Die Herausforderung der Vereinfachung der Präzision

Einführung

In diesem Tech-Talk geht es darum, warum einfach nicht immer einfach ist und was das Shack-Hartmann (SH) Modul in WaveMe tun muss, um Ihnen das Leben zu erleichtern.

In einem früheren Tech-Talk sind wir auf die Kalibrierung von SH-Sensoren im Allgemeinen eingegangen und haben schließlich erläutert, wie und warum wir im SH-Modul für WaveMe anders vorgehen.

Lassen Sie uns zunächst auf den Hauptzweck dieses Moduls zurückkommen: die Bereitstellung einer benutzerfreundlichen Anwendung, die Sie bei der Einrichtung eines optischen Systems vor allem anderen wählen würden. Zum Beispiel möchte ich, dass Sie bei der Kollimation den Sensor vor der Visitenkarte wählen. Ja, ich weiß, die Visitenkarte ist verlockend. Sie ist so einfach, aber das gilt auch für das SH-Modul von WaveMe. Sie müssen es nur vor Ihren Strahl halten und schon haben Sie Zugang zu präzisen und quantifizierbaren Ergebnissen, die mit einer Visitenkarte nicht zu erreichen sind. Sicher, die Visitenkarte kostet weniger, aber Ihre Zeit ist wertvoll. Wenn auch Sie Ihre Zeit wertschätzen, werden Sie WaveMe als die klare Wahl empfinden.

Das zu lösende Problem - Wo ist die Quelle?

Hier ein kleiner Einblick in die Aufgaben, die das SH-Modul lösen muss, um die Dinge zu vereinfachen. Ich habe bereits erwähnt, dass das SH-Modul seine Kalibrierung dynamisch generiert, um den Benutzer von der Notwendigkeit zu befreien, den Sensor auszurichten. Oberflächlich betrachtet ist das völlig richtig. Aber es gibt ein Problem, das die Software lösen muss: Woher kommt das Licht wirklich? Um dies zu verdeutlichen, sehen Sie sich die folgende Abbildung an.

Die blauen Linien zeigen eine ebene Welle, die das Linsenfeld im rechten Winkel beleuchtet und schließlich auf den Detektor fokussiert wird. Die orangefarbenen Linien beleuchten das Linsenfeld in einem anderen Winkel, sind aber perfekt auf dieselben Positionen fokussiert wie die blauen Linien. Wie können wir den Unterschied zwischen Orange und Blau sehen? Der CMOS-Detektor selbst ist sicherlich nicht richtungsempfindlich. Wir können das Array nicht bewegen, und ich werde Sie unter keinen Umständen auffordern, den SH-Sensor selbst auszurichten. Das würde den ganzen Zweck zunichte machen, ganz zu schweigen davon, dass Sie beim nächsten Mal die Visitenkarte zücken würden. Das wollen wir natürlich nicht.

Der billige Trick wäre natürlich, nach dem Rand des Linsenfeldes zu suchen. Im Grunde haben wir dieses Problem aufgrund der Periodizität, die am Rand endet. Aber was passiert, wenn man, wie es oft der Fall ist, seine Austrittspupille auf das Linsenfeld projiziert. Dann ist kein Rand zu finden. Die Fleckenmuster für die verschiedenen Einfallswinkel würden identisch aussehen. Wie können wir sie unterscheiden?

Wie immer - Es sind die Details

Ja, es liegt wirklich an den Details. Details, die für das Auge zu klein sind, um sie zu erkennen, aber nicht zu klein für die Mathematik. Ein Mikrolinsen-Array ist nicht perfekt. Das ist einer der Gründe, warum wir es kalibrieren müssen. Auch wenn die Linsenzentren um mehr als 250 nm von ihren vorgeschriebenen Positionen abweichen, kann die Mathematik die kleinen Abweichungen "sehen". Sie hinterlassen eine statistische Spur, die erkannt werden kann, und zwar mit einer sehr guten Marge. Um es humorvoll auszudrücken: Es ist wie beim Prinzen auf der Suche nach Aschenputtel, der die Kandidatinnen so lange aussiebt, bis der Kristallabsatz perfekt passt. Um genau zu sein, gibt es in unserer Geschichte 7×7 Kandidatinnen, und der Prinz wird sich nicht mit einer der Stiefschwestern zufrieden geben. Technisch gesehen geben die 7×7 Kandidatinnen dem Sensor ungefähr einen Bereich von 12 Grad, in dem der Prinz erwartet, die Quelle, ich meine Aschenputtel, zu finden.

Warum der Fokus auf Einfachheit?

Eine sehr gute Frage - ich dachte schon, Sie würden sie nie stellen. Meiner Erfahrung nach bleiben die traditionellen Werkzeuge oft ungenutzt und verstauben in einem Regal. Allzu oft stellen wir unsere Laboraufbauten oder sogar Produkte mit unzureichender Ausrüstung zusammen, was zu minderwertigen Ergebnissen führt. Mit WaveMe im Allgemeinen und seinem SH-Modul hoffe ich, das zu ändern - oder zumindest einen bedeutenden Schritt in die richtige Richtung zu machen. Diese Bemühungen spiegeln auch unser unermüdliches Engagement wider, die erwarteten oder sogar außergewöhnlichen Ergebnisse zu erzielen. Wenn Sie sich für eine Partnerschaft mit Senslogic entscheiden, sollten Sie nicht weniger erwarten.