ISO 10110-16:2023
(Main)Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 16: Diffractive surfaces
Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 16: Diffractive surfaces
This document provides general methods of describing surfaces adding a diffractive optical function on optical surfaces, such as planes, spheres, aspheres or general optical surfaces, in the ISO 10110 series, which standardizes drawing indications for optical elements and systems. The subject of this document is the presentation, description and dimensioning of diffractive surfaces in technical drawings. This document does not apply to diffractive surfaces with random surface texture, for example stochastic antireflective structures. Also not addressed by this document are all types of 3-dimensionally extended diffractive structures: Bragg gratings, volume holograms (HOE) and acousto-optic modulators. This document does not address the methods to test and qualify the specifications. This document does not address tools and methods for manufacturing diffractive surfaces.
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques — Partie 16: Surfaces diffractives
Le présent document spécifie des méthodes générales de description de surfaces ajoutant une fonction optique diffractive sur des surfaces optiques, telles que des surfaces planes, sphériques, asphériques ou optiques générales, dans la série de l’ISO 10110, qui normalise les indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques. L’objet du présent document est la présentation, la description et le dimensionnement des surfaces diffractives dans les dessins techniques Le présent document ne s’applique pas aux surfaces diffractives à texture de surface aléatoire, par exemple, les structures stochastiques antireflets. Le présent document ne traite pas non plus de tous les types de structures diffractives étendues en 3 dimensions: miroir de Bragg, hologrammes de volume (HOE) et cellule de Bragg optique intégrée. Le présent document ne traite pas des méthodes d’essai et de qualification des spécifications. Le présent document ne traite pas des outils et des méthodes de fabrication des surfaces diffractives.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10110-16
First edition
2023-07
Optics and photonics — Preparation
of drawings for optical elements and
systems —
Part 16:
Diffractive surfaces
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et
systèmes optiques —
Partie 16: Surfaces diffractives
Reference number
ISO 10110-16:2023(E)
© ISO 2023
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ISO 10110-16:2023(E)
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CH-1214 Vernier, Geneva
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Published in Switzerland
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ISO 10110-16:2023(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Coordinate systems.4
4.1 General . 4
4.2 Description of global and local coordinate systems . 4
4.3 Sign convention . 7
5 Drawing specifications. 7
5.1 General . 7
5.2 Symbols and abbreviations . 8
5.3 Marking and hatching . 8
5.4 Test regions . 10
5.5 Technological parameters: . . 11
5.6 Specification of the substrates . 11
5.6.1 Specification of surface form tolerances . 11
5.6.2 Specifications for wave front deformation tolerances .12
5.6.3 Specification of other optical tolerances .12
6 Data exchange .12
Annex A (informative) Classification of diffractive structures .14
Annex B (informative) The three most important types of diffractive structures .16
Bibliography .29
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ISO 10110-16:2023(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.
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.
iv
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ISO 10110-16:2023(E)
Introduction
A diffractive surface contains diffractive structures (see Annex A), which are very small structures on
or in the surface which use the wave properties of the light and work with diffraction and interference.
The diffractive optical function is realized by relief structures on or in the surface or by variations of
the index of refraction in the coating material. Diffractive surfaces may be also situated inside of optical
assemblies.
Due to the large variety of diffractive optical elements for many purposes, this document is divided
in several sub clauses. Common diffractive properties and specifications will be described in the
beginning of this document. Specific properties and specifications of several basic types are described
in the Annex to this document.
The three most applied types of diffractive structures are linear diffractive structures, concentric
circular structures and more complex computer generated diffractive structures.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10110-16:2023(E)
Optics and photonics — Preparation of drawings for
optical elements and systems —
Part 16:
Diffractive surfaces
1 Scope
This document provides general methods of describing surfaces adding a diffractive optical function on
optical surfaces, such as planes, spheres, aspheres or general optical surfaces, in the ISO 10110 series,
which standardizes drawing indications for optical elements and systems. The subject of this document
is the presentation, description and dimensioning of diffractive surfaces in technical drawings.
This document does not apply to diffractive surfaces with random surface texture, for example stochastic
antireflective structures. Also not addressed by this document are all types of 3-dimensionally extended
diffractive structures: Bragg gratings, volume holograms (HOE) and acousto-optic modulators.
This document does not address the methods to test and qualify the specifications.
This document does not address tools and methods for manufacturing diffractive surfaces.
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 10110-1, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 1:
General
ISO 10110-5, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 5:
Surface form tolerances
ISO 10110-14, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part
14: Wavefront deformation tolerance
ISO 15902, Optics and photonics — Diffractive optics — Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 15902 and the following apply.
IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
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ISO 10110-16:2023(E)
3.1
diffractive structure
structure on or in the optical surface which uses the wave properties of light and works with diffraction
and interference
Note 1 to entry: This document does not include random surface textures or coatings which may also have a
diffractive optical function.
3.2
diffractive surface
surface of an optical element, which contains diffractive structures (3.1)
3.3
diffractive region
single closed diffractive structured part of a diffractive surface (3.2)
3.4
diffractive test region
used part of a diffractive region (3.3), where the desired specifications are valid
3.5
base surface
finished surface of the substrate before realizing diffractive structures (3.1)
Note 1 to entry: The base surface is an intermediate surface state in the technological sequence, which may not
exist in some manufacturing processes.
3.6
face view
view perpendicular to the diffractive surface
3.7
diffraction grating
regular periodic diffractive structure, which is unambiguously mathematically describable
3.8
linear grating
diffraction grating (3.7) with translation invariant profile in one dimension (which consists of parallel
straight equal lines or grooves)
3.9
circular grating
diffraction grating (3.7) with rotationally invariant profile (which consists of concentric circular lines
or grooves)
3.10
computer-generated hologram
CGH
diffractive optical element which is computer designed and fabricated under computer control
Note 1 to entry: Only 2-dimensional CGHs are addressed by this document.
Note 2 to entry: Since CGH is a definition of a surface structure through a production technology, the resulting
diffractive structure can be a linear or circular grating. However, it can also be used to fabricate more complex
structures. In most cases when referring to a CGH, more complex diffractive structures are meant.
[SOURCE: ISO 15902:2019, 3.2.8]
3.11
transmission grating
diffraction grating (3.7), where incident light and diffracted light are situated on different sides
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3.12
reflection grating
diffraction grating (3.7), where incident light and diffracted light are situated on the same side
3.13
amplitude grating
diffraction grating (3.7), which consists of lines of non-transparent material on or in the surface, which
form periodic light gaps
3.14
phase grating
diffraction grating (3.7), which works with periodic different retardation of the lightwaves
Note 1 to entry: Phase gratings are subclassified into surface relief gratings and index gratings.
3.15
surface relief grating
diffraction grating (3.7), which consists of periodic groves in the surface (periodically changing
thickness)
3.16
index grating
diffraction grating (3.7), which consists of a thin smooth coating on the surface with periodically
changing refractive index
3.17
diffractive optical element
DOE
optical element for which the phenomenon of the diffraction of optical radiation is the operating
principle, usually characterized in terms of its periodic spatial structure
Note 1 to entry: All DOEs containing 2-dimensional diffractive structures are addressed by this document.
Note 2 to entry: DOE is the generic term for all optical elements described by this document.
[SOURCE: ISO 15902:2019, 3.2.1]
3.18
reference axis
theoretical axis of the base surface (3.5), given by the optical designer which does not depend on
symmetries of the base surface (3.5) and which usually represents the centre of the optical path for the
main function
Note 1 to entry: In the case of a rotationally invariant base surface the reference axis is the optical axis.
3.19
local reference axis
theoretical axis of the diffractive structure, given by the optical designer which does not depend on
symmetries of the diffractive structure
Note 1 to entry: The intersection point of the local reference axis with the base surface is the origin of the
coordinate system of the diffractive structure.
3.20
global coordinate system
coordinate system of the part
Note 1 to entry: Often, the coordinate system of the part is also the coordinate system of the base surface.
Note 2 to entry: The global coordinate system notation is described in ISO 10110. It may be preferred to define
the global coordinate system origin to be the coordinate system origin of the base surface; e.g. the point of
intersection of the reference axis and the base surface.
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3.21
local coordinate system
coordinate system of the diffractive surface (3.2)
Note 1 to entry: The origin of the local coordinate system is the intersection point of the local reference axis with
the base surface, where the diffractive structure is located.
4 Coordinate systems
4.1 General
The diffractive structure is referenced with the coordinate systems used in the process chain, e.g.
to define centring tolerances according to ISO 10110-6. A diffractive structure can have 2 essential
coordinate systems as shown in Figure 1:
— The local coordinate system with the origin of the mathematical description of the diffractive
structure;
— The global coordinate system of the optical component (e.g. the optical axis).
Specifications shall be available for the clear orientation of the local coordinate system of the diffractive
structure according to its position and orientation relative to the global coordinate system. A diffractive
structure has 2 or 3 degrees of freedom for referencing onto the base surface. Two lateral coordinates
specify the position of the origin of the diffractive structure with respect to the origin of the base
surface. A third lateral coordinate is not necessary, because diffractive structures are always located
onto the surface of the base surface. If the diffractive structure is rotationally variant, the azimuthal
orientation of the local coordinate system onto the base surface shall be specified by an angle or a
preferred direction. This angle, if necessary, is the third degree of freedom.
Reference marks in the form of crosses, circles, or lines and combinations of the specified structures
can also be specified in this way.
