ISO 10110-8:2019

Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 8: Surface texture

This document specifies rules for the indication of the surface texture of optical elements, in the ISO 10110 series, which standardizes drawing indications for optical elements and systems. Surface texture is the characteristic of a surface that can be effectively described with statistical methods. Typically, surface texture is associated with high spatial frequency errors (roughness) and mid-spatial frequency errors (waviness). This document is primarily intended for the specification of polished optics. This document describes a method for characterizing the residual surface that is left after detrending by subtracting the surface form. The control of the surface form specified in ISO 10110-5, ISO 10110-12, and ISO 10110-19 is not specified in this document.

Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques — Partie 8: État de surface

Le présent document spécifie les règles d'indication de l'état de surface des éléments optiques, dans la série ISO 10110, qui normalise les indications sur les dessins pour les éléments et systèmes optiques. L'état de surface est la caractéristique d'une surface qui peut être efficacement décrite par des méthodes statistiques. L'état de surface est généralement associé à des erreurs de hautes fréquences spatiales (rugosité) et à des erreurs de fréquences spatiales moyennes (ondulation). Le présent document est essentiellement destiné à la spécification des optiques polies. Le présent document décrit une méthode de caractérisation de la surface résiduelle qui reste après redressement par soustraction de la forme de surface. Le contrôle de la forme de surface spécifié dans l'ISO 10110-5, l'ISO 10110-12 et l'ISO 10110-19, n'est pas traité dans le présent document.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 14-Nov-2019
• ICS: 01.100.20 - Mechanical engineering drawings
• ICS: 37.020 - Optical equipment
• Technical Committee: ISO/TC 172/SC 1 - Fundamental standards
• Drafting Committee: ISO/TC 172/SC 1/WG 2 - Preparation of drawings for optical elements and systems
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 14-Nov-2019
• Due Date: 13-Oct-2019
• Completion Date: 15-Nov-2019

Relations

• Revises: ISO 10110-8:2010 - Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 8: Surface texture; roughness and waviness
• Effective Date: 05-Nov-2015

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10110-8
Third edition
2019-11
Optics and photonics — Preparation
of drawings for optical elements and
systems —
Part 8:
Surface texture
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et
systèmes optiques —
Partie 8: État de surface
Reference number
ISO 10110-8:2019(E)
©
ISO 2019

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ISO 10110-8:2019(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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CH-1214 Vernier, Geneva
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Fax: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved

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ISO 10110-8:2019(E)

Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Description of surface texture . 7
4.1 General . 7
4.2 Description of matt surfaces . 8
4.3 Description of optically smooth surfaces . 8
4.3.1 Description methods . 8
4.3.2 Rms roughness and rms waviness. 8
4.3.3 Polish grades . 9
4.3.4 Power spectral density (PSD) function . 9
4.3.5 Area power spectral density (APSD) function.10
4.3.6 Rms slope .11
4.3.7 Area rms slope .11
5 Indication in drawings .11
5.1 General .11
5.2 Indication for matt surface texture .11
5.3 Indication for optically smooth surface texture .12
5.3.1 Optically smooth surface without quantitative modification .12
5.3.2 Indication of smoothness by polish grade .12
5.3.3 Indication of rms roughness and rms waviness .13
5.3.4 Indication of PSD function specification .13
5.3.5 Indication of APSD function specification .13
5.3.6 Indication of rms or area rms slope specification .14
5.3.7 Indication of lay .14
5.4 Location .15
Annex A (informative) Relationship between surface texture and scattering characteristic
of textured surfaces .16
Annex B (informative) Examples of indication of surface texture requirements .18
Bibliography .22
© ISO 2019 – All rights reserved iii

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ISO 10110-8:2019(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.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
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. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 172, Optics and Photonics, Subcommittee
SC 1, Fundamental Standards.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 10110-8:2010), which has been
technically revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
a) a drawing notation and interpretation is provided for the following additional areal terms: Sa, Sq,
SΔq, and APSD;
b) the following terms are explicitly allowed: Ra, Rsk, Rku, and ACV, which also required the addition
of more definitions, and additional examples.
c) this edition removes the reference to micro-defects as a method of determining polish grade, and
replaces it with specific rms roughness values.
A list of all parts in the ISO 10110 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10110-8:2019(E)
Optics and photonics — Preparation of drawings for
optical elements and systems —
Part 8:
Surface texture
1 Scope
This document specifies rules for the indication of the surface texture of optical elements, in the
ISO 10110 series, which standardizes drawing indications for optical elements and systems. Surface
texture is the characteristic of a surface that can be effectively described with statistical methods.
Typically, surface texture is associated with high spatial frequency errors (roughness) and mid-spatial
frequency errors (waviness).
This document is primarily intended for the specification of polished optics.
This document describes a method for characterizing the residual surface that is left after detrending
by subtracting the surface form. The control of the surface form specified in ISO 10110-5, ISO 10110-12,
and ISO 10110-19 is not specified in this document.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements 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 1302:2002, Geometrical Product Specifications (GPS) — Indication of surface texture in technical
product documentation
ISO 4287:1997, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Terms,
definitions and surface texture parameters
ISO 10110-1, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems, Part 1:
General
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4287 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
surface texture
characteristic relating to the profile of an optical surface that can be effectively described with
statistical methods
Note 1 to entry: Localized defects, known as surface imperfections, are specified in ISO 10110-7.
© ISO 2019 – All rights reserved 1

