Justierdrehen - eine Technologie für Hochleistungsoptik

Die Leistungsfähigkeit abbildender optischer Systeme wird maßgeblich durch die Qualität
der Linsenfertigung und die eingesetzte Fassungstechnologie bestimmt. Das Justierdrehen
gehört in Verbindung mit dem Prinzip der Füllfassung zu jenen Verfahren, die in der Vergangenheit
ausreichende Genauigkeiten ermöglichten. Die dazu verwendeten Justierdrehmaschinen
und Messverfahren erfordern jedoch hohen manuellen Aufwand gepaart mit
professioneller Erfahrung des Personals. Die steigenden Anforderungen hinsichtlich der
Form- und Lagefehler, wie sie für Systeme der Hochleistungsoptik in der Mikroskopie, der
Waferinspektion und Messtechnik auftreten, sind mit der vorhandenen Technologie nicht
mehr erreichbar.
Die vorliegende Arbeit, die in mehrjähriger gemeinsamer Forschung des Fachgebietes
Konstruktionstechnik an der TU Ilmenau und des Forschungszentrums der Carl Zeiss AG
entstand, greift dieses Problem auf und bereitet zunächst die bisher weitgehend fehlenden
wissenschaftlichen Grundlagen für das Justierdrehen auf.
Gestaltkenngrößen sphärischer Optik, Zentrieren von Einzellinsen, Kitten und Ansprengen,
gerichtetes und ungerichtetes Kleben zum Fassen von Linsen, das Justierdrehen, Konzepte
der Systemmontage und Kombinationen dieser Technologien für den Gesamtprozess mit
Angabe der konkret erreichbaren Genauigkeiten werden zusammenstellt. Diese Übersicht
enthält wertvolle Fakten, die aus vielfältigen, kaum zugänglichen Quellen in der industriellen
Praxis zusammengetragen wurden.
Das entwickelte neue Verfahrenskonzept des rechnergesteuerten Justierdrehens verbessert
die Genauigkeit um eine Größenordnung, verkürzt die Bearbeitungszeit um 66% und erreicht
eine wesentlich höhere Prozesssicherheit durch folgende Maßnahmen:
• Bestimmen der optischen Achse der Fassungsbaugruppe mit zwei Reflexbildgeräten
und Regression nach dem Kriterium „minimale relative Flächenkippungen“ der
Einzellinsen,
• zielführender rechnergesteuerter Justierablauf für 4 verkoppelte Justierkreise,
• Integration eines Koordinatenmesssystems in die Justierdrehmaschine zur In-situ-
Messung aller lagebestimmenden Gestaltparameter der Fassung,
• thermische Optimierung der Maschine.
Die inzwischen in der Fertigung bestens funktionierende Justierdrehmaschine repräsentiert
eine neue Generation automatisierter Ausrüstungen für die Fassungstechnologie in der
Hochleistungsoptik. Darüber hinaus erschließt das innovative Konzept Entwicklungspotential
für weitere Leistungssteigerungen auf diesem Gebiet.