4.2 Description of global and local coordinate systems
The coordinate system of the optical surface consists of three axes (X, Y, Z) orthogonal to each other
and follows the right hand rule (right-handed system). The local coordinate origin of the diffractive
structure shall be referenced with respect to the global coordinate system of the diffractive part.
The local coordinate system of the diffractive structure has its origin onto the base surface. The local
coordinate system has three axes (X’, Y’, Z’) and follows also the right hand rule.
The direction of the local Z’ coordinate is parallel to the normal of the local base surface at [X, Y]. The
local Z’ direction indicates the local reference axis of the diffractive structure, Y' and X' lie within the
tangential plane of the local base surface at X, Y. Figure 1 shows the coordinate system of the base
surface and the local coordinate system of the diffractive structure.
The general coordinate transformation shall be done in accordance with ISO 10110-1. Further
restriction is that the coordinate system of the diffractive structure is located on the base surface of
the optical part.
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a) Cartesian coordinate system b) Polar coordinate system
NOTE The origin of the local coordinate system is always on the base surface, therefore two position
coordinates are sufficient to describe the position on the base surface. The reference axis is labelled with Z, the
local reference axis is Z’
Figure 1 — Coordinate system of the base surface and the local origin of the diffractive
structure
If global reference axis and local reference axis are not identical then a coordinate transformation rule
shall be indicated on the drawing or as a supplement to the optical drawing. This transformation rule
includes a sketch of the optical part where the local reference axis and the global reference axis can
be seen (see Figure 2). Second a calculation table shall be given, which describes the transformation
sequence mathematically (see Table 1). And third, one or more tables with explicit data points shall be
given. The purpose of these tables is to confirm the correct calculation of the coordinate transformation.
The tables shall state clearly to which surface and to which reference axis the table is referring to. The
surface types are defined in Clause 3. Examples of such a table can be seen from Table 2 to Table 4.
If necessary it is allowed to define multiple reference axes and multiple local reference axes. For all
defined axes a coordinate transformation shall be given to indicate the correct positions. If the order
of the coordinate transformation from one axis to the next axis is important, the correct order shall be
indicated either on the drawing or in the tables.
NOTE A similar type of table is known as “sagitta table” in the optical community and also used in other
standards for example ISO 10110-12 on “aspherical surfaces” and ISO 10110-19 on “general surfaces”.
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a
Local reference axis.
b
Reference axis.
Figure 2 — Coordinate systems as 2 dimensional image with right handed coordinate system
arrow markers
Table 1 — Example for a coordinate transformation table
Transformation sequence Coordinate transformation
1 Translation Translation Rotation around
2 Rotation around Z mm degrees (°)
X Y Z X Y Z
3 Rotation around Y
4 Rotation around X
Reference axis to local reference axis #1
Reference axis to local reference axis #2
………….
Reference axis to local reference axis #.
Table 2 — Table for X’ coordinate
X’ coordinate of the base surface with respect to local reference coordinate system #1 [mm] (parameters from
reference coordinate system)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
-20
-10
0
10
20
…
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Table 3 — Table for Y’ coordinate
Y’ coordinate of the base surface with respect to local reference coordinate system #1 [mm]. (parameters
from reference coordinate system)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
-20
-10
0
10
20
…
Table 4 — Table for Z’ coordinate
Z’ coordinate of the base surface with respect to local reference coordinate system #1 [mm]. (parameters
from reference coordinate system)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
-20
-10
0
10
20
…
4.3 Sign convention
As described in later clauses of this document, the various diffractive structures are specified by
mathematical equations. To achieve clear surface specifications, the following sign conventions for the
constants, vectors, and coefficients shall be used.
The sagitta of a point on the diffractive surface is positive if it lies in the positive Z direction from the
XY plane and negative if it lies in the negative Z direction from the XY plane.
5 Drawing specifications
5.1 General
Diffractive structures do not have influence on shape and size. They mean a modification of properties
and functionality of the optical surface, similar to an optical coating. Therefore, diffractive structures
shall be indicated with a symbol in accordance with Table 5. The combination of the symbols from
Table 5 at the same surface is allowed and often necessary.
It is mandatory to present each diffractive optical element in face view on the diffractive surface and at
least in one side view.
In addition, the drawing should contain a table defining the surface shape at reference points of the
diffractive surface. If the base surface, which carries the diffractive structure, is not planar or spherical,
then also a sagitta table of this base surface shall be given on the drawing. When a sagitta table is given
on the drawing, it shall have an unique title to identify the mathematical formula from where the table
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entries are calculated and shall be clearly referenced to the coordinate system used (X, Y, Z) and/or (X',
Y', Z'). (see Table 1 to Table 4)
NOTE 1 Recommended reference points are discontinuities, inflection point, fiducials or datum-points. For
example the zone positions.
NOTE 2 The diffractive surface form is a combination of the base surface and the diffractive structure.
Therefore, the sagitta table of the base surface is only for comparison of mathematical descriptions. The same
applies for sagitta tables of the pure diffractive structure.
A note shall be added to the drawing indicating the selected form of mathematical description or a
corresponding data file with the corresponding constants, vectors, and coefficients.
If there is no data file for exchanging data between CAD and other systems, the mathematical
description shall be specified on the drawing. If there is a data file for exchanging data between CAD
and other systems, it shall be specified on the 2D drawing of the individual part near the diffractive
surface. An unambiguous file name (e.g. date stamp, version number) including data file extension shall
be given. An example of the representation is shown in B.3. Diffractive surfaces can be manufactured
by various tools and technologies, however these are not subject of this document.
5.2 Symbols and abbreviations
Table 5 — Symbols for marking of diffractive structures on drawings
Symbol Meaning
Diffractive structure
LG Linear grating
CG Concentric circular grating
CGH Computer generated hologram
TG Transmission grating
RG Reflection grating
AG Amplitude grating
SG Surface relief grating
IG Index grating
5.3 Marking and hatching
If diffractive structures are specified in the table field, this symbol shall be located at the beginning of
the specification. When diffractive structures are specified in the drawing field, this symbol shall be
located outside the element and tangent to the diffractively structured surface (see Figure 3). There
are two exceptions from this rule, where the symbol shall be placed inside at the diffractive surface:
Diffractive structures with lacquer layer outside and diffractive structures inside of an optical assembly
(see Figure 4).
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Figure 3 — Usual marking of a diffractive surface in side view or sectional view with symbols
on the outside
a) Diffractive surface is under a lacquer layer b) Diffractive structure is at the hypotenuse of
the right prism of a beam splitter cube
Figure 4 — Marking of a diffractive surface in sectional view with symbols inside an optical
element
In the face view each diffractive region has to be hatched. Linear diffraction gratings shall be hatched
with a linear hatch drawn parallel to the real lines or grooves of the diffractive structure. Circular
gratings shall be displayed as a concentric circular hatch, if possible. Otherwise it shall be displayed
as a cross hatch. If there is more than one diffractive region, each region can be marked with an
identification number beginning from 1, then behind a separation blank the next symbol may follow
(see Figure 5).
If optical coating is necessary to achieve AG or IG, the symbol for optical coating shall not be indicated.
But in case of AR coating or reflection coating for TG and RG, the symbol for optical coating shall be
indicated.
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Figure 5 — Hatching, numbering and classification of several diffractive structures on
drawings
5.4 Test regions
A diffractive test region is the applicable part of a diffractive region, where the desired specifications
have to be valid. The optical surface containing diffractive structures may be subdivided in several
zones: Within the whole optical surface of the substrate smaller test regions may be defined. Within a
test region smaller coating regions can be located. Within a coating region smaller coating test regions
may be defined. Within a coating test region smaller diffractive regions can be located. And within a
diffractive region smaller diffractive test regions may be defined. Therefore, it may be necessary to
create several drawings. For example:
— a drawing of the substrate with test regions and their specifications;
— a coating drawing with coated regions, coating test regions and their specifications;
— a diffractive drawing with diffractive regions, diffractive test regions and their specifications.
Each diffractive region has to be hatched in the face view (for example see Figure 5) and may be verified
by measurements. Test regions inside the diffractive regions shall not be hatched differently for better
clarity (see Figure 6). The diameter of a circular diffractive region is called diffractive diameter and
may be indicated in drawings as ∅ .
#
The diameter of the effective aperture is called effective diameter and may be indicated in drawings as
∅ . If no further test regions are specified, then ∅ shall be the diameter of the diffractive test region.
e e
(see ISO 10110-1:2019, 5.6)
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Figure 6 — Indication of the diffractive region and corresponding diffractive test region
The coordinate origin of the diffractive structure shall be indicated on the drawing. If the coordinate
origin of the diffractive structure is not the origin of the base surface, then a calculation rule shall be
given on the drawing to enable an unambiguous transition from one coordinate system into the other
(see Table 1).
The component references shall be marked and dimensioned to the coordinate system of the diffractive
structure.