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ISO 10110-8:2019(E)

3.2
matt surface
optical surface for which the height variation of the surface texture is not considerably smaller than the
wavelength of light
Note 1 to entry: Matt surfaces are usually produced by brittle grinding of glass or other dielectric material, or by
etching.
3.3
optically smooth surface
optical surface for which the height variation of the surface texture is considerably smaller than the
wavelength of light
Note 1 to entry: Due to the smaller height variation, the amount of light scattered is small.
Note 2 to entry: Optically smooth surfaces are usually produced by polishing or moulding.
3.4
reference profile
trace on which the probe of contact (stylus) instruments is moved within the intersection plane along
the guide
[SOURCE: ISO 3274:1996, 3.1.2, modified — "of contact (stylus) instruments" has been inserted and the
Note to entry has been omitted.]
3.5
total profile
digital form of the traced profile relative to the reference profile, with the vertical and horizontal
coordinates assigned to each other
[SOURCE: ISO 3274:1996, 3.1.3, modified — The Note to entry has been omitted.]
3.6
profile filter
filter which separates profiles into longwave and shortwave components
Note 1 to entry: There are three filters used in instruments for measuring roughness, waviness and primary
profiles (see Figure 1). They all have the same transmission characteristics, defined in ISO 11610-21, but different
cut-off wavelengths.
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.1, modified — In the definition, ISO 11562 has been deleted. In Note 1 to
entry, ISO 11562 has been replaced by ISO 11610-21.]
3.7
profile filter λ
s
filter which defines the intersection between the roughness and the even shorter wave components
present in a surface (see Figure 1)
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.1.1, modified — “λ profile filter” has been replaced by “profile filter λ ”.]
s s
3.8
profile filter λ
c
filter which defines the intersection between the roughness and waviness components (see Figure 1)
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.1.2, modified — “λ profile filter” has been replaced by “profile filter λ ”.]
c c
3.9
profile filter λ
f
filter which defines the intersection between the waviness and the even longer wave components
present in a surface (see Figure 1)
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.1.3, modified — “λ profile filter” has been replaced by “profile filter λ ”.]
f f
2 © ISO 2019 – All rights reserved

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ISO 10110-8:2019(E)

3.10
primary profile
total profile after application of the short wavelength filter, λ
s
[SOURCE: ISO 3274:1996, 3.1.4, modified — The Note to entry has been removed.]
3.11
roughness profile
profile derived from the primary profile by suppressing the longwave component using the profile filter
λ ; this profile is intentionally modified (see Figure 1)
c
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.6, modified — The Notes to entry have been removed.]
3.12
waviness profile
profile derived by subsequent application of the profile filter λ and the profile filter λ to the primary
f c
profile, suppressing the longwave component using the profile filter λ , and suppressing the shortwave
f
component using the profile filter λ
c
Note 1 to entry: This profile is intentionally modified (see Figure 1).
Note 2 to entry: Most optical components require at most two surface texture bands; typically defined as
roughness and waviness. The designation of these two bands as “roughness” and “waviness” is arbitrary. In some
applications it will be desirable to segment the surface texture into three or more bands; in this case additional
bands can be added using the same profile segmentation logic provided here. The additional bands can be
distinguished by an index value (e.g. Wq1, Wq2, Sq1, Sq2) if desired.
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.7, modified — The notes to entry have been omitted, "(see Figure 1)" and
new Notes to entry have been added.]
Key
X wavelength 1 roughness profile
Y transmission % 2 waviness profile
NOTE The cut-offs are not drawn to scale.
Figure 1 — Transmission characteristics of roughness and waviness profile
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ISO 10110-8:2019(E)

3.13
spatial wavelength
peak to peak scale-length of a sinusoidal surface undulation, especially when viewed in a Fourier
transform
Note 1 to entry: See ISO 3274 and ISO 16610-21 for more information.
3.14
spatial band
range of surface spatial wavelengths which are to be included in the specification, defined as the band
of sinusoidal profile wavelengths which are transmitted at more than 50 % when two phase correct
filters of different cut-off wavelength are applied to the profile
Note 1 to entry: This is equivalent to the term “transmission band” as used in ISO 1302. In order to prevent
confusion with spectral transmission bands, the term “spatial band” is used instead of “transmission band” in
this document.
Note 2 to entry: Profile filters act as longpass or shortpass filters. That is, the profile filter with the shorter cut-
off wavelength retains the long wave profile component (longpass) and the profile filter with the longer cut-off
wavelength retains the short wave profile component (shortpass).
3.15
sampling length
length in the direction of the X-axis used for identifying the irregularities characterizing the profile
under evaluation
Note 1 to entry: The sampling length for the roughness and waviness profile is numerically equal to the
characteristic wavelength of the profile filters λ and λ , respectively. The sampling length for the primary profile
c f
is equal to the evaluation length.
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.9, modified — The symbols l , l , l have been removed.]
p r w
3.16
evaluation length
length in the direction of the X-axis used for assessing the profile under evaluation
Note 1 to entry: The evaluation length may contain one or more sampling lengths.
Note 2 to entry: For default evaluation lengths, see ISO 4288: 1996, 4.4. ISO 4288 does not give a default evaluation
length for W-parameters.
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.10, modified — The symbol l has been removed.]
n
3.17
profile ordinate value
Z(x)
height of assessed profile at any position x
Note 1 to entry: This is equivalent to the term “ordinate value” as used in ISO 4287. In order to differentiate the
term from the equivalent areal definition, the term “profile ordinate value” is used in this document.
3.18
surface ordinate value
Z(x,y)
height of assessed surface at any position x, y
3.19
detrending
extracting long scale form error from a measurement to mitigate spectral leakage
Note 1 to entry: Detrending is usually applied to the input data to avoid masking low-amplitude high frequency
errors with the large amplitude, low frequency surface form errors. The resultant set of data points represents
the residual surface. See also 3.21, 3.22, and 3.23.
4 © ISO 2019 – All rights reserved

