光學(xué)系統(tǒng)波前像差的測定 夏克-哈特曼光電測量法

ICS17.180.99

CCSL50

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/TXXXXX—XXXX

`

光學(xué)系統(tǒng)波前像差的測定

夏克-哈特曼光電測量法

Determinationofwavefrontaberrationinopticalsystems

—Electro-opticalShack-Hartmannmethod

(點擊此處添加與國際標(biāo)準(zhǔn)一致性程度的標(biāo)識)

（征求意見稿）

（20230210）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關(guān)專利連同支持性文件一并附上。

-XX-XX發(fā)布XXXX-XX-XX實施

GB/TXXXXX—XXXX

目次

前言...........................................................................II

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術(shù)語和定義..........................................................................1

4原理................................................................................2

夏克-哈特曼光電測量法...........................................................2

光學(xué)系統(tǒng)波前像差測量............................................................3

光學(xué)零件的面形偏差的測量........................................................4

5測量條件............................................................................6

測量環(huán)境........................................................................6

樣品............................................................................6

6設(shè)備及裝置..........................................................................6

夏克-哈特曼波前像差測量儀.......................................................6

輔助鏡頭........................................................................7

7測量步驟............................................................................7

測量前準(zhǔn)備......................................................................7

選擇波前復(fù)原方法................................................................7

對準(zhǔn)............................................................................8

測量與數(shù)據(jù)的判定................................................................8

8測量數(shù)據(jù)處理........................................................................8

9精密度..............................................................................8

10測量報告...........................................................................9

附錄A（資料性）波前復(fù)原方法.........................................................10

附錄B（資料性）Zernike多項式序列....................................................13

參考文獻(xiàn).............................................................................15

I

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光學(xué)系統(tǒng)波前像差的測定

夏克-哈特曼光電測量法

1范圍

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。

2規(guī)范性引用文件

本文件沒有規(guī)范性引用文件。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

波前wavefront

又稱波面。

光波傳播時的等相位面。

[來源:GB/T13962—2009，2.28,有修改]

3.2

波前像差wavefrontaberration

又稱波像差。

通過光學(xué)系統(tǒng)后的實際波前相對于理想波前的偏差。

[來源:GB/T13962—2009，5.2，有修改]

3.3

面形偏差surfaceformdeviation

被測光學(xué)表面相對于參考光學(xué)表面的偏差。

[來源：GB/T2831—2009，3.1]

1

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3.4

波前重構(gòu)wavefrontreconstruction

通過子孔徑的斜率計算得到入射波前的相位分布的過程。

3.5

口徑diameter

儀器能夠檢測的光學(xué)零件或系統(tǒng)的通光孔徑。

3.6

自準(zhǔn)直法autocollimationmethod

使平行光管發(fā)出的平行光照射在試樣上，再由試樣反射回平行光管，根據(jù)焦點附近像的情況測定試

樣的傾斜等的方法?？捎糜趯?zhǔn)、調(diào)焦、測量微小位移和角度。

[來源：GB/T13962—2009，8.20]

3.7

峰谷值peak-to-valleyvalue；PV

兩面之間的最大距離減去最小距離。

[來源：GB/T2831—2009，3.2]

3.8

總面形偏差均方差totalRMSdeviation；RMS

被檢驗光學(xué)表面與所期望的理論表面間的均方差值。

[來源:GB/T2831—2009，3.11,有修改]

4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）。通過光斑坐標(biāo)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(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。其原理如圖1所示。

2

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標(biāo)引序號說明：

1——波面；

2——微透鏡陣列；

3——CCD探測器；

4——CCD探測器像面；

5——理論像點；

6——實際像點。

圖1夏克-哈特曼光電測量法原理示意圖

光學(xué)系統(tǒng)波前像差測量

4.2.1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。圖2以望遠(yuǎn)系統(tǒng)為例，給出了夏克-哈特曼波前像差測量儀采

