Raytracing-Modellierung von Autokollimatoren

Autokollimatoren (AK) sind vielseitig einsetzbare, optisch antastende Geräte zur Messung der Neigungswinkel reflektierender optischer Oberflächen. Eingesetzt werden sie sowohl in der Optik, der Winkelmetrologie, im Präzisionsmaschinenbau sowie zur Vermessung von Synchrotron- und FEL-Optiken. Das Arbeitsprinzip von AK beruht auf der Beleuchtung einer Messmarke, welche sich im Fokus des AK-Objektivs befindet und von diesem in die Unendlichkeit abgebildet wird. Von einem Spiegel werden die Strahlen zurück zum AK reflektiert und vom Objektiv über einen Strahlteiler auf eine CCD abgebildet. Der Neigungswinkel des Spiegels wird über die Auslenkung des Messmarkenbildes bestimmt. Die Auslenkung hängt von Parametern wie der optischen Weglänge, dem Blendendurchmesser, der lateralen Blendenposition und der Krümmung der Spiegeloberfläche ab. Wir stellen ein Raytracing-Modell eines kommerziell erhältlichen AK vor, mit dem der Einfluss dieser Parameter auf die Winkelmessung untersucht wurde. Wir präsentieren die Ergebnisse der Untersuchungen, welche speziell für AK-Anwendungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen von Interesse sind.