Einladung und Programm 115. Jahrestagung

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1 Einladung und Programm 115. Jahrestagung Karlsruhe, 10. Juni 14. Juni 2014

2 Unterstützer der 115. Jahrestagung der DGaO Titelbild: Quelle KIT

3 Vorsitzender: Dr. Frank Höller Einladung zur 115. Jahrestagung vom 10. Juni bis 14. Juni 2014 und zur satzungsgemäßen ordentlichen Mitgliederversammlung der DGaO am 13. Juni 2014 in Karlsruhe / Baden-Württemberg

4 Programm-Komitee 2014 Dr. J. Burke, BIAS, Bremen Prof. Dr. J. Czarske, Universität Dresden Dr. B. Dörband, Carl-Zeiss AG Oberkochen Prof. Dr. C. Faber, Hochschule Landshut Dr. S. Ettl, Friedrich - Alexander- Universität Erlangen - Nürnberg Dr. F. Höller, Carl Zeiss AG, Oberkochen Dr. A. Jacobsen, OpSys Project Consulting, Schöffengrund Prof. Dr. C. Koos, KIT, Karlsruhe Dr. Rainer Schuhmann, Berliner Glas KGaA, Berlin unter Mitarbeit von: Andrea Riemensperger, Karlsruher Institut für Technologie Elizabeth Nagel, Sekretariat der DGaO DGaO-Proceedings Die Autoren haben seit dem Jahr 2004 die Gelegenheit, ihre Tagungsbeiträge in der DGaO Internet-Zeitschrift DGaO-Proceedings zu veröffentlichen. Die Beiträge werden als zweiseitige Manuskripte oder auch ab 2008 erstmalig als Poster veröffentlicht. Beiträge in den DGaO-Proceedings sind zitierfähig. Im Jahre 2013 wurde auf die Beiträge etwa 12000mal zugegriffen. Die Frist für die Einreichung der Beiträge zur Jahrestagung 2014 endet am 25. Juli Eine Anleitung für die Erstellung der zweiseitigen Beiträge und für die Einstellung der Poster gibt es unter: Eds.: G. Häusler, C. Faber Tagungsgeschäftsführer Prof. Dr. Christian Koos, Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe 2

5 Inhalt Programmübersicht... 4 Tagungsprogramm: Vorträge... 6 Mittwoch... 8 Donnerstag Freitag Samstag Tagungsprogramm: Poster Autorenverzeichnis Mitteilungen der Tagungsgeschäftsführung Anreise zum Tagungsort Rahmenprogramm Fraunhofer-Veranstaltung Einladung zur DGaO - Mitgliederversammlung Werbeseiten der Aussteller Diesem Programmheft liegen Anlagen zur Tagungsanmeldung und Zimmerreservierung bei. 3

6 Programmübersicht Mittwoch, 11. Juni Zeit Saal Vortrag Titel/Topic Seite 09:15 A Eröffnung 6 09:30 A H1 C. Koos: Silicon Photonics, Hybrid Integration, and Frequency Combs: Technologies for Terabit/s Communications, Teratronics, and Optical Metrology 10:00 A H2 C. Neumann: Innovationen in der automobilen Lichttechnik 10:30 Kaffeepause 11:00 A A1-A4 Mikro- und Nanophotonik 10 11:00 B B1-B4 Beleuchtungsoptik 14 12:00 Mittagspause 13:15 A H3 G. Notni: High-speed 3D Sensorik neue Verfahren und Anwendungen in der Streifenprojektionstechnik Donnerstag, 12. Juni Zeit Saal Vortrag Titel/Topic Seite 08:30 A H4 K.-H. Brenner: 44 Lokalität von Quellen und Senken in der exakten optischen Simulation 09:00 A H5 E. Reithmeier: 44 Endoskopische 3D-Messtechnik 09:30 A A17-A20 Optische 46 Formvermessung 09:30 B B17-B20 Streulicht und Rauheit 50 10:30 Kaffeepause 11:00 A A21-A25 Optische Formvermessung 11:00 B B21-B25 Simulation und Modellierung 12:15 Mittagspause 13:30 Exkursion/ Networking :45 A A5-A8 Optische Formvermessung 20 13:45 B B5-B8 Optische Materialien 24 14:45 Posterpräsentation/ Kaffeepause 16:15 A A9-A16 Interferometrie 28 16:15 B B9-B16 Mikrostrukturierung 36 4

