Verallgemeinerte Optische Abbildungssysteme ("VopSys")

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In den vergangenen 10-15 Jahren hat eine technologische Revolution in der Anlagentechnik und Methodik für die Herstellung präzisionsoptischer Bauelemente stattgefunden. Dank innovativer Technologien wie Ultrapräzisions-Diamantbearbeitung und automatisierter Polierverfahren steht für die Realisierung optischer Systeme heute eine große Vielfalt an Bauelementen zur Verfügung. Dazu gehören asphärische und Array-Bauelemente ebenso wie sog. freiformoptische Bauelemente, deren Oberflächenprofil frei von jeder Symmetrie ist. Bereits heute hat diese neue Vielfalt optischer Bauelemente zu innovativen Systemen mit erweitertem Anwendungspotential geführt (z.B. head-up displays, HUDs, head-mounted displays, HMDs). Die ganzheitliche Erschließung des Potentials freiformoptischer Oberflächen in optischen Systemen ist nur mit neuen verallgemeinerten Entwurfs- und Optimierungsansätzen möglich.Ziel des Projektes VopSys ist die systematische Erforschung von Design- und Optimierungsstrategien für optische Systeme mit Freiformelementen. Zu diesem Zweck werden abstrahierte, linearisierte Modelle zur analytischen Behandlung analog den paraxialen oder kollinearen Modellen für die spezifischen Abbildungsgeometrien untersucht. Eine analytische Bildfehlertheorie für nicht rotationssymmetrische optische Abbildungssysteme bildet die Grundlage für die Ermittlung geeigneter Startsysteme für die Optimierung. Verschiedene neue Ansätze für die Optimierung verallgemeinerter optischer Systeme mit ihren erweiterten Parameterräumen werden erforscht. Innere-Punkt-Verfahren der restringierten Optimierung, Verfahren der separablen Optimierung und Methoden in Anlehnung an die semiinfinite Optimierung werden eingesetzt, um der gesteigerten Komplexität der Optimierungsaufgabe Rechnung zu tragen.