Speckle-Oberflächenmesstechnik unter Einsatz adaptiver Optiken

Mit Speckle-Streulichtverfahren lassen sich an technischen Oberflächen bei hoher räumlicher Auflösung sowohl das Verformungsfeld als auch Rauheitsparameter großflächig im Prozess messen. Dabei wird die erreichbare Messunsicherheit maßgeblich durch das statistisch verteilte Specklemuster bestimmt. In einem neuen Ansatz werden deshalb eine Vielzahl von unkorrelierten Specklemustern auf der Probenoberfläche generiert, was eine schnelle Mehrfachmessung und anschließende Ensemble-Mittelung ermöglicht. Mittels eines digitalen Mikrospiegelarrays (DMD) in Kombination mit einem Glasdiffusor konnten bei einer potentiellen Bildrate im Kilohertzbereich etwa 40 unkorrelierte Specklemuster erzeugt werden. Für digitale Speckle Photographie (DSP) wurde dadurch die Verschiebungsmessunsicherheit für eine laterale räumliche Auflösung von 20 µm um mehr als eine Größenordnung auf unter 100 nm reduziert. Zudem ergab eine optische Simulation, dass auch bei der Speckle-Rauheitsmessung das Speckle-Rauschen eine essentielle Komponente der Messunsicherheit darstellt. Somit erlaubt die Ensemble-Mittelungstechnik eine Reduktion der Messunsicherheit bei Speckle-basierten Verformungs- und Rauheitsmessungen.