7 Programmübersicht Freitag, 13. Juni Zeit Saal Vortrag Titel/Topic Seite 08:30 A S1 M. Smit: Low-Cost 66 Access to Development and Manufacturing of Photonic Integrated Circuits 08:55 A S2 P. Dumon: Access 66 to Silicon Photonic Integrated Circuits 09:20 A S3 A. Leinse: TriPleX TM : 68 A Low-Loss Photonic Platform for Large- Scale Photonic Integration from Visible to Infra-Red 09:45 A S4 T. Korthorst: Photonic 68 IC Design Software and Process Design Kits: Current Status 10:10 Kaffeepause 10:30 A S5 P. O Brien: Packaging 70 Challenges for Silicon and InP Photonic Integrated Circuits 10:55 A S6 R. Evenblij: Fibre 70 Optic Sensing using Photonic Integrated Circuits 11:20 A S7 T. van Leeuwen: Biophotonic 72 Application of Optical Coherence Tomography (OCT) on a chip 11:45 A S8 R. Palmer: Silicon- 72 Organic Hybrid (SOH) Devices for Applications in Optical Communications, Metrology, and Sensing 12:10 Mittagspause 13:15 A Verleihung DGaO- Nachwuchspreise 14:00 A A26-A30 Systemdesign in der 74 Optik und Photonik 14:00 B B26-B30 Deflektometrie 80 15:15 Kaffeepause 15:30 B Mitgliederversammlung/Poster 18:00 Fraunhofer- Veranstaltung 18:00 Uhr - 19:00 Uhr Sonderöffnung ZKM Medienmuseum 19:00 Uhr Fraunhofer-Vorlesung/ Bankett Samstag, 14. Juni Zeit Saal Vortrag Titel/Topic Seite 09:00 A H6 J. Czarske: Adaptive Optik für die Interferometrie und konfokale Mikroskopie 86 09:30 A A31-A32 Kalibrierung von Asphären 09:30 B B31-B32 Dispersion und Polarisation 10:00 Kaffeepause 10:30 A A33-A37 Oberflächen- und Materialcharakterisierung 10:30 B B33-B37 Spezielle optische Messverfahren 11:45 Ende der Tagung

8 Tagungsprogramm Dienstag, 10. Juni :00 Uhr Begrüßungsabend im Rathaus der Stadt Karlsruhe Begrüßung und Empfang im Rathaus Karlsruhe durch einen Vertreter der Stadt. Herr Dr. Bräunche, Ltd. Stadt archivdirektor, wird einen Vortrag über 300 Jahre Karlsruhe ein Gang durch die Stadtgeschichte halten. 20:00 Uhr Ende der Veranstaltung Mittwoch, 11. Juni 2014 ab 8:00 Uhr Registrierung im Eingangsbereich des Konzerthauses 9:15 Uhr Eröffnung im Großen Saal des Konzerthauses (Saal A) Prof. Dr. Christian Koos Tagungsgeschäftsführer Karlsruher Institut für Technologie Prof. Dr. Volker Saile Bereichsleiter für den Bereich Physik und Mathematik Karlsruher Institut für Technologie Dr. Frank Höller Vorsitzender der DGaO 6

