【儀表網(wǎng) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)】近日，由中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所 、中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所 、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院 、中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院 、中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 、中國計量科學(xué)研究院 、浙江舜宇光學(xué)有限公司 、長春奧普光電技術(shù)股份有限公司 、蘇州慧利儀器有限責(zé)任公司 、舟山市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測研究院 、蘇州一光儀器有限公司 、成都科奧達(dá)光電技術(shù)有限公司等單位起草的國家標(biāo)準(zhǔn)計劃《光學(xué)系統(tǒng)波前像差的測定 夏克-哈特曼光電測量法》征求意見稿發(fā)布，開始公開征求意見。截止時間2023年4月17日。
 

　　從空間望遠(yuǎn)鏡到光刻物鏡，光學(xué)成像質(zhì)量需求越來越高，對核心部件光學(xué)鏡頭的精度要求也越來越高。光學(xué)系統(tǒng)的波前像差是評價光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的核心參數(shù)，用于直觀判定光學(xué)鏡頭是否滿足研制和使用的要求。夏克-哈特曼光電測量法測量光學(xué)系統(tǒng)波前像差具有大的動態(tài)范圍，實時顯示光學(xué)系統(tǒng)波前像差的數(shù)字化測量結(jié)果，環(huán)境適應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，可以在實驗室以及車間、生產(chǎn)線等環(huán)境下使用。
 

　　夏克-哈特曼波前測量方法是是光學(xué)系統(tǒng)波前像差工業(yè)化數(shù)字化檢測的主要發(fā)展方向。隨著國內(nèi)光學(xué)像差數(shù)字化檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，很多光學(xué)加工或檢測部門引進(jìn)了數(shù)字夏克-哈特曼波前傳感器用于波前像差的檢測。但由于缺乏夏克-哈特曼波前傳感器測量波前像差方面相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，各企業(yè)均按照夏克-哈特曼傳感器生產(chǎn)廠家的使用說明或根據(jù)個人的理解進(jìn)行測試，導(dǎo)致夏克-哈特曼光電測量法測量結(jié)果一致性差，可靠性低等問題。
 

　　目前國內(nèi)外均有夏克-哈特曼光電測量設(shè)備在應(yīng)用，國內(nèi)在此領(lǐng)域的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國際同等水平，但國內(nèi)和國際上均沒有相應(yīng)的測量方法標(biāo)準(zhǔn)，亟需制定光學(xué)系統(tǒng)波前像差的夏克-哈特曼傳感器光電測量方法標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范使用夏克-哈特曼方法進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)波像差的數(shù)字化檢測，填補(bǔ)國內(nèi)在光學(xué)系統(tǒng)波前像差的夏克-哈特曼傳感器光電測量上的空白。
 

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。
 

　　本文件描述了采用夏克-哈特曼光電測量法測量光學(xué)系統(tǒng)波前像差的原理、測量條件、設(shè)備及裝置、測量步驟、測量數(shù)據(jù)處理、精密度和測量報告。本文件適用于采用夏克-哈特曼光電測量法測量光學(xué)系統(tǒng)波前像差的測試，也適用于采用夏克-哈特曼光電測量法測量光學(xué)零件面形偏差的測試。
 

　　原理：
 

　　夏克-哈特曼光電測量法：
 

　　利用陣列聚焦器件(一種微光學(xué)陣列透鏡或者微光學(xué)陣列光柵加會聚透鏡)將光束孔徑分割成若干子孔徑，并在探測器上聚焦形成多個光斑(實際像點(diǎn))。通過光斑坐標(biāo)計算得到光斑相對于微透鏡焦點(diǎn)(理論像點(diǎn))的偏移量。通過計算光斑的相對偏移量獲得入射波前對應(yīng)到每個子孔徑上的斜率。按照每一個子孔徑內(nèi)波前的斜率信息，進(jìn)行波前重構(gòu)，得到全孔徑上的波前相位分布。
 

　　自準(zhǔn)直法：
 

　　采用自準(zhǔn)直法進(jìn)行測量時，平行光通過被測光學(xué)系統(tǒng)后被反射，反射光束包含被測件的面形誤差信息，該反射光束作為入射光束，平行入射到夏克-哈特曼波前像差測量儀。光路經(jīng)過兩次待測系統(tǒng)，得到的測量結(jié)果是光學(xué)系統(tǒng)波前像差的兩倍。
 

　　直接測量法：
 

　　采用直接法進(jìn)行測量時，夏克-哈特曼波前像差測量儀輸出的平行光通過被測光學(xué)系統(tǒng)后直接進(jìn)入夏克-哈特曼波前像差測量儀的夏克-哈特曼傳感器，測量結(jié)果即為光學(xué)系統(tǒng)的波前像差。
 

　　測量環(huán)境：
 

　　測量環(huán)境的要求如下：a) 應(yīng)在常壓條件下，無振動干擾、無陽光直射的室內(nèi)進(jìn)行；b) 相對濕度：不大于 75%；c) 溫度：20℃±2℃，溫度 24h 內(nèi)變化量≤±1℃。
 

　　當(dāng)測量環(huán)境不能滿足此要求時，應(yīng)將在此環(huán)境下對測量設(shè)備進(jìn)行校驗，并將測量樣品放置于測量環(huán)境中進(jìn)行等溫調(diào)節(jié)，并應(yīng)在測量報告中注明測量環(huán)境情況。
 

　　樣品：
 

　　樣品的要求如下：a) 表面應(yīng)潔凈無塵土顆粒及其他污物；b) 口徑應(yīng)小于夏克-哈特曼波前像差測量儀的測量口徑；c) 應(yīng)在測試環(huán)境中進(jìn)行等溫調(diào)節(jié)至少2h。
 

　　測量前準(zhǔn)備：
 

　　測量前準(zhǔn)備工作如下：a) 查看測量設(shè)備的檢定情況。若檢定已超過有效期，應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)鏡校驗設(shè)備；b) 若測量設(shè)備工作環(huán)境發(fā)生變化，應(yīng)將測量設(shè)備及輔助鏡頭在測量環(huán)境中靜置 24h 以上；c) 確認(rèn)樣品信息及并將樣品進(jìn)行同環(huán)境靜置；d) 選擇適合的測量方法及輔助鏡頭；e) 記錄測量環(huán)境溫度、濕度、氣壓以及樣品同環(huán)境靜置情況。
 

　　測量與數(shù)據(jù)的判定：
 

　　測量與數(shù)據(jù)判定過程如下：a) 調(diào)整被測樣品的位置，使測量光斑理想聚焦在每個子孔徑中心，不應(yīng)有落在邊線上的情況；b) 通過檢查數(shù)據(jù)的兩維顯示，確認(rèn)被測樣品的顯示是否完整，若不完整，應(yīng)查找原因并重新測試；c) 每間隔一段時間(不少于 1s)記錄一組測量數(shù)據(jù)，重復(fù)記錄 j(j≥10)組測量數(shù)據(jù)。
 

　　測量報告：
 

　　測量報告應(yīng)包含：a) 測量樣品狀況及測量項目；b) 測量狀態(tài)：測量時間、地點(diǎn)；c) 測量設(shè)備參數(shù)：設(shè)備型號、最大測量口徑、工作波長以及采樣分辨率等；d) 測量參數(shù)設(shè)置：波前重構(gòu)的方法；e) 測量結(jié)果：波形圖、PV/RMS 數(shù)值及精密度、測量口徑等；f) 與本文件的任何偏離，或任何影響測量結(jié)果的因素。