Die tatsächliche Leistungsfähigkeit eines optischen Systems wird nicht allein durch Fertigungstoleranzen bestimmt. Entscheidend ist die optische Qualität unter realen Einsatzbedingungen. Eine präzise Messung und Bewertung der Wellenfront ist daher entscheidend, um optische Fehler, Aberrationen und die tatsächliche Systemperformance zuverlässig zu erfassen.
TOPAG bietet leistungsfähige Optische Metrologie Systeme für die präzise und berührungslose Charakterisierung optischer Komponenten und kompletter optischer Systeme. Die Lösungen basieren auf moderner Shack-Hartmann-Wellenfrontsensor-Technologie und ermöglichen eine zuverlässige Analyse der optischen Eigenschaften.
Mit den MESO, R-FLEX und OEC Metrology Systemen von Imagine Optic stehen vielseitige Lösungen für unterschiedliche Anforderungen der optischen Messtechnik und Wellenfrontmessung zur Verfügung – von der Charakterisierung einzelner optischer Komponenten bis zur Analyse komplexer optischer Systeme.
Die Systeme ermöglichen unter anderem die Messung von Transmitted und Reflected Wavefront Error (TWE/RWE), Oberflächenform und Flatness, Radius of Curvature, Wavefront Errors und Aberrationen sowie MTF und PSF. Damit eignen sie sich für anspruchsvolle Anwendungen in Forschung, Entwicklung, Produktion und Qualitätskontrolle.
MESO bietet Wellenfrontmessung und Charakterisierung planparalleler optischer Komponenten.
R-FLEX bietet vielseitige Wellenfrontmessung, Charakterisierung und Ausrichtung optischer Systeme.
OEC (Optical Engineer Companion) bietet eine individuell konfigurierbare Metrologie-Plattform.
Key Features unserer Metrologie-Systeme
Zuverlässige Charakterisierung optischer Komponenten und Systeme mit hoher Auflösung und Messgenauigkeit.
Lösungen für unterschiedliche Anwendungen von planparallelen Optiken und großen Aperturen bis zur Charakterisierung komplexer optischer Systeme.
Berührungslose, vibrationsunempfindliche Messtechnik für präzise Messungen auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen.
R-FLEX und OEC lassen sich mit unterschiedlichen Wellenfrontsensoren, Lichtquellen und optischen Modulen an individuelle Messaufgaben anpassen und erweitern.
MESO – Eigenschaften und Design
Interferenzfreie Wellenfrontmessung für planparallele Optiken
TOPAG bietet mit MESO ein schlüsselfertiges Optisches Metrologie-System zur präzisen und berührungslosen Charakterisierung planparalleler optischer Komponenten. Die Shack-Hartmann-Wellenfrontmessung ermöglicht eine einzelne Kameraaufnahme ab 27 µs Erfassungszeit und bietet damit eine vibrationsunempfindliche Alternative zu Fizeau-Phasenschiebeinterferometern, bei denen eine Referenzfläche mechanisch bewegt werden muss, um ein Phasenbild zu berechnen. Somit benötigt MESO keinen Referenzarm und keine zusätzliche Vibrationsisolierung und eignet sich auch für Messungen direkt in der Produktionsumgebung.
Präzise Messungen mit POP und LIFT-Technologie
Die patentierte Parallel Optics Procedure (POP) kombiniert Reflexions- und Transmissionsmessungen in einer gemeinsamen Messung. Dadurch lassen sich planparallele Optiken umfassend charakterisieren und unter anderem der Transmitted Wavefront Error (TWE), die Oberflächenform, die Ebenheit (Flatness) und der Keilfehler (Wedge) bestimmen. Die At-Wavelength-Metrologie ermöglicht Messungen bei bis zu vier automatisiert steuerbaren Wellenlängen und damit eine realitätsnahe Charakterisierung optischer Komponenten bei ihrer tatsächlichen Einsatzwellenlänge.
Für eine besonders detaillierte Analyse der Wellenfront sorgt die LIFT-Technologie (Linearized Focal Plane Technique). Sie ermöglicht eine bis zu 16-fach höhere räumliche Auflösung als konventionelle Shack-Hartmann-Sensoren und erreicht eine Phasenpunktauflösung von bis zu 680 × 504 Punkten. Dadurch lassen sich auch feinste Wellenfrontstrukturen und Aberrationen präzise erfassen.
