Neuartiges Lasermesssystem mit adaptiver Bildkorrektur unter Nutzung von helikalen Wellenfronten und eines deformierbaren Spiegels

Kamerabasierte Messverfahren spielen in verschiedenen Bereichen eine bedeutende Rolle. Eine besondere Herausforderung zur Anwendung dieser Methoden stellen jedoch Messobjekte dar, zu denen kein ungestörter optischer Zugang existiert. Bei z. B. fluktuierenden Phasengrenzflächen zwischen Objekt und Kamera treten aufgrund der Brechung des Lichts an der sich ändernden Oberfläche dynamische Aberrationen auf, die die Messunsicherheit erhöhen. Ein konkretes Beispiel ist die Messung der dreidimensionalen Innenströmung eines oszillierenden Tropfens. Als Lösung wird in diesem Beitrag ein 3D-Mikroskopie-System mit dynamischer Aberrationskorrektur vorgestellt. Zur dreidimensionalen Positionsmessung wird eine Doppelhelix-Punktspreizfunktion verwendet. Für die Korrektur der dynamischen Aberrationen dienen ein deformierbarer Spiegel, ein Hartmann-Shack-Sensor und ein elektronisches Echtzeit-Regelsystem. Bei einer Demonstrationsmessung an einer Mikrokanalströmung durch einen oszillierenden Tropfen konnte die von der fluktuierenden Grenzfläche induzierte Messunsicherheit um 58 % gesenkt werden. Neben strömungsmechanischen Anwendungen sind auch Anwendungen in der Biomedizintechnik aussichtsreich.