MESSUNG OPTISCHER OBERFLÄCHEN IM POLIERPROZESS VON ASPHÄREN BIS FREIFORMEN

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1 MESSUNG OPTISCHER OBERFLÄCHEN IM POLIERPROZESS VON ASPHÄREN BIS FREIFORMEN Control Vision Talks 10. Mai 2017 Dr. Franz Reischer Produktmanager Dass Sie 360ᵒ Unterstu tzung erhalten, damit Sie sich 100% auf Genauigkeit verlassen können. Das bedeutet fu r uns EXACTLY.

2 AGENDA Präzisionsoptik im 21. Jahrhundert Asphären: Messtechnik im Produktionsprozess Berührungsloses Messen im Polierprozess Zusammenfassung 2 Dr. Franz Reischer

3 AGENDA Präzisionsoptik im 21. Jahrhundert Asphären: Messtechnik im Produktionsprozess Berührungsloses Messen im Polierprozess Zusammenfassung 3 Dr. Franz Reischer

4 Präzisionsoptik im 21. Jahrhundert UHD, 4K: Steigerung des Auflösungsvermögen Zahlreiche Kamerasystem (Auto, Handy etc.) Miniaturisierung (Kameras etc.) Häufigere Designänderungen Fertigung der Linsen mit höherer Präzision Steigerung der Produktionszahlen statt sphärischer werden asphärische und Freiform-Optiken eingesetzt Flexible Produktion Erhöhte Anforderungen an Messtechnik: Genauigkeit, Schnelligkeit, Flexibilität 4 Dr. Franz Reischer

5 AGENDA Präzisionsoptik im 21. Jahrhundert Asphären: Messtechnik im Produktionsprozess Berührungsloses Messen im Polierprozess Zusammenfassung 5 Dr. Franz Reischer

6 Definition von Asphären nach DIN ISO Asphärenformel: Asphäre (bikonvex) z(h) = Pfeilhöhe R 0 = Krümmungsradius h = Radius des Geltungsbereiches der Asphäre k = konische Konstante = asphärische Koeffizienten A i Abweichung von sphärischer Form führt zu neuen Anforderungen an den Produktionsprozess. 6 Dr. Franz Reischer

7 Messtechnik im Schleif-Polierprozess Nachschleifen Sphäre Vorschleifen Korrekturpolieren Finalpolitur Vorpolieren Asphäre 7 Dr. Franz Reischer

8 Messtechnik im Schleif-Polierprozess Kontur Messung tastend nur 2D Nachschleifen Sphäre Vorschleifen Korrekturpolieren Finalpolitur Vorpolieren Asphäre 8 Dr. Franz Reischer

9 Messtechnik im Schleif-Polierprozess Kontur Messung tastend nur 2D Nachschleifen Sphäre Vorschleifen 3D Messung berührungslos Korrekturpolieren Finalpolitur Vorpolieren Passe Zentrierung Verkipping Asphäre 9 Dr. Franz Reischer

10 Messtechnik im Schleif-Polierprozess Kontur Messung tastend nur 2D Nachschleifen Sphäre Vorschleifen 3D Messung berührungslos Korrekturpolieren Interferometrische 3D Messung Finalpolitur Vorpolieren Passe Zentrierung Verkipping Asphäre 10 Dr. Franz Reischer

11 AGENDA Präzisionsoptik im 21. Jahrhundert Asphären: Messtechnik im Produktionsprozess Berührungsloses Messen im Polierprozess Zusammenfassung 11 Dr. Franz Reischer

12 Berührungsloses Messen im Closed Loop Beispielhaft OptoTech MCP 250 CNC 12 Dr. Franz Reischer MarOpto TWI 60 MarForm MFU 200 Aspheric 3D

13 Berührungsloses Messen im Closed Loop Mahr-Import (von Poliermaschine) Geometrie Beispielhaft OptoTech MCP 250 CNC Asphärenformel Parameter R 0, K, A i Ø e (freie numerische Apertur der Linse) 13 Dr. Franz Reischer MarOpto TWI 60 MarForm MFU 200 Aspheric 3D

14 Berührungsloses Messen im Closed Loop Mahr-Export (zur Poliermaschine) 3D Differenztopographie Dateiformate: *.xyz *.zygo.dat *.dat *.sur *.txt *.ascii Beispielhaft OptoTech MCP 250 CNC Mahr-Import (von Poliermaschine) Geometrie Asphärenformel Parameter R 0, K, A i Ø e (freie numerische Apertur der Linse) 14 Dr. Franz Reischer MarOpto TWI 60 MarForm MFU 200 Aspheric 3D

