WaveScan - Ein neues Verfahren zur Messung extrem komplexer Wellenfronten

Mit Förderung der Europäischen Union und des Landes Schleswig-Holstein entwickelt Trioptics Wellenfrontsensoren der nächsten Generation.

 

Projekttitel:

MEMS Wellenfrontsensor zur Charakterisierung optischer Komponenten - WaveScan

 

Projektkurzbeschreibung:

Die Charakterisierung von in der Ophthalmologie verwendeten Linsen stellt zunehmend höhere Anforderungen an die Messtechnik. Das vorliegende Projekt hat die Entwicklung eines Wellenfrontsensors mit großem Dynamikbereich auf Basis aktueller MEMS Technologie zum Ziel, das diesen gestiegenen Anforderungen gerecht wird.

 

Erweiterte Beschreibung:

Wellenfrontsensoren können zur detaillierten Charakterisierung von Optiken eingesetzt werden. Dabei können sowohl abbildende Optiken gemessen werden, als auch Optiken, die einzeln keine optische Abbildung erzeugen können, sondern für den Einsatz in einem Linsensystem vorgesehen sind. Die verbreitetste Form von Wellenfrontsensoren sind Shack-Hartmann-Sensoren. Stark vereinfacht besteht ein Shack-Hartmann-Sensor aus einer ebenen Matrix vieler Mikrolinsen, die das einfallende Licht auf einen CCD- oder CMOS-Sensor fokussieren und dort ein charakteristisches Punktmuster erzeugen. Anhand einer Bildauswertung kann die Wellenfront aus dem Punktmuster rekonstruiert und mit dem theoretischen Design der Optik verglichen werden.

Prinzipbedingt unterliegen Shack-Hartmann Sensoren Beschränkungen bezüglich der lateralen Auflösung und der Dynamik, so dass starke Gradienten und Krümmungen einer Wellenfront nur bis zu einer gewissen Grenze erfasst werden können. Obwohl der Dynamikbereich aktueller Shack-Hartmann Sensoren bereits Wellenfronten mit mehreren hundert bis tausend Lambda Formhöhe abdeckt, wäre für extreme Prüflinge eine Erweiterung des Dynamikbereiches interessant. Insbesondere für die Charakterisierung von komplexen ophthalmologischen Linsen wäre zudem eine Erhöhung der lateralen Auflösung in manchen Fällen vorteilhaft. Um diese Limitierung zu umgehen, entwickelt TRIOPTICS mit Förderung durch den „Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (ERFE)“ einen neuartigen Wellenfrontsensor auf Basis von MEMS-Spiegeln, bei dem die Wellenfront lateral hoch aufgelöst abgetastet wird. Dadurch entfällt die Festlegung auf eine starre Linsenmatrix und die damit verbundenen physikalischen Grenzen des Shack-Hartmann-Sensors. Durch ein spezielles Detektionskonzept soll zusätzlich der Dynamikbereich bei gleichbleibender Genauigkeit erhöht werden.

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