
-1991年，材料的“条纹度”在“材料要求”列表左侧显示“条纹度”文字，列表右侧对应“无色光学玻璃”（GB903- 1987）表示执行水平。根据《无色光学玻璃》（GB903-1987），“条纹度”根据孔径大小的不同、距离的不同以及用投影条纹计在规定方向观察时观察结果的不同，分为4类。根据观察玻璃方向的数字进一步分为3个等级，具体分类分别见表13和表14。从表14可以看出，数字越小或字母越高，材料的条纹等级越好。
GB/-2009中，认为“条纹”也是“不均匀”的一种形式，因此“不均匀”和“条纹”统一用数字代号“2”表示，即两者字符后面跟着“2/”两个数字，前者指“不均匀”，后者指“条纹”。 “不均匀性”根据零件内折射率最大允许变化量分为6类，如表15所示。GB/-2009中，“不均匀性”的分类方法与-4一致， -1991 正好相反。这是一个非常混乱的地方，所以看图纸的时候一定要注意。 “条纹”主要考虑条纹的有效投影面积与检测面积的比值。技术要求分为5类，如表16所示。从表16可以看出，数字越大，条带要求越高，这与-1991正好相反。这里很容易让人混淆。看图纸的时候一定要注意。该材料的制造商和使用者必须特别注意。
2.3 加工缺陷标签的变化
—1991年，加工缺陷公差在“材料要求”列表左侧显示公差代号，列表右侧对应按照相应标准实施的等级标记。 2009版中，主要差异体现在公差项目代码的差异，如表17所示。
需要说明的是，表面缺陷最新标准《光学零件表面缺陷》（GB/T1185-2006）规定采用字母“B”作为代号，而新标准《光学制图》则规定：它是用数字编码的。由代码“5”表示。图纸标准应按照GB/-2009，这只是一个图纸标准。对于光学零件的表面缺陷有单独的国家标准GB/T1185-2006。
随着高能激光器越来越多地应用于军事和民用技术领域，抗激光辐射损伤阈值已成为激光系统中光学元件的重要技术要求。该指标是指光学零件受到激光辐射后导致表面损伤概率为零的最大能量密度或功率密度。它与材料的结构和性能、表面的光滑度、膜层的结构和性能以及膜层与材料的结合有关。性能相关。该指标在1991年版中没有体现，目前国家标准中也没有相应的要求和规范。我们主要参考国际标准《光学和光学仪器-光学元件和光学系统绘图的准备-第17部分：激光辐射“损伤阈值”（-17:2004），代码“6”代表该指标。
2.4 表面结构公差标记的变化
表面结构公差是表面粗糙度的标记。 -1991年，光学零件表面粗糙度的标注还没有专门的解释。可采用国家标准《机械制图表面粗糙度符号、代码和标注方法》（GB/T 131-1993）和《表面粗糙度参数及其值》（-1983）。
光学工作者普遍认为，用机械表面标准来描述光学表面是极其不够的，特别是在超光滑表面和高功率激光光学等领域。表面粗糙度是一个非常重要的参数，不能简单地应用机械表面标准。
最新标准“光学图”（GB/-2009）中光学零件的表面粗糙度的标记是指国际标准“光学和光学仪器 - 用于绘制光学组件和光学系统的准备工作8 10110- 8：1997），将光学表面分为粗糙的表面和抛光表面。
粗糙的表面结构由字母g（）表示为轮廓表面，其微型轮廓要求由剖面均方根偏差RQ来衡量。抛光的表面结构使用字母p（）表示轮廓表面。有四种表达它的方法：①没有轮廓微缺陷要求的抛光表面直接由“ P”表示； ②带有轮廓微缺陷要求的抛光表面由字母的右侧表示。侧面的数字表示允许的轮廓微缺陷密度水平（从P1到P4的四个级别）； root均方根偏差RQ;功率频谱密度函数（PSD）的质量方法。该指标对于确定高科技激光应用中的超平滑表面特性特别有用。
3。通常在光学零件图上标记的内容
在光学零件图中，反映镜头的形状和结构的主要维度为：表面曲率半径R和曲率中心位置；透镜中心厚度D和边缘厚度T；透镜外径D和有效的孔径D0；倒角位置，角度和宽度等。
反映棱镜形状和结构的主要维度包括：棱镜面之间的角度；棱镜的厚度和高度；倒角和形成部分的位置，角度和宽度等。
光学材料的质量指数要求以及光学设计中光学零件的处理要求应填充在光学零件绘图的左上角的桌子中。
光学材料质量指标的要求包括：折射率和标准值的公差；折射率的一致性和色散系数的公差和同一批玻璃中的标准值；分散系数的一致性和光学均匀性在相同批次的玻璃，应力双折射，光吸收系数，条纹和气泡程度等中的一致性和均匀性等。
镜头光学零件的要求主要包括：孔径n，局部孔径ΔN，中心偏差C，样品精度ΔR，表面缺陷B，除光学零件气泡度Q外，缺损级别B等。
棱镜和镜头之间的主要区别在于棱镜的独特角度要求。除了对N，ΔN，B和Q的要求外，Prism零件还具有角度要求，例如光平行θ，屋顶棱镜双重异常S等，有时取决于情况。标记单个角度的角度误差，两个相同角度（例如Δ45°）之间的差，塔差π，等。
表面处理或光学零件的其他技术要求还必须在光学零件图上标记或说明。
4。通常在处理卡上标记的内容
该过程卡是指导工人实际生产的最重要文件。因此，准备过程卡时，应尽可能详细。通常，它应包括：每个表面的处理顺序和处理尺寸；每个过程步骤中使用的设备；辅助材料；每个工作步骤中使用的工具固定装置；上和下托盘方法；托盘布置方法和托盘数量等。如果处理过程中有特殊要求，则必须单独注意。例如，如果某些玻璃的耐腐蚀性较差，则应注意，应使用中性防护油漆，并且应注意清洁时不要使用碱浴。