9 Begrüßungsabend Registrierung Eröffnungssitzung 7

10 M IT T W OC H A H1 9:30 Silicon Photonics, Hybrid Integration, and Frequency Combs: Technologies for Terabit/s Communications, Teratronics, and Optical Metrology C. Koos *,** W. Freude*,** R. Palmer*, M. Lauermann*, S. Koeber*,** J. Pfeifle*, C. Weimann* P. C. Schindler*, N. Lindenmann*,** T. Hoose*,** M. R. Billah*,** *Institute of Photonics and Quantum Electronics (IPQ), **Institute of Microstructure Technology (IMT) Karlsruhe Institute of Technology (KIT) Photonic integration enables miniaturized optical systems that comprise hundreds of individual devices. Silicon photonics is a particularly interesting platform, offering large-scale photonicelectronic integration and fabless fabrication in highly developed CMOS foundries. Silicon as an optical material, however, falls short of properties that are indispensable for many devices: The indirect bandgap prevents efficient light emission, and crystal symmetry inhibits electro-optic effects. This talk will give an overview on our research in the area of hybrid photonic integration, which complements silicon photonics by other material systems. Silicon-organic hybrid (SOH) integration uses silicon waveguides with organic cladding materials and is particularly well suited for electro-optic modulators. This concept is complemented by photonic multi-chip integration that combines dies of different materials. Chip-scale frequency comb generators finally lend themselves as sources in terabit/s data transmission, high-speed signal processing, and optical metrology. The review of fundamental technological concepts will be complemented by a discussion of selected application demonstrations. H2 10:00 Innovationen in der automobilen Lichttechnik C. Neumann, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Lichttechnisches Institut Die automobile Lichttechnik hat in den vergangenen Jahren mehrere Innovationsschübe durchlaufen. Durch die Verwendung von neuen Lichtquellen, neuartige Lichtverteilungen für Scheinwerferfunktionen, sowie die deutliche Ausprägung eines Designanspruchs und einer Corporate Identity im Tag und Nachterscheinungsbild, sind die Scheinwerfer und Signalfunktionen in den letzten zehn Jahren verstärkt in das Zentrum des Interesses in des Designs und der Fahrzeugsicherheit gerückt. Hier geht es um Sehen und gesehen werden die Scheinwerfer sorgen für Sicherheit auf nächtlichen Straßen, die Signalfunktionen sorgen für eine Fahrzeugwahrnehmung im Verkehr. Aber auch im Fahrzeuginnenraum steigt, durch den Einsatz farblich gestaltbarer und variierbarer Beleuchtung, der Anspruch an die Lichttechnik stark an. Erste dynamische Lichtinszenierungen finden sich bereits in Serie. Dieser Vortrag möchte Ihnen einen Überblick der neuesten Entwicklungen geben. Beginnend bei den neuen Lichtquellen, wie beispielsweise Multichip-LEDs oder Halbleiterlaser, über sichtverbessernde Scheinwerferfunktionen, hin zu den gestalterischen Möglichkeiten der Lichtleittechnik für neuartiges Design werden die Innovationen der letzten Jahre anhand von Beispielen vermittelt. 10:30 Kaffeepause 8

