Fehlform

Eine Fehlform entsteht, wenn eine optische Oberfläche beim Schleifen, Polieren oder Beschichten von ihrer geplanten Form oder Vorgabe abweicht. Das Ergebnis ist eine Linse, ein Spiegel oder ein Prisma, das die Designvorgaben nicht erfüllt und optische Aberrationen verursacht: sphärische Aberration, Astigmatismus, Koma oder andere Wellenfrontfehler, die die Bildqualität oder Systemleistung beeinträchtigen.

Formfehler treten in der gesamten optischen Fertigung auf. Ein Linsenleerling kann mit dem falschen Krümmungsradius geschliffen werden, während des Polierens abdriften oder lokale Verschleißstellen aufweisen, die Unebenheiten in der Oberfläche erzeugen. Ein Spiegelsubstrat kann sich während des Polierprozesses verformen oder während der Beschichtung Restspannungen aufnehmen. Präzisions-Asphären sind besonders anfällig, da sie enge Toleranzen über die gesamte Apertur erfordern; eine Abweichung von nur wenigen Nanometern in der Sagitta kann die zulässigen Wellenfrontfehlergrenzen überschreiten.

Häufige Ursachen sind unzureichende Prozessüberwachung bei langen Polierläufen, thermische Ausdehnung des Substrats während der Nassbearbeitung, falsche Verweilzeiten beim CNC-Schleifen oder Verschmutzung der optischen Oberfläche. Verschlissene Werkzeugmaschinen, instabile Spannfutter und Temperaturschwankungen in der Werkstatt tragen alle dazu bei. Die Erkennung erfolgt durch Interferometrie (Fizeau- oder Twyman-Green-Aufbauten), optische Profilometrie oder Phasenverschiebeungsverfahren, um die Oberflächenform darzustellen und mit der Konstruktionszeichnung zu vergleichen.

Der Begriff spiegelt die industrielle Unterscheidung zwischen akzeptablem Streuscatter oder Rauheit, die kosmetischer Natur ist, und systematischem Formfehler, der optisches Versagen bedeutet. Eine Oberfläche mit Formfehler unterbricht die beabsichtigte Wellenausbreitung; eine raue, aber korrekt geformte Oberfläche streut Licht, erhält aber die Phase. Wird ein fehlgeformtes optisches Element vor der Endmontage entdeckt, wird es nachbearbeitet, für eine niedrigere Spezifikation herabgestuft oder verschrottet. Die Kosten der Nachbearbeitung müssen gegen den Verlust von Material und Maschinenzeit abgewogen werden.