Bei der Taglens handelt es sich um eine spezielle Form einer Gradientenlinse. Sie erhält ihre optischen Eigenschaften nicht durch gewölbte Oberflächen, sondern durch einen zu ihrem Zentrum hin kontinuierlich ansteigenden (Sammellinse) oder abfallenden (Zerstreuungslinse) Brechungsindex.
Faszinierendes Funktionsprinzip
Die Besonderheit dieser Gradienten-linse ist, dass bei der Taglens (Tunable Acoustic Gradient Index Lens) eine räumliche und zeitliche Variation des Brechungsindex durch eine akustische Welle in ihrem Inneren erzeugt wird. Das optische Material der Linse ist dabei nicht fest, sondern eine Flüssigkeit auf Silikonbasis, in der durch einen umliegenden Piezoring eine stehende Welle ausgebildet wird. Diese sorgt für eine Dichteverteilung und somit einen radialen, dynamischen Gradienten des Brechungsindex innerhalb der Flüssigkeit. Dabei beschreibt die Verteilung des Brechungsindex im Zentrum der Linse eine Besselfunktion. Infolgedessen weist die Taglens die idealen optischen Eigenschaften einer asphärischen Linse auf.
Das Silikonöl muss für den Einsatz in der Linse verschiedene Kriterien erfüllen. Neben besonderen Eigenschaften hinsichtlich der Manipulation des Brechungsindex durch eine akustische Welle muss es auch eine geringe Absorption in einem möglichst breiten Wellenlängenbereich aufweisen. Hier gibt es neben dem für den sichtbaren Bereich optimierten ‚Standard-Silikon‘ auch schon Entwicklungen hin zu Varianten, die im nah-infraroten Spektrum transparent sind, um die Linsen in einem noch größeren Anwendungsgebiet nutzen zu können.
Vielfältig nutzbar
Die Taglens lässt sich in verschiedenste optische Aufbauten einbinden. Die Bandbreite reicht von der Beobachtung winziger Details in Mikroskopaufbauten über Systeme für die In-Line-Kontrolle in der Serienfertigung bis hin zu Laseranwendungen. Auf allen Gebieten können Anwender auf unterschiedliche Weise von ihrem Einsatz profitieren. Durch die Ergänzung der Taglens mit der Mitutoyo Pulsed Light Source (PLS) – einer mit der Linse synchronisierten, schnell-gepulsten Lichtquelle – ist der Funktionsumfang der Linse noch einmal zusätzlich erweiterbar. Beispielsweise erlaubt diese Kombination, die Bilderfassung auf einzelne Bereiche (Phasen) während einer Oszillation des Brechungsindex zu beschränken und somit auf einzelne Ebenen zu fokussieren. Mit dem Einsatz einer gepulsten Lichtquelle werden auch die neuen 3D- und Autofokusfunktionen erst ermöglicht.
Neue Autofokus- und 3D-Funktionen
Durch die stetige Weiterentwicklung sowohl der Hardware als auch der Taglens-Steuersoftware vergrößert Mitutoyo kontinuierlich das Einsatzgebiet der Linse. Neue Funktionen lassen sich wie gewohnt mithilfe eines Software Development Kit (SDK) einfach in die Kundensoftware integrieren, sodass eine möglichst große Anpassbarkeit gegeben ist. Somit kann nun mit einem einzigen Befehl die Autofokusfunktion genutzt werden. Hierzu wird der Fokusabstand durch Anpassung der Phase der gepulsten Beleuchtung automatisch von Bild zu Bild verschoben und ein rascher Autofokus ohne die Verwendung mechanischer Bauteile realisiert. Diese Funktion ist überall dort von Vorteil, wo in kürzester Zeit fokussiert werden muss und mechanische Bauteile deutlich belastet werden würden oder Bereiche schwer zugänglich sind.