《光学系统波前像差的测定 夏克-哈特曼光电测量法》征求意见
- 2023/2/17 9:12:15 22520
- 来源：仪表网
【仪表网 行业标准】近日，由中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 、中国科学院光电技术研究所 、中国标准化研究院 、中国科学院空天信息创新研究院 、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 、中国计量科学研究院 、浙江舜宇光学有限公司 、长春奥普光电技术股份有限公司 、苏州慧利仪器有限责任公司 、舟山市质量技术监督检测研究院 、苏州一光仪器有限公司 、成都科奥达光电技术有限公司等单位起草的国家标准计划《光学系统波前像差的测定 夏克-哈特曼光电测量法》征求意见稿发布，开始公开征求意见。截止时间2023年4月17日。
从空间望远镜到光刻物镜，光学成像质量需求越来越高，对核心部件光学镜头的精度要求也越来越高。光学系统的波前像差是评价光学系统成像质量的核心参数，用于直观判定光学镜头是否满足研制和使用的要求。夏克-哈特曼光电测量法测量光学系统波前像差具有大的动态范围，实时显示光学系统波前像差的数字化测量结果，环境适应好等优点，可以在实验室以及车间、生产线等环境下使用。
夏克-哈特曼波前测量方法是是光学系统波前像差工业化数字化检测的主要发展方向。随着国内光学像差数字化检测技术的不断发展，很多光学加工或检测部门引进了数字夏克-哈特曼波前传感器用于波前像差的检测。但由于缺乏夏克-哈特曼波前传感器测量波前像差方面相关标准，各企业均按照夏克-哈特曼传感器生产厂家的使用说明或根据个人的理解进行测试，导致夏克-哈特曼光电测量法测量结果一致性差，可靠性低等问题。
目前国内外均有夏克-哈特曼光电测量设备在应用，国内在此领域的产品技术指标已经达到国际同等水平，但国内和国际上均没有相应的测量方法标准，亟需制定光学系统波前像差的夏克-哈特曼传感器光电测量方法标准，规范使用夏克-哈特曼方法进行光学系统波像差的数字化检测，填补国内在光学系统波前像差的夏克-哈特曼传感器光电测量上的空白。
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件描述了采用夏克-哈特曼光电测量法测量光学系统波前像差的原理、测量条件、设备及装置、测量步骤、测量数据处理、精密度和测量报告。本文件适用于采用夏克-哈特曼光电测量法测量光学系统波前像差的测试，也适用于采用夏克-哈特曼光电测量法测量光学零件面形偏差的测试。
原理：
夏克-哈特曼光电测量法：
利用阵列聚焦器件(一种微光学阵列透镜或者微光学阵列光栅加会聚透镜)将光束孔径分割成若干子孔径，并在探测器上聚焦形成多个光斑(实际像点)。通过光斑坐标计算得到光斑相对于微透镜焦点(理论像点)的偏移量。通过计算光斑的相对偏移量获得入射波前对应到每个子孔径上的斜率。按照每一个子孔径内波前的斜率信息，进行波前重构，得到全孔径上的波前相位分布。
自准直法：
采用自准直法进行测量时，平行光通过被测光学系统后被反射，反射光束包含被测件的面形误差信息，该反射光束作为入射光束，平行入射到夏克-哈特曼波前像差测量仪。光路经过两次待测系统，得到的测量结果是光学系统波前像差的两倍。
直接测量法：
采用直接法进行测量时，夏克-哈特曼波前像差测量仪输出的平行光通过被测光学系统后直接进入夏克-哈特曼波前像差测量仪的夏克-哈特曼传感器，测量结果即为光学系统的波前像差。
测量环境：
测量环境的要求如下：a) 应在常压条件下，无振动干扰、无阳光直射的室内进行；b) 相对湿度：不大于 75%；c) 温度：20℃±2℃，温度 24h 内变化量≤±1℃。
当测量环境不能满足此要求时，应将在此环境下对测量设备进行校验，并将测量样品放置于测量环境中进行等温调节，并应在测量报告中注明测量环境情况。
样品：
样品的要求如下：a) 表面应洁净无尘土颗粒及其他污物；b) 口径应小于夏克-哈特曼波前像差测量仪的测量口径；c) 应在测试环境中进行等温调节至少2h。
测量前准备：
测量前准备工作如下：a) 查看测量设备的检定情况。若检定已超过有效期，应采用标准镜校验设备；b) 若测量设备工作环境发生变化，应将测量设备及辅助镜头在测量环境中静置 24h 以上；c) 确认样品信息及并将样品进行同环境静置；d) 选择适合的测量方法及辅助镜头；e) 记录测量环境温度、湿度、气压以及样品同环境静置情况。
测量与数据的判定：
测量与数据判定过程如下：a) 调整被测样品的位置，使测量光斑理想聚焦在每个子孔径中心，不应有落在边线上的情况；b) 通过检查数据的两维显示，确认被测样品的显示是否完整，若不完整，应查找原因并重新测试；c) 每间隔一段时间(不少于 1s)记录一组测量数据，重复记录 j(j≥10)组测量数据。
测量报告：
测量报告应包含：a) 测量样品状况及测量项目；b) 测量状态：测量时间、地点；c) 测量设备参数：设备型号、最大测量口径、工作波长以及采样分辨率等；d) 测量参数设置：波前重构的方法；e) 测量结果：波形图、PV/RMS 数值及精密度、测量口径等；f) 与本文件的任何偏离，或任何影响测量结果的因素。
更多详情请见附件。
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