Wichtige Spezifikationen des MESO-Metrologie-Systems
MESO VIS
- Kalibrierter Spektralbereich: 405–830 nm
- Teststrahldurchmesser: 38,1–152 mm, optisch zoombar
- Phasenpunktauflösung: 680 × 500
- Minimale Belichtungszeit: 27 ms
- Messkonfiguration: Double-Pass
- Montagekonfiguration: horizontal oder vertikal
- RMS-Wellenfront-Wiederholbarkeit: 1 nm
MESO SWIR
- Kalibrierter Spektralbereich: 1050–1700 nm
- Teststrahldurchmesser: 38,1–152 mm, optischer Zoom
- Phasenpunktauflösung: 160 × 128
- Minimale Belichtungszeit: 37 ms
- Messkonfiguration: Double-Pass
- Montagekonfiguration: horizontal oder vertikal
- RMS-Wellenfront-Wiederholbarkeit: 1 nm
MESO – White Papers
At-Wavelength Metrology for optical systems and surfaces
Parallel Optics Testing: simultaneous characterization of both optical faces in laboratory and manufacturing conditions
Shop Floor Measurement: vibration-proofed solutions for optical metrology
MESO – Application Notes
Dichroic Mirror characterization with MESO™
Optical Metrology of multiple flat surfaces using Shack-Hartmann technology
Eine Software für alle MESO-Modelle
Mit der WAVESURF-Software lassen sich Messungen mit allen MESO-Modellen einfach, automatisiert und reproduzierbar durchführen. Vorgeskriptete Prüfabläufe führen den Bediener Schritt für Schritt durch den gesamten Messprozess – von der Einrichtung bis zur Auswertung. Die Software übernimmt dabei die automatische Steuerung der Messparameter und erstellt auf Basis der Messergebnisse einen vollständigen Prüfbericht.
WAVESURF ermöglicht damit eine effiziente und zuverlässige Messdatenerfassung auch in der Fertigungsumgebung und reduziert den erforderlichen Schulungsaufwand. Die Messergebnisse sind ISO-10110-konform und lassen sich in verschiedenen Datenformaten exportieren. So können die Messdaten nahtlos in bestehende Prüf-, Dokumentations- und Qualitätsprozesse integriert werden.
R-FLEX – Eigenschaften und Design
Modulare Plattform für optische Komponenten und Systeme
Mit R-FLEX bietet TOPAG eine modulare Plattform für die optische Messtechnik zur präzisen Charakterisierung und Ausrichtung optischer Komponenten und komplexer optischer Systeme. Das System kombiniert Wellenfrontsensor, Kollimator, Fokussiermodul und Lichtquelle in einem flexiblen Aufbau und lässt sich durch unterschiedliche Wellenfrontsensoren, Fokussier- und Kollimationsmodule an die jeweilige Messaufgabe anpassen. Dank der patentierten simultanen Messung von Phase und Intensität liefert R-FLEX auch unter Vibrationen und atmosphärischen Turbulenzen zuverlässige Messergebnisse.
Vielseitige Messfunktionen für unterschiedlichste Optiken
Je nach Konfiguration ermöglicht R-FLEX Single-Pass- und Double-Pass-Messungen, die Analyse von Wellenfrontfehlern und Aberrationen sowie MTF- und PSF-Messungen. Austauschbare Fokussier- und Kollimationsmodule ermöglichen die Anpassung an unterschiedliche Blendenzahlen, Wellenlängen und Strahldurchmesser.
Typische Prüflinge sind Linsen und Objektive, Filter, dichroitische Strahlteiler, optische Fenster, Spiegel, Beam Expander und Head-up-Displays (HUDs). Darüber hinaus eignet sich R-FLEX für Mikroskopie- und Imaging-Systeme, Teleskope sowie komplexe optische Baugruppen und Systeme.
Wie werden die Module eines R-FLEX konfiguriert?
Die R-FLEX-Konfiguration wird gezielt auf die Messaufgabe, den Wellenlängenbereich und die optischen Eigenschaften des Prüflings abgestimmt.
Schritt 1: Wellenfrontsensor auswählen
Abhängig von Wellenlängenbereich und Messaufgabe stehen verschiedene HASO- und LIFT-Wellenfrontsensoren zur Auswahl.
Schritt 2: Optischen Aufbau definieren
Lichtquelle, Kollimator und Fokusmodul werden entsprechend Apertur, Strahldurchmesser und F/# des Prüflings ausgewählt.
Schritt 3: Passende Systemvariante bestimmen
Auf Basis der gewählten Komponenten wird die geeignete Lösung für VIS/NIR-, SWIR- oder Large-Aperture-Anwendungen zusammengestellt.
Wir unterstützen Sie bei der Auslegung und Auswahl der passenden Sensoren und Module und stimmen R-FLEX gezielt auf Ihre Messaufgabe ab. Auf Wunsch führen wir eine Demonstrationsmessung mit Ihren eigenen Prüflingen vor Ort durch, damit Sie die Lösung unter realen Bedingungen testen können.