If there is a mathematical description of the diffractive structure, it shall be indicated on the drawi
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10110-16
Première édition
2023-07
Optique et photonique — Indications
sur les dessins pour éléments et
systèmes optiques —
Partie 16:
Surfaces diffractives
Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements
and systems —
Part 16: Diffractive surfaces
Numéro de référence
ISO 10110-16:2023(F)
© ISO 2023
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ISO 10110-16:2023(F)
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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© ISO 2023 – Tous droits réservés
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ISO 10110-16:2023(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Système de coordonnées . 4
4.1 Généralités . 4
4.2 Description des systèmes de coordonnées globales et locales . 4
4.3 Convention de signe . 7
5 Spécifications du dessin .7
5.1 Généralités . 7
5.2 Symboles et abréviations . 8
5.3 Marquage et hachures . 8
5.4 Zones d'essai . 10
5.5 Paramètres technologiques . 11
5.6 Spécification des substrats . 11
5.6.1 Spécification des tolérances de forme de surface . 11
5.6.2 Spécifications relatives aux tolérances de déformation du front d'onde .12
5.6.3 Spécification d’autres tolérances optiques .12
6 Échange de données .12
Annexe A (informative) Classification des structures diffractives .14
Annexe B (informative) Les trois types les plus importants de structures diffractives .16
Bibliographie .30
iii
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ISO 10110-16:2023(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 www.iso.org/iso/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.
Une liste de toutes les parties de la série de l’ISO 10110 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que tout retour d’information ou question sur le présent document soit adressé à l’organisme
national de normalisation de l’utilisateur. Une liste complète de ces organismes peut être consultée à
l’adresse www.iso.org/fr/membres.html.
iv
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ISO 10110-16:2023(F)
Introduction
Une surface diffractive contient des structures diffractives (voir Annexe A), qui sont de très petites
structures sur ou dans la surface, qui utilisent les propriétés ondulatoires de la lumière et opèrent par
diffraction et interférence. La fonction optique diffractive est réalisée par des structures en relief sur
ou dans la surface ou par des variations de l’indice de réfraction dans le matériau de revêtement. Des
surfaces diffractives peuvent également être situées à l’intérieur des ensembles optiques.
En raison de la grande variété d’éléments optiques diffractifs à des fins diverses, le présent document
est divisé en plusieurs paragraphes. Les propriétés et spécifications diffractives courantes seront
décrites au début du présent document. Les propriétés spécifiques et les spécifications de plusieurs
types de base sont décrites dans l’Annexe du présent document.
Les trois types de structures diffractives les plus appliqués sont les structures diffractives linéaires,
les structures circulaires concentriques, et les structures diffractives plus complexes générées par
ordinateur.
v
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NORME INTERNATIONALE ISO 10110-16:2023(F)
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour
éléments et systèmes optiques —
Partie 16:
Surfaces diffractives
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des méthodes générales de description de surfaces ajoutant une fonction
optique diffractive sur des surfaces optiques, telles que des surfaces planes, sphériques, asphériques
ou optiques générales, dans la série de l’ISO 10110, qui normalise les indications sur les dessins pour
éléments et systèmes optiques. L’objet du présent document est la présentation, la description et le
dimensionnement des surfaces diffractives dans les dessins techniques
Le présent document ne s’applique pas aux surfaces diffractives à texture de surface aléatoire, par
exemple, les structures stochastiques antireflets. Le présent document ne traite pas non plus de tous
les types de structures diffractives étendues en 3 dimensions: miroir de Bragg, hologrammes de volume
(HOE) et cellule de Bragg optique intégrée.
Le présent document ne traite pas des méthodes d’essai et de qualification des spécifications.
Le présent document ne traite pas des outils et des méthodes de fabrication des surfaces diffractives.
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 10110-1, Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques —
Partie 1: Généralités
ISO 10110-5, Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques —
Partie 5: Tolérances de forme de surface
ISO 10110-14, Optique et photonique — Préparation des dessins pour éléments et systèmes optiques —
Partie 14: Tolérance de déformation du front d'onde
ISO 15902, Optique et photonique — Optique diffractive — Vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 15902 ainsi que les
suivants s'appliquent.
L'IEC tient à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
1
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ISO 10110-16:2023(F)
3.1
structure diffractives
structure sur ou dans la surface optique qui utilise les propriétés ondulatoires de la lumière et opèrent
par diffraction et interférence
Note 1 à l'article: Le présent document ne comprend pas les textures de surface aléatoires ou les revêtements qui
peuvent également avoir une fonction optique diffractive.
3.2
surface diffractive
surface d’un élément optique, qui contient des structures diffractives (3.1)
3.3
région diffractive
partie diffractive structurée fermée unique d’une surface diffractive (3.2)
3.4
région d'essai diffractive
partie utilisée d’une région diffractive (3.3), où les spécifications souhaitées doivent être valides
3.5
surface de base
surface finie du substrat avant réalisation de structures diffractives (3.1)
Note 1 à l'article: La surface de base est un état de surface intermédiaire dans la séquence technologique, qui peut
ne pas exister dans certains procédés de fabrication.
3.6
vue frontale
vue perpendiculaire à la surface diffractive
3.7
réseau de diffraction
structure diffractive périodique régulière, qui est mathématiquement descriptible sans ambiguïté
3.8
réseau linéaire
réseau de diffraction (3.7) avec profil invariant par translation dans une dimension (constitué de lignes
ou de rainures parallèles droites égales)
3.9
réseau circulaire
réseau de diffraction (3.7) avec profil rotatif invariant (constitué de lignes circulaires concentriques ou
de rainures)
3.10
hologramme généré par ordinateur
CGH
élément d'optique diffractive de synthèse conçu par ordinateur et dont la fabrication est contrôlée par
ordinateur
Note 1 à l'article: Seuls les CGH bidimensionnels sont traités par le présent document.
Note 2 à l'article: Puisque le CGH est une définition d’une structure de surface par une technologie de production,
la structure diffractive résultante peut être un réseau linéaire ou circulaire. Cependant, il peut également être
utilisé pour fabriquer des structures plus complexes. Dans la plupart des cas, lorsqu’on fait référence à un CGH, il
s’agit de structures diffractives plus complexes.
[SOURCE: ISO 15902:2019, 3.2.8]
2
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ISO 10110-16:2023(F)
3.11
réseau de transmission
réseau de diffraction (3.7), où la lumière incidente et la lumière diffractée sont situées sur des côtés
différents
3.12
réseau de réflexion
réseau de diffraction (3.7), où la lumière incidente et la lumière diffractée sont situées sur le même côté
3.13
réseau d’amplitude
réseau de diffraction (3.7) qui consiste en lignes de matériau non transparent sur ou dans la surface, qui
forment périodiquement des interstices lumineux
3.14
réseau de phase
réseau de diffraction (3.7), qui opère avec un retard périodiquement différent des ondes lumineuses
Note 1 à l'article: Les réseaux de phase sont subdivisées en réseaux de relief de surface et en réseaux d’indice.
3.15
réseau de relief de surface
réseau de diffraction (3.7), qui consiste en rainures périodiques dans la surface (épaisseur changeante
périodiquement)
3.16
réseau d’indice
réseau de diffraction (3.7), qui consiste en un revêtement lisse mince sur la surface avec indice de
réfraction changeant périodiquement
3.17
élément d'optique diffractive
DOE
élément optique pour lequel le phénomène de diffraction des radiations optiques est le principe opérant,
et qui est généralement caractérisé en fonction de sa structure spatiale périodique
Note 1 à l'article: Tous les DOE contenant des structures diffractives bidimensionnelles sont traitées par le
présent document.
Note 2 à l'article: DOE est le terme générique pour tous les éléments optiques décrits par le présent document.
[SOURCE: ISO 15902:2019, 3.2.1]
3.18
axe de référence
axe théorique de la surface de base (3.5), donné par le concepteur optique qui ne dépend pas des
symétries de la surface de base (3.5) et qui représente généralement le centre du chemin optique pour la
fonction principale
Note 1 à l'article: Dans le cas d’une surface de base invariante en rotation, l’axe de référence est l’axe optique.
3.19
axe de référence local
axe théorique de la structure diffractive, donné par le concepteur optique qui ne dépend pas des
symétries de la structure diffractive
Note 1 à l'article: Le point d’intersection de l’axe de référence local avec la surface de base est l’origine du système
de coordonnées de la structure diffractive.
3
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ISO 10110-16:2023(F)
3.20
système de coordonnées globales
système de coordonnées de la pièce
Note 1 à l'article: Souvent, le système de coordonnées de la pièce est aussi le système de coordonnées de la surface
de base.
Note 2 à l'article: La notation du système de coordonnées globales est décrite dans l’ISO 10110. Il est préférable
de définir l’origine du système de coordonnées globales comme étant l’origine du système de coordonnées de la
surface de base, p. ex., le point d’intersection de l’axe de référence et de la surface de base.
3.21
système de coordonnées locales
système de coordonnées de la surface diffractive (3.2)
Note 1 à l'article: L’origine du système de coordonnées locales est le point d’intersection de l’axe de référence
local avec la surface de base, où se trouve la structure diffractive.
4 Système de coordonnées
4.1 Généralités
La structure diffractive est référencée avec le système de coordonnées utilisé dans la chaîne de
traitement, par exemple, pour définir des tolérances de centrage selon l’ISO 10110-6. Une structure
diffractive peut avoir 2 systèmes de coordonnées indispensables, comme illustré à la Figure 1:
— le système de coordonnées locale utilisé pour définir le modèle mathématique de la structure
diffractive;
— Le système de coordonnées globales du composant optique (par exemple l’axe optique).