用自準(zhǔn)直法測量光學(xué)系統(tǒng)波前像差的示意圖。

3

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標(biāo)引序號說明：

1——夏克-哈特曼波前像差測量儀；

2——被測光學(xué)系統(tǒng)；

3——輔助平面鏡。

圖2自準(zhǔn)直法測量光學(xué)系統(tǒng)波前像差示意圖

4.2.2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。圖3以望遠(yuǎn)系

統(tǒng)為例，給出了夏克-哈特曼波前像差測量儀采用直接測量法測量光學(xué)系統(tǒng)波前像差的示意圖。

標(biāo)引序號說明：

1——夏克-哈特曼波前像差測量儀的光源與系統(tǒng)光路部分；

2——被測光學(xué)系統(tǒng)；

3——夏克-哈特曼波前像差測量儀的夏克-哈特曼傳感器。

圖3直接法測量光學(xué)系統(tǒng)波前像差示意圖

光學(xué)零件的面形偏差的測量

4.3.1球面光學(xué)零件

測量球面光學(xué)零件面形偏差采用自準(zhǔn)直法。夏克-哈特曼波前像差測量儀輸出的平行光經(jīng)過輔助鏡

頭匯聚到被測球面的球心后被被測球面反射，再經(jīng)過輔助鏡頭平行入射到夏克-哈特曼波前像差測量儀，

4

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得到被測球面的面形偏差，得到的測量結(jié)果是零件面形偏差的兩倍。測量凹球面光學(xué)零件面形偏差的示

意圖見圖4。

標(biāo)引序號說明：

1——夏克-哈特曼波前像差測量儀；

2——輔助鏡頭；

3——被測光學(xué)零件。

圖4測量凹球面光學(xué)零件面形偏差的示意圖

4.3.2非圓形光學(xué)零件

非圓形的光學(xué)零件的測量不能在全口徑上進(jìn)行，峰谷值PV和總面形偏差均方差RMS都只在實際

測量的區(qū)域內(nèi)計算。如果要求全口徑測量，可采用區(qū)域法重構(gòu)算法，給出全口徑上的測量結(jié)果。

4.3.3非球面光學(xué)零件

非球面光學(xué)零件，需要專門的輔助鏡頭或補(bǔ)償鏡，保證夏克-哈特曼檢測儀出射的平行光束，經(jīng)輔

助鏡頭或者補(bǔ)償鏡的輔助補(bǔ)償，再經(jīng)被測件反射后實現(xiàn)平行光進(jìn)入測量儀。

以一種柱面鏡為例，其測量示意圖見圖5。

標(biāo)引序號說明：

1——夏克-哈特曼波前像差測量儀；

2——柱鏡輔助鏡頭；

5

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3——被測柱面鏡。

圖5柱面鏡測量示意圖

5測量條件

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。

6設(shè)備及裝置

夏克-哈特曼波前像差測量儀

夏克-哈特曼波前像差測量儀（簡稱測量儀）應(yīng)經(jīng)過計量檢定機(jī)構(gòu)檢定合格，并在有效期內(nèi)。測量

儀宜放置在滿足測量條件要求的測量環(huán)境中。

夏克-哈特曼波前像差測量儀示意圖見圖6。測量儀由光源、系統(tǒng)光路、夏克-哈特曼傳感器、軟件

與顯示單元、輔助鏡頭等組成。測量儀光源優(yōu)先采用632.8nm波長窄線寬激光器，若采用其他波長，則

應(yīng)在結(jié)果中注明。測量儀通過軟件實現(xiàn)波前復(fù)原，實現(xiàn)波前復(fù)原的算法有多種，常用的有模式法和區(qū)域

法,參見附錄A。模式法進(jìn)行波前重構(gòu)時，采用的Zernike多項式序列參見附錄B。

6

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圖6夏克-哈特曼波前像差測量儀示意圖

輔助鏡頭

包含輔助透鏡組和輔助反射鏡等附件，均應(yīng)經(jīng)過校準(zhǔn)。宜對帶有輔助鏡頭的測量儀進(jìn)行校準(zhǔn)；如果

無法實現(xiàn)校準(zhǔn)，應(yīng)該以高一級精度的檢測儀器對輔助鏡頭進(jìn)行校準(zhǔn)。

6.2.1輔助透鏡組

測量發(fā)散或匯聚的光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)零件時，應(yīng)使用相匹配的輔助透鏡組，將其光束轉(zhuǎn)化成平行光。

