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Hochschule Bremen - University of Applied Sciences

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Projekttitel

EasyPrecision -- Entwicklung und Erprobung eines Verfahrens zur Charakterisierung optischer Elemente und Systeme mittels Wellenfrontanalyse

Projektleitung
Fleischmann, Friedrich, Prof. Dr. Ing.

Projektbeteiligte
Henning, Thomas, Prof. Dr. rer. nat.
Ceyhan, Ufuk

Projekttyp

Mittel- bzw. Auftragsgeber
HSB intern InnoWi

Laufzeit
12/2008 -  11/2011

Kooperationspartner
Jacobs University, Bremen

Kontakt
Prof. Dr. Friedrich Fleischmann
E-Mail: friedrich.fleischmann@hs-bremen.de

Weitere Projektinformationen

Sowohl bei der Herstellung als auch beim Test optischer Elemente und Systeme beispielsweise von Linsen, Spiegeln oder Objektiven ist eine Beurteilung der Abbildungsgüte oder allgemeiner der optischen Eigenschaften erforderlich.

Mit Hilfe unterschiedlicher Messgeräte und -verfahren werden die optischen Systeme einem Test unterzogen und die Abbildungseigenschaften quantitativ bestimmt. Beispielsweise wird aus einer Wellenfrontmessung die Modulationstransferfunktion (MTF) abgeleitet. Auch die direkte Bestimmung von Abbildungsfehlern wie Verzeichnung, Telezentrierfehler, Öffnungsfehler, Bildfeldwölbung oder Farbfehler werden zur Qualitätskontrolle angewendet.

Grundsätzlich ist es wünschenswert, mit einem Messgerät eine möglichst große Abdeckung der messbaren Fehlerarten zu erzielen, ggf. auch unter Berücksichtigung der verwendeten Wellenlänge. Derzeit gibt es eine Vielzahl von Verfahren zur Bestimmung der Eigenschaften optischer Einrichtungen. Dazu gehören unter anderem der Sterntest, interferometrische Verfahren, Hartmann-Verfahren sowie das erweiterte Hartmann-Shack-Verfahren.

Das zum Patent angemeldete Verfahren "EasyPrecision" ermöglicht die einfache und präzise Bestimmung optischer Eigenschaften transmittierender und reflektierender optischer Systeme oder anderer Bauteile. Es besteht aus einer Beleuchtungseinrichtung und einer ortsauflösenden Sensoreinrichtung. Im Strahlengang befindet sich der zu analysierende Prüfling. Ausgehend von einer Referenzposition wird ein Prüfstrahl in mehreren Relativpositionen zur Referenzposition angeordnet. Aus den am Sensor registrierten Auftreffpositionen des Prüfstrahls wird der Strahlverlauf ermittelt, woraus schließlich die optischen Eigenschaften des Prüflings berechnet werden können.
Aufgaben
Neben der Erarbeitung von Grundlagen zum Verfahren sollen Untersuchungen zur Eignung für den industriellen Einsatz zur Inspektion von Optiken durchgeführt werden. Dazu wird ein Demonstrator zur Umsetzung des Verfahrens entworfen und aufgebaut. Anhand des Demonstrators wird die Tauglichkeit des Verfahrens für die Anforderungen der potentiellen Kunden überprüft.

Eine wesentliche wissenschaftlich-technische Aufgabe ist die Analyse der Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Positioniersysteme. Da Gradienten der Strahlung bestimmt werden sollen, müssen die Positioniersysteme für die Bewegung des Beleuchtungssystems in erster Linie verkippungsarm sein. Auch bei hochpräzisen Positioniersystemen können u. a. Gier-, Neig- oder Kippfehler auftreten, die einen erheblichen Einfluss auf die Gradientenbestimmung und damit auf die zu ermittelnden optischen Kenndaten haben können. Der Einfluss dieser Fehler wird untersucht und gegebenenfalls werden geeignete Maßnahmen zur Kompensation bzw. Vermeidung entwickelt.

Die transversale Auflösung bei der Messung hängt ab von dem Strahlquerschnitt des Prüfstrahls am Prüfobjekt. Eine Reduzierung dieses Strahlquerschnitts ist mit einer zunehmenden Divergenz im Fernfeld verbunden, was u. U. zu Problemen bei der Messung der Leistungsdichteverteilungen in unterschiedlichen z-Ebenen führen kann. Hier sind Zusammenhänge zwischen dem Grad der Querschnittsreduzierung, dem räumlichen Kohärenzzustand der Strahlungsquelle und dem transversalen Auflösungsvermögens zu ermitteln.
Zwischenergebnisse
2 Patentanmeldungen in Deutschland und den USA
Veröffentlichung "Inspection of aspherical lenses by wavefront analysis", World of Photonics -- Congress 2009, München
Promotionsstipendium der JU für Hr. Ceyhan



 

 

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