Messverfahren für gekrümmte Flächen verbessert Qualitätskontrolle
Aus Braunschweig kommt ein neues Messverfahren, das die Oberfläche gekrümmter Objekte besonders zuverlässig kontrollieren soll. Es könnte künftig unter anderem in der Qualitätskontrolle von Kameralinsen zum Einsatz kommen. Doch zunächst präsentieren es die Wissenschaftler der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Mai auf der Fachmesse Optatec in Frankfurt.
Bauteil eines Hochleistungs-Kameraobjektivs des Max-Planck-Instituts für extraterrestrische Physik. Die Qualitätskontrolle der gekrümmten Linsen ist derzeit noch schwierig. Das könnte sich mit dem neuen Verfahren ändern.
Foto: Max Planck Institut
Kameraobjektive bestehen aus mehreren hintereinander angeordneten Linsen. Sie sind nötig, um Abbildungsfehler zu korrigieren. Linsen mit kugelförmiger Oberfläche, also sphärische Linsen, brechen das Licht in den Randbereichen anders als im Zentrum. Die erzeugten Bilder werden ohne Korrekturlinsen am Rand unscharf.
Mit asphärischen Linsen, die unterschiedliche Krümmungsradien haben, lassen sich Abbildungsfehler leichter korrigieren. Die Hersteller von Kameraobjektiven, Mikroskopen, Teleskopen und Brillengläsern kommen dann mit weniger Linsen aus.
Gekrümmte Flächen sind für Qualitätskontrolleure ein Problem
Während Kugeloberflächen leicht zu vermessen sind, tun sich die Qualitätskontrolleure bei asphärischen Flächen schwer. Sie können sie optisch vermessen oder abtasten. Die Ergebnisse, so haben Forscher der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig herausgefunden, unterscheiden sich allerdings je nach Prüfverfahren, wenn auch nur um Winzigkeiten.
Auf der Fachmesse Optatec in Frankfurt am Main, die am 22. Mai beginnt, präsentieren die Braunschweiger Experten fürs Vermessen neue Techniken, mit denen sich die Messgenauigkeit und damit die Qualität der Produkte verbessern lässt. Sie modifizieren dafür die so genannte deflektorische Methode. Gekrümmte spiegelnde Oberflächen werden mit einem feinen Lichtstrahl abgetastet. Aus dem Muster des reflektierten Lichts lässt sich die exakte Form der Oberfläche errechnen.
Optischer Sensor registriert abgelenktes Licht
Die PTB-Wissenschaftler schicken eine sogenannte Wellenfront durch die Linse. Auf der anderen Seite befindet sich ein optischer Sensor, der das unterschiedlich abgelenkte Licht registriert. Aus diesem Muster wird wiederum die Oberflächenform ermittelt. Das Messgerät ist, so die PTB-Forscher, deutlich kleiner und einfacher aufgebaut als ein Deflektometer.
Die Industrie kann ihre Oberflächensysteme weiterhin benutzen und dennoch verbesserte Ergebnisse erzielen. PTB-Forscher haben Prüfkörper mit einer definierten asphärischen Oberfläche entwickelt, mit denen die unterschiedlichen Vermessungssysteme kalibriert, also so eingestellt werden, dass sie stets das gleiche Ergebnis liefern – ganz gleich, ob sie optisch vermessen oder mit einer hauchdünnen Spitze abgetastet werden. „Derartige Prüfkörper erhöhen bei Herstellern und Endkunden das Vertrauen in die Messrichtigkeit bei einem Bruchteil der Kosten des Gesamtgerätes“, erklärt die PTB. Diese Methode sei vor allem zur Vermessung von sehr kleinen Linsen geeignet.
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