被測樣品的曲率半徑與通光孔徑的比值必須大于輔助透鏡組的F數(shù)，且越接近越好。被測凸球面的曲率

半徑須小于輔助透鏡組的后焦距。

注：F數(shù)：透鏡組焦距與有效孔徑之比，即相對孔徑的倒數(shù)。

6.2.2輔助反射鏡

輔助反射鏡口徑應(yīng)大于被測光學(xué)系統(tǒng)的出射口徑。

7測量步驟

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。

選擇波前復(fù)原方法

7

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在采用模式法進(jìn)行波前重構(gòu)時，需進(jìn)行模式函數(shù)序列的選擇,對于圓形光束孔徑，優(yōu)先選用Zernike

多項式。對于矩形光束孔徑，優(yōu)先選用Legendre、Hermite或者Tchebyshev多項式序列。

對準(zhǔn)

根據(jù)樣品選擇相應(yīng)的測量方法，搭建測試光路；調(diào)整被測光學(xué)零件或光學(xué)系統(tǒng)，使其與夏克-哈特

曼波前像差測量儀光軸對準(zhǔn)。

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)。

8測量數(shù)據(jù)處理

判斷測量結(jié)果中是否存在粗大誤差。若無，按照公式（1）和（2）計算得到的平均值作為測量結(jié)果；

若有，則剔除粗大誤差數(shù)據(jù)后，重新按照公式（1）和（2）計算算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。

∑???

??=?=1?·········································································(1)

?

∑????

RMS=?=1?········································································(2)

?

式中：

PV——PV值的測量結(jié)果，單位為微米（μm）；

j——記錄結(jié)果的組數(shù)；

PVi——記錄的第i組PV值，單位為微米（μm）；

RMS——RMS值的測量結(jié)果，單位為微米（μm）；

RMSi——記錄的第i組RMS值，單位為微米（μm）。

計算結(jié)果保留至小數(shù)點后三位有效數(shù)字。

9精密度

按照第7章測量步驟，第8章的測量數(shù)據(jù)處理，按照公式（3）和（4）計算標(biāo)準(zhǔn)偏差，即為測量的精

密度。

1

?=√∑?(?????)2···························································(3)

??(??1)?=1?

1

s=√∑?(???????)2······················································(4)

???(??1)?=1?

式中：

sPV——PV值的重復(fù)測量精度，單位為微米（μm）；

sRMS——RMS值的重復(fù)測量精度，單位為微米（μm）。

8

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10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；

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。

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附錄A

（資料性）

波前復(fù)原方法

A.1概述

夏克-哈特曼波前像差測量儀是通過測量波前局部斜率來復(fù)原入射波前的，波前復(fù)原的整個過程包

括質(zhì)心計算、斜率計算和波前重構(gòu)三個步驟。質(zhì)心計算是確定光斑的質(zhì)心位置坐標(biāo)，斜率計算就是由理

論光斑質(zhì)心位置與實際光斑質(zhì)心位置的偏差，以及微透鏡陣列的子孔徑和焦距參數(shù)，計算出波前的局部

斜率。波前重構(gòu)則是根據(jù)子孔徑的斜率計算得到入射波前的過程。實現(xiàn)波前重構(gòu)的算法有多種，常用的

有模式重構(gòu)法和區(qū)域重構(gòu)法。

A.2模式重構(gòu)法

模式重構(gòu)法是將全孔徑內(nèi)的波前相位展開城不同的模式（例如：平移、傾斜、離焦、像散、慧差和

球差等），然后用全孔徑內(nèi)的測量數(shù)據(jù)去求解各模式的系數(shù)，得到完整的波前展開式，重構(gòu)出入射波前。

模式重構(gòu)法常用的展開多項式是澤尼克（Zernike）正交多項式。當(dāng)被測波前在圓域內(nèi)時按公式（A.1）

用一組Zernike多項式描述。

?

