ISO 12123:2010
(Main)Optics and photonics — Specification of raw optical glass
Optics and photonics — Specification of raw optical glass
ISO 12123:2010 gives rules for the specification of raw optical glass. It serves as a complement to ISO 10110, which provides rules specifying finished optical elements. Since raw optical glass may be quite different in shape and size from the optical elements, its specification also differs from that of optical elements. ISO 12123:2010 provides guidelines for the essential specification characteristics of raw optical glass in order to improve communication between glass suppliers and optical element manufacturers. For specific applications (e.g. lasers, the infrared spectral range) specifications based on this International Standard will have to be supplemented.
Optique et photonique — Spécification d'un verre d'optique brut
L'ISO 12123:2010 fixe les règles de spécification d'un verre d'optique brut. Elle vient en complément de l'ISO 10110, qui fixe les règles spécifiant des éléments optiques finis. Étant donné que la forme et les dimensions du verre d'optique brut peuvent être assez différentes de celles des éléments optiques, la spécification d'un verre d'optique brut diffère également de celle des éléments optiques. L'ISO 12123:2010 fournit des lignes directrices pour les caractéristiques essentielles de spécification d'un verre d'optique brut, afin d'améliorer la communication entre les fournisseurs de verre et les fabricants d'éléments optiques. Pour des applications spécifiques (par exemple les lasers ou le domaine spectral infrarouge), des spécifications basées sur l'ISO 12123:2010 auront à être complétées.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12123
Second edition
2010-04-01
Optics and photonics — Specification of
raw optical glass
Optique et photonique — Spécification d'un verre d'optique brut
Reference number
ISO 12123:2010(E)
©
ISO 2010
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ISO 12123:2010(E)
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Published in Switzerland
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ISO 12123:2010(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .1
4 Tolerances.4
4.1 Principal refractive index.4
4.2 Refractive index variation.4
4.3 Abbe number .4
4.4 Spectral internal transmittance.4
4.5 UV cut-off edge and colour code .5
4.6 Optical homogeneity.5
4.7 Striae.6
4.8 Bubbles and inclusions .6
4.9 Stress birefringence.7
5 Indications for ordering raw glass parts.8
Annex A (informative) Recommendation for the specification of raw optical glass
for a given optical element specification.9
Bibliography.15
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ISO 12123:2010(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 12123 was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and photonics, Subcommittee SC 3,
Optical materials and components.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 12123:1996) and ISO 12123:1996/Amd.1:2005,
which have been technically revised and substantially expanded to cover not only the specification of bubbles
and inclusions, but also the specification of other important characteristics of raw optical glass.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 12123:2010(E)
Optics and photonics — Specification of raw optical glass
1 Scope
This International Standard gives rules for the specification of raw optical glass. It serves as a complement to
ISO 10110, which provides rules specifying finished optical elements. Since raw optical glass may be quite
different in shape and size from the optical elements, its specification also differs from that of optical elements.
This International Standard provides guidelines for the essential specification characteristics of raw optical
glass in order to improve communication between glass suppliers and optical element manufacturers. For
specific applications (e.g. lasers, the infrared spectral range), specifications based on this International
Standard will have to be supplemented.
NOTE Additional information on how to translate optical element specifications into raw optical glass specifications is
given in Annex A.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 7944, Optics and optical instruments — Reference wavelengths
ISO 9802, Raw optical glass — Vocabulary
ISO 10110 (all parts), Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems
ISO 11455, Raw optical glass — Determination of birefringence
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 9802 and the following apply.
3.1
refractive index
n
ratio of the velocity of the electromagnetic waves at a specific wavelength in a vacuum to the velocity of the
waves in the medium
See ISO 7944.
NOTE For practical reasons, this document refers to the refractive index in air.
3.2
principal refractive index
refractive index in the middle range of the visible spectrum commonly used to characterize an optical glass
NOTE 1 This principal refractive index is usually denoted as n , the refractive index at the wavelength 587,56 nm, or n ,
d e
the refractive index at the wavelength 546,07 nm.
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ISO 12123:2010(E)
NOTE 2 The specific values for different glass types refer to standard environmental conditions (20 °C and 1 013 hPa
[1]
according to ISO 1 ). For common daily business other reference temperatures are acceptable and will have to be quoted
on demand.
3.3
refractive index variation
maximum difference of refractive index between samples of optical glasses
3.4
dispersion
measure of the change of the refractive index with wavelength
3.5
Abbe number
most common characterization of the dispersion of optical glasses
EXAMPLE 1 The Abbe number for the d-line is defined as
n −1
()
d
v =
d
nn−
()
FC
where
n is the refractive index at wavelength 486,13 nm;
F
n is the refractive index at wavelength 656,27 nm.
