Mehrwellenlängen-Verfahren zur strukturierten Beleuchtung - Multiwavelength approach to structured illumination

Optical measuring methods based on the principle of structured illumination frequently apply phase shift evaluation for optical spatial coding. While these approaches allow for efficient and high-precision coding in many applications, they reach their limits in particular when different signal components are superimposed. This kind of signal superimpositions occur in stripe projection, for example due to multiple reflections on the workpiece surface, or in deflectometric methods due to the superimposition of front and rear side reflections on transparent samples. Against the background of this problem, a new approach in the field of structured illumination is presented in this article, which – based on comparable approaches from the field of absolute measuring interferometry – implements a spatial coding by a pattern sequence with increasing spatial frequency. In addition to the basics of the method, first experimental results are presented, which show that the method enables a high level of accuracy and that the separation of superimposed signals succeeds with high quality.

Auf dem Prinzip der strukturierten Beleuchtung basierende optische Messverfahren wenden häufig Phasenschiebeverfahren zur optischen Ortskodierung an. Während diese Ansätze in vielen Anwendungen eine effiziente und hochpräzise Kodierung ermöglichen, stoßen sie insbesondere bei der Überlagerung verschiedener Signalanteile an ihre Grenzen. Deratige Signal überlagerungen entstehen bei der Streifenprojektion etwa durch Mehrfachreflexionen an der Werkstückoberfläche oder bei deflektometrischen Verfahren durch die Überlagerung von Vorder- und Rückseitenreflexen an transparenten Prüflingen. Vor dem Hintergrund dieser Problematik wird im vorliegenden Beitrag ein neuartiger Ansatz auf dem Gebiet der strukturierten Beleuchtung vorgestellt, welcher – basierend auf vergleichbaren Ansätzen aus dem Bereich der absolutmessenden Interferometrie – eine räumliche Kodierung durch eine Musterfolge mit ansteigender Ortsfrequenz umsetzt. Neben den Grundlagen des Verfahrens werden erste experimentelle Ergebnisse vorgestellt, welche aufzeigen, dass das Verfahren eine hohe Genauigkeit ermöglicht und zudem die Trennung überlagerter Signale mit hoher Qualität gelingt.