11 M IT Mikro- und Nanophotonik T W OC H Beleuchtungsoptik 9

12 M IT T W OC H A A1 11:00 Fast high-precision distance measurements with electro-optic frequency combs C. Weimann*, **, S. Wolf*, D. Meier*, Y. Schleitzer***, M. Totzeck***, A. Heinrich****, F. Hoeller***, W. Freude*, **, C. Koos*, ** * Institute of Photonics and Quantum Electronics (IPQ), Karlsruhe Institute of Technology (KIT); ** Institute of Microstructure Technology (IMT), Karlsruhe Institute of Technology (KIT); *** Carl Zeiss AG, Oberkochen; **** Hochschule Aalen Non-contact distance measurements on scattering surfaces with short acquisition times are of great importance in industrial metrology. This requires highly sensitive detection schemes that maintain precision over a large range of received power levels. In this context, frequency combs (FC) based on femtosecond lasers have emerged as valuable tools. However, while considerable technical effort is required to ensure stable operation of femtosecond lasers in an industrial environment, the achieved sub-µm precision is not necessary in many applications. Here we demonstrate that optical distance measurements to scattering metal surfaces can also be performed using continuous-wave lasers and electro-optic modulators for FC generation. We generate spectrally flat FC with 40 GHz line spacing defined by the modulator driving frequency. No knowledge of the absolute optical wavelengths is needed in this scheme. We obtain measurement errors of less than 3 µm in an acquisition time of only 8.3 µs, and a measurement error of less than 10 µm can be maintained over a dynamic range of more than 37 db. Profile measurements on a technical part agree well with tactile reference measurements.. A2 11:15 Kerr-Frequenzkämme und deren Stabilisierung für die Terabit-Kommunikation J. Pfeifle*, V. Brasch**, P. C. Schindler*, C. Weimann*, Y. Yu*, W. Freude*,***, T. J. Kippenberg**, C. Koos*,*** * Institut für Photonik und Quantenelektronik, Karlsruher Institut für Technologie; ** Laboratory of Photonics and Quantum Measurements, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne; *** Institut für Mikrostrukturtechnik, Karlsruher Institut für Technologie; Optische Frequenzkämme ermöglichen kohärente Datenübertragung auf Hunderten von Wellen längenkanälen mit hoher spektraler Effizienz. Besonders kompakte Frequenzkammquellen können durch die Ausnutzung von optischen Nichtlinearitäten in einem Mikroresonator hoher Güte erzielt werden. Allerdings war es bislang aufgrund mangelnder Stabilität dieser sog. Kerr-Kämme praktisch unmöglich, die Bauteile in Anwendungsexperimenten zu verwenden: Die Kammerzeugung hängt empfindlich von den genauen Pumpparametern wie Leistung, Polarisation und insbesondere Verstimmung zwischen Resonanz- und Pumpwellenlänge ab. Schwankungen dieser Parameter aufgrund von äußeren Einflüssen können zu Instabilitäten oder zur kompletten Auslöschung des Kammspektrums führen. In der vorliegenden Arbeit stellen wir ein Stabilisierungsverfahren vor, welches die Emissionsfrequenz des Pumplasers an die Resonanzfrequenz koppelt und damit für eine stabile Kammerzeugung sorgt. Das Verfahren ermöglicht es erstmals, einen Frequenzkamm über mehrere Stunden stabil zu halten. Auf dieser Basis ist es uns gelungen, Daten mit einer Rate von 1.44 Tbit/s über eine Glasfaserstrecke von 300 km zu übertragen. 10

13 M IT Mikro- und Nanophotonik T W OC H 11

14 M IT T W OC H A A3 11:30 Ein faserintegriertes Konzept zur Abstimmung der Emissionswellenlänge gepulster Faserlaser mit Faser-Bragg-Gitter Arrays als spektraler Filter T. Tiess*, M. Rothhardt*, C. Chojetzki **, M. Jäger*, H. Bartelt*,*** * Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT) Jena; ** FBGS Technologies GmbH Jena; *** Abbe Center of Photonics, Friedrich-Schiller-Universität Jena Faserlaser haben aufgrund hervorragender Strahleigenschaften und wegen des robusten und hocheffizienten Aufbaus bereits ein breites Nutzungsspektrum in Industrie und Forschung gefunden. Die Erschließung neuer Anwendungsgebiete macht dabei eine flexible Anpassung der Emissionswellenlänge solcher Lichtquellen besonders wünschenswert. Wir stellen dazu ein neuartiges faserintegriertes Konzept zum Abstimmen der spektralen Emissionscharakteristik von gepulsten Faserlasern vor. Als spektraler Filter dient ein Array von unterschiedlichen Faser-Bragg-Gittern, der ein hohes Maß an Flexibilität für individuelle spektrale Abstimmcharakteristika ermöglicht. Basierend auf Ziehturmgittern, die direkt während des Faserziehens in den Wellenleiter eingeschrieben werden, können mit dieser Methode sowohl große spektrale Abstimmbereiche als auch Verteilungen diskreter Emissionslinien in einen Faserlaser implementiert werden. Als Beispiel wird die Anordnung eines Ytterbium-dotierter Faserlasers vorgestellt, die eine Durchstimmbarkeit der Wellenlänge über 18 nm demonstriert. A4 11:45 Optische Manipulation sphärischer Partikel in Luft R. Kampmann*, A. K. Chall*, R. Kleindienst*, S. Sinzinger* * Fachgebiet Technische Optik, Institut für Mikro- und Nanotechnologien, Technische Universität Ilmenau Seit der ersten erfolgreichen experimentellen Umsetzung, hat sich die optische Pinzette als Werkzeug in einem breiten Anwendungsspektrum etabliert und wird für den Einsatz in immer allgemeineren Aufgabenbereichen weiter entwickelt und optimiert. Einer der größten Vorteile besteht in dem kontaktlosen Halten und Manipulieren mikroskopischer Objekte ohne die Existenz von Adhäsions- und Oberflächenkräften. Dadurch wird das gezielte Loslassen zuvor gefangener mikroskopischer Objekte ermöglicht. Für die Positionierung additiver Marker auf einem Glaswafer wurde auf Basis strahlenoptischer Kraftsimulationen ein optisches System entwickelt. Dieses kombiniert eine strahlformende sowie eine fokussierende Funktion bei einer Gesamtgröße vergleichbar mit einem Mikroskopobjektiv. Mit dem System wird nachweislich das berührungslose optische Fangen sowie das stabile und effiziente optische Halten von 10 µm durchmessenden SiO 2 -Partikeln bei einer Laserleistung von 50 mw realisiert. Für die Beobachtung gefangener Partikel in axialer Richtung wurde zusätzlich eine Spiegeloptik in das optische System integriert. 12

