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Zusammenfassung

Im Rahmen dieses Beitrages wird die Weiterentwicklung eines Michelson-Interferometer- Aufbaus [3, 4] zur Messung von Formabweichungen rotierender Messobjekte vorgestellt. Das Interferometer nutzt eine sinusförmige Weglängenmodulation im Referenzarm, um Oberflächen rotierender Messobjekte mithilfe einer Zeilenkamera zu erfassen. Der Sensor wurde um zwei zusätzliche interferometrisch messende Punktsensoren erweitert, welche gegenüber einer bekannten Referenzfläche sowohl stochastische als auch systematische Abweichungen der Rotationsbewegung mit einer minimalen Messunsicherheit von unter 1nm erfassen können [7, 8] und so den Einsatz einer kostengünstigen Rotationsachse ermöglichen. Aus den Messdaten der Punktsensoren werden in Echtzeit relative Abstandswerte errechnet. Diese werden gespeichert und nach der Messung zur Korrektur der ebenfalls in Echtzeit ermittelten Höhenwerte des Liniensensors verwendet. Ergebnisse einer Messung unter Verwendung einer Rotationsachse mit starken stochastischen Höhenabweichung werden sowohl mit als auch ohne Korrektur anhand der Punktsensorergebnisse gezeigt. Ein optimiertes mechanisches Design wird vorgestellt, welches durch eine reduzierte Anzahl mechanischer Komponenten die Empfindlichkeit des Sensors gegen äußere Störeinflüsse reduziert.

Zusammenfassung

Wir zeigen den Vergleich zweier interferometrischer Verfahren zur Formprüfung anhand einer Messung an einer Zylinderlinse. Das erste Verfahren, die Multiple Aperture Shear Interferometry (MArS), basiert auf der Messung der Kohärenzfunktion mittels eines Scher-Interferometers. Es erlaubt interferometrische Messungen unter gleichzeitiger Verwendung mehrerer unabhängiger und teilkohärenter Lichtquellen, und ermöglicht so eine flexible, an den Prüfling anpassbare Ausleuchtung. Als Vergleichsverfahren kommt die Computational Shear Interferometry (CoSI) zur Messung von Wellenfronten zum Einsatz. Da beide Messverfahren auf einem Scher-Interferometer basieren, ist ein direkter Vergleich unter identischen Umgebungsbedingungen möglich.

Zusammenfassung

Es wird ein neuartiges Formmesssystem basierend auf einem interferometrischen Liniensensor vorgestellt. Der Liniensensor wird mit einem Bewegungssystem so nachgeführt, dass die Beleuchtungsstrahlen möglichst senkrecht zur Prüflingsoberfläche stehen. Das linienbasierte Formmesssystem bietet die Möglichkeit einer schnellen und flexiblen Messung. In den Überlappbereichen sind redundante Informationen enthalten, die zu einer genaueren Auswertung führen als bei einem Punktsensor. Die Formmessung mit Punktsensoren ist langsam, und die Genauigkeit ist durch das Bewegungssystem limitiert, da die Bewegungsachsen systematische und zufällige Führungsfehler haben. Diese Führungsfehler können nicht ohne Weiteres eliminiert werden und führen deshalb zu einer erhöhten Messunsicherheit bei der Formmessung. Bei vollflächig messenden Systemen werden i. Allg. sehr große Optiken benötigt, die mit hohen Kosten verbunden sind. In diesem Beitrag wird der Aufbau des linienbasierten Systems und exemplarisch einige Messergebnisse vorgestellt.

Abstract

A new optical form measurement system for almost rotational symmetric surfaces has been set up. It is based on an interferometric line sensor applying sinusoidal path length modulation in combination with a movement system. With this system, ring-shaped subapertures of the specimens are measured. The system is especially suitable for measuring spheres and aspheres with a broad range of radii (r>50 mm). The individual subapertures are stitched together to yield the full 3D topography. Because the rotation of the specimen by more than 360° has to yield the same results, inherent consistency tests are possible. Example measurements of a sphere are shown and discussed. Reproducibility measurements for one ring scan performed with the system show a standard deviation of 14 nm. The system can be set up at a moderate price as off-the-shelf mechanical and optoelectronic devices can be used. Future improvements of the system are discussed.