ICS37.020 N30 中华人民共和国国家标准 GB/T7660.2—2013 代替GB/T7660.3—1987 反 反射棱镜 第2部分:像偏转特性 Reflectingprisms—Part2:Characteriticsofimagerotation 2013-12-17发布 2014-07-15实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅲ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 通则 1 ……………………………………………………………………………………………………… 3.1 标定坐标系 1 ………………………………………………………………………………………… 3.2 像偏转特性参数 1 …………………………………………………………………………………… 4 棱镜图表 3 ………………………………………………………………………………………………… 4.1 总则 3 ………………………………………………………………………………………………… 4.2 符号 3 ………………………………………………………………………………………………… 4.3 平面棱镜 3 …………………………………………………………………………………………… 4.4 空间棱镜 58 …………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 棱镜的作用矩阵 74 ………………………………………………………………… 附录B(资料性附录) 像偏转 76 …………………………………………………………………………… ⅠGB/T7660.2—2013 前 言 GB/T7660《反射棱镜》分为三个部分: ———第1部分:几何特性; ———第2部分:像偏转特性; ———第3部分:光学平行度及其检验方法。 本部分是GB/T7660的第2部分。 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本部分代替GB/T7660.3—1987《反射棱镜 像 偏转特性》,与GB/T7660.3—1987相比,除编辑 性修改外,主要技术差异如下: ———对标准编号和名称进行了修改,并对标准的范围作了补充; ———将以右手标定棱镜像坐标系,修改为以左手标定,并增加相关插图; ———明确了棱镜特征方向和特征转角的定义、性质和获得途径,并补充了插图和示例; ———补充了遗漏的图表符号说明; ———在图表中增加了每一种棱镜的轴测图,并在图上标注了物坐标、像坐标和特征方向; ———将原图表中“四棱镜”的代号D,修改为S; ———将原图表中“普柔”棱镜改为“保罗”棱镜,其标识符P改为B; ———将原图表中“立方角棱镜LⅢ-180”的名称和代号,修改为“角隅棱镜JⅢ-180”; ———在附录B中增加了棱镜安装误差引起的像偏转和计算示例; ———纠正了附录A中S췍T·2φ计算公式的错误。 本部分由中国机械工业联合会提出。 本部分由全国光学和光子学标准化技术委员会(SAC/TC103)归口。 本部分起草单位:贵阳新天光电科技有限公司、上海理工大学、贵州省光学测量工程技术研究中心、 苏州一光仪器有限公司、梧州奥卡光学仪器公司、宁波市教学仪器有限公司、南京东利来光电实业有限 公司、宁波湛京光学仪器有限公司、宁波舜宇仪器有限公司、宁波永新光学股份有限公司、南京江南永新 光学有限公司、麦克奥迪实业集团有限公司、北京博飞仪器股份有限公司、宁波华光精密仪器有限公司、 广州粤显光学仪器有限责任公司、重庆光电仪器有限公司。 本部分主要起草人:胡清、冯琼辉、吕毓珍、范荣萍、张景华、王国瑞、杨广烈、熊守裕、胡森虎、曾丽珠、 李晞、肖倩、阙江、徐利明、李弥高、夏硕。 本部分所代替标准的历次版本发布情况为: ———GB/T7660.3—1987。 ⅢGB/T7660.2—2013 反射棱镜 第2部分:像偏转特性 1 范围 GB/T7660的本部分规定了当光学系统中的反射棱镜作微量转动或角度存在制造误差时,物体经 棱镜成像后,所产生像偏转的标定坐标系和像偏转特性参数,并以图表形式给出了70种常用反射棱镜 像偏转特性的图示和像偏转的有关计算公式。 本部分适用于指导反射棱镜(以下简称棱镜)及其光学系统的设计,以及棱镜的制造、检验和调整。 本部分的定义、概念、术语及计算公式允许推广到棱镜组合系统、平面镜系统及棱镜、平面镜组合 系统。