Simulation und Tolerierung optischer Systeme mit Freiformflächen

In den letzten Jahren werden in zunehmendem Maße Freiformflächen in optischen Systemen eingesetzt. Diese sind hinsichtlich Design, Fertigung, Meßtechnik und Montage herausfordernd und für eine erfolgreiche Entwicklung sind Simulationen wichtig und ein Schlüssel zum Erfolg. Da für Freiformflächen neuartige Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen, weisen reale Flächen häufig nicht-klassische Formabweichungen auf. Eine wirklichkeitsnahe Simulation zur Bestimmung der Systemperformance wird von traditionellen Designprogrammen nur wenig unterstützt. Daher benötigt man für den Schritt von der realen Komponentenform zur integrierten Systemqualität und Tolerierung neue Modelle und Werkzeuge. Im vorliegenden Beitrag werden die typische Freiformflächenfehler mit statistischem Verhalten als auch regulären deterministischen Mustern betrachtet und ihre Simulation und Tolerierung innerhalb eines Systems beschrieben. Das Modell kann entweder Raytrace-basiert sein oder Beugungseffekte wiedergeben, die gerade bei regulären periodischen Mustern eine wichtige Rolle spielen. Es werden mögliche Toleranzansätze vorgestellt. Grenzen und Probleme werden aufgezeigt und kritisch diskutiert.