Des spécifications doivent être disponibles pour l’orientation claire du système de coordonnées locales
de la structure diffractive en fonction de sa position et de son orientation par rapport au système de
coordonnées globales. Une structure diffractive a 2 ou 3 degrés de liberté pour le référencement sur la
surface de base. Deux coordonnées latérales précisent la position de l’origine de la structure diffractive
par rapport à l’origine de la surface de base. Une troisième coordonnée latérale n’est pas nécessaire,
car les structures diffractives sont toujours situées sur la surface de la surface de base. Si la structure
diffractive est variante en rotation, l’orientation azimutale du système de coordonnées locales sur la
surface de base doit être spécifiée par un angle ou une direction préférée. Cet angle, si nécessaire, est le
troisième degré de liberté.
Les marques de référence en forme de croix, de cercles ou de lignes et les combinaisons des structures
spécifiées peuvent également être utilisées de cette manière.
4.2 Description des systèmes de coordonnées globales et locales
Le système de coordonnées de la surface optique comprend trois axes (X, Y, Z) perpendiculaires les
uns par rapport aux autres et suit la règle de la main droite (repère orthogonal droit). L’origine des
coordonnées locales de la structure diffractive doit être référencée par rapport au système de
coordonnées globales de la partie diffractive. Le système de coordonnées locales de la structure
diffractive a son origine sur la surface de base. Le système de coordonnées locales comporte trois axes
(X’, Y’, Z’) et suit également la règle de la main droite.
La direction de la coordonnée Z’ locale est parallèle à la normale de la surface de base locale à [X, Y]. La
direction Z’ locale indique l’axe de référence local de la structure diffractive, Y' et X' se trouvent dans le
plan tangentiel de la surface de base locale à X, Y. La Figure 1 montre le système de coordonnées de la
surface de base et le système de coordonnées locales de la structure diffractive.
4
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ISO 10110-16:2023(F)
La transformation des coordonnées générales doit être fournie conformément à l’ISO 10110-1. Une
restriction supplémentaire est que le système de coordonnées de la structure diffractive est situé sur la
surface de base de la partie optique.
a) Système de coordonnées cartésiennes b) Système de coordonnées polaires
NOTE L’origine du système de coordonnées locales est toujours sur la surface de base, deux coordonnées de
position sont done suffisantes pour décrire la position sur la surface de base. L’axe de référence est marqué Z, et
l’axe de référence local Z’.
Figure 1 — Système de coordonnées de la surface de base et de l’origine locale de la structure
diffractive
Si l’axe de référence global et l’axe de référence local ne sont pas identiques, une règle de transformation
des coordonnées doit être indiquée sur le dessin ou en complément du dessin optique. Cette règle de
transformation comprend un croquis de la partie optique où l’axe de référence local et l’axe de référence
global peuvent être vus (voir Figure 2). Deuxièmement, un tableau de calcul doit être fourni, qui décrit
mathématiquement la séquence de transformation (voir Tableau 1). Et, troisièmement, un ou plusieurs
tableaux comportant des points de données explicites doivent être fournis. L’objet de ces tableaux est
de confirmer le calcul correct de la transformation des coordonnées. Les tableaux indiquent clairement
à quelle surface et à quel axe de référence le tableau fait référence. Les types de surface sont définis
dans la Clause 3. Des exemples d’un tel tableau sont donnés dans les Tableaux 2 à 4. Si nécessaire, il est
possible de définir plusieurs axes de référence et plusieurs axes de référence locaux. Pour tous les axes
définis, une transformation des coordonnées doit être effectuée pour indiquer les positions correctes.
Si l’ordre de la transformation des coordonnées d’un axe à l’autre est important, l’ordre correct doit être
indiqué sur le dessin ou dans les tableaux.
NOTE Un type de tableau similaire est connu sous le nom de “tableau sagittal ”dans la communauté optique
et est également utilisé dans d’autres normes, par exemple, l’ISO 10110-12 sur les “surfaces asphériques” et
l’ISO 10110-19 sur les “surfaces générales”.
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ISO 10110-16:2023(F)
Légende
a
Axe de référence local.
b
Axe de référence.
Figure 2 — Systèmes de coordonnées sous forme d’image bidimensionnelle avec marqueurs
fléchés du système de coordonnées de la main droite
Tableau 1 — Exemple de tableau de transformation des coordonnées
Séquence de transformation: Transformation des coordonnées
1. Translation Translations Rotation autour des axes
2. rotation autour de l’axe Z mm degrés[°]
X Y Z X Y Z
3. rotation autour de l’axe Y
4. rotation autour de l’axe X
Axe de référence à axe de référence local n° 1
Axe de référence à axe de référence local n° 2
………….
Axe de référence à axe de référence local n°.
Tableau 2 — Tableau pour la coordonnée X’
Coordonnée X’ de la surface de base par rapport au système de coordonnées de référence local n° 1 [mm]
(paramètres provenant du système de coordonnées de référence)
Y ↓ X → … −20 −10 0 10 20 …
…
−20
−10
0
10
20
…
Tableau 3 — Tableau pour la coordonnée Y’
Coordonnée Y’ de la surface de base par rapport au système de coordonnées de référence local n° 1 [mm].
(paramètres provenant du système de coordonnées de référence)
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ISO 10110-16:2023(F)
TTabableleaauu 3 3 ((ssuuiitte)e)
Y ↓ X → … −20 −10 0 10 20 …
…
−20
−10
0
10
20
…
Tableau 4 — Tableau pour la coordonnée Z’
Coordonnée Z’ de la surface de base par rapport au système de coordonnées de référence local n° 1 [mm].
(paramètres provenant du système de coordonnées de référence)
Y ↓ X → … −20 −10 0 10 20 …
…
−20
−10
0
10
20
…
4.3 Convention de signe
Comme décrit dans des articles ultérieurs du présent document, les différentes structures diffractives
sont spécifiées par des équations mathématiques: Pour obtenir des spécifications claires de surface, les
conventions de signe suivantes pour les constantes, vecteurs et coefficients doivent être utilisées.
La flèche d'un point situé sur la surface diffractive est positive si elle se trouve dans la direction Z
positive depuis le plan XY, et négative si elle se trouve dans la direction Z négative depuis le plan XY.
5 Spécifications du dessin
5.1 Généralités
Les structures diffractives n’ont pas d’influence sur la forme et la taille. Elles supposent une modification
des propriétés et de la fonctionnalité de la surface optique, similaire à un revêtement optique. Les
structures diffractives doivent donc être indiquées par un symbole conformément au Tableau 5. La
combinaison des symboles du Tableau 5 sur la même surface est autorisée et souvent nécessaire.
Il est obligatoire de présenter une vue de face de chaque élément optique diffractif sur la surface
diffractive et au moins une vue latérale.
En outre, il convient que le dessin contienne un tableau définissant la forme de la surface aux points
de référence de la surface diffractive. Si la surface de base, qui porte la structure diffractive, n’est pas
plane ou sphérique, un tableau sagittal de cette surface de base doit également être donné sur le dessin.
Lorsqu’un tableau sagittal est fourni sur le dessin, il doit avoir un titre unique pour identifier la formule
mathématique à partir de laquelle les entrées du tableau sont calculées, et doit être clairement référencé
au système de coordonnées utilisé (X, Y, Z) et/ou (X', Y', Z') (voir Tableaux 1 à 4).
NOTE 1 Les points de référence recommandés sont les discontinuités, les points d’inflexion, les points
fiduciaires ou les points de référence. Par exemple, les positions de zones.
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ISO 10110-16:2023(F)
NOTE 2 La forme de surface diffractive est une combinaison de la surface de base et de la structure diffractive.
Par conséquent, le tableau sagittal de la surface de base n’est utilisé que pour la comparaison de descriptions
mathématiques. Il en va de même pour les tableaux sagittaux de la structure diffractive pure.
Une note doit être ajoutée au dessin indiquant la forme de description mathématique sélectionnée ou
un fichier de données correspondant avec les constantes, vecteurs et coefficients correspondants.
S'il n’existe pas de fichier de données pour l'échange des données entre la CAO et les autres systèmes,
la description mathématique doit être spécifiée sur le dessin. S'il existe un fichier de données pour
l'échange de données entre la CAO et les autres systèmes, il doit être spécifié sur le dessin en 2D de la
partie concernée à proximité de la surface diffractive. Un nom de fichier clair (par exemple, horodatage,
numéro de version) comprenant l'extension du fichier de données doit être fourni. Un exemple de la
représentation est indiqué en B.3. Les surfaces diffractives peuvent être fabriquées par différents outils
et technologies, mais ils ne sont pas soumis au présent document.
5.2 Symboles et abréviations
Tableau 5 — Symboles de marquage des structures diffractives sur les dessins
Symbole Signification
Structures diffractives
LG Réseau linéaire
CG Réseau circulaire concentrique
CGH Hologramme généré par ordinateur
TG Réseau de transmission
RG Réseau de réflexion
AG Réseau d’amplitude
SG Réseau de relief de surface
IG Réseau d’indice
5.3 Marquage et hachures
Si des structures diffractives sont spécifiées dans la partie du tableau, ce symbole doit être placé au
début de la spécification. Lorsque des structures diffractives sont spécifiées dans la partie du dessin, ce
symbole doit être situé à l’extérieur de l'élément et se trouver tangent à la surface structurée diffractive
(voir Figure 3). Il y a deux exceptions à cette règle, où le symbole doit être placé à l’intérieur de la surface
diffractive: les structures diffractives avec couche de laque à l’extérieur et les structures diffractives à
l’intérieur d’un ensemble optique (voir Figure 4).
