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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag March 13, 2019

Verfahren zur kombinierten Form- und Zentrierprüfung mikrooptischer Asphären mit optischer Kohärenztomographie

Method for combined form and centration measurement of microoptical aspheres with optical coherence tomography
Max Riediger

Max Riediger, Jahrgang 1988, studierte Physik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Nach dem Studium war er als Produktmanager und Applikationsspezialist im Bereich Medizintechnik tätig. Seit seiner Anstellung als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Produktionsmesstechnik am Fraunhofer IPT, Aachen in 2017 bearbeitet er in der Arbeitsgruppe optische Messtechnik und Bildgebende Verfahren Projekte rund um neuartige Verfahren zur Charakterisierung optischer Komponenten. Schwerpunkt liegt dabei auf dem Einsatz von Optischer Kohärenztomographie.

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and Robert Schmitt

Prof. Dr.-Ing Robert Schmitt, Jahrgang 1961, übernahm nach Studium der Elektrotechnik und Promotion am WZL leitende Funktionen in der Nutzfahrzeugbranche. 2004 kehrte er als Nachfolger von Professor Pfeifer als Direktor an das WZL der RWTH Aachen und Fraunhofer IPT zurück. Seine Schwerpunkte liegen im produktionstechnischen Bereich in der Verbindung von Mess- und Montagetechnik mit qualitätsorientierter Produkt- und Prozessgestaltung. Er wurde 2014 zum zweiten Mal in den Vorstand der DGQ gewählt.

From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Mikrooptische Asphären aus Kunststoff spielen zunehmend eine Rolle bei Sensing- und Imagingapplikationen. Die messtechnische Charakterisierung dieser Bauteile stellt im Stand der Technik jedoch noch immer eine Herausforderung dar. In dieser Arbeit wird ein auf optischer Kohärenztomographie (OCT) basierendes Verfahren vorgestellt, welches in der Lage ist, die Form- und Zentrierung beider Funktionsflächen mikrooptischer Asphären mit nur einer Messung zu erfassen. Die Herausforderung stellt dabei die Messung der dem Messkopf abgewandten Funktionsfläche dar, da diese aufgrund der Lichtbrechung an der dem Messkopf zugewandten Funktionsfläche verzerrt gemessen wird und mit Hilfe von Raytracing korrigiert werden muss.

Abstract

Microoptical aspheric polymer-lenses increasingly play a role in sensing and imaging applications. However, their metrological characterization remains challenging within the state of the art. In this article, a measurement method is described, which bases on Optical Coherence Tomography (OCT) to measure form and centration of both functional surfaces of aspheric lenses with only one measurement. Key challenge is the measurement of the functional surface facing away from the measurement head since it is distorted due to the refraction of light on the functional surface that faces towards the measurement head and needs to be corrected by means of ray tracing.

Funding source: Fraunhofer-Gesellschaft

Award Identifier / Grant number: 833 614 (ForAsKo²)

Funding statement: Die vorgestellten Arbeiten wurden von der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen des MEF-Projekts 833 614 (ForAsKo²) finanziert.

Über die Autoren

Max Riediger

Max Riediger, Jahrgang 1988, studierte Physik an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Nach dem Studium war er als Produktmanager und Applikationsspezialist im Bereich Medizintechnik tätig. Seit seiner Anstellung als Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung Produktionsmesstechnik am Fraunhofer IPT, Aachen in 2017 bearbeitet er in der Arbeitsgruppe optische Messtechnik und Bildgebende Verfahren Projekte rund um neuartige Verfahren zur Charakterisierung optischer Komponenten. Schwerpunkt liegt dabei auf dem Einsatz von Optischer Kohärenztomographie.

Prof. Dr.-Ing Robert Schmitt

Prof. Dr.-Ing Robert Schmitt, Jahrgang 1961, übernahm nach Studium der Elektrotechnik und Promotion am WZL leitende Funktionen in der Nutzfahrzeugbranche. 2004 kehrte er als Nachfolger von Professor Pfeifer als Direktor an das WZL der RWTH Aachen und Fraunhofer IPT zurück. Seine Schwerpunkte liegen im produktionstechnischen Bereich in der Verbindung von Mess- und Montagetechnik mit qualitätsorientierter Produkt- und Prozessgestaltung. Er wurde 2014 zum zweiten Mal in den Vorstand der DGQ gewählt.

Literatur

1. M. Brezinski, G. Tearny, B. Bouma, J. Izatt, M. Hee, E. Swanson, J. Southern, and J. Fujimoto. Optical coherence tomography for optical biopsy. Circulation, 93:1206–1213, 1996.10.1161/01.CIR.93.6.1206Search in Google Scholar PubMed

2. R. Dorn and J. Pfund. Effiziente Qualitätssicherung mittels multifunktionaler Optikprüfung. Photonik, 46(1):30–33, 2015.Search in Google Scholar

3. P. Ekberg, R. Su, E. Chang, S. Yun, and L. Mattsson. Fast and accurate metrology of multi-layered ceramic materials by an automated boundary detection algorithm developed for optical coherence tomography data. J. Opt. Soc. Am. A, 31(2):217–226, 2014.10.1364/JOSAA.31.000217Search in Google Scholar PubMed PubMed Central

4. L. Hyeong-soo. Galaxy S5 faces dilemma with low lens production yield. etnews - Korea IT News, March 2014. URL http://english.etnews.com/news/article.html?id=20140317200006.Search in Google Scholar

5. J. Keller and H. Keller. Determination of reflected and transmitted fields by geometrical optics. J. Opt. Soc. Am., 40:48–52, 1950.10.1364/JOSA.40.000048Search in Google Scholar

6. R. Krappig and R. Schmitt. Präzision und Sensorspezifikationen der wellenfrontbasierten Justage kleinaperturiger optischer Systeme. tm – Technisches Messen, 83(4):182–191, 2016.10.1515/teme-2015-0115Search in Google Scholar

7. P. Kren. Robust and precise algorithm for aspheric surfaces characterization by the conic section. Journal of the European Optical Society-Rapid Publications, 13(11), 2017.10.1186/s41476-017-0040-1Search in Google Scholar

8. S. Ortiz, D. Siedlecki, I. Grulkowski, L. Remon, D. Pascual, M. Wojtkowski, and S. Marcos. Optical distortion correction in Optical Coherence Tomography for quantitative ocular anterior segment by three-dimensional imaging. Optics Express, 18(3):2782–2796, 2010.10.1364/OE.18.002782Search in Google Scholar PubMed

9. B. Povazay, K. Bizheva, A. Unterhuber, B. Hermann, H. Sattmann, A. Fercher, and W. Drexler. Submicrometer axial resolution optical coherence tomography. Opt. Lett., 27(20):1800–1802, 2002.10.1364/OL.27.001800Search in Google Scholar

10. E. Swanson, D. Huang, M. Hee, J. Fujimoto, C. Lin, and C. Puliafito. High-speed optical coherence domain reflectometry. Opt. Lett., 17:151–153, 1992.10.1364/OL.17.000151Search in Google Scholar

11. W. Wiesner, B. Biedermann, T. Klein, C. Eigenwillig, and R. Huber. Multi-Megahertz OCT: High quality 3D imaging at 20 million A-scans and 4.5 GVoxels per second. Optics Express, 18(14):14685–14704, 2010.10.1364/OE.18.014685Search in Google Scholar PubMed

Erhalten: 2019-01-04
Angenommen: 2019-02-22
Online erschienen: 2019-03-13
Erschienen im Druck: 2019-04-04

© 2019 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Downloaded on 6.12.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1515/teme-2019-0002/html
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