Wichtige Spezifikationen des R-FLEX
R-FLEX VIS/NIR
- Spektralbereich: 400–1100 nm
- Wellenfrontsensoren: HASO / LIFT
- Messkonfiguration: Single-Pass / Double-Pass
- Messgenauigkeit: bis zu λ/200 RMS im Double-Pass
- Ausgangsstrahl: kollimiert oder divergent
- F/#: konfigurationsabhängig
R-FLEX SWIR
- Spektralbereich: 1000–1700 nm
- Wellenfrontsensoren: HASO SWIR / LIFT SWIR
- Messkonfiguration: Single-Pass / Double-Pass
- Messgenauigkeit: bis zu λ/200 RMS im Double-Pass
- Ausgangsstrahl: kollimiert oder divergent
- F/#: konfigurationsabhängig
R-FLEX Application Notes
Lens system inspection and optical characterization with HASO R-Flex
Eyewear and smart glass quality control with HASO Shack-Hartmann wavefront sensor
R-FLEX LA – Erweiterung für große Optiken
R-FLEX LA ist die Large-Aperture-Kollimationsplattform zur Erweiterung von R-FLEX für die Charakterisierung großer optischer Komponenten und Oberflächen. Je nach Ausführung stehen kollimierte Teststrahldurchmesser von 30 bis 200 mm zur Verfügung.
R-FLEX LA ermöglicht Double-Pass-Messungen großer optischer Komponenten sowie Single-Pass-Messungen von Laser- und kollimierten Strahlen mit großem Durchmesser. Auch bei zentraler Obskuration oder durch Haltestrukturen des Sekundärspiegels unterbrochenen Strahlprofilen ermöglicht das System eine präzise Wellenfrontanalyse, beispielsweise bei der Charakterisierung und Ausrichtung großer Teleskopspiegel.
Wie R-FLEX ist auch R-FLEX LA unempfindlich gegenüber Vibrationen und atmosphärischen Turbulenzen und eignet sich damit für anspruchsvolle Messaufgaben in unterschiedlichen Umgebungen.
Optical Engineer Companion (OEC) – Eigenschaften und Design
Modulare Plattform ganz ohne festen Laboraufbau
Mit dem Optical Engineer Companion (OEC) von Imagine Optic bietet TOPAG eine modulare Plattform für optische Messtechnik, Wellenfrontmessung und die Charakterisierung optischer Komponenten und Systeme. Aus verschiedenen HASO- und LIFT-Wellenfrontsensoren, Metrologie-Lichtquellen, R-FLEX-Systemen, R-FLEX LA-Plattformen und Fokussiermodulen lassen sich über 800 Konfigurationen zusammenstellen. Die Module können je nach Messaufgabe schnell und ohne erneute Justage zwischen verschiedenen Setups ausgetauscht werden, ohne festen optischen Tisch.
Die bewährte Shack-Hartmann-Wellenfrontsensorik bietet eine Genauigkeit von bis zu λ/100 RMS und ist unempfindlich gegenüber Vibrationen. Die LIFT-Technologie erhöht die räumliche Auflösung um den Faktor 16 und erreicht damit bei der Charakterisierung optischer Oberflächen ein Auflösungsniveau, das mit klassischer Interferometrie vergleichbar ist. Die Messergebnisse werden direkt in WAVEVIEW4 visualisiert und ausgewertet; eine separate Nachbearbeitung ist nicht erforderlich.
OEC VIS/NIR und OEC SWIR für vielseitige Messaufgaben
Der OEC ist für VIS/NIR- und SWIR-Anwendungen verfügbar. Die VIS/NIR-Konfiguration kombiniert HASO- und LIFT-Wellenfrontsensoren mit R-FLEX, R-FLEX LA, Metrologie-Lichtquellen und Fokussiermodulen. Für Anwendungen im SWIR-Bereich stehen entsprechende SWIR-Wellenfrontsensoren, R-FLEX SWIR und R-FLEX LA SWIR zur Verfügung.
Der modulare Aufbau ermöglicht die Charakterisierung, Prüfung und Ausrichtung unterschiedlichster optischer Komponenten und Systeme, darunter Linsen und Objektive, Laseroptiken, Filter, optische Fenster, Spiegel, dichroitische Strahlteiler, Beam Expander, afokale Systeme, Head-up-Displays (HUDs), Teleskope sowie komplexe optische und Imaging-Systeme. Je nach Konfiguration können auch große optische Komponenten und Systeme charakterisiert und ausgerichtet werden.
Wie wird ein Optical Engineer Companion konfiguriert?
Die Konfiguration richtet sich nach der Messaufgabe, dem Wellenlängenbereich und den optischen Eigenschaften des Prüflings.
Schritt 1: R-FLEX-System auswählen
Je nach Anwendung wird das passende R-FLEX-System für VIS/NIR oder SWIR ausgewählt. Für große Aperturen stehen zusätzlich R-FLEX LA-Plattformen zur Verfügung.