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ISO 10110-8:2019(E)

Note 2 to entry: For the purposes of this document, the surface form used for detrending is a polynomial fit to
the measured surface with an order sufficient to remove all spatial wavelengths longer than the spatial band of
the specification.
3.20
measured surface
Z
m
function of raw surface measurement data, prior to detrending
3.21
surface form
Z
f
fit to a measured surface
Note 1 to entry: In a typical 2D polynomial fit to a surface, the surface polynomial can be written as a Zernike
polynomial or another polynomial equation. For example in Cartesian coordinates:
p q
Zx(),,yC= Px()y (1)
f ∑∑ ij ij
i==11j
where P is a polynomial function of order p,q that describes the underlying shape of the surface.
ij
3.22
residual surface
Z
function that is calculated by subtracting the surface form Z from a measured surface Z
f m
Note 1 to entry: For example in 2D, this is expressed mathematically as: Z(x,y) = Z (x,y) − Z (x,y) or in polar
m f
coordinates Z(r,θ) = Z (r,θ) − Z (r,θ).
m f
Note 2 to entry: Neglecting correction factors for instrument response, the residual surface is taken as the
surface height data.
3.23
average roughness
Ra
arithmetic mean deviation of the roughness profile within the sampling length
3.24
rms roughness
Rq
root mean square value of the height of the roughness profile within the sampling length
3.25
area average roughness
Sa
arithmetic mean deviation of the surface within the sampling area
3.26
area rms roughness
Sq
root mean square value of the height of the surface within the sampling area
3.27
average waviness
Wa
arithmetic mean deviation of the waviness profile within the sampling length
© ISO 2019 – All rights reserved 5

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ISO 10110-8:2019(E)

3.28
rms waviness
Wq
root mean square value of the height of the waviness profile within the sampling length
3.29
power spectral density
PSD
squared magnitude of the Fourier transform of the residual surface height function along one dimension
using an appropriate weighting function
Note 1 to entry: The PSD describes surface texture in a spatial frequency context allowing the waviness or ripples
in the surface to be described and controlled.
Note 2 to entry: An alternative and analogous function for describing and controlling surface texture in a spatial
frequency context is the Auto-Covariance or ACV, which is given by the overlap integral of shifted and unshifted
1D profiles over the evaluation length.
3.30
area power spectral density
APSD
squared magnitude of the two-dimensional Fourier transform of a two-dimensional residual surface
height function using an appropriate weighting function
3.31
local slope
dz
dx
slope of the assessed profile at a position x
i
Note 1 to entry: The numerical value of the local slope, and thus the parameters, RΔq and WΔq, depends critically
on the ordinate spacing Δx.
Note 2 to entry: A formula for estimating the local slope is
dz
1
i
=−zz94+−54zz59+−zz (2)
()
ii++32 ii+−11 ii−−23
dxx60Δ
The above formula should be used for the sample spacing stipulated in ISO 3274 for the filter used, where z is the
i
th
height of the i profile point and Δx is the spacing between adjacent profile points.
Note 3 to entry: The local slope is unitless, however we express the slope as the arctangent of the surface slope in
microradians.
Note 4 to entry: This differencing calculation always results in the loss of data points at each end of the slope
profile.
dz
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.2.9, modified — The symbol dZ/dX to the term was changed to . In Note 1
dx
PΔq has been removed; the Notes 2 and 3 to entry have been added and the Figure has been removed.]
3.32
rms slope
RΔq
root mean square value of the local slope within the sampling length
Note 1 to entry: The rms slope is expressed in microradians.
6 © ISO 2019 – All rights reserved

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ISO 10110-8:2019(E)