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ISO 10110-16:2023(F)
Figure 3 — Marquage habituel d’une surface diffractive en vue latérale ou en coupe avec
symboles à l’extérieur
a) La surface réfractive se trouve sous b) La structure diffractive se situe
une couche de laque à l’hypoténuse du prisme droit d’un cube
diviseur de faisceau
Figure 4 — Marquage d’une surface diffractive en coupe avec symboles à l’intérieur
d’un élément optique
En vue de face chaque région diffractive doit être hachurée. Les réseaux de diffraction linéaires
doivent être hachurés par une hachure linéaire tracée parallèlement aux lignes réelles ou rainures de
la structure diffractive. Les réseaux circulaires doivent être représentés comme une hachure circulaire
concentrique, si possible. Sinon, ils doivent être représentés en hachure croisée. S’il existe plusieurs
régions diffractives, chaque région peut être marquée avec un numéro d’identification commençant par
1, puis le symbole ci-après peut suivre derrière un blanc de séparation (Figure 5).
Si le traitement optique est nécessaire pour atteindre AG ou IG, le s
...
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 10110-16
ISO/TC 172/SC 1 Secretariat: DIN
Voting begins on: Voting terminates on:
2022-05-18 2022-08-10
Optics and photonics — Preparation of drawings for
optical elements and systems —
Part 16:
Diffractive surfaces
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques —
Partie 16: Surfaces diffractives
ICS: 01.100.20; 37.020
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
This document is circulated as received from the committee secretariat.
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 10110-16:2022(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. © ISO 2022
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ISO/DIS 10110-16:2022(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
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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 on
the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below
or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/DIS 10110-16:2022(E)
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Coordinate systems.4
4.1 General . 4
4.2 Description of global and local coordinate systems . 4
4.3 Sign convention . 7
5 Drawing specifications. 7
5.1 General . 7
5.2 Symbols and abbreviations . 8
5.3 Marking and Hatching . . 8
5.4 Test regions . 10
5.5 Technological parameters: . . 11
5.6 Specification of the substrates . 11
5.6.1 Specification of surface form tolerances . 11
5.6.2 Specifications for wave front deformation tolerances .12
5.6.3 Specification of other optical tolerances .12
6 Data exchange .12
Annex A (informative) Classification of diffractive structures .14
Annex B (normative) The three most important types of diffractive structures .16
Bibliography .30
iii
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/DIS 10110-16:2022(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.
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.
iv
© ISO 2022 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 10110-16:2022(E)
Optics and photonics — Preparation of drawings for
optical elements and systems —
Part 16:
Diffractive surfaces
1 Scope
This document provides general methods of describing surfaces adding a diffractive optical function on
optical surfaces, such as planes, spheres, aspheres or general optical surfaces, in the ISO 10110 series,
which standardizes drawing indications for optical elements and systems. The subject of this document
is the presentation, description and dimensioning of diffractive surfaces in technical drawings. A
diffractive surface contains diffractive structures, which are very small structures on or in the surface,
, which use the wave properties of the light and work with diffraction and interference. The diffractive
optical function is realized by relief structures on or in the surface or by variations of the index of
refraction in the coating material. Diffractive surfaces may be also situated inside of optical assemblies.
This document does not apply to diffractive surfaces with random surface texture, for example stochastic
antireflective structures. Also not addressed by this document are all types of 3-dimensionally extended
diffractive structures: Bragg gratings, volume holograms (HOE) and acousto-optic modulators.
This document does not address the methods to test and qualify the specifications.
This document does not address tools and methods for manufacturing diffractive surfaces.
Due to the large variety of diffractive optical elements for many purposes, this document is divided
in several sub clauses. Common diffractive properties and specifications will be described in the
beginning of this document. Specific properties and specifications of several basic types are described
in the Annex to this document.
The three most applied types of diffractive structures are linear diffractive structures, concentric
circular structures and more complex computer generated diffractive structures.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 10110-1, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 1:
General
ISO 10110-5, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 5:
Surface form tolerances
ISO 10110-6, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 6:
Centring tolerances
ISO 10110-14, Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 14:
Wavefront deformation tolerance
ISO 15902, Optics and photonics — Diffractive optics — Vocabulary
1
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ISO/DIS 10110-16:2022(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 15902 and the following apply.
IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
3.1
diffractive structures
structures on or in the optical surface with which use the wave properties of light and work with
diffraction and interference
Note 1 to entry: This part of ISO 10110 does not include random surface textures or coatings which may also have
a diffractive optical function.
3.2
diffractive surface
surface of an optical element, which contains diffractive structures
3.3
diffractive region
single closed diffractive structured part of a diffractive surface
3.4
diffractive test region
used part of a diffractive region, where the desired specifications have to be valid
3.5
base surface
finished surface of the substrate before realizing diffractive structures
Note 1 to entry: The base surface is an intermediate surface state in the technological sequence, which may not
exist in some manufacturing processes.
3.6
diffraction grating
regular periodic diffractive structure, which is unambiguously mathematically describable
3.7
linear grating
diffraction grating with translation invariant profile in one dimension (which consists of parallel
straight equal lines or grooves)
3.8
circular grating
diffraction grating with rotational invariant profile (which consists of concentric circular lines or
grooves)
3.9
CGH
computer-generated hologram
diffractive optical element which is computer designed and fabricated under computer control
Note 1 to entry: Only 2-dimensional CGHs are addressed by this standard.
Note 2 to entry: Since CGH is a definition of a surface structure through a production technology, the resulting
diffractive structure can be a linear or circular grating. However, it can also be used to fabricate more complex
structures. In most cases when referring to a CGH, more complex diffractive structures are meant.
[SOURCE: ISO 15902:2019, 3.2.8]
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ISO/DIS 10110-16:2022(E)
3.10
transmission grating
diffraction grating, where incident light and diffracted light are situated on different sides
3.11
reflection grating
diffraction grating, where incident light and diffracted light are situated on the same side
3.12
amplitude grating
diffraction grating, which consists of lines of non-transparent material on or in the surface, which form
periodically light gaps
3.13
phase grating
diffraction grating, which works with periodically different retardation of the lightwaves
Note 1 to entry: Phase gratings are subclassified into surface relief gratings and index gratings.
3.14
surface relief grating
diffraction grating, which consists of periodically groves in the surface (periodically changing
thickness)
3.15
index grating
diffraction grating, which consists of a thin smooth coating on the surface with periodically changing
refractive index
3.16
DOE
DOE (diffractive optical element)
optical element for which the phenomenon of the diffraction of optical radiation is the operating
principle, usually characterized in terms of its periodic spatial structure
Note 1 to entry: All DOEs containing 2-dimensional diffractive structures are addressed by this standard.
Note 2 to entry: DOE is the generic term for all optical elements described by this standard.
[SOURCE: ISO 15902:2019, 3.2.1]
3.17
reference axis
theoretical axis of the base surface, given by the optical designer which does not depend on symmetries
of the base surface and which usually represents the centre of the optical path for the main function
Note 1 to entry: In the case of a rotationally invariant base surface the reference axis is the optical axis.
3.18
local reference axis
theoretical axis of the diffractive structure, given by the optical designer which does not depend on
symmetries of the diffractive structure
Note 1 to entry: The intersection point of the local reference axis with the base surface is the origin of the
coordinate system of the diffractive structure.
3.19
global coordinate system
coordinate system of the part
Note 1 to entry: Often, the coordinate system of the part is also the coordinate system of the base surface.
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Note 2 to entry: The global coordinate system notation is described in ISO 10110. It may be preferred to define
the global coordinate system origin to be the coordinate system origin of the base surface; e.g. the point of
intersection of the reference axis and the base surface.
3.20
local coordinate system
coordinate system of the diffractive surface
Note 1 to entry: The origin of the local coordinate system is the intersection point of the local reference axis with
the base surface, where the diffractive structure is located.
4 Coordinate systems
4.1 General
The diffractive structure is referenced with the coordinate systems used in the process chain, e.g.
to define centring tolerances according to ISO 10110-6. A diffractive structure can have 2 essential
coordinate systems as shown in Figure 1:
— The local coordinate system with the origin of the mathematical description of the diffractive
structure;
— The global coordinate system of the optical component (e.g.: the optical axis)
Specifications shall be available for the clear orientation of the local coordinate system of the diffractive
structure according to its position and orientation relative to the global coordinate system. A diffractive
structure has 2 or 3 degrees of freedom for referencing onto the base surface. Two lateral coordinates
specify the position of the origin of the diffractive structure with respect to the origin of the base
surface. A third lateral coordinate is not necessary, because diffractive structures are always located
onto the surface of the base surface. If the diffractive structure is rotationally variant, the azimuthal
orientation of the local coordinate system onto the base surface shall be specified by an angle or a
preferred direction. This angle, if necessary, is the third degree of freedom.
Reference marks in the form of crosses, circles, or lines and combinations of the specified structures
can also be specified in this way.
4.2 Description of global and local coordinate systems
The coordinate system of the optical surface consists of three axes (X, Y, Z) orthogonal to each other
and follows the right hand rule (right-handed system). The local coordinate origin of the diffractive
structure shall be referenced with respect to the global coordinate system of the diffractive part.
The local coordinate system of the diffractive structure has its origin onto the base surface. The local
coordinate system has three axes (X’, Y’, Z’) and follows also the right hand rule.
