【儀表網(wǎng) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)】近日，由中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所 、中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所 、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院 、中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院 、中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所 、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院 、浙江舜宇光學(xué)有限公司 、長(zhǎng)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(cè)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃《光學(xué)系統(tǒng)波前像差的測(cè)定 夏克-哈特曼光電測(cè)量法》征求意見稿發(fā)布，開始公開征求意見。截止時(shí)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(duì)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(píng)價(jià)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(cè)量法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)波前像差具有大的動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)時(shí)顯示光學(xué)系統(tǒng)波前像差的數(shù)字化測(cè)量結(jié)果，環(huán)境適應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)，可以在實(shí)驗(yàn)室以及車間、生產(chǎn)線等環(huán)境下使用。
 

　　夏克-哈特曼波前測(cè)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(cè)的主要發(fā)展方向。隨著國(guó)內(nèi)光學(xué)像差數(shù)字化檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多光學(xué)加工或檢測(cè)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(cè)。但由于缺乏夏克-哈特曼波前傳感器測(cè)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(gè)人的理解進(jìn)行測(cè)試，導(dǎo)致夏克-哈特曼光電測(cè)量法測(cè)量結(jié)果一致性差，可靠性低等問題。
 

　　目前國(guó)內(nèi)外均有夏克-哈特曼光電測(cè)量設(shè)備在應(yīng)用，國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同等水平，但國(guó)內(nèi)和國(guó)際上均沒有相應(yīng)的測(cè)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(cè)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(cè)，填補(bǔ)國(guó)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(cè)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(cè)量法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)波前像差的原理、測(cè)量條件、設(shè)備及裝置、測(cè)量步驟、測(cè)量數(shù)據(jù)處理、精密度和測(cè)量報(bào)告。本文件適用于采用夏克-哈特曼光電測(cè)量法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)波前像差的測(cè)試，也適用于采用夏克-哈特曼光電測(cè)量法測(cè)量光學(xué)零件面形偏差的測(cè)試。
 

　　原理：
 

　　夏克-哈特曼光電測(cè)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(huì)聚透鏡)將光束孔徑分割成若干子孔徑，并在探測(cè)器上聚焦形成多個(gè)光斑(實(shí)際像點(diǎn))。通過光斑坐標(biāo)計(jì)算得到光斑相對(duì)于微透鏡焦點(diǎn)(理論像點(diǎn))的偏移量。通過計(jì)算光斑的相對(duì)偏移量獲得入射波前對(duì)應(yīng)到每個(gè)子孔徑上的斜率。按照每一個(gè)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(cè)量時(shí)，平行光通過被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)后被反射，反射光束包含被測(cè)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(cè)量?jī)x。光路經(jīng)過兩次待測(cè)系統(tǒng)，得到的測(cè)量結(jié)果是光學(xué)系統(tǒng)波前像差的兩倍。
 

　　直接測(cè)量法：
 

　　采用直接法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，夏克-哈特曼波前像差測(cè)量?jī)x輸出的平行光通過被測(cè)光學(xué)系統(tǒng)后直接進(jìn)入夏克-哈特曼波前像差測(cè)量?jī)x的夏克-哈特曼傳感器，測(cè)量結(jié)果即為光學(xué)系統(tǒng)的波前像差。
 

　　測(cè)量環(huán)境：
 

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

　　當(dāng)測(cè)量環(huán)境不能滿足此要求時(shí)，應(yīng)將在此環(huán)境下對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)，并將測(cè)量樣品放置于測(cè)量環(huán)境中進(jìn)行等溫調(diào)節(jié)，并應(yīng)在測(cè)量報(bào)告中注明測(cè)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(cè)量?jī)x的測(cè)量口徑；c) 應(yīng)在測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行等溫調(diào)節(jié)至少2h。
 

　　測(cè)量前準(zhǔn)備：
 

　　測(cè)量前準(zhǔn)備工作如下：a) 查看測(cè)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(yàn)設(shè)備；b) 若測(cè)量設(shè)備工作環(huán)境發(fā)生變化，應(yīng)將測(cè)量設(shè)備及輔助鏡頭在測(cè)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(cè)量方法及輔助鏡頭；e) 記錄測(cè)量環(huán)境溫度、濕度、氣壓以及樣品同環(huán)境靜置情況。
 

　　測(cè)量與數(shù)據(jù)的判定：
 

　　測(cè)量與數(shù)據(jù)判定過程如下：a) 調(diào)整被測(cè)樣品的位置，使測(cè)量光斑理想聚焦在每個(gè)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(cè)樣品的顯示是否完整，若不完整，應(yīng)查找原因并重新測(cè)試；c) 每間隔一段時(shí)間(不少于 1s)記錄一組測(cè)量數(shù)據(jù)，重復(fù)記錄 j(j≥10)組測(cè)量數(shù)據(jù)。
 

　　測(cè)量報(bào)告：
 

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