15 Berührungsloses Messen im Polierprozess Korrektur rotationssymmetrischer, sowie nicht rotationssymmetrischer partieller Unregelmäßigkeiten erforderlich Vermeidung von Beschädigungen durch berührende Messgeräte 3D-Korrekturdaten erforderlich (z.b. durch Interferometer TWI 60, MFU 200, ) Höhere Messgeschwindigkeiten durch berührungslose Messung möglich Polieren einer Asphäre (Optotech, Wettenberg) 15 Dr. Franz Reischer MarForm MFU 200 Aspheric 3D (mit opt. Fasersensor)

16 Formmessung Asphäre ohne CGH und Stitching Weltweit erstes Tilted Wave Interferometer zur sekundenschnelle Messung von Asphären Aufnahmezeit ca. 30 s Flexible Messungen ohne Notwendigkeit für CGH oder Stitching 100 mm Strahldurchmesser Bis zu 1,5 mm asphärische Abweichung gegenüber best-passendster Sphäre < ± 25 nm Genauigkeit 16 Dr. Franz Reischer

17 Tilted Wave Interferometrie Tilted Wave Messung - Zahlreiche Lichtquellen Laser Point source array Camera Device under test 17 Dr. Franz Reischer

18 Tilted Wave Interferometer Verfahren / Messung 18 Dr. Franz Reischer

19 Tilted Wave Interferometer Verfahren / Messung 19 Dr. Franz Reischer

20 Tilted Wave Interferometer Verfahren / Messung 20 Dr. Franz Reischer

21 Tilted Wave Interferometer Verfahren / Messung 21 Dr. Franz Reischer

22 Tilted Wave Interferometer Verfahren / Messung Gesamtphasenkarte- Soll-Ist-Vergleich aus berechneter Topographie und Soll-Topographie 22 Dr. Franz Reischer

23 Messergebnisse A5 Demonstrator Clear aperture 50 mm Best-fit radius 40.8 mm Best-fit deviation 600 µm Gradient deviation 8 23 Dr. Franz Reischer

24 Ergebnisse von Formmessungen mit MarForm MFU 200 Aspheric 3D Kombination optisch-taktil z c x 24 Dr. Franz Reischer Automatischer Zentrier- und Kipptisch

25 Ergebnisse von Formmessungen mit MarForm MFU 200 Aspheric 3D Kombination optisch-taktil kombiniert z c x 25 Dr. Franz Reischer Automatischer Zentrier- und Kipptisch

26 Ergebnisse von Formmessungen mit MarForm MFU 200 Aspheric 3D optisch Passefehler << 100nm PV in 3D Kombination optisch-taktil kombiniert z c x 26 Dr. Franz Reischer Automatischer Zentrier- und Kipptisch

27 Ergebnisse von Formmessungen mit MarForm MFU 200 Aspheric 3D optisch Passefehler << 100nm PV in 3D Kombination optisch-taktil kombiniert z taktil c x Zentrierfehler 27 Dr. Franz Reischer Automatischer Zentrier- und Kipptisch

28 Ergebnisse von Formmessungen mit MarForm MFU 200 Aspheric 3D optisch Passefehler << 100nm PV in 3D Kombination optisch-taktil kombiniert z taktil c x Zentrierfehler Verkippungsfehler 28 Dr. Franz Reischer Automatischer Zentrier- und Kipptisch

29 Messungen an Torics & Freiformen MarForm MFU 200 Aspheric 3D ermöglicht Messungen an Freiformen im aktiven Tracking-Modus. Hiermit können auch unbekannte Asphären erfasst werden. 29 Dr. Franz Reischer

30 Rauheitsmessungen an Linsen mit Weißlichtinterferometrie Zuverlässige Messungen Hohe Auslösung in Z von 0,1 nm MarSurf WM 100: Optimiert für den Einsatz in der Produktion Einfache Bedienung Umfassende Auswertung mit der MfM Software Interferenzen Topographie Auswertung Defekte 30 Dr. Franz Reischer

31 AGENDA Präzisionsoptik im 21. Jahrhundert Asphären: Messtechnik im Produktionsprozess Berührungsloses Messen im Polierprozess Zusammenfassung 31 Dr. Franz Reischer

32 Schleifen Messen Polieren Zentrale Aufgabe der Messtechnik in der Optikproduktion Ermitteln von Korrekturdaten Qualitätsprüfung Die Messtechnik nimmt bei der Herstellung von Optiken nicht nur eine prüfende Rolle ein, sondern steuert aktiv den Fertigungsprozess. Daher ist die Produktion optischer Elemente, ohne die Verwendung prozessoptimierter Messtechnik, nicht möglich. 32 Dr. Franz Reischer

33 Mahr Produktportfolio für die Optikindustrie Mahr bietet passende Messtechnik für die unterschiedlichen Schritte der Präzisionsoptik-Fertigung MarOpto TWI 60 MarForm MFU 200 Aspheric 3D MarSurf LD Aspheric MarOpto FI Reihe 33 Dr. Franz Reischer