?(?,?)=?0+∑?=1????(?,?)+?··················································(A.1)

式中：

Φ(x,y)——被測波前；

?0——為平均相位波前；

??——為第k項Zernike多項式系數(shù)；

n——為Zernike多項式系數(shù)的模式階數(shù)；

??(?,?)——為第k項Zernike多項式；

?——為波前相位測量誤差。

夏克-哈特曼波前像差測量儀第i個子孔徑內(nèi)的平均斜率與Zernike多項式系數(shù)的關(guān)系可用公式（A.2）

和（A.3）表示。

?

??(?)=∑?=1?????(?)+??·························································(A.2)

?

??(?)=∑?=1?????(?)+??·························································(A.3)

式中：

Gx(i)——第i個子孔徑在x方向的平均斜率；

n——為模式階數(shù)；

Zxk(i)——第k項Zernike多項式在x方向上的分量；

εx——為波前相位在x方向上的測量誤差；

Gy(i)——第i個子孔徑在y方向的平均斜率；

Zyk(i)——第k項Zernike多項式在y方向上的分量；

εy——為波前相位在y方向上的測量誤差。

設(shè)夏克-哈特曼波前像差測量儀有m個子孔徑，并取模式函數(shù)系列??(?,?)的前n項進(jìn)行波前重構(gòu)，則

模式重構(gòu)的矩陣表達(dá)式為（A.4）,可用公式（A.5）表示。

10

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?(1)?(1)?(1)……?(1)?

??1?2??1

?(1)?(1)?(1)……?(1)?2

??1?2???

?(2)?(2)?(2)……?(2)1?3

??1?2???

=?[2]+?4(A.4)

??(2)?(2)?(2)……?(2)……····················

…………?1?…2…??……

??

??(?)??1(?)??2(?)……???(?)?2??1

[??(?)][??1(?)??2(?)……???(?)][?2?]

?=??+?·······································································(A.5)

式中：

G——為波前相位斜率向量，包括夏克-哈特曼波前像差測量儀所有子孔徑測量的x和y方向平均斜

率；

D——是澤尼克多項式的偏導(dǎo)矩陣；

A——為澤尼克系數(shù)矩陣。

夏克-哈特曼波前像差測量儀測量得到波前相位斜率向量G后，求出D的廣義逆D+，就可解出澤尼克

系數(shù)矩陣A的值，進(jìn)而計算得到波前相位。

A.3區(qū)域重構(gòu)法

將每個子孔徑上波前相位離散化，用若干個點取代連續(xù)面，一個完整波前被細(xì)分成一定數(shù)量的子區(qū)

間（子孔徑）。區(qū)域重構(gòu)法是利用各子孔徑邊界上測量的波前梯度或相位差數(shù)據(jù)，來重構(gòu)整個波前相位。

根據(jù)測量參數(shù)的性質(zhì)（梯度或相位差）和要求重構(gòu)波前相位的位置，以及重構(gòu)的算法的不同，可有許多

具體的重構(gòu)波前的方法，其中按照相位測量點和重構(gòu)點相對位置不同，有三種重要重構(gòu)模型，即休晉模

型、弗雷德模型和紹契威爾模型，見圖A.1-A.3。圖中·代表待估計的相位點，→代表測量數(shù)據(jù)位置。

圖A.1休晉模型

11

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圖A.2弗雷德模型；

圖A.3紹契威爾模型

休晉模型測量數(shù)據(jù)是柵格點間的相位差，重構(gòu)相位的點在柵格點上。休晉模型在區(qū)域內(nèi)斜率是連續(xù)

