Specklekorrelation mit einem dichromatischen Fouriertransformationssystem

Zusammenfassung

Vor zwei Jahrzehnten hat Parry [11] vorgeschlagen, die Specklekorrelation zur Bestimmung von Oberflächenrauheiten zu verwenden. Seither ist dieses Verfahren von verschiedenen Autoren untersucht worden. Trotzdem hat sich bisher keine der hierunter fallenden Realisierungen dieses Verfahrens im Bereich der Rauheitsmessung an technischen Oberflächen durchsetzen können. Beim Verfahren der spektralen Specklekorrelation, bei dem die Intensitätswerte des Streulichtes zweier Wellenlängen verschiedener beleuchteter Oberflächenabschnitte korreliert werden, dürfte der tiefere Grund darin liegen, daß erhebliche Justierprobleme aufgrund der Winkeldispersion auftreten. Die Winkeldispersion führt bei der spektralen Specklekorrelation mit zunehmendem Abstand von der optischen Achse zu Dekorrelationseffekten, die nicht von der Oberfläche verursacht werden, sondern von der Wellenlängenabhängigkeit der Skalierung der räumlichen Streulichtverteilungen. In den Streufeldern für zwei verschiedene Lichtwellenlängen liegen bei einem von Bitz [3] vorgeschlagenen Aufbau die gleichen Ortsfrequenzen der beiden Wellenlängen an unterschiedlichen Orten. Lediglich auf der optischen Achse stimmen die Ortsfrequenzen für beide Wellenlängen überein. Dies macht eine Justierung im Bereich weniger Bogenminuten um die optische Achse notwendig, wenn man zuverlässig messen will. Doch selbst dann, wenn es gelingt, das Meßsystem bei Beginn einer Messung so genau zu justieren, ist es nahezu unmöglich, diese Justierung während der gesamten Meßdauer, bei der die Oberfläche bewegt wird, beizubehalten. Die unerwünschte Folge davon ist, daß Intensitäten unterschiedlicher Ortsfrequenzen miteinander korreliert werden [9], was unabhängig von der Oberfläche zu einer Dekorrelation führt. Im vorliegenden Beitrag wird dargelegt, daß mit einem dichromatischen Fouriertransformationssystem eine einheitliche Skalierung der Ortsfrequenzebenen der unterschiedlichen Wellenlängen erreicht werden kann. Ein Bildverarbeitungssystem ermöglicht dann die Kreuzkorrelation der beiden Streubilder, so daß das Maximum unter der üblichen Voraussetzung, daß die Ensemble-Mittelwertbildung nun der Mittelung in der Ortsfrequenzebene entspricht, der gesuchte Korrelationskoeffizient ist.