The direction of the local Z’ coordinate is parallel to the normal of the local base surface at [X, Y]. The
local Z’ direction indicates the local reference axis of the diffractive structure, Y' and X' lie within the
tangential plane of the local base surface at X, Y. Figure 1 shows the coordinate system of the base
surface and the local coordinate system of the diffractive structure.
The general coordinate transformation shall be done in accordance with ISO 10110-1. Further
restriction is that the coordinate system of the diffractive structure is located on the base surface of
the optical part.
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a) cartesian coordinate system b) polar coordinate system
Figure 1 — Coordinate system of the base surface and the local origin of the diffractive
structure. The origin of the local coordinate system is always on the base surface, therefore two
position coordinates are sufficient to describe the position on the base surface. The reference
axis is labelled with Z, the local reference axis is Z’
If global reference axis and local reference axis are not identical then a coordinate transformation rule
shall be indicated on the drawing or as a supplement to the optical drawing. This transformation rule
includes a sketch of the optical part where the local reference axis and the global reference axis can be
seen (Figure 2). Second a calculation table shall be given, which describes the transformation sequence
mathematically (Table 1). And third, one or more tables with explicit data points shall be given. The
purpose of these tables is to confirm the correct calculation of the coordinate transformation. The
tables shall state clearly to which surface and to which reference axis the table is referring to. The
surface types are defined in Section 3. Examples of such a table can be seen from Table 2 to Table 4.
If necessary it is allowed to define multiple reference axes and multiple local reference axes. For all
defined axes a coordinate transformation shall be given to indicate the correct positions. If the order
of the coordinate transformation from one axis to the next axis is important, the correct order shall be
indicated either on the drawing or in the tables.
NOTE A similar type of table is known as “sagitta table” in the optical community and also used in other
standards for example ISO 10110-12 on “aspherical surfaces” and ISO 10110-19 on “general surfaces”.
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Figure 2 — Coordinate systems as 2 dimensional image with right handed coordinate system
arrow markers (top: local reference axis; bottom: reference axis)
Table 1 — Example for a coordinate transformation table
Transformation sequence: Coordinate transformation
1. Translation Translations in [mm] Rotation around in [°]
X Y Z X Y Z
2. rot. around Z
3. rot. around Y
4. rot. around X
Reference axis to local ref. axis #1
Reference axis to local ref. axis #2
………….
Reference axis to local ref. axis #.
Table 2 — Table for X’ coordinate
X’ coordinate of the base surface with respect to local reference coordinate system #1 [mm] (parameters from
reference coordinate system)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
-20
-10
0
10
20
…
Table 3 — Table for Y’ coordinate
Y’ coordinate of the base surface with respect to local reference coordinate system #1 [mm]. (parameters
from reference coordinate system)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
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Table 3 (continued)
-20
-10
0
10
20
…
Table 4 — Table for Z’ coordinate
Z’ coordinate of the base surface with respect to local reference coordinate system #1 [mm]. (parameters
from reference coordinate system)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
-20
-10
0
10
20
…
4.3 Sign convention
As described in later clauses of this document, the various diffractive structures are specified by
mathematical equations. To achieve clear surface specifications, the following sign conventions for the
constants, vectors, and coefficients shall be used.
The sagitta of a point on the diffractive surface is positive if it lies in the positive Z direction from the
XY plane and negative if it lies in the negative Z direction from the XY plane.
5 Drawing specifications
5.1 General
Diffractive structures do not have influence on shape and size. They mean a modification of properties
and functionality of the optical surface, similar to an optical coating. Therefore, diffractive structures
shall be indicated with a symbol in accordance with Table 5. The combination of the symbols from
Table 5 at the same surface is allowed and often necessary.
It is mandatory to present each diffractive optical element in face view on the diffractive surface and at
least in one side view.
In addition, the drawing should contain a table defining the surface shape at reference points of the
diffractive surface. If the base surface, which carries the diffractive structure, is not spherical, then
also a sagitta table of this base surface shall be given on the drawing. When a sagitta table is given on
the drawing, it shall have an unique title to identify the mathematical formula from where the table
entries are calculated and shall be clearly referenced to the coordinate system used (X, Y, Z) and/or (X',
Y', Z'). (see Table 1 to Table 4)
NOTE 1 Recommended reference points are discontinuities, inflection point, fiducials or datum-points. For
example the zone positions.
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NOTE 2 The diffractive surface form is a combination of the base surface and the diffractive structure.
Therefore, the sagitta table of the base surface is only for comparison of mathematical descriptions. The same
applies for sagitta tables of the pure diffractive structure.
A note shall be added to the drawing indicating the selected form of mathematical description or a
corresponding data file with the corresponding constants, vectors, and coefficients.
If there is no data file for exchanging data between CAD and other systems, the mathematical description
shall be specified on the drawing. If there is a data file for exchanging data between CAD and other
systems, it shall be specified on the 2D drawing of the individual part near the diffractive surface. An
unambiguous file name (e.g. date stamp, version number) including data file extension shall be given.
An example of the representation is shown in Annex B.3. Diffractive surfaces can be manufactured by
various tools and technologies, however these are not subject of this standard.
5.2 Symbols and abbreviations
Table 5 — Symbols for marking of diffractive structures on drawings
Symbol Meaning
Diffractive structure
LG Linear grating
CG Concentric circular grating
CGH Computer generated hologram
TG Transmission grating
RG Reflection grating
AG Amplitude grating
SG Surface relief grating
IG Index grating
5.3 Marking and Hatching
In the side view the diffractive symbol has to be drawn outside at the diffractive surface (see Figure 3). If
diffractive structures are specified in the table field, this symbol shall be located at the beginning of the
specification. When diffractive structures are specified in the drawing field, this symbol shall be located
outside the element and tangent to the diffractively structured surface. There are two exceptions from
this rule, where the symbol has to be placed inside at the diffractive surface: Diffractive structures
with lacquer layer outside and diffractive structures inside of an optical assembly (see Figure 4).
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Figure 3 — Usual marking of a diffractive surface in side view with symbols on the outside.
Figure 4 — Marking of a diffractive surface in side view with symbols inside an optical element.
On the left, the diffractive surface is under a lacquer layer. On the right the diffractive structure
is at the hypotenuses of the right prism of a beam splitter cube.
In the face view each diffractive region has to be hatched. Linear diffraction gratings shall be hatched
with a linear hatch drawn parallel to the real lines or grooves of the diffractive structure. Circular
gratings shall be displayed as a concentric circular hatch, if possible. Otherwise it shall be displayed
as a cross hatch. If there is more than one diffractive region, each region can be marked with an
identification number beginning from 1, then behind a separation blank the next symbol may follow
(Figure 5).
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Figure 5 — Hatching, numbering and classification of several diffractive structures on
drawings
5.4 Test regions
A diffractive test region is the applicable part of a diffractive region, where the desired specifications
have to be valid. The optical surface containing diffractive structures may be subdivided in several
zones: Within the whole optical surface of the substrate smaller test regions may be defined. Within a
test region smaller coating regions can be located. Within a coating region smaller coating test regions
may be defined. Within a coating test region smaller diffractive regions can be located. And within
a diffractive region smaller diffractive test regions may be defined. Therefore it may be necessary to
create several drawings. For example:
— a drawing of the substrate with test regions and their specifications
— a coating drawing with coated regions, coating test regions and their specifications
— a diffractive drawing with diffractive regions, diffractive test regions and their specifications
Each diffractive region has to be hatched in the face view (for example see Figure 5) and may be verified
by measurements. Test regions inside the diffractive regions shall not be hatched differently for better
clarity (see Figure 6). The diameter of a circular diffractive region is called diffractive diameter and
may be indicated in drawings as ∅ .
#
The diameter of the effective aperture is called effective diameter and may be indicated in drawings as
øe. If no further test regions are specified, then øe shall be the diameter of the diffractive test region.
(see ISO 10110-1:2019, 5.6)
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ISO/DIS 10110-16:2022(E)
Figure 6 — Indication of the diffractive region and corresponding diffractive test region
The coordinate origin of the diffractive structure shall be indicated on the drawing. If the coordinate
origin of the diffractive structure is not the or
...
PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 10110-16
ISO/TC 172/SC 1 Secrétariat: DIN
Début de vote: Vote clos le:
2022-05-18 2022-08-10
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour
éléments et systèmes optiques —
Partie 16:
Surfaces diffractives
Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems —
Part 16: Diffractive surfaces
ICS: 01.100.20; 37.020
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET ISO/DIS 10110-16:2022(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
© ISO 2022
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
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ISO/DIS 10110‐16:2022(F)
ISO TC 172/SC 1/WG 2
ISO/DIS 10110-16:2022(F)
Date: 18/05/2022
Secrétariat: DIN
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes optiques —
Partie 16: Surfaces diffractives
Optics and photonics — Preparation of drawings for optical elements and systems — Part 16:
Diffractive surfaces
ICS: 01.100.20; 37.020
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2022
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
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ISO/DIS 10110‐16:2022(F)
Sommaire
Avant‐propos . 4
1 Domaine d’application . 5
2 Références normatives . 5
3 Termes et définitions . 6
4 Système de coordonnées . 8
4.1 Généralités . 8
4.2 Description des systèmes de coordonnées globales et locales . 9
4.3 Convention de signe . 11
dessin . 11
5 Spécifications du
5.1 Généralités . 11
5.2 Symboles et abréviations . 12
5.3 Marquage et hachures . 13
5.4 Zones d'essai . 14
5.5 Paramètres technologiques . 15
5.6 Spécification des substrats . 16
5.6.1 Spécification des tolérances de forme de surface . 16
5.6.2 Spécifications relatives aux tolérances de déformation du front d'onde . 16
5.6.3 Spécification d’autres tolérances optiques . 16
6 Échange de données. 16
Annex A (informative) Classification des structures diffractives . 18
Annex B (normative) Les trois types les plus importants de structures diffractives . 20
Bibliographie . 40
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ISO/DIS 10110‐16:2022(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 www.iso.org/iso/foreword.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 172, Optique et photonique, sous-
comité SC 1, Normes fondamentales.