3.33
area rms slope
SΔq
root mean square value of the local slope within the sampling area
Note 1 to entry: The area rms slope is expressed in microradians.
3.34
surface lay symbol
symbol indicating the lay of the surface profile parameter
Note 1 to entry: According to ISO 1302:2002, Table 2, the following symbols are used for surface lay; R (radial),
C (circular), X (crossed), = (parallel to projection), ⊥ (perpendicular to projection), etc.
4 Description of surface texture
4.1 General
Surface texture is a global statistical characteristic of the profile of the optical surface. It is assumed for
this document that the character and magnitude of the texture in any one area of the surface is similar
to all other areas within the effective aperture of the same surface. This assumption is made so that a
measurement made in one part of an indicated test region or surface can be considered representative
of the entire test region or surface.
Unless stated otherwise, the indication of surface texture applies to surfaces before coating. This is an
exception to the general statement in ISO 10110-1:2019, Clause 4, paragraph 1.
Materials having a crystal structure and production processes such as diamond turning can give rise to
non-random surface texture. Care should be used in applying statistical surface properties for surface
texture with these types of surfaces.
Because the magnitude of the measured roughness is a function of the spatial wavelengths considered,
this document provides for the indication of the spatial band.
This document makes use of the terminology of profilometry, as specified in ISO 4287. Although the
main effect of surface roughness is optical scattering, no reference is made to scattering measurements
because there are causes of scattering other than texture (details of the relationship between surface
texture and optical scattering are given in References [7] to [17]). Although the terminology in this
document is that of profilometry, areal measurements (that is, measurements over a specified area) can
also be used to characterise surface texture.
Surface texture specifications are applicable to matt surfaces as well as to optically smooth surfaces
made by polishing or moulding. In this document, texture also refers to statistical properties of micro-
roughness. Surface texture also refers to other statistical properties of the surface of longer scale-
lengths, such as mid-spatial frequency waviness, which can be specified using root mean square (rms)
roughness, rms slope, PSD and other statistical methods.
Depending on the application of a surface and the magnitude of surface height variation, one or more
methods outlined below can be appropriate for describing surface texture numerically.
In calculating any statistical surface property, care should be taken regarding the spatial wavelength
ranges over which the calculation is to be made. Both limits of the spatial band, in a long-scale length
sense and a short-scale length sense, should be carefully considered. Significant errors can be introduced
in the process of bandpass filtering or detrending of surface height data. See also References [18] to [20].
NOTE Computing the slope between adjacent sampled height points results in a large rms slope number that
is usually dominated by instrument noise. To suppress the high frequency slope bias, one needs to first filter the
height data with a low-pass filter before differentiating the height profile.
© ISO 2019 – All rights reserved 7

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ISO 10110-8:2019(E)

4.2 Description of matt surfaces
Matt surfaces shall be specified by indication of the rms height variation, Rq (as defined ISO 4287:1997,
4.2.2). This quantity depends on the range of spatial wavelengths to be considered. For this reason it is
often necessary to specify the lower and upper limits of the spatial band.
If no spatial band is specified, the spatial band is assumed to be 0,002 5 mm to 0,08 mm.
In some cases, functional requirements can dictate a roughness criterion other than Rq or the other
mentioned ones. In such cases, that other criterion shall be indicated as described in Clause 6 of
ISO 1302:2002.
4.3 Description of optically smooth surfaces
4.3.1 Description methods
There are eight statistical methods of describing optically smooth surfaces which are explicitly defined
in this document:
a) by means of the rms roughness, Rq;
b) by rms waviness, Wq;
c) by area rms roughness, Sq;
d) by indicating a polish grade P1, P2, P3, or P4;
e) by using a power spectral density (PSD) function;
f) by using an area power spectral density (APSD) function;
g) by specifying the rms slope, RΔq;
h) by specifying the area rms slope, SΔq.
These methods can be used in combination, and can be used over various spatial bands in the same region.
Alternative means of describing surface texture parameters of interest such as skew (Rsk), kurtosis
(Rku), average roughness (Ra), roughness amplitude (Rz), average waviness (Wa) or autocovariance
(ACV), or their areal equivalents area skew (Ssk), area kurtosis (Sku), area average roughness (Sa), area
roughness amplitude (Sz), or area autocovariance (AACV) are not supported explicitly in this document,
but may be used in an analogous manner. In these cases, the terms shall be defined in a note or reference
on the drawing.
4.3.2 Rms roughness and rms waviness
Optically smooth surfaces are commonly specified by indication of the rms roughness, Rq. For longer
spatial wavelength ranges, the rms waviness, Wq, is used.
If the surface height variations obey certain statistical distribution properties, the rms value, Rq, can
be related to the magnitude of the optical scattering (see Annex A). The rms description is incomplete
without indicating the spatial band limits.
In the event that no spatial band is specified, the spatial band is assumed to be 0,002 5 mm to 0,08 mm
for roughness (e.g. Rq) and 0,08 mm to 2,5 mm for waviness (e.g. Wq).
NOTE These default values can be significantly different depending on the requirements for Rq or Wq.
Therefore, the correct requirements for Rq or Wq are necessary to ensure that they are consistent with the
spatial band of the specification.
8 © ISO 2019 – All rights reserved

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ISO 10110-8:2019(E)

The rms computed over the band can vary depending on specific filtering implementation. The default
is that the metrologist may use their choice of filters unless the designer communicates a required
filtering scheme.
Optically smooth surfaces can also be specified by indication of the areal rms, Sq. In the event that no
spatial band is specified, the spatial band is assumed to be 0,002 5 mm to 0,08 mm for Sq.
4.3.3 Polish grades
Optically smooth surfaces may be spe
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10110-8
Troisième édition
2019-11
Optique et photonique — Indications
sur les dessins pour éléments et
systèmes optiques —
Partie 8:
État de surface
Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements
and systems —
Part 8: Surface texture
Numéro de référence
ISO 10110-8:2019(F)
©
ISO 2019