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T7660.1—2013 反射棱镜 第1部分:几何特性 3 通则 3.1 标定坐标系 物体经棱镜成像后的共轭体称为像体。 取左手定则标定像体的直角坐标系,像体偏转(以下简称“像偏转”)在该坐标系内标定。 本文件以食指指向定义为x′坐标正向,并作为光线出射棱镜后的出射方向;以拇指指向定义为y′ 坐标正向,以中指指向定义为z′坐标正向,如图1所示。 图1 左手定则 3.2 像偏转特性参数 3.2.1 作用矩阵 反映棱镜物向量与像向量共轭关系的矩阵,用R表示。 1GB/T7660.2—2013 物向量为A,其像向量为A′,它们的关系为: A′=RA 本部分所有向量均在标定坐标系内标定。 3.2.2 像偏转的度量 像体的微量旋转,用微量转角向量μ′表示。它的方向表示像体旋转的转轴方向,模表示转角大小, 其符号按左手定则。 像偏转可以分解为以下分量: a) x′像偏转:像偏转μ′在x′轴上的投影,用μ′x′表示。 b) y′像偏转:像偏转μ′在y′轴上的投影,用μ′y′表示。 c) z′像偏转:像偏转μ′在z′轴上的投影,用μ′z′表示。 3.2.3 特征方向和特征转角 a) 对于任何反射棱镜,其空间都存在这样一个特定方向,即当棱镜以该方向为轴线微量旋转时, 像体不产生偏转。该方向称为特征方向,用单位自由向量T表示。 b) 偶次反射棱镜的像坐标是物坐标以特征方向为轴线,转一特定角度而成;奇次反射棱镜的像坐 标是物坐标反向后,以特征方向为轴线,转一特定角度而成。该特定角度,称为特征转角,用 2φ表示,其符号符合左手定则。 c) 特征方向和特征转角可由对棱镜物坐标经各工作面反射追迹到像坐标,根据物、像坐标相互关 系,并按3.2.3b)规则得到。 示例1: 图2a)所示为一个偶次反射棱镜,即半五棱镜BⅡ-60,其像坐标x′、y′、z′是物坐标x、y、z绕T轴转60°角而成。 示例2: 图2b)所示为一个奇次反射棱镜,即道威棱镜DⅠ-0,其像坐标x′、y′、z′是物坐标x、y、z反向后,绕T轴转180°角 而成。 a) b) 图2 特征方向的确定 3.2.4 像偏转极值轴向和像偏转极值 棱镜绕不同方向的轴,转过同一微量转角时,以其中产生像偏转最大值的轴向作为像偏转极值轴 向,此最大值称为像偏转极值。 像偏转极值轴向和像偏转极值的表达方式如下: a) x′像偏转极值轴向———棱镜绕其转动产生x′像偏转最大值的轴向,用单位自由向量u表示。 b) y′像偏转极值轴向———棱镜绕其转动产生y′像偏转最大值的轴向,用单位自由向量v表示。 2GB/T7660.2—2013 c) z′像偏转极值轴向———棱镜绕其转动产生z′像偏转最大值的轴向,用单位自由向量w表示。 d) x′像偏转极值、y′像偏转极值、z′像偏转极值分别用μ′x′max、μ′y′max、μ′z′max或δu、δv、δw表示。 4 棱镜图表 4.1 总则 表1~表70给出了常用棱镜像偏转特性的图示和像偏转的有关计算公式,其中包括: ———物坐标(x,y,z)、像坐标(x′,y′,z′)和作用矩阵R; ———特征方向T和特征转角2φ; ———像偏转极值轴(u,v,w)和像偏转极值(μ′x′max,μ′y′max,μ′z′max)的计算公式; ———棱镜在微量转动以及角度存在制造误差时,像偏转(μ′x′,μ′y′,μ′z′)的计算公式。 4.2 符号 除以上已说明的符号外,表1~表70中的其他符号说明如下: 1、2、3……为棱镜工作面序号,以光轴前进方向为序; ①、②、③……为复合棱镜中单棱镜的序号,或空间棱镜可分解的单棱镜序号,以光轴前进方向 为序。 α0 ———光轴在棱镜反射面或屋脊棱上的入射角; β———光轴入射棱镜前的正方向与光轴出射后的正方向之间的夹角; γA ———A棱差(见GB/T7660.1—2013的3.20); γC ———C棱差(见GB/T7660.1—2013的3.22); Δα ———棱镜的微量转角; Δωy′ ———制造误差导致出射表面绕y′轴偏转的角度; Δωz′ ———制造误差导致出射表面绕z′轴偏转的角度; Δ×× ———光轴截面内××角的角度误差; θⅠ ———第一光学平行度(见GB/T7660.1—2013的3.17); θⅡ ———第二光学平行度(见GB/T7660.1—2013的3.18); θe,f(Ⅰ)———棱镜第e面与第f面的第一平行度,e、f为棱镜图中的面序号; n ———棱镜材料的折射率; P ———任意给定转轴方向的单位自由向量; Px′、Py′、Pz′———分别为P在坐标系x′、y′、z′轴上的投影; 췍 ———垂直于纸