Une liste de toutes les parties de la série de l’ISO 10110 se trouve sur le site Web de l’ISO.
Il convient que tout retour d’information ou question sur le présent document soit adressé à l’organisme
national de normalisation de l’utilisateur. Une liste complète de ces organismes peut être consultée à
l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv © ISO 2022 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 10110‐16:2022(F)
Optique et photonique — Indications sur les dessins pour
éléments et systèmes optiques — Partie 16: Surfaces diffractives
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des méthodes générales de description de surfaces ajoutant une fonction
optique diffractive sur des surfaces optiques, telles que des surfaces planes, sphériques, asphériques ou
optiques générales, dans la série de l’ISO 10110, qui normalise les indications sur les dessins pour
éléments et systèmes optiques. L’objet du présent document est la présentation, la description et le
dimensionnement des surfaces diffractives dans les dessins techniques. Une surface diffractive contient
des structures diffractives, qui sont de très petites structures sur ou dans la surface, qui utilisent les
propriétés ondulatoires de la lumière et opèrent par diffraction et interférence. La fonction optique
diffractive est réalisée par des structures en relief sur ou dans la surface ou par des variations de l’indice
de réfraction dans le matériau de revêtement. Des surfaces diffractives peuvent également être situées à
l’intérieur des ensembles optiques.
Le présent document ne s’applique pas aux surfaces diffractives à texture de surface aléatoire, par
exemple, les structures stochastiques anti-reflets. Le présent document ne traite pas non plus de tous les
types de structures diffractives étendues en 3 dimensions: miroir de Bragg, hologrammes de volume
(HOE) et cellule de Bragg optique intégrée.
Le présent document ne traite pas des méthodes d’essai et de qualification des spécifications.
Le présent document ne traite pas des outils et des méthodes de fabrication des surfaces diffractives.
En raison de la grande variété d’éléments optiques diffractifs à des fins diverses, le présent document est
divisé en plusieurs paragraphes. Les propriétés et spécifications diffractives courantes seront décrites au
début du présent document. Les propriétés spécifiques et les spécifications de plusieurs types de base
sont décrites dans l’Annexe du présent document.
Les trois types de structures diffractives les plus appliqués sont les structures diffractives linéaires, les
structures circulaires concentriques, et les structures diffractives plus complexes générées par
ordinateur.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables à son application. 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 10110-1, Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes
optiques — Partie 1: Généralités
ISO 10110-5, Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes
optiques — Partie 5: Tolérances de forme de surface
ISO 10110-6, Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes
optiques — Partie 6: Tolérances de centrage
ISO 10110-14, Optique et photonique — Indications sur les dessins pour éléments et systèmes
optiques — Partie 14: Tolérance de déformation du front d'onde
ISO 15902, Optique et photonique — Optique diffractive — Vocabulaire
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ISO/DIS 10110‐16:2022(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 15902 ainsi que les
suivants s'appliquent.
L'IEC tient à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https://www.iso.org/obp
3.1
structures diffractives
structures sur ou dans la surface optique qui utilisent les propriétés ondulatoires de la lumière et opèrent
par diffraction et interférence
Note 1 à l'article: Cette partie de l’ISO 10110 ne comprend pas les textures de surface aléatoires ou les revêtements
qui peuvent également avoir une fonction optique diffractive.
3.2
surface diffractive
surface d’un élément optique, qui contient des structures diffractives
3.3
région diffractive
partie diffractive structurée fermée unique d’une surface diffractive
3.4
région d'essai diffractive
partie utilisée d’une région diffractive, où les spécifications souhaitées doivent être valides
3.5
surface de base
surface finie du substrat avant réalisation de structures diffractives
Note 1 à l'article: La surface de base est un état de surface intermédiaire dans la séquence technologique, qui peut
ne pas exister dans certains procédés de fabrication.
3.6
mire de diffraction
structure diffractive périodique régulière, qui est mathématiquement descriptible sans ambiguïté
3.7
mire linéaire
mire de diffraction avec profil invariant par translation dans une dimension (constitué de lignes ou de
rainures parallèles droites égales)
3.8
réseau circulaire
réseau de diffraction avec profil rotatif invariant (constitué de lignes circulaires concentriques ou de
rainures)
6 © ISO 2022 – Tous droits réservés
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3.9
CGH
hologramme généré par ordinateur (CGH)
élément d'optique diffractive de synthèse conçu par ordinateur et dont la fabrication est contrôlée par
ordinateur
Note 1 à l'article: Seuls les CGH bidimensionnels sont traités par le présent document.
Note 2 à l'article: Puisque le CGH est une définition d’une structure de surface par une technologie de production, la
structure diffractive résultante peut être un réseau linéaire ou circulaire. Cependant, il peut également être utilisé
pour fabriquer des structures plus complexes. Dans la plupart des cas, lorsqu’on fait référence à un CGH, il s’agit de
structures diffractives plus complexes.
[SOURCE: ISO 15902:2019, 3.2.8]
3.10
réseau de transmission
réseau de diffraction, où la lumière incidente et la lumière diffractée sont situées sur des côtés différents
3.11
réseau de réflexion
réseau de diffraction, où la lumière incidente et la lumière diffractée sont situées sur le même côté
3.12
réseau d’amplitude
réseau de diffraction qui consiste en lignes de matériau non transparent sur ou dans la surface, qui
forment périodiquement des interstices lumineux
3.13
réseau de phase
réseau de diffraction, qui opère avec un retard périodiquement différent des ondes lumineuses
Note 1 à l'article: Les réseaux de phase sont subdivisées en réseaux de relief de surface et en réseaux d’indice.
3.14
réseau de relief de surface
réseau de diffraction, qui consiste en rainures périodiques dans la surface (épaisseur changeante
périodiquement)
3.15
réseau d’indice
réseau de diffraction, qui consiste en un revêtement lisse mince sur la surface avec indice de réfraction
changeant périodiquement
3.16
DOE
DOE (élément d'optique diffractive)
élément optique pour lequel le phénomène de diffraction des radiations optiques est le principe opérant,
et qui est généralement caractérisé en fonction de sa structure spatiale périodique
Note 1 à l'article: Tous les DOE contenant des structures diffractives bidimensionnelles sont traitées par le présent
document.
Note 2 à l'article: DOE est le terme générique pour tous les éléments optiques décrits par le présent document.
[SOURCE: ISO 15902:2019, 3.2.1]
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ISO/DIS 10110‐16:2022(F)
3.17
axe de référence
axe théorique de la surface de base, donné par le concepteur optique qui ne dépend pas des symétries de
la surface et qui représente généralement le centre du chemin optique pour la fonction principale
Note 1 à l'article: Dans le cas d’une surface de base invariante en rotation, l’axe de référence est l’axe optique.
3.18
axe de référence local
axe théorique de la structure diffractive, donné par le concepteur optique qui ne dépend pas des
symétries de la structure diffractive
Note 1 à l'article: Le point d’intersection de l’axe de référence local avec la surface de base est l’origine du système
de coordonnées de la structure diffractive.
3.19
système de coordonnées globales
système de coordonnées de la pièce
Note 1 à l'article: Souvent, le système de coordonnées de la pièce est aussi le système de coordonnées de la surface
de base.
Note 2 à l'article: La notation globale du système de coordonnées est décrite dans l’ISO 10110. Il est préférable de
définir l’origine du système de coordonnées globales comme étant l’origine du système de coordonnées de la surface
de base, p. ex., le point d’intersection de l’axe de référence et de la surface de base.
3.20
système de coordonnées locales
système de coordonnées de la surface diffractive
Note 1 à l'article: L’origine du système de coordonnées locales est le point d’intersection de l’axe de référence local
avec la surface de base, où se trouve la structure diffractive.
4 Système de coordonnées
4.1 Généralités
La structure diffractive est référencée avec le système de coordonnées utilisé dans la chaîne de processus,
p. ex., pour définir des tolérances de centrage selon l’ISO 10110-6. Une structure diffractive peut avoir 2
systèmes de coordonnées indispensables, comme illustré à la Figure 1:
— le système de coordonnées locale utilisé pour définir le modèle mathématique de la structure
diffractive;
— Le système de coordonnées globales du composant optique (p. ex., l’axe optique)
Des spécifications doivent être disponibles pour l’orientation claire du système de coordonnées locales
de la structure diffractive en fonction de sa position et de son orientation par rapport au système de
coordonnées globales. Une structure diffractive a 2 ou 3 degrés de liberté pour le référencement sur la
surface de base. Deux coordonnées latérales précisent la position de l’origine de la structure diffractive
par rapport à l’origine de la surface de base. Une troisième coordonnée latérale n’est pas nécessaire, car
les structures diffractives sont toujours situées sur la surface de la surface de base. Si la structure
diffractive est variante en rotation, l’orientation azimutale du système de coordonnées locales sur la
surface de base doit être spécifiée par un angle ou une direction préférée. Cet angle, si nécessaire, est le
troisième degré de liberté.