15 M IT Mikro- und Nanophotonik T W OC H 13

16 M IT T W OC H B B1 11:00 Advances in high luminance LEDs for etendue-critical systems P. Brick, U. Streppel, S. Morgott, A. Günther OSRAM Opto Semiconductors GmbH, Leibnizstr. 4, Regensburg The wide range of existing and upcoming optical illumination systems is supported by an equally large variety of LED solutions. Whereas some applications are bound by efficiency, efficacy, or space constraints, other systems are limited by etendue and luminance. Focusing on the latter group, we highlight the recent advances in high luminance chips and LEDs that enable state-of-the-art optical systems. In particular, we demonstrate three representative cases to benefit from high luminance. First, in flash LEDs for mobile devices, miniaturization drives the illumination system to the etendue limit. On top, increasing camera resolution requires more flux to maintain a reasonable signal-to-noise ratio. Second, concerning LEDs for projector systems, a fundamental challenge lies in generating sufficient green flux to feed through the imager etendue. Third, for LEDs in automotive exterior applications, high luminance enables smaller headlamp systems or alternatively high intensity spots. B2 11:15 LED-Straßenbeleuchtung mit Lichtleitern A. Taranka, M. Gebhard, B. Heck, A. von Hoffmann; Fakultät Elektrotechnik Feinwerktechnik Informationstechnik, Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm Aufgrund der Vorteile der energieeffizienten LED Lichtquellen ist diese Technologie in der modernen Straßenbeleuchtung weit verbreitet. Normalerweise wird die geforderte Lichtverteilung mittels einer sekundären optischen Komponente oder einer integrierten TIR Linsenoptik erreicht. Diese optischen Systeme generieren hohe Leuchtdichten. Dies führt bei dem Betrachter zu einer unangenehmen Wahrnehmung der Beleuchtung. Wir stellen eine alternative Straßenlaterne vor. Diese besteht aus Lichtleitern und LEDs, die erheblich geringere Leuchtdichten erzeugt und dadurch weniger blenden kann. Die Technologie erlaubt eine höhere Gestaltungs- und Designfreiheit bei gleichzeitiger Erfüllung der gesetzlichen Normen für Straßenbeleuchtung. Kenntnisse über Reflexionseigenschaften der Lichtleitern sind in Form einer BRDF Funktion notwendig. Um diese zu ermitteln, wird die Konstruktionsausarbeitung eines BRDF Messgerätes vorgestellt. CAL (Computer Aided Lighting) Programme sind als Werkzeug zu einer fortschrittlichen Lichtleiterauslegung und Optimierung der modernen Beleuchtungssysteme unverzichtbar. Bei unserer Forschung setzen wir erfolgreich die kommerziell erhältliche Software LucidShape ein. 14

