Single-Shot-TWI: Interferometer vermisst in einem Schritt Asphären und Freiformflächen

Das neuartige Interferometer verbessert das aktuell existierende TWI (Tilted Wave Interferometer) insoweit, dass anstatt 4 Teilmessungen, die jeweils fünf Phasenmessungen beinhalten, nur noch eine Messung benötigt wird.

• Durch den speziellen Aufbau reduziert sich die Messung auf eine einzige Belichtung.
• Die Messzeiten verkürzen sich von etwas weniger als eine Minute auf wenige Sekunden
• Die Umgebungseinflüsse werden reduziert
• Einfache Integration in die Prozesskette 

Das neu entwickelte TWI eignet sich vor allem bei der Vermessung von Freiform-Präzisionsoptiken.

Die Verwendung asphärischer und freiförmiger Linsen gewinnt bei der Konstruktion moderner optischer Systeme immer mehr an Bedeutung. Solche Oberflächen bieten zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten für das optische Design und ermöglichen es zu dem, die optische Abbildung zu verbessern und die Anzahl der für ein optisches Design benötigten Oberflächen zu verringern. Die Herstellung und Prüfung solcher Oberflächen ist jedoch nach wie vor schwierig. Das aktuell zum Qualitätsmanagement verwendete TWI benötigt im Augenblick noch etwas weniger als eine Minute um eine entsprechende Messgenauigkeit zu erreichen.

Das aktuelle TWI kann bereits im single-shot Modus betrieben werden, die Messgenauigkeit verschlechtert sich dadurch allerdings . Für ein  Messergebnis werden aktuell vier Teilaufnahmen der Probe gemacht und fünf weitere für die Phasenauswertung. Diese Vorgehensweise kostet Zeit, außerdem Reagiert ein Messverfahren sensibel auf Umwelteinflüsse , wenn mehrere nacheinander erzeugten Bilder zu einer Messung zusammengesetzt werden.

Die aktuelle Lösung  des Instituts für technische Optik der der Universität Stuttgart sieht vor - bei gleichbleibender hoher Messqualität - das schon patentierten TWI so zu verbessern, dass es als single-shot TWI realisiert werden kann. Es handelt sich sowohl bei dem aktuellen als auch bei dem verbesserten TWI um ein interferometrisches Vollfeld-Messverfahren für Asphären und Freiformflächen mit einem hohen Maß an Flexibilität. Das Interferometer verwendet eine Reihe von gekippten Wellenfronten, um die Abweichung der zu prüfenden Oberfläche von ihrer Kugelform lokal zu kompensieren. Da es sich um ein Nicht-Null-Verfahren handelt, sind keine kostspieligen Kompensationsoptiken erforderlich. Die Messdatenerfassung ist hochgradig parallelisiert, was zu einer kurzen Messzeit im Bereich von wenigen Sekunden führt, wobei gleichzeitig eine hohe laterale Auflösung erreicht wird.

Neu sind hierbei die die einzigartige Kombination des hexagonalen Lochblendenarrys und die und die Verwendung von drei unterschiedlichen Wellenlängen für die verbleibenden drei Beleuchtungsschritte. Damit können alle Messungen in einem Schritt durchgeführt werden. Das macht das TWI zu einem perfekten Kandidaten für die Produktionsüberwachung in der Prozesskette von Asphären- und Freiformflächenherstellung.