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Les marques de référence en forme de croix, de cercles ou de lignes et les combinaisons des structures
spécifiées peuvent également être utilisées de cette manière.
4.2 Description des systèmes de coordonnées globales et locales
Le système de coordonnées de la surface optique comprend trois axes (X, Y, Z) perpendiculaires les uns
par rapport aux autres et suit la règle de la main droite (repère orthogonal droit). L’origine des
coordonnées locales de la structure diffractive doit être référencée par rapport au système de
coordonnées globales de la partie diffractive. Le système de coordonnées locales de la structure
diffractive a son origine sur la surface de base. Le système de coordonnées locales comporte trois axes
(X’, Y’, Z’) et suit également la règle de la main droite.
La direction de la coordonnée Z’ locale est parallèle à la normale de la surface de base locale à [X, Y]. La
direction Z’ locale indique l’axe de référence local de la structure diffractive, Y' et X' se trouvent dans le
plan tangentiel de la surface de base locale à X, Y. La Figure 1 montre le système de coordonnées de la
surface de base et le système de coordonnées locales de la structure diffractive.
La transformation des coordonnées générales doit être fournie conformément à l’ISO 10110-1. Une autre
restriction est que le système de coordonnées de la structure diffractive est situé sur la surface de base
de la partie optique.
a) Système de coordonnées cartésiennes b)Système de coordonnées polaires
Figure 1 — Système de coordonnées de la surface de base et de l’origine locale de la structure
diffractive. L’origine du système de coordonnées locales est toujours sur la surface de base; deux
coordonnées de position sont donc suffisantes pour décrire la position sur la surface de base.
L’axe de référence est marqué Z, l’axe de référence local Z’
Si l’axe de référence global et l’axe de référence local ne sont pas identiques, une règle de transformation
des coordonnées doit être indiquée sur le dessin ou en complément du dessin optique. Cette règle de
transformation comprend un croquis de la partie optique où l’axe de référence local et l’axe de référence
global peuvent être vus (Figure 2). Deuxièmement, un tableau de calcul doit être fourni, qui décrit
mathématiquement la séquence de transformation (Tableau 1). Et, troisièmement, un ou plusieurs
tableaux comportant des points de données explicites doivent être fournis. L’objet de ces tableaux est de
confirmer le calcul correct de la transformation des coordonnées. Les tableaux indiquent clairement à
quelle surface et à quel axe de référence le tableau fait référence. Les types de surface sont définis dans
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la Section 3. Des exemples d’un tel tableau sont donnés dans les Tableaux 2 à 4. Si nécessaire, il est
possible de définir plusieurs axes de référence et plusieurs axes de référence locaux. Pour tous les axes
définis, une transformation des coordonnées doit être effectuée pour indiquer les positions correctes. Si
l’ordre de la transformation des coordonnées d’un axe à l’autre est important, l’ordre correct doit être
indiqué sur le dessin ou dans les tableaux.
NOTE Un type de tableau similaire est connu sous le nom de “tableau sagittal”dans la communauté optique et est
également utilisé dans d’autres normes, par exemple, l’ISO 10110-12 sur les “surfaces asphériques” et
l’ISO 10110-19 sur les “surfaces générales”.
Figure 2 — Systèmes de coordonnées sous forme d’image bidimensionnelle avec marqueurs
fléchés du système de coordonnées de la main droite (en haut: axe de référence local; en bas: axe
de référence)
Tableau 1 — Exemple de tableau de transformation des coordonnées
Séquence de transformation: Transformation des coordonnées
1. Translation Translations en [mm] Rotation autour des axes en [°]
2. rotation autour de l’axe Z
X Y Z X Y Z
3. rotation autour de l’axe Y
4. rotation autour de l’axe X
Axe de référence à axe de référence local
n° 1
Axe de référence à axe de référence local
n° 2
………….
Axe de référence à axe de référence local
n°.
Tableau 2 — Tableau de la coordonnée X’
Coordonnée X’ de la surface de base par rapport au système de coordonnées de référence local n° 1
[mm] (paramètres provenant du système de coordonnées de référence)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
-20
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-10
0
10
20
…
Tableau 3 — Tableau de la coordonnée Y’
Coordonnée Y’ de la surface de base par rapport au système de coordonnées de référence local n° 1
[mm]. (paramètres provenant du système de coordonnées de référence)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
-20
-10
0
10
20
…
Tableau 4 — Tableau de la coordonnée Z’
Coordonnée Z’ de la surface de base par rapport au système de coordonnées de référence local n° 1
[mm]. (paramètres provenant du système de coordonnées de référence)
Y ↓ X → … -20 -10 0 10 20 …
…
-20
-10
0
10
20
…
4.3 Convention de signe
Comme décrit dans des articles ultérieurs du présent document, les différentes structures diffractives
sont spécifiées par des équations mathématiques: Pour obtenir des spécifications claires de surface, les
conventions de signe suivantes pour les constantes, vecteurs et coefficients doivent être utilisées:
La flèche d'un point situé sur la surface diffractive est positive si elle se trouve dans la direction Z positive
depuis le plan XY, et négative si elle se trouve dans la direction Z négative depuis le plan XY.
5 Spécifications du dessin
5.1 Généralités
Les structures diffractives n’ont pas d’influence sur la forme et la taille. Elles supposent une modification
des propriétés et de la fonctionnalité de la surface optique, similaire à un revêtement optique. Les
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structures diffractives doivent donc être indiquées par un symbole conformément au Tableau 5. La
combinaison des symboles du Tableau 5 sur la même surface est autorisée et souvent nécessaire.
Il est obligatoire de présenter une vue de face de chaque élément optique diffractif sur la surface
diffractive et au moins une vue latérale.
En outre, il convient que le dessin contienne un tableau définissant la forme de la surface aux points de
référence de la surface diffractive. Si la surface de base, qui porte la structure diffractive, n’est pas
sphérique, un tableau sagittal de cette surface de base doit également être donné sur le dessin. Lorsqu’un
tableau sagittal est fourni sur le dessin, il doit avoir un titre unique pour identifier la formule
mathématique à partir de laquelle les entrées du tableau sont calculées, et doit être clairement référencé
au système de coordonnées utilisé (X, Y, Z) et/ou (X', Y', Z'). (voir Tableaux 1 à 4)
NOTE 1 Les points de référence recommandés sont les discontinuités, les points d’inflexion, les points fiduciaires
ou les points de référence. Par exemple, les positions de zones.
NOTE 2 La forme de surface diffractive est une combinaison de la surface de base et de la structure diffractive. Par
conséquent, le tableau sagittal de la surface de base n’est utilisé que pour la comparaison de descriptions
mathématiques. Il en va de même pour les tableaux sagittaux de la structure diffractive pure.
Une note doit être ajoutée au dessin indiquant la forme de description mathématique sélectionnée ou un
fichier de données correspondant avec les constantes, vecteurs et coefficients correspondants.
S'il n’existe pas de fichier de données pour l'échange des données entre la CAO et les autres systèmes, la
description mathématique doit être spécifiée sur le dessin. S'il existe un fichier de données pour l'échange
de données entre la CAO et les autres systèmes, il doit être spécifié sur le dessin en 2D de la partie
concernée à proximité de la surface diffractive. Un nom de fichier clair (par exemple, horodatage, numéro
de version) comprenant l'extension du fichier de données doit être fourni. Un exemple de la
représentation est indiqué dans l’Annexe B.3. Les surfaces diffractives peuvent être fabriquées par
différents outils et technologies, mais ils ne sont pas soumis au présent document.
5.2 Symboles et abréviations
Tableau 5 — Symboles de marquage des structures diffractives sur les dessins
Symbole Signification
Structures diffractives
LG Réseau linéaire
CG Réseau circulaire concentrique
CGH Hologramme généré par ordinateur
TG Réseau de transmission
RG Réseau de réflexion
AG Réseau d’amplitude
SG Réseau de relief de surface
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Symbole Signification
IG Réseau d’indice
5.3 Marquage et hachures
Sur la vue latérale, le symbole diffractif doit être dessiné à l’extérieur de la surface diffractive (voir
Figure 3). Si des structures diffractives sont spécifiées dans la partie du tableau, ce symbole doit être
placé au début de la spécification. Lorsque des structures diffractives sont spécifiées dans la partie du
dessin, ce symbole doit être situé à l’extérieur de l'élément et se trouver tangent à la surface structurée
diffractive. Il y a deux exceptions à cette règle, où le symbole doit être placé à l’intérieur de la surface
diffractive: les structures diffractives avec couche de laque à l’extérieur et les structures diffractives à
l’intérieur d’un ensemble optique (voir Figure 4).
Figure 3 — Marquage habituel d’une surface diffractive en vue latérale avec symboles à
l’extérieur
Figure 4 — Marquage d’une surface diffractive en vue latérale avec symboles à l’intérieur d’un
élément optique. Sur la gauche, la surface réfractive se trouve sous une couche de laque. Sur la
droite, la structure diffractive se situe à l’hypoténuse du prisme droit d’un cube diviseur de
faisceau
En vue de face chaque région diffractive doit être hachurée. Les réseaux de diffraction linéaires doivent
être hachurés par une hachure linéaire tracée parallèlement aux lignes réelle
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.