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ISO 10110-8:2019(F)

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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ISO 10110-8:2019(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Description de l'état de surface . 7
4.1 Généralités . 7
4.2 Description des surfaces dépolies . 8
4.3 Description des surfaces optiquement lisses . 9
4.3.1 Méthodes de description . 9
4.3.2 Rugosité et ondulation quadratiques moyennes . 9
4.3.3 Degrés de polissage .10
4.3.4 Fonction de densité spectrale de puissance (PSD) .10
4.3.5 Fonction de densité spectrale de surface (APSD) .11
4.3.6 Pente quadratique moyenne .12
4.3.7 Pente quadratique moyenne de surface .12
5 Indication figurant sur les dessins .12
5.1 Généralités .12
5.2 Indication pour un état de surface dépoli.12
5.3 Indication pour un état de surface optiquement lisse .13
5.3.1 Surface optiquement lisse sans modification quantitative .13
5.3.2 Indication du polissage par degré .13
5.3.3 Indication de la rugosité quadratique moyenne de surface et de
l'ondulation quadratique moyenne de surface .14
5.3.4 Indication de la spécification de la fonction PSD .14
5.3.5 Indication de la spécification de la fonction APSD .15
5.3.6 Indication de pente quadratique moyenne ou de pente quadratique
moyenne de surface .15
5.3.7 Indication de l'orientation .16
5.4 Positionnement .16
Annexe A (informative) Relation entre l'état de surface et les caractéristiques de diffusion
des surfaces complexes .17
Annexe B (informative) Exemples d'indication pour les exigences d'état de surface .19
Bibliographie .23
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ISO 10110-8:2019(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 (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L'attention est attirée 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. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/ iso/ fr/ avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-
comité SC 1, Normes fondamentales.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 10110-8:2010), qui a fait l'objet
d'une révision technique.
Les principales modifications par rapport à l'édition précédente sont les suivantes:
a) une annotation sur le dessin et une interprétation sont fournies pour les termes surfaciques
supplémentaires suivants: Sa, Sq, SΔq, et APSD;
b) les termes suivants sont explicitement autorisés: Ra, Rsk, Rku et ACV, qui ont également requis
l'ajout d'autres définitions et d'exemples supplémentaires;
c) dans cette édition ne figure plus la référence aux microdéfauts en tant que méthode de
détermination du degré de polissage. Elle est remplacée par des valeurs de rugosité quadratique
moyenne spécifiques.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 10110 se trouve sur le site Web de l'ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/ fr/ members .html.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10110-8:2019(F)
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour
éléments et systèmes optiques —
Partie 8:
État de surface
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les règles d'indication de l'état de surface des éléments optiques, dans la
série ISO 10110, qui normalise les indications sur les dessins pour les éléments et systèmes optiques.
L'état de surface est la caractéristique d'une surface qui peut être efficacement décrite par des méthodes
statistiques. L'état de surface est généralement associé à des erreurs de hautes fréquences spatiales
(rugosité) et à des erreurs de fréquences spatiales moyennes (ondulation).
Le présent document est essentiellement destiné à la spécification des optiques polies.
Le présent document décrit une méthode de caractérisation de la surface résiduelle qui reste après
redressement par soustraction de la forme de surface. Le contrôle de la forme de surface spécifié dans
l’ISO 10110-5, l'ISO 10110-12 et l'ISO 10110-19, n'est pas traité dans le présent document.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu'ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences 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 1302:2002, Spécification géométrique des produits (GPS) — Indication des états de surface dans la
documentation technique de produits
ISO 4287:1997, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil —
Termes, définitions et paramètres d'état de surface
ISO 10110-1, Optiques et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques —
Partie 1: Généralités
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 4287 ainsi que les
suivants s'appliquent.
L'ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse http:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http:// www .electropedia .org/
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ISO 10110-8:2019(F)

3.1
état de surface
caractéristique relative au profil d'une surface optique qui peut être efficacement décrite par des
méthodes statistiques
Note 1 à l'article: Les défauts localisés, connus en tant que défauts de surface, sont traités dans l'ISO 10110-7.
3.2
surface dépolie
surface optique pour laquelle la variation de hauteur de l'état de surface est légèrement inférieure à la
longueur d'onde de la lumière visible
Note 1 à l'article: Les surfaces dépolies sont habituellement obtenues par dépolissage jusqu'au point de fragilité
du verre ou d'un autre matériau diélectrique, ou par corrosion.
3.3
surface lisse d'un point de vue optique
surface optique pour laquelle la variation de hauteur de l'état de surface est considérablement inférieure
à la longueur d'onde de la lumière visible
Note 1 à l'article: En raison de la plus faible variation de hauteur, la quantité de lumière diffusée est faible.
Note 2 à l'article: Les surfaces optiques lisses sont habituellement produites par polissage ou par moulage.
3.4
profil de référence
chemin parcouru par la sonde des appareils à contact (palpeur) le long de la référence de guidage dans
le plan d'intersection
[SOURCE: ISO 3274:1996, 3.1.2, modifiée — «sonde des appareils à contact (palpeur)» a été inséré et la
Note à l'article a été omise.]
3.5
profil total
représentation numérique du profil tracé rapportée au profil de référence, avec les coordonnées
horizontales et verticales correspondantes
[SOURCE: ISO 3274:1996, 3.1.3, modifiée — La Note à l'article a été omise.]
3.6
filtre de profil
filtre qui sépare le profil en composantes de longueur d'onde longue et composantes de longueur
d'onde courte
Note 1 à l'article: Trois filtres sont utilisés dans les instruments de mesure des profils de rugosité, d'ondulation
et du profil primaire (voir Figure 1). Ils ont tous les mêmes caractéristiques de transmission, définies dans
l'ISO 11610-21, mais des longueurs d'onde de coupure différentes.
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.1, modifiée — Dans la définition, l’ISO 11562 a été supprimée. Dans la
Note 1 à l’article, l’ISO 11562 a été remplacée par l’ISO 11610-21.]
3.7
filtre de profil λ
s
filtre qui définit la séparation entre les composantes de rugosité et les composantes d'onde encore plus
courtes présentes à la surface (voir Figure 1)
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.1.1, modifiée — «λ filtre de profil» a été remplacé par «filtre de profil λ ».]
s s
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ISO 10110-8:2019(F)