C
EXAMPLE 2 The Abbe number for the e-line is defined as
n −1
()
e
v =
e
nn−
()
FC′′
where
n is the refractive index at wavelength 479,99 nm;
F
n is the refractive index at wavelength 643,85 nm.
C
3.6
glass type
usually a letter/number designation used in the manufacturer's catalogue to designate or characterize the
glasses offered
NOTE 1 The letter/number designation is the manufacturer's option and is usually a proprietary trade name, and
therefore indeterminate. For example, borosilicate crown glass is designated N-BK by one manufacturer, but S-BSL and
BSC by others.
NOTE 2 An alternative way to specify the glass type is the six-figure number called glass code, for N-BK7 e.g. 517642.
It refers to the optical position of the individual glass types. The first three digits refer to the refractive index n , the second
d
three digits to the Abbe number ν . This glass code, however, does not denominate a glass type unequivocally. The same
d
glass code may be valid for glass types of very different chemical compositions and hence other properties may differ also
very significantly.
3.7
transmittance
ratio of the transmitted luminous flux to the incident luminous flux of a collimated, monochromatic beam that
passes, at normal incidence, through a plane parallel polished plate
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ISO 12123:2010(E)
3.8
spectral transmittance
measure of the variation of the transmittance with wavelength
3.9
spectral internal transmittance
ratio of the transmitted luminous flux to the incident luminous flux excluding reflection losses at the surfaces
3.10
UV cut-off edge
UVC 80/10
term describing the position and the slope of the transmittance cut-off edge in the short wavelength range and
given by the wavelengths at 80 % and 10 % internal transmittance
3.11
colour code
CC
position and slope of the transmittance cut-off edge in the short wavelength range, given by the wavelengths
at 80 % and 5 % transmittance including reflection losses
3.12
optical homogeneity
measure of the refractive index variation within a single piece of optical glass given by the difference between
the maximum and minimum values of the refractive index within the optical glass
3.13
striae
short range deviations of refractive index in glass, resembling bands in which the refractive index fluctuates
with a typical period of fractions of one millimetre to several millimetres
3.14
inclusion
term covering all localized bulk material imperfections including, but not limited to, bubbles, striae knots, small
stones, sand and crystals
3.15
bubble
gaseous void in the bulk optical material, of generally circular cross section
NOTE Bubbles and solid inclusions are treated the same in assessing the quality of optical glass.
3.16
stress birefringence
birefringence caused by residual stresses within the glass, generally as a result of different cooling histories of
different partial volumes of a given piece of glass during the forming and/or annealing process, and producing
an optical path difference between the ordinary and extraordinary rays for plane polarized light passing
through the glass
NOTE The optical path difference is proportional to the magnitude of mechanical stress.
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ISO 12123:2010(E)
4 Tolerances
4.1 Principal refractive index
The preferred tolerance ranges for the principal refractive index are given in Table 1.
Table 1 — Tolerances for principal refractive index
Principal refractive index tolerance limits
±0,002 0
±0,001 0
±0,000 5
±0,000 3
±0,000 2
4.2 Refractive index variation
Fine annealed raw glasses will be arranged in delivery lots based on the refractive index variation. Therefore,
the refractive index variation shall also be specified. All parts of a delivery lot shall meet the tolerances for
refractive index given in Table 2.
Table 2 — Tolerances for refractive index variation within a delivery lot
Refractive index variation tolerance limits
−5
±30 × 10
−5
±10 × 10
−5
±5 × 10
−5
±2 × 10
4.3 Abbe number
The tolerances for the Abbe number are given in Table 3.
Table 3 — Tolerances for Abbe number
Abbe number tolerance limits
±0,8 %
±0,5 %
±0,3 %
±0,2 %
4.4 Spectral internal transmittance
Spectral internal transmittance data shall be reported for thicknesses of 10 mm, and optionally 5 mm or
25 mm thicknesses. The reference thickness shall be listed in the manufacturer's catalogue or data sheet. The
data shall be the typical spectral internal transmittance for a given glass type. It may be the median value of
several different melts. If the buyer's requirement for melt data or minimum values for spectral internal
transmittance are critical, the requirement shall be specified on the drawing or in the purchase order.
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ISO 12123:2010(E)
4.5 UV cut-off edge and colour code
4.5.1 General
For the description of the UV transmittance cut-off edge the so-called colour code is used. Its advantage is
that it may be measured easily and cost-effectively. On the other hand, especially high index glass types
hardly reach the 80 % transmittance level because of their high reflection losses. Therefore, their quality is not
described very distinctly and adequately to their application as coated elements in any case. The 5 % limit
may lead to ambiguous results with glass types showing fluorescence in the UV-region. Such problems may
be avoided by use of the UV cut-off edge UVC 80/10.