的，但在邊界上不連續(xù)，區(qū)域內(nèi)的相位按線性規(guī)律變化。弗雷德模型相位的位置在柵格點上，測量斜率

的位置在區(qū)域的中央，在計算區(qū)域中央的斜率時，取邊界相位的平均值。弗雷德模型的波前斜率在區(qū)域

內(nèi)部是連續(xù)的，相位線性變化，在邊界上同樣不連續(xù)。紹契威爾模型測量數(shù)據(jù)和相位均在柵格點上，可

認(rèn)為相鄰柵格點的相位差是與相鄰柵格點間中點的斜率對應(yīng)，區(qū)域內(nèi)部的斜率是連續(xù)線性變化的，相位

將按拋物線規(guī)律變化。

12

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附錄B

（資料性）

Zernike多項式序列

B.1概述

Zernike多項式是由無窮數(shù)量的多項式完全集組成的，用極坐標(biāo)表述，徑向坐標(biāo)r和角度坐標(biāo)θ。

Zernike多項式在單位圓內(nèi)部是連續(xù)正交的，但在單位圓內(nèi)部的離散的坐標(biāo)上是不具備正交性質(zhì)的。

Zernike多項式和光學(xué)檢測中觀測到的像差多項式的形式是一致的，常被用來描述波前特性。在B.2給出

的48項Zernike多項式中，Z0項是個常數(shù)或者說是平移項，其系數(shù)也代表了平均光程差；Z1到Z3項代表了

波前的高斯或者近軸特性，Z1和Z2項分別是x和y方向的傾斜項，Z3代表了聚焦；Z4到Z8項為3級像差項，

Z4和Z5項代表了像散和離焦，Z6和Z7項代表彗差和傾斜，Z8項代表了3級像差和離焦；Z9到Z15項代表了5

級像差，Z16到Z24項代表了7級像差，Z25到Z35項代表了9級像差，Z36到Z48項代表了11級像差。

B.2前48項Zernike多項式數(shù)學(xué)表達(dá)式

參照ISO14999-2：2019，給出前48項Zernike多項式數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

?0(?,?)=1

?1(?,?)=?cos?

?2(?,?)=?sin?

2

?3(?,?)=2??1

2

?4(?,?)=?cos2?

2

?5(?,?)=?sin2?

2

?6(?,?)=(3??2)?cos?

2

?7(?,?)=(3??2)?sin?

42

?8(?,?)=6??6?+1

3

?9(?,?)=?cos3?

3

?10(?,?)=?sin3?

22

?11(?,?)=(4??3)?cos2?

22

?12(?,?)=(4??3)?sin2?

42

?13(?,?)=(10??12?+3)?cos?

42

?14(?,?)=(10??12?+3)?sin?

642

?15(?,?)=20??30?+12??1

4

?16(?,?)=?cos4?

4

?17(?,?)=?sin4?

23

?18(?,?)=(5??4)?cos3?

23

?19(?,?)=(5??4)?sin3?

422

?20(?,?)=(15??20?+6)?cos2?

422

?21(?,?)=(15??20?+6)?sin2?

642

?22(?,?)=(35??60?+30??4)?cos?

642

?23(?,?)=(35??60?+30??4)?sin?

8642

?24(?,?)=70??140?+90??20?+1

5

?25(?,?)=?cos5?

13

GB/TXXXXX—XXXX

5

?26(?,?)=?sin5?

24

?27(?,?)=(6??5)?cos4?

24

?28(?,?)=(6??5)?sin4?

423

?29(?,?)=(21??30?+10)?cos3?

423

?30(?,?)=(21??30?+10)?sin3?

6422

?31(?,?)=(56??105?+60??10)?cos2?

6422

?32(?,?)=(56??105?+60??10)?sin2?

8642

?33(?,?)=(126??280?+210??60?+5)?cos?

8642

?34(?,?)=(126??280?+210??60?+5)?sin?

108642

?35(?,?)=252??630?+560??210?+30??1

6

?36(?,?)=?cos6?

6

?37(?,?)=?sin6?

25

?38(?,?)=(7??6)?cos5?

