Optical and tactile metrology for absolute form characterization
Europa nimmt eine führende Stellung auf dem internationalen Photonik-Markt ein. Laut einer Veröffentlichung des VDI-Technologiezentrums aus dem Jahr 2010 macht der europäische Anteil am weltweiten Produktionsvolumen in der Photonik-Industrie mehr als 20 % aus, was einem finanziellen Volumen von 55 Mrd. € entspricht. Die Kernbereiche umfassen die Beleuchtungs- und Fertigungstechnik, Medizintechnik, Photonik für die Verteidigung und optische Komponenten.
Für zahlreiche neue optische Systeme sind Bauteile wie Linsen und Spiegel erforderlich, die deutlich höheren Anforderungen als bisher genügen müssen. In modernen medizinischen Lasersystemen, Geräten für die Augenheilkunde und endoskopische Systeme, der Lithographie, Anzeigevorrichtungen in Fahrzeugen oder optischen Mikroskopen sind Asphären und Freiformoptiken eingebaut. Bisher war es im allgemeinen ausreichend, optische Systeme und Oberflächen mit hoher Genauigkeit durch Relativmessungen zu beschreiben. Abweichungen einer Kugelvon einer bestmöglichen angepaßten Kugel können mit einer Genauigkeit von 30 nm angegeben werden, während der absolute Radius nur bis auf einige Mikormeter genau bestimmt werden kann. Bisher war dies nicht weiter kritisch, weil Abweichungen im absoluten Radius bei der Montage des optischen Systems berücksichtigt werden konnten. Bei modernen optischen Systemen, die Asphären oder Freiform-Oberflächen enthalten, ist dies nicht länger möglich. Stark gekrümmte optische Oberflächen müssen beispielsweise mit einer Genauigkeit von 10 nm absolut gemessen werden können. Die Berg-und-Tal-Struktur flacher Oberflächen mit Abmessungen von bis zu 1 m sollte auf 1 nm bestimmbar sein bei einer lateralen Auflösung von 50 µm.
Im Projekt werden unter anderem Einzelpunkt-Abtastverfahren mit interferometrischen Verfahren, die flächenhafte Informationen liefern, kombiniert werden, um auf diese Weise eine vollständige und genaue Beschreibung von Oberflächentopographien zu erreichen. Da optische Messtechniken berührungsfrei arbeiten, sind sie die Methode der Wahl für die Formmessung optischer Oberflächen. Interferometrische Techniken bieten eine hohe Sensitivität und den Vorteil, dass sie direkt auf die Wellenlänge des verwendeten Lasers zurückgeführt werden können.
Die PTB koordiniert das Projekt und leitet zwei der technischen Arbeitspakete.Ein Arbeitspaket befasst sich mit Interferometrie für Asphären- und Freiform-Metrologie, das zweite Arbeitspaket mit der Entwicklung und Bereitstellung kalibrierter Formstandards.
Weitere Informationen über das Projekt und die Projektpartner:
Ansprechpartner
Dr. Michael Schulz
Tel.: 0531 - 592 4210
E-Mail: michael.schulz@ptb.de
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