4.5.2 UV cut-off edge
The UV cut-off edge lists the wavelengths λ and λ , in which the internal transmittance (excluding reflection
80 10
losses) is 0,80 and 0,10 at 10 mm thickness. The reflection losses may be calculated using catalogue
refractive index data. A UVC 80/10 measurement result, for example, may be quoted as 332/303 indicating
the internal transmittances of 80 % at λ = 332 nm and of 10 % at λ = 303 nm.
80 10
4.5.3 Colour code
The colour code lists the wavelengths λ and λ , at which the transmittance (including reflection losses) is
80 5
0,80 and 0,05 at 10 mm thickness. The values are rounded to 10 nm and are written by eliminating the last
digit. For example, colour code 33/30 indicates λ = 330 nm and λ = 300 nm.
80 5
4.6 Optical homogeneity
The refractive index homogeneity that is achievable from a given glass type depends on the volume and the
form of the individual glass pieces. Therefore, if it is necessary to specify the optical homogeneity of the raw
glass, then this should be done with respect to the final dimensions of the optical elements to be
manufactured out of the raw glass parts. In general the optical homogeneity values specified are peak-to-
valley values and contain all aberrations. In many cases it is acceptable to subtract certain aberration terms
that are of no importance or can easily be corrected (e.g. focal terms). This should be specified in advance.
Table 4 gives the preferred homogeneity tolerances. Lower homogeneity grades are already covered by the
variation tolerances.
Table 4 — Tolerances for the homogeneity of optical raw glass
Homogeneity tolerance limits
Generally applicable for
(peak-to-valley)
−6
100 × 10
common application sizes
−6
40 × 10
−6
10 × 10
partial volumes of the raw glass
−6
4 × 10
−6
2 × 10
partial volumes of the raw glass
but not for all glass types
−6
1 × 10
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ISO 12123:2010(E)
4.7 Striae
Striae tolerances of optical raw glasses are defined in terms of wavefront deviations.
Striae are generally detected by means of the shadowgraph method using comparison standards. The
wavefront deviation of the comparison standard is certified in advance using an interferometer set-up. Table 5
gives the striae wavefront deviation tolerance limits.
Table 5 — Striae wavefront deviation tolerances
Striae wavefront deviation tolerance limit
per 50 mm path length Generally applicable for
(nm)
< 60
raw glass
< 30
< 15
partial volumes of the raw glass
< 10
Striae are highly directionally dependent. If striae are perceived during a test, they are usually no longer
detectable if inspected in a direction perpendicular to the original test direction.
Striae in optical raw glasses are in general band-like, therefore the striae wavefront deviation is dependent on
the sampling thickness to a certain extent. In general the raw glass parts are inspected through the total
thickness. The thickness of the finished parts is in most cases only a fraction of the initial thickness therefore
the striae wavefront deviation will also be much lower. A reference thickness of 50 mm is therefore introduced
to specify striae quality of general purpose raw glass.
For extremely low striae content glass pieces, it is necessary to know the optical path length and direction for
the final application in order to perform adequate inspection.
In special cases the measurement can also be carried out in two directions.
4.8 Bubbles and inclusions
Inclusions in glass, such as stones or crystals are treated as bubbles of equivalent cross sectional area.
2
The characterization of the bubble content of a glass is performed by reporting the total cross section in mm
3
of a 100 cm glass volume, calculated as the sum of the detected cross sections of bubbles. Additionally, the
3
maximum permissible number per 100 cm and the size-dependent diameter of bubbles is defined for each
cross section. The evaluation includes all bubbles and inclusions with dimensions W 0,03 mm equivalent
diameter.
Standard permissible quantities of bubbles and inclusions in raw optical glass are given in Table 6. The rows
of the table define different bubble and inclusion quality grades of optical glass combining the maximum
permitted cross section and number per glass volume. It is acceptable to specify any combination of cross
section and number per volume.
For strips and blocks, from which much smaller finished parts are normally produced, occasional, individual
bubbles or inclusions having greater dimensions are permitted, if the limit values for the total cross section
area and quantity per volume are maintained.
Bubbles and inclusions may be distributed. Instead of one bubble or inclusion with a prescribed size, a larger
number of bubbles or inclusions of smaller dimensions is permissible.
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ISO 12123:2010(E)
The inclusion quality will be assessed by visual inspection. In critical cases measurements will be performed.
