【儀表網 行業標準】近日，由中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所 、中國科學院光電技術研究所 、中國標準化研究院 、中國科學院空天信息創新研究院 、中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 、中國計量科學研究院 、浙江舜宇光學有限公司 、長春奧普光電技術股份有限公司 、蘇州慧利儀器有限責任公司 、舟山市質量技術監督檢測研究院 、蘇州一光儀器有限公司 、成都科奧達光電技術有限公司等單位起草的國家標準計劃《光學系統波前像差的測定 夏克-哈特曼光電測量法》征求意見稿發布，開始公開征求意見。截止時間2023年4月17日。
 

　　從空間望遠鏡到光刻物鏡，光學成像質量需求越來越高，對核心部件光學鏡頭的精度要求也越來越高。光學系統的波前像差是評價光學系統成像質量的核心參數，用于直觀判定光學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系統波前像差具有大的動態范圍，實時顯示光學系統波前像差的數字化測量結果，環境適應好等優點，可以在實驗室以及車間、生產線等環境下使用。
 

　　夏克-哈特曼波前測量方法是是光學系統波前像差工業化數字化檢測的主要發展方向。隨著國內光學像差數字化檢測技術的不斷發展，很多光學加工或檢測部門引進了數字夏克-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標準，各企業均按照夏克-哈特曼傳感器生產廠家的使用說明或根據個人的理解進行測試，導致夏克-哈特曼光電測量法測量結果一致性差，可靠性低等問題。
 

　　目前國內外均有夏克-哈特曼光電測量設備在應用，國內在此領域的產品技術指標已經達到國際同等水平，但國內和國際上均沒有相應的測量方法標準，亟需制定光學系統波前像差的夏克-哈特曼傳感器光電測量方法標準，規范使用夏克-哈特曼方法進行光學系統波像差的數字化檢測，填補國內在光學系統波前像差的夏克-哈特曼傳感器光電測量上的空白。
 

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《標準化工作導則 第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起草。
 

　　本文件描述了采用夏克-哈特曼光電測量法測量光學系統波前像差的原理、測量條件、設備及裝置、測量步驟、測量數據處理、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系統波前像差的測試，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(一種微光學陣列透鏡或者微光學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)。通過光斑坐標計算得到光斑相對于微透鏡焦點(理論像點)的偏移量。通過計算光斑的相對偏移量獲得入射波前對應到每個子孔徑上的斜率。按照每一個子孔徑內波前的斜率信息，進行波前重構，得到全孔徑上的波前相位分布。
 

　　自準直法：
 

　　采用自準直法進行測量時，平行光通過被測光學系統后被反射，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。光路經過兩次待測系統，得到的測量結果是光學系統波前像差的兩倍。
 

　　直接測量法：
 

　　采用直接法進行測量時，夏克-哈特曼波前像差測量儀輸出的平行光通過被測光學系統后直接進入夏克-哈特曼波前像差測量儀的夏克-哈特曼傳感器，測量結果即為光學系統的波前像差。
 

　　測量環境：
 

　　測量環境的要求如下：a) 應在常壓條件下，無振動干擾、無陽光直射的室內進行；b) 相對濕度：不大于 75%；c) 溫度：20℃±2℃，溫度 24h 內變化量≤±1℃。
 

　　當測量環境不能滿足此要求時，應將在此環境下對測量設備進行校驗，并將測量樣品放置于測量環境中進行等溫調節，并應在測量報告中注明測量環境情況。
 

　　樣品：
 

　　樣品的要求如下：a) 表面應潔凈無塵土顆粒及其他污物；b) 口徑應小于夏克-哈特曼波前像差測量儀的測量口徑；c) 應在測試環境中進行等溫調節至少2h。
 

　　測量前準備：
 

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

　　測量與數據的判定：
 

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

　　測量報告：
 

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