3.8
filtre de profil λ
c
filtre qui définit la séparation entre les composantes de rugosité et les composantes d'ondulation (voir
Figure 1)
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.1.2, modifiée — «λ filtre de profil» a été remplacé par «filtre de profil λ ».]
c c
3.9
filtre de profil λ
f
filtre qui définit la séparation entre les composantes d'ondulation et les composantes d'onde encore
plus longues présentes à la surface (voir la Figure 1)
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.1.3, modifiée — «λ filtre de profil» a été remplacé par «filtre de profil λ ».]
f f
3.10
profil primaire
profil issu du profil total après application du filtre de longueur d'onde courte, λ
s
[SOURCE: ISO 3274:1996, 3.1.4, modifiée — La Note à l'article a été supprimée.]
3.11
profil de rugosité
profil dérivé du profil primaire par suppression des composantes de grande longueur d'onde, en
appliquant le filtre de profil λ ; ce profil est intentionnellement modifié (voir Figure 1)
c
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.6, modifiée — La Note à l'article a été supprimée.]
3.12
profil d'ondulation
profil dérivé du profil primaire par application successive des filtres de profil λ et λ , supprimant ainsi
f c
les composantes de grande longueur d'onde à l'aide du filtre de profil λ et les composantes de faible
f
longueur d'onde à l'aide du filtre de profil λ
c
Note 1 à l'article: Ce profil est intentionnellement modifié (voir Figure 1).
Note 2 à l'article: La plupart des composants optiques requièrent au plus deux bandes d'état de surface qui sont
généralement désignées par les termes rugosité et ondulation. La désignation «rugosité» et «ondulation» pour
ces deux bandes est arbitraire. Dans certaines applications, il sera souhaitable de segmenter l'état de surface en
au moins trois bandes; dans ce cas, des bandes supplémentaires peuvent être ajoutées via la même logique de
segmentation de profil fournie ici. Les bandes supplémentaires peuvent être distinguées par une valeur d'indice
(par exemple, Wq1, Wq2, Sq1, Sq2), si besoin.
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.7, modifiée — Les Notes à l'article ont été omises, «(voir Figure 1)» et des
nouvelles Notes à l'article ont été ajoutés.]
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ISO 10110-8:2019(F)

Légende
X longueur d'onde 1 profil de rugosité
Y % de transmission 2 profil d'ondulation
NOTE Les longueurs d'onde de coupure ne sont pas dessinées à l'échelle.
Figure 1 — Caractéristiques de transmission des profils de rugosité et d'ondulation
3.13
longueur d'onde spatiale
longueur d'échelle de crête à crête d'une ondulation de surface sinusoïdale, notamment lorsqu'elle est
observée dans une transformée de Fourier
Note 1 à l'article: Voir l'ISO 3274 et l'ISO 16610-21 pour des informations complémentaires.
3.14
bande spatiale
gamme de longueurs d'onde spatiales de surface qui doit être incluse dans la spécification, définie par
les longueurs d'onde du profil sinusoïdal qui sont transmises à plus de 50 % quand deux filtres à phase
correcte de longueur d'onde de coupure différente sont appliqués au profil
Note 1 à l'article: Cette expression est équivalente à l'expression «bande de transmission» utilisée dans l'ISO 1302.
Pour éviter toute confusion avec les bandes de transmission spectrale, le présent document utilise l'expression
«bande spatiale» au lieu de «bande de transmission».
Note 2 à l'article: Les filtres de profil font office de filtres passe-haut ou passe-bas. En effet, le filtre de profil
doté de la longueur d'onde de coupure la plus basse conserve la composante de profil de grande longueur d'onde
(passe-haut) et celui doté de la longueur d'onde de coupure la plus haute conserve la composante de profil de
longueur d'onde courte (passe-bas).
3.15
longueur de base
longueur, dans la direction de la ligne moyenne, utilisée pour identifier les irrégularités caractérisant le
profil à évaluer
Note 1 à l'article: Les longueurs de base des profils de rugosité et d'ondulation sont égales, en valeur numérique,
aux longueurs d'onde caractéristiques des filtres de profils λ et λ , respectivement. La longueur de base du profil
c f
primaire est égale à la longueur d'évaluation.
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.9, modifiée — Les symboles l , l , l ont été supprimés.]
p r w
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ISO 10110-8:2019(F)