Table 6 — Permissible bubbles and inclusions within optical raw glass
Maximum permissible cross section
of any bubbles and inclusions Maximum allowable number
2 3 3
(mm per 100 cm ) (per 100 cm )
in a given glass volume
0,5 140
0,25 70
0,1 30
0,03 10
Concentrations of bubbles and inclusions in the final part are not allowed. A concentration occurs when there
are multiple bubbles or inclusions and more than 20 % of the total number of bubbles or inclusions occurs in
any 5 % of the sample area. However, when the total number of bubbles or inclusions fo
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 12123
Deuxième édition
2010-04-01
Optique et photonique — Spécification
d'un verre d'optique brut
Optics and photonics — Specification of raw optical glass
Numéro de référence
ISO 12123:2010(F)
©
ISO 2010
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ISO 12123:2010(F)
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
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ISO 12123:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .1
4 Tolérances.4
4.1 Indice de réfraction principal .4
4.2 Variation d'indice de réfraction.4
4.3 Nombre d'Abbe .4
4.4 Facteur de transmission interne spectral.5
4.5 Bord de coupure UV et code couleur .5
4.6 Homogénéité optique.5
4.7 Stries.6
4.8 Bulles et inclusions.7
4.9 Biréfringence induite par les contraintes .7
5 Indications pour commander des pièces de verre brut .8
Annexe A (informative) Recommandation pour la spécification d'un verre d'optique brut pour une
spécification donnée d'élément optique.9
Bibliographie.16
© ISO 2010 – Tous droits réservés iii
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ISO 12123:2010(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 12123 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-comité SC 3,
Matériaux et composants optiques.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 12123:1996) et
l'ISO 12123:1996/Amd.1:2005, qui ont fait l'objet d'une révision technique et d'une extension substantielle
pour couvrir non seulement la spécification des bulles et des inclusions, mais aussi la spécification d'autres
caractéristiques importantes d'un verre d'optique brut.
iv © ISO 2010 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 12123:2010(F)
Optique et photonique — Spécification d'un verre
d'optique brut
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale fixe les règles de spécification d'un verre d'optique brut. Elle vient en
complément de l'ISO 10110, qui fixe les règles spécifiant des éléments optiques finis. Étant donné que la
forme et les dimensions du verre d'optique brut peuvent être assez différentes de celles des éléments
optiques, la spécification d'un verre d'optique brut diffère également de celle des éléments optiques.
La présente Norme internationale fournit des lignes directrices pour les caractéristiques essentielles de
spécification d'un verre d'optique brut, afin d'améliorer la communication entre les fournisseurs de verre et les
fabricants d'éléments optiques. Pour des applications spécifiques (par exemple les lasers ou le domaine
spectral infrarouge), des spécifications basées sur la présente Norme internationale auront à être complétées.
NOTE L'Annexe A donne des informations supplémentaires sur la manière de traduire les spécifications d'éléments
optiques en spécifications de verre d'optique brut.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 7944, Optique et instruments d'optique — Longueurs d'onde de référence
ISO 9802, Verre d'optique brut — Vocabulaire
ISO 10110 (toutes les parties), Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et
systèmes optiques
ISO 11455, Verre d'optique brut — Détermination de la biréfringence
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 9802 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1
indice de réfraction
n
rapport de la vitesse des ondes électromagnétiques à une longueur d'onde spécifique dans le vide à la
vitesse des ondes dans le milieu
Voir ISO 7944.
NOTE Pour des raisons pratiques, le présent document se rapporte à l'indice de réfraction dans l'air.
© ISO 2010 – Tous droits réservés 1
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ISO 12123:2010(F)
3.2
indice de réfraction principal
indice de réfraction dans la partie médiane du spectre visible, couramment utilisé pour caractériser un verre
optique
NOTE 1 Cet indice de réfraction principal est souvent désigné par n , qui est l'indice de réfraction à la longueur d'onde
d
587,56 nm, ou par n , qui est l'indice de réfraction à la longueur d'onde 546,07 nm.
e
NOTE 2 Les valeurs spécifiques pour différents types de verre se rapportent à des conditions environnementales
[1]
normalisées (20 °C et 1 013 hPa conformément à l'ISO 1 ). Pour des activités courantes quotidiennes, d'autres
températures de référence sont acceptables et auront à être indiquées sur demande.
3.3
variation d'indice de réfraction
différence maximale d'indice de réfraction entre des échantillons de verres optiques
3.4
dispersion
mesure de la variation d'indice de réfraction en fonction de la longueur d'onde
3.5
nombre d'Abbe
caractérisation la plus courante de la dispersion des verres optiques
EXEMPLE 1 Pour la raie d, le nombre d'Abbe est défini par
n −1
()
d
v =
d
nn−
()
FC
où
n est l'indice de réfraction à la longueur d'onde 486,13 nm;
F
n est l'indice de réfraction à la longueur d'onde 656,27 nm.
