Leiterplattenprüfung
Bei Anwenungen, die eine hohe Vergrößerung erfordern, wird die fokusvariable Linse normalerweise zwischen Objektiv und Tubuslinse platziert. Der erreichbare Z-Bereich hängt dabei vom Vergrösserungsfaktor ab. So erreichen z.B. Systeme bei einer fünffachen Vergrösserung einen Z-Bereich von 16mm. Wird die Linse von einer 12Bit Stromquelle betrieben (4.096 Schritte), ist die axiale Auflösung mit 4µm um eine Größenordnung feiner als die Tiefenschärfe. Ein Anwendungsbeispiel für solch ein System ist die Prüfung von Leiterplatten (PCB). Die meisten Prüfmaschinen bewegen eine Kamera entlang den X- und Y-Achsen mit mechanischen Antrieben. Aufgrund von Verzerrungen des PCBs, Ausrichtungsproblemen und Spiel in der Mechanik ist es schwierig über den ganzen Prüfbereich fokussiert zu bleiben. Selbst bei zehnfacher Vergrößerung lässt sich mit einer fokusvariablen Linse dank eines Z-Bereichs von 4mm problemlos nachfokussieren. Wiederum kann zur Bestimmung des Arbeitsabstandes ein Sensor verwendet werden, sofern das PCB über das Gesichtsfeld hinweg flach ist. Andernfalls lassen sich mit Autofokus-Algorithmen rasch einzelne Bildbereiche scharf stellen. Das Konzept des Z-Steppings mit fokusvariablen Linsen findet auch in der biologischen Mikroskopie Anwendung. Dabei wird die Linse ebenfalls direkt oberhalb des Objektivs platziert. Gute Resultate wurden damit bereits in der Weitfeld-, Lichtschnitt-, Konfokal-, Phasenkontrast- und Zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskopie erzielt.
Systemintegration und Kalibrierung
Die fokusvariablen Linsen beinhalten einen elektromagnetischen Aktuator und sind stromgesteuert. Die Brechkraftänderung (in Dioptrien gemessen) verhält sich linear zum eingestellten Strom, ist reproduzierbar und auch frei von Hysterese. Allerdings variiert die Beziehung von Brechkraft zu Strom einerseits von Linse zu Linse aufgrund von Produktionstoleranzen und andererseits mit Temperaturschwankungen. Um trotzdem eine akkurate Steuerung der Brechkraft zu ermöglichen, enthalten die Linsen einen Temperatursensor, auf dem zusätzlich die Kalibrierdaten der jeweiligen Linse gespeichert sind. Mit dem ebenfalls angebotenen Stromtreiber lässt sich somit eine absolute Genauigkeit von typischerweise 0.1 Dioptrien erreichen. Die Kommunikation mit dem Treiber erfolgt über eine USB Verbindung gemäß einem seriellen Protokoll, das in diversen Programmiersprachen implementiert werden kann (Quellcode in C# und Labview verfügbar). n