25

?39(?,?)=(7??6)?sin5?

424

?40(?,?)=(28??42?+15)?cos4?

424

?41(?,?)=(28??42?+15)?sin4?

6423

?42(?,?)=(84??168?+105??20)?cos3?

6423

?43(?,?)=(84??168?+105??20)?sin3?

86422

?44(?,?)=(210??504?+420??140?+15)?cos2?

86422

?45(?,?)=(210??504?+420??140?+15)?sin2?

108642

?46(?,?)=(462??1260?+1260??560?+105??6)?cos?

108642

?47(?,?)=(462??1260?+1260??560?+105??6)?sin?

12108642

?48(?,?)=924??2772?+3150??1680?+420??42?+1

14

GB/TXXXXX—XXXX

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T2831—2009光學(xué)零件的面形偏差

[2]GB/T6379.1—2004測量方法與結(jié)果的準(zhǔn)確度（正確度與精密度）第1部分：總則與定義

[3]GB/T13962—2009光學(xué)儀器術(shù)語

[4]GB/T27418—2017測量不確定度評定和表示

[5]GJB8704—2015數(shù)字式激光平面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范

[6]GJB9255—2017大口徑激光發(fā)射系統(tǒng)綜合像差檢測方法哈特曼法

[7]JB/T13872—2000平面相移干涉儀

[8]JJF1739—2019數(shù)字式激光球面干涉儀校準(zhǔn)規(guī)范

[9]ISO14999-2：2019Opticsandphotonics-Interferometricmeasurementofopticalelementsandoptical

systems

[10]（墨）D.馬拉卡拉，《光學(xué)車間檢測》，機(jī)械工業(yè)出版社，2012

[11]周仁忠，閻吉祥，《自適應(yīng)光學(xué)理論》，北京理工大學(xué)出版社，1996

[12]張雨東，饒長輝，李新陽，《自適應(yīng)光學(xué)及激光操控》，國防工業(yè)出版社，2016

15

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1—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。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。

本文件由中國科學(xué)院提出。

本文件由全國光測量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC487）歸口。

本文件起草單位：……………….等。

本文件主要起草人：….等。

II

GB/TXXXXX—XXXX

光學(xué)系統(tǒng)波前像差的測定

夏克-哈特曼光電測量法

1范圍

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。

2規(guī)范性引用文件

本文件沒有規(guī)范性引用文件。

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

波前wavefront

又稱波面。

光波傳播時的等相位面。

[來源:GB/T13962—2009，2.28,有修改]

3.2

波前像差wavefrontaberration

又稱波像差。

通過光學(xué)系統(tǒng)后的實際波前相對于理想波前的偏差。

[來源:GB/T13962—2009，5.2，有修改]

3.3

面形偏差surfaceformdeviation

被測光學(xué)表面相對于參考光學(xué)表面的偏差。

[來源：GB/T2831—2009，3.1]

1

GB/TXXXXX—XXXX

3.4

波前重構(gòu)wavefrontreconstruction

通過子孔徑的斜率計算得到入射波前的相位分布的過程。

3.5

口徑diameter

儀器能夠檢測的光學(xué)零件或系統(tǒng)的通光孔徑。

3.6

自準(zhǔn)直法autocollimationmethod

使平行光管發(fā)出的平行光照射在試樣上，再由試樣反射回平行光管，根據(jù)焦點附近像的情況測定試

樣的傾斜等的方法?？捎糜趯?zhǔn)、調(diào)焦、測量微小位移和角度。

[來源：GB/T13962—2009，8.20]

3.7

峰谷值peak-to-valleyvalue；PV

兩面之間的最大距離減去最小距離。

[來源：GB/T2831—2009，3.2]

3.8

總面形偏差均方差totalRMSdeviation；RMS

被檢驗光學(xué)表面與所期望的理論表面間的均方差值。

[來源:GB/T2831—2009，3.11,有修改]

4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）。通過光斑坐標(biāo)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(yīng)到