3.16
longueur d'évaluation
longueur, dans la direction de la ligne moyenne, utilisée pour établir le profil à évaluer
Note 1 à l'article: La longueur d'évaluation peut comprendre une ou plusieurs longueurs de base.
Note 2 à l'article: Pour les longueurs d'évaluation par défaut, voir l'ISO 4288:1996, 4.4. L'ISO 4288 ne donne pas de
longueur d'évaluation par défaut des paramètres W.
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.1.10, modifiée — Le symbole l a été supprimé.]
n
3.17
ordonnée de profil
Z(x)
hauteur du profil évalué en une position quelconque x
Note 1 à l'article: Cette expression est équivalente à l'expression «ordonnée» utilisée dans l'ISO 4287. Pour
différentier cette expression de la définition surfacique équivalente, le présent document utilise l'expression
«ordonnée de profil».
3.18
ordonnée de surface
Z(x,y)
hauteur de la surface évaluée en une position quelconque x, y
3.19
redressement
extraction d'erreur de forme de grande longueur d'échelle d'une mesure pour atténuer la fuite spectrale
Note 1 à l'article: Le redressement est généralement appliqué aux données d'entrée pour éviter que des erreurs de
hautes fréquences de faible amplitude ne soient masquées par erreurs de formes de surface de faibles fréquences
de grande amplitude. L'ensemble des points de données obtenus représente la surface résiduelle. Voir aussi 3.21,
3.22 et 3.23.
Note 2 à l'article: Pour les besoins du présent document, la forme de surface utilisée pour le redressement est un
ajustement polynomial à la surface mesurée dont l'ordre est suffisant pour éliminer toutes les longueurs d'onde
spatiales supérieures à la bande spatiale de la spécification.
3.20
surface mesurée
Z
m
fonction des données brutes de mesure de la surface avant redressement
3.21
forme de surface
Z
f
ajustement à une surface mesurée
Note 1 à l'article: Dans un ajustement polynomial type en 2D correspondant à une surface, le polynôme de surface
peut être écrit comme un polynôme de Zernike ou une autre équation polynomiale. Par exemple, en coordonnées
cartésiennes:
p q
Zx(),,yC= Px()y (1)
f ∑∑ ij ij
i==11j
où P est une fonction polynomiale d'ordre p, q qui décrit la forme déterministe sous-jacente de la surface.
ij
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ISO 10110-8:2019(F)

3.22
surface résiduelle
Z
fonction calculée en soustrayant la forme de surface Z d'une surface mesurée Z
f m
Note 1 à l'article: Par exemple en 2D, l'expression mathématique correspondante est: Z(x,y) = Z (x,y) − Z (x,y) ou
m f
en coordonnées polaires Z(r,θ) = Z (r,θ) − Z (r,θ).
m f
Note 2 à l'article: En négligeant les facteurs de correction relatifs à la réponse de l'instrument, la surface résiduelle
est prise comme donnée de hauteur de surface.
3.23
rugosité moyenne
Ra
écart moyen arithmétique du profil de rugosité dans la longueur de base
3.24
rugosité quadratique moyenne
Rq
moyenne quadratique de la hauteur du profil de rugosité dans la longueur de base
3.25
rugosité moyenne de surface
Sa
écart moyen arithmétique de la surface dans la zone d'échantillonnage
3.26
rugosité quadratique moyenne de surface
Sq
moyenne quadratique de la hauteur de surface dans la zone d'échantillonnage
3.27
ondulation moyenne
Wa
écart moyen arithmétique du profil d'ondulation dans la longueur de base
3.28
ondulation quadratique moyenne
Wq
moyenne quadratique de la hauteur du profil d'ondulation dans la longueur de base
3.29
densité spectrale de puissance
PSD
carré de l'amplitude de la transformée de Fourier de la fonction de hauteur de surface résiduelle le long
d'une dimension en utilisant une fonction de pondération appropriée
Note 1 à l'article: La PSD décrit l'état de surface dans un contexte de fréquence spatiale permettant la description
et le contrôle de l'ondulation ou des ondes dans la surface.
Note 2 à l'article: Une autre fonction analogue pour la description et le contrôle de l'état de surface dans un
contexte de fréquence spatiale est l'autocovariance ou ACV, donnée par l'intégrale de recouvrement des profils
unidimensionnels décalés ou non sur la longueur d'évaluation.
3.30
densité spectrale de puissance de surface
APSD
carré de l'amplitude de la transformée de Fourier bidimensionnelle d'une fonction de hauteur de surface
résiduelle bidimensionnelle en utilisant une fonction de pondération appropriée
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3.31
pente locale
dz
dx
pente du profil évalué à un point x
i
Note 1 à l'article: La valeur numérique de la pente locale, et donc les paramètres RΔq et WΔq, dépendent
étroitement du pas Δx.
Note 2 à l'article: La pente locale peut être estimée par la formule
dz
1
i
=−zz94+−54zz59+−zz (2)
()
ii++32 ii+−11 ii−−23
dxx60Δ
II convient d'utiliser la formule ci-dessus pour le pas d'échantillonnage spécifié dans l'ISO 3274 en fonction du
ème
filtre utilisé, où z est la hauteur du i point du profil et Δx le pas entre deux points adjacents du profil.
i
Note 3 à l'article: La pente locale est sans unité, elle est toutefois exprimée en tant qu'arc tangente de la pente de
surface en microradians.
Note 4 à l'article: Ce calcul de différences aboutit toujours à des points de données de moins à chaque extrémité
du profil de la pente.
dz
[SOURCE: ISO 4287:1997, 3.2.9 modifié — Le symbole dZ/dX du terme a été changé par . Dans la
dx
Note 1, PΔq a été supprimé; les Notes 2 et 3 à l'article ont été ajoutées et la Figure a été supprimée.]
3.32
pente quadratique moyenne
pente rms
RΔq
moyenne quadratique de la pente locale dans la longueur de base
Note 1 à l'article: La pente quadratique moyenne est exprimée en microradians.
3.33
pente quadratique moyenne de surface
pente rms de surface
SΔq
moyenne quadratique de la pente locale dans la zone d'échantillonnage
Note 1 à l'article: La pente quadratique moyenne de surface est exprimée en microradians.
3.34
symbole d'orientation de surface
symbole indiquant l'orientation du paramètre de profil de surface
Note 1 à l'article: Selon l'ISO 1302:2002, Tableau 2, les symboles suivants sont utilisés pour l'orientation de
surface: R (radiale), C (circulaire), X (en croix), = (parallèle à la projection), ⊥ (perpendiculaire à la projection), etc.
4 Description de l'état de surface
4.1 Généralités
L'état de surface est une caractéristique statistique globale du profil de la surface optique. Dans le cadre
du présent document, on suppose que la nature et l'amplitude de l'état de surface d'une zone donnée de
la surface sont similaires à toutes les autres zones dans l'ouverture de la même surface. Cette hypothèse
permet de considérer un mesurage effectué sur une partie d'une zone ou surface d'essai comme pouvant
être représentatif de la totalité de la zone ou surface d'essai.
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ISO 10110-8:2019(F)