C
EXEMPLE 2 Pour la raie e, le nombre d'Abbe est défini par
n −1
()
e
v =
e
nn−
()
FC′′
où
n est l'indice de réfraction à la longueur d'onde 479,99 nm;
F
n est l'indice de réfraction à la longueur d'onde 643,85 nm.
C
3.6
type de verre
en général, désignation alphabétique/numérique utilisée dans le catalogue du fabricant pour désigner ou
caractériser les verres proposés
NOTE 1 La désignation alphabétique/numérique est laissée au choix du fabricant et est généralement une marque
commerciale exclusive, qui est donc indéterminée. Par exemple, un verre crown borosilicate est désigné N-BK par un
fabricant, mais S-BSL et BSC par d'autres.
NOTE 2 Une autre manière de spécifier le type de verre est le nombre à six chiffres appelé code verre, par exemple
517642 pour N-BK7. Il se rapporte à la position optique des types de verre individuels. Les trois premiers chiffres se
rapportent à l'indice de réfraction, n , et les trois derniers chiffres au nombre d'Abbe, ν . Néanmoins, ce code verre ne
d d
désigne pas un type de verre de façon univoque. Le même code verre peut être valable pour des types de verre ayant des
compositions chimiques très différentes et, par conséquent, d'autres propriétés peuvent aussi différer de manière très
significative.
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3.7
facteur de transmission
rapport du flux lumineux transmis au flux lumineux incident d'un faisceau monochromatique collimaté qui
traverse, à une incidence normale, une lame polie à faces parallèles
3.8
facteur de transmission spectral
décrit la variation du facteur de transmission en fonction de la longueur d'onde
3.9
facteur de transmission interne spectral
rapport du flux lumineux transmis au flux lumineux incident, à l'exclusion des pertes par réflexion au niveau
des surfaces
3.10
bord de coupure UV
UVC 80/10
terme décrivant la position et la pente du bord de coupure de la transmission dans la plage des courtes
longueurs d'onde et donné par les longueurs d'ondes à un facteur de transmission interne de 80 % et 10 %
3.11
code couleur
CC
terme décrivant la position et la pente du bord de coupure de la transmission dans la plage des courtes
longueurs d'onde et donné par les longueurs d'ondes à un facteur de transmission interne de 80 % et 5 %, y
compris les pertes par réflexion
3.12
homogénéité optique
mesure de la variation d'indice de réfraction dans une seule pièce de verre optique, donné par la différence
entre les valeurs maximale et minimale d'indice de réfraction dans le verre optique
3.13
stries
écarts de plage courte d'indice de réfraction dans le verre, ressemblant à des bandes dans lesquelles l'indice
de réfraction varie avec une période type de quelques fractions de millimètre à plusieurs millimètres
3.14
inclusion
terme couvrant toutes les imperfections localisées d'un matériau sous forme de bloc, y compris, mais la liste
n'est pas exhaustive, les bulles, les stries, les larmes, les petites pierres, le sable et les cristaux
3.15
bulle
cavité remplie de gaz, de section transversale généralement circulaire, dans le matériau optique sous forme
de bloc
NOTE Les bulles et les inclusions solides sont traitées de la même manière lors de l'évaluation de la qualité d'un
verre optique.
3.16
biréfringence induite par les contraintes
biréfringence causée par les contraintes résiduelles dans le verre, résultant généralement de différents
historiques de refroidissement de différents volumes partiels d'une pièce de verre donnée pendant le procédé
de formage et/ou de recuit, et produisant une différence de trajet optique entre les rayons ordinaires et
extraordinaires pour une lumière polarisée dans un plan traversant le verre
NOTE La différence de trajet optique est proportionnelle à l'intensité des contraintes mécaniques.
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4 Tolérances
4.1 Indice de réfraction principal
Les plages de tolérance préférées pour l'indice de réfraction principal sont indiquées dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Tolérances relatives à l'indice de réfraction principal
Limites de tolérance
relatives à l'indice de réfraction principal
±0,002 0
±0,001 0
±0,000 5
±0,000 3
±0,000 2
4.2 Variation d'indice de réfraction
Les verres bruts fins recuits seront organisés en lots de livraison en se basant sur la variation d'indice de
réfraction. Par conséquent, la variation d'indice de réfraction doit également être spécifiée. Toutes les pièces
d'un lot de livraison doivent satisfaire aux tolérances relatives à l'indice de réfraction indiquées dans le
Tableau 2.
Tableau 2 — Tolérances relatives à la variation d'indice de réfraction dans un lot de livraison
Limites de tolérance
relatives à la variation d'indice de réfraction
−5
±30 × 10
−5
±10 × 10
−5
±5 × 10
−5
±2 × 10
4.3 Nombre d'Abbe
Les tolérances relatives au nombre d'Abbe sont indiquées dans le Tableau 3.