Schritt 2: Wellenfrontsensor auswählen
Abhängig von Wellenlängenbereich, Messaufgabe und gewünschter Auflösung wird der passende HASO- oder LIFT-Wellenfrontsensor ausgewählt.
Schritt 3: Lichtquelle und Fokusmodul definieren
Die passende Metrologie-Lichtquelle und das Fokussiermodul werden entsprechend der benötigten Wellenlänge, Apertur, Strahlgröße und Messgeometrie ausgewählt.
Schritt 4: Konfiguration abstimmen
Die ausgewählten Komponenten werden zu einer optimal auf die jeweilige Messaufgabe und den Prüfling abgestimmten OEC-Konfiguration zusammengestellt.
Wir unterstützen Sie bei der Auslegung und Auswahl der passenden Sensoren und Module und stimmen den OEC gezielt auf Ihre Messaufgabe ab. Auf Wunsch führen wir eine Demonstrationsmessung mit Ihren eigenen Prüflingen durch, damit Sie die passende Konfiguration unter realen Bedingungen testen können.
Wichtige Spezifikationen des OEC
OEC VIS/NIR
- Wellenfrontsensoren: HASO / LIFT
- R-FLEX: R-FLEX VIS, 400–1100 nm
- R-FLEX LA – Teststrahldurchmesser: 30–200 mm
- Konfigurationen: 800+
- Software: WAVEVIEW4
OEC SWIR
- Wellenfrontsensoren: HASO SWIR / LIFT SWIR 160
- R-FLEX: R-FLEX SWIR, 1000–1700 nm
- R-FLEX LA – Teststrahldurchmesser: 30–150 mm
- Konfigurationen: 800+
- Software: WAVEVIEW4
Jede Messaufgabe braucht die passende Konfiguration.
Schildern Sie uns Ihre Anforderungen, wir finden gemeinsam die richtige Lösung aus MESO, R-FLEX oder OEC.
FAQ – Optische Metrologie-Systeme
Welches Optical Metrology System ist für meine Anwendung geeignet?
Die Auswahl hängt von Optiktyp, Wellenlänge, Apertur, Messaufgabe und Automatisierungsgrad ab. MESO eignet sich besonders für flache und planparallele Optiken, R-FLEX für vielseitige Messaufgaben an optischen Komponenten und Systemen, R-FLEX LA für große Optiken und der OEC für individuell konfigurierbare Messaufbauten.
Was unterscheidet MESO, R-FLEX, R-FLEX LA und OEC?
- MESO: Spezialisierte Lösung für flache und planparallele Optiken mit Parallel Optics Procedure (POP) und automatisierten Prüfabläufen.
- R-FLEX: Flexible Plattform für die Charakterisierung optischer Komponenten und Systeme.
- R-FLEX LA: Erweiterung von R-FLEX für große Optiken und Prüfdurchmesser.
- OEC: Modularer Baukasten mit mehr als 800 Konfigurationen aus Wellenfrontsensoren, Lichtquellen und Metrologiesystemen.
Was ist die Parallel Optics Procedure (POP)?
Die Parallel Optics Procedure (POP) ist ein patentiertes Messverfahren von Imagine Optic für planparallele Optiken. Durch Messungen in Reflexion und Transmission können Vorder- und Rückseite getrennt charakterisiert und der Transmitted Wavefront Error (TWE) bestimmt werden.
Welche Messgrößen können mit R-FLEX und OEC bestimmt werden?
Abhängig von Systemkonfiguration und Software lassen sich unter anderem Wellenfrontfehler, optische Aberrationen, Zernike-Koeffizienten, MTF, PSF, Fokus und Strahlneigung analysieren.
Welche Software wird für die Metrologie-Systeme verwendet?
MESO nutzt WAVESURF für geführte Messabläufe, automatisierte Prüfungen und Berichte. R-FLEX und OEC verwenden WAVEVIEW4 zur Visualisierung und Analyse der Wellenfront sowie für verschiedene optische Analysefunktionen.
Für welche Wellenlängen und Prüfdurchmesser sind die Systeme verfügbar?
Die verfügbaren Wellenlängen und Messbereiche hängen vom jeweiligen System und der Konfiguration ab. R-FLEX VIS deckt beispielsweise 400 bis 1100 nm ab, während R-FLEX SWIR für den kurzwelligen Infrarotbereich von 1000 bis 1700 nm ausgelegt ist. MESO misst im Bereich von 405 bis 830 nm, mit bis zu vier automatisiert steuerbaren Wellenlängen gleichzeitig. Der Optical Engineer Companion lässt sich durch die Wahl des passenden Wellenfrontsensors und der R-FLEX-Plattform ebenfalls auf VIS/NIR oder SWIR konfigurieren.