Sauf indication contraire, l'indication de l'état de surface s'applique aux surfaces avant traitement. Cela
est une exception aux déclarations générales de l'ISO 10110-1:2019, Article 4, paragraphe 1.
Les matériaux qui ont une structure cristalline et qui sont soumis à des procédés de fabrication tels
que le tournage au diamant peuvent donner lieu à un état de surface non aléatoire. Avec ces types de
surfaces, il convient de prendre des précautions lors de l'application des propriétés statistiques de
surface relatives à l'état de surface.
L'amplitude de la rugosité mesurée étant fonction des longueurs d'onde spatiales considérées, le présent
document prévoit l'indication de la bande spatiale.
Le présent document utilise la terminologie de la profilométrie, telle que spécifiée dans l'ISO 4287. Bien
que l'effet principal de la rugosité de surface soit la diffusion optique, aucune référence n'est faite aux
mesurages de la diffusion car il existe des causes de diffusion autres que l'état de surface (les détails
de la relation entre l'état de surface et la diffusion optique sont donnés dans les Références [7] à [17]).
Bien que la terminologie utilisée dans le présent document soit celle de la profilométrie, des mesurages
surfaciques (c'est-à-dire mesurages effectués sur une surface spécifiée) peuvent également être utilisés
pour caractériser l'état de surface.
Les spécifications de l'état de surface s'appliquent aux surfaces dépolies ainsi qu'aux surfaces optiques
lisses obtenues par polissage ou par moulage. Dans le présent document, l'état de surface fait également
référence aux microdéfauts, tels que les trous résultant d'un polissage incomplet, qui sont répartis
uniformément sur une surface lisse. L'état de surface fait également référence à d'autres propriétés
statistiques de la surface de plus grandes longueurs d'échelle, telles que l'ondulation de fréquence
spatiale moyenne, qui peuvent être spécifiées en utilisant la rugosité quadratique moyenne, la pente
quadratique moyenne, la densité spectrale de puissance et d'autres méthodes statistiques.
Selon l'application prévue pour la surface et l'amplitude de la variation de hauteur de la surface, une ou
plusieurs des méthodes présentées ci-dessous peuvent convenir à la description chiffrée des états de
surface.
Lors du calcul de toute propriété statistique de la surface, il convient de porter une attention particulière
aux plages de longueurs d'onde spatiales sur lesquelles le calcul doit être effectué. Il convient d'étudier
attentivement les limites de la largeur de bande spatiale, au sens d'une grande longueur d'échelle et
d'une courte longueur d'échelle. Des erreurs significatives peuvent être introduites lors du processus
de filtrage de bande passante ou de redressement des données de hauteur de la surface. Voir aussi
Références [18] à [20].
NOTE Le calcul de la pente entre des points de hauteur échantillonnés adjacents donne une valeur élevée
de la pente quadratique moyenne qui est généralement dominée par le bruit de l'instrument. Pour supprimer le
biais de la pente à haute fréquence, il est nécessaire de filtrer les données de hauteur à l'aide d'un filtre passe-bas
avant de différencier le profil de hauteur.
4.2 Description des surfaces dépolies
Les surfaces dépolies doivent être spécifiées par l'indication de
...