Tableau 3 — Tolérances relatives au nombre d'Abbe
Limites de tolérance
relatives au nombre d'Abbe
±0,8 %
±0,5 %
±0,3 %
±0,2 %
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4.4 Facteur de transmission interne spectral
Les données relatives au facteur de transmission interne spectral doivent être rapportées pour des épaisseurs
de 10 mm, et éventuellement pour des épaisseurs de 5 mm ou de 25 mm. L'épaisseur de référence doit être
indiquée dans le catalogue ou la fiche technique du fabricant. Les données doivent être le facteur de
transmission interne spectral caractéristique pour un type de verre donné. Il peut s'agir de la valeur moyenne
de plusieurs fontes différentes. Si les exigences de l'acheteur relatives aux données de fonte ou aux valeurs
minimales du facteur de transmission interne spectral sont critiques, elles doivent être spécifiées sur le dessin
ou dans le bon de commande.
4.5 Bord de coupure UV et code couleur
4.5.1 Généralités
Pour la description du bord de coupure de la transmission des UV, le code couleur est utilisé. Il offre
l'avantage de pouvoir être mesuré facilement et à moindre frais. Par contre, les types de verre présentant un
indice particulièrement élevé atteignent difficilement le niveau de transmission de 80 % en raison de leurs
pertes élevées par réflexion. La description de leur qualité en tant qu'éléments à couche, dans tous les cas,
n'est donc pas très nette ni adaptée à leur application. La limite de 5 % peut conduire à des résultats ambigus
pour les types de verre présentant une fluorescence dans le domaine UV. De tels problèmes peuvent être
évités en utilisant le bord de coupure UV UVC 80/10.
4.5.2 Bord de coupure UV
Le bord de coupure UV indique les longueurs d'onde λ et λ , auxquelles le facteur de transmission interne
80 10
(à l'exclusion des pertes par réflexion) est égal à 0,80 et 0,10 pour une épaisseur de 10 mm. Les pertes par
réflexion peuvent être calculées en utilisant les valeurs d'indice de réfraction indiquées dans le catalogue. Le
résultat d'une mesure UVC 80/10 peut par exemple être donné sous la forme 332/303, indiquant que le
facteur de transmission interne est égal à 80 % à λ = 332 nm, et à 10 % à λ = 303 nm.
80 10
4.5.3 Code couleur
Le code couleur indique les longueurs d'onde λ et λ , auxquelles le facteur de transmission (en incluant les
80 5
pertes par réflexion) est égal à 0,80 et 0,05 pour une épaisseur de 10 mm. Les valeurs sont arrondies a
10 nm et rapportées en supprimant le dernier chiffre. Par exemple, le code couleur 33/30 signifie que
λ = 330 nm et λ = 300 nm.
80 5
4.6 Homogénéité optique
L'homogénéité d'indice de réfraction pouvant être obtenue avec un type de verre donné dépend du volume et
de la forme des pièces de verre individuelles. Par conséquent, s'il est nécessaire de spécifier l'homogénéité
optique du verre brut, il convient de le faire par rapport aux dimensions finales des éléments optiques à
fabriquer à partir des pièces de verre brut. En général, les valeurs d'homogénéité optique spécifiées sont des
valeurs de crête à creux et elles englobent toutes les aberrations. Dans bien des cas, il est acceptable de
soustraire certains termes d'aberration sans importance ou qui peuvent être facilement corrigés (par exemple
les termes relatifs au foyer). Il convient de le spécifier préalablement.
Le Tableau 4 indique les tolérances d'homogénéité recommandées. Les classes d'homogénéité inférieures
sont déjà couvertes par les tolérances de variation.
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Tableau 4 — Tolérances relatives à l'homogénéité d'un verre d'optique brut
Limites de tolérance d'homogénéité
Généralement applicable pour
(crête à creux)
−6
100 × 10
dimensions d'applications courantes
−6
40 × 10
−6
10 × 10
volumes partiels du verre brut
−6
4 × 10
−6
2 × 10
volumes partiels du verre brut, mais pas pour
tous les types de verre
−6
1 × 10
4.7 Stries
Les tolérances relatives aux stries des verres d'optique bruts sont définies en écarts de front d'onde.
Les stries sont généralement détectées par ombroscopie en utilisant des étalons comparatifs. L'écart du front
d'onde de l'étalon comparatif est préalablement certifié en utilisant un montage interférométrique. Le
Tableau 5 donne les limites de tolérance relatives à l'écart de front d'onde des stries.