17 M IT Beleuchtungsoptik T W OC H 15

18 M IT T W OC H B B3 11:30 Laserbasierte Lichtquellen in der Automobilbeleuchtung Evaluation neuer Konzepte für eine weiße, laserbasierte Lichtquelle B. Willeke, Forschungsinstitut für automobile Lichttechnik und Mechatronik, L-LAB Laserdioden haben im Vergleich zur LED den Vorteil sehr hohe Leuchtdichten auf kleinen Flächen erzeugen zu können. Welche Herausforderungen es auf dem Weg zu einem laserbasierten Scheinwerfer gibt und wie diese Hürden überwunden werden können, wird durch den vorliegenden Beitrag belegt. Aus Sicht der Lasersicherheit ist in der KFZ-Beleuchtung der Einsatz eines Leuchtstoffs für eine weiße laserbasierte Lichtquelle von Vorteil. Es eignet sich besonders ein keramischer Leuchtstoff z.b. YAG:Ce, der durch blaue Laserstrahlung angeregt wird und gelb-grünliche Strahlung emittiert. Bei der Konversion der Laserstrahlung entsteht durch physikalische Effekte Wärme im Leuchtstoff, welche die Effizienz der Lichtquelle beeinträchtigt und von der Laserstrahldichte abhängt. Der Anspruch hohe Leuchtdichten und kleine leuchtende Flächen zu erzeugen erweist sich als Herausforderung an den eingesetzten Leuchtstoff und das Thermomanagement der neuen Lichtquelle. Der Beitrag zeigt Konzepte für laserbasierte Lichtquellen, welche eine hohe Leuchtdichte bei kleiner leuchtender Fläche und effizient konvertierende Leuchtstoffe mit optimiertem Thermomanagement vereinen. B4 11:45 Entwicklung einer polychromatischen Beleuchtungseinheit für PMD-Kameras H. Lietz, J. Baumgart, J. Eberhardt; Labore für Lichttechnik und Technische Optik der Hochschule Ravensburg-Weingarten Die Messgenauigkeit einer PMD-Kamera hängt maßgeblich von deren Beleuchtung ab. Je mehr Licht von der Objektszene reflektiert wird, desto mehr Photonen treffen auf den Detektor. Neben dem optischen Wirkungsgrad verbessert sich das Signal-Rausch-Verhältnis und somit die Messgenauigkeit. Stand der Technik ist die Verwendung mehrerer IR-LEDs geringer Lichtleistung, die die Objektszene weitestgehend ungerichtet ausleuchten. Im Zuge dieser Arbeit wurden diese durch eine lichtstärkere, polychromatische High Power Multichip-LED ersetzt. Wegen der örtlichen Separation der RGBW-LEDs auf dem Chip, ist vor der Kollimation des Lichts eine Farbmischung notwendig. Hierzu wurde ein Lichtleiterstab verwendet, der neben der Homogenisierung eine gemeinsame Lichtaustrittsfläche für die einzelnen LEDs erzeugt. Die Überlagerung zu Weißlicht ist gewährleistet. Eine zweilinsige Kollimationsoptik transformiert das Licht gezielt auf die Objektszene. Durch Einstellen der Linsenabstände zueinander, lässt sich die Beleuchtungsfläche an die Größe der Objektszene anpassen und gewährleistet somit deren optimale Ausleuchtung. 12:00 Mittagspause 16

19 M IT Beleuchtungsoptik T W OC H 17

20 M IT T W OC H A H3 13:15 High-speed 3D Sensorik neue Verfahren und Anwendungen in der Streifenprojektionstechnik G. Notni, C. Bräuer-Burchardt, P. Kühmstedt; Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik Albert-Einstein-Str. 7, D Jena Die 3D-Erfassung mittels Streifenprojektion ist ein etabliertes Verfahren, das von der off-line Messung bis zur Digitalisierung in verschiedensten Anwendungsszenarien eingesetzt wird. Verstärkt steht jedoch