Tableau 5 — Tolérances sur l'écart de front d'onde des stries
Limite de tolérance relative à l'écart
de front d'onde des stries
Généralement applicable pour
pour une longueur de trajet de 50 mm
(nm)
< 60 verre brut
< 30 verre brut
< 15 volumes partiels du verre brut
< 10 volumes partiels du verre brut
Les stries dépendent fortement de la direction. Si des stries sont détectées au cours d'un essai, elles ne sont
généralement plus détectables lorsqu'elles sont observées dans une direction perpendiculaire à la direction
initiale d'essai.
Dans les verres d'optique bruts, les stries ont généralement la forme de bandes. Par conséquent, l'écart de
front d'onde des stries dépend dans une certaine mesure de l'épaisseur de l'échantillon. En général, les
pièces de verre brut sont inspectées sur toute leur épaisseur. L'épaisseur des pièces finies n'est, dans la
plupart des cas, qu'une fraction de l'épaisseur initiale, par conséquent l'écart de front d'onde des stries sera
aussi beaucoup plus faible. Une épaisseur de référence de 50 mm est donc introduite pour spécifier la qualité
des stries dans un verre brut d'usage général.
Pour des pièces de verre contenant des stries extrêmement réduites, il est nécessaire de connaître la
longueur et la direction du trajet optique de l'application finale pour effectuer un contrôle adéquat.
Dans des cas particuliers, le mesurage peut également être effectué dans deux directions.
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4.8 Bulles et inclusions
Les inclusions dans le verre, telles que les pierres ou les cristaux, sont traitées comme des bulles de surface
équivalente.
La caractérisation de la teneur en bulles d'un verre est effectuée en indiquant la section transversale totale en
2 3
mm d'un volume de verre de 100 cm , calculée par la somme des sections transversales détectées des
3
bulles. De plus, le nombre maximal admis de bulles par 100 cm et le diamètre des bulles en fonction de la
taille sont définis pour chaque section transversale. L'évaluation inclut toutes les bulles et inclusions de
dimensions W 0,03 mm en diamètre équivalent.
La quantité admise de bulles et d'inclusions dans un verre d'optique brut est indiquée dans le Tableau 6. Les
rangées du tableau définissent différentes classes de qualité de bulles et d'inclusions dans un verre optique
combinant la section transversale maximale admise et les nombres par volume de verre. Il est acceptable de
spécifier toute combinaison de classes de section transversale et de nombre par volume.
Pour les bandes et les blocs à partir desquels sont produites des pièces finies beaucoup plus petites, des
bulles ou inclusions individuelles occasionnelles ayant de plus grandes dimensions sont admises, à condition
que les valeurs limites relatives à la surface totale et à la quantité par volume soient maintenues.
Les bulles et les inclusions peuvent être distribuées. Au lieu d'une seule bulle ou inclusion d'une dimension
prescrite, un plus grand nombre de bulles ou d'inclusions de plus faible dimensions est admis.
La qualité d'une inclusion sera évaluée par un contrôle visuel. Dans les cas critiques, des mesurages seront
effectués.
Tableau 6 — Bulles et inclusions admises dans un verre d'optique brut
Section transversale maximale admise
de bulles et d'inclusions Nombre maximal admis
2 3 3
(mm /100 cm ) par 100 cm
dans un volume de verre donné
0,5 140
0,25 70
0,1 30
0,03 10
Les concentrations de bulles et d'inclusions dans la pièce finale ne sont pas admises. On parle de
concentration lorsque de multiples bulles ou inclusions sont présentes et que plus de 20 % du nombre total de
bulles ou d'inclusions apparaissent dans 5 % de la surface de l'échantillon. Toutefois, lorsque le nombre total
de bulles ou d'inclusions détectées dans l'échantillon est inférieur ou égal à dix, au moins deux bulles ou
inclusions doivent se situer dans une même surface de 5 % pour constituer une concentration.
4.9 Biréfringence induite par les contraintes
L'intensité et la distribution des contraintes internes permanentes dans les verres dépendent des conditions
de recuit (par exemple vitesse de recuit et distribution des températures autour du verre recuit), du type de
verre et des dimensions. Les contraintes engendrent une biréfringence qui dépend du type de verre.
La biréfringence induite par les contraintes est mesurée par une différence de trajet optique en utilisant la
méthode de Sénarmont et Friedel; elle est exprimée en nanomètres par centimètre en se basant sur
l'épaisseur d'essai. Une description détaillée de la méthode de mesure est donnée dans l'ISO 11455.
Les limites de tolérance préférées sont indiquées dans le Tableau 7.
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La biréfringence induite par les contraintes dans des pièces de verre d'optique brut est, dans la plupart des
cas, plus élevée que dans le produit final.
Dans un verre brut destiné à être traité à chaud, des contraintes plus élevées sont admises tant qu'elles ne
limitent pas le traitement mécanique.
Tableau 7 — Limites de tolérance préférées relatives à la biréfringence
induite par les contraintes dans un verre d'optique brut
Limites de tolérance préférées relatives
à la biréfringence induite
Généralement applicable pour
par les contraintes
(nm/cm)
W 20 verre brut
< 20 verre brut
u 12 verre brut
u 6 verre brut
u 4 verre brut
u 2 pièces découpées dans le verre brut
5 Indications pour commander des pièces de verre brut
Il convient que le bon de commande de pièces de verre brut contienne au moins les informations suivantes:
a) producteur du verre et type de verre;
b) indice de réfraction et tolérance sur l'indice de réfraction;
c) nombre d'Abbe et tolérance sur le nombre d'Abbe.
Pour la plupart des applications, les qualités normales en matière d'homogénéité d'indice de réfraction, de
teneur en stries, en bulles et en inclusions, et de biréfringence induite par les contraintes sont suffisantes.
Lorsque des tolérances plus étroites sont requises en matière de variation d'indice de réfraction,
d'homogénéité, de stries et bulles et d'inclusions, il convient que le client indique les tolérances nécessaires
pour les pièces finales ainsi que leurs dimensions dans le bon de commande. Le fournisseur choisira un verre
brut répondant aux tolérances souhaitées dans les volumes partiels nécessaires.
On peut éventuellement spécifier la tolérance sur la transmission et le bord de coupure UV ou le code couleur.
EXEMPLE Schott N-BK7
−5
n = 1,516 80 ± 0,001 0; variation du lot: ±10 × 10
d
ν = 64,17 ± 0,5 %
d
2 3 3
Inclusions: 0,1 mm /100 cm , 30/100 cm
Dimension de volume partielle avec 50 mm de diamètre:
−6
Homogénéité optique: 4 × 10 (pv)
Stries: 15 nm
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Annexe A
(informative)
Recommandation pour la spécification d'un verre d'optique brut
pour une spécification donnée d'élément optique
A.1 Généralités
Les applications d'un verre optique couvrent de vastes gammes de dimensions et de spécifications: depuis
les petites lentilles de quelques millimètres, utilisées en grandes quantités dans l'optique grand public,
jusqu'aux lentilles uniques de plus de 300 mm de diamètre, utilisées par exemple en photogrammétrie et dans
les téléscopes. Les exigences de qualité vont de l'optique grand public à bas prix n'ayant que des exigences
modérées jusqu'aux objectifs à diffraction limitée et à l'optique laser de grande puissance poussant le
matériau jusqu'à ses limites.
La présente Norme internationale et la norme de spécification d'éléments optiques ISO 10110 sont destinées
à couvrir une vaste gamme de toutes ces applications.
Une partie de la conception optique consiste à spécifier la qualité du matériau dans lequel les éléments
optiques seront fabriqués. Cette qualité ne peut toutefois pas être utilisée directement pour spécifier le
matériau brut à partir duquel les éléments optiques seront fabriqués. Dans la plupart des cas, l'élément
optique fini ne provient que d'une faible fraction volumique de la forme de livraison du verre brut, par exemple
les lentilles des appareils photographiques numériques sont fabriquées à partir de bandes dont le volume est
plus de mille fois supérieur à celui de la lentille. Le fait d'étendre simplement les exigences relatives au petit
élément optique aux exigences de formes de livraison conduira à des exigences et coûts de production et de
contrôle inutilement élevés. Étendre l'exigence de zéro inclusion dans une lentille pour appareil
photographique au volume total de la bande de verre, c'est-à-dire aucune inclusion dans la totalité de la
bande, simplifierait certainement l'assurance qualité ultérieure, mais n'est pas applicable à la production réelle
de verre.
De plus, pour des raisons économiques et techniques similaires, les méthodes de spécification du verre brut
ne peuvent pas être les mêmes pour toutes les applications. Certaines caractéristiques de qualité ont à être
traitées séparément pour différentes applications, dimensions ou formes de livraison. Il y a une différence
entre une lentille fabriquée à partir d'une pièce pressée et une lentille découpée dans une pièce plus grande
de verre fin recuit. Dans le premier cas, il s'agit d'une question de production des pièces pressées. Dans le
deuxième cas, il est possible d'optimiser la qualité de la lentille en décalant la position de la lentille dans le
volume total. La présente annexe donne des recommandations sur la façon de procéder dans quelques cas
types. Elle couvre les paramètres suivants:
⎯ variation d'indice de réfraction;
⎯ homogénéité optique;
⎯ stries;
⎯ bulles et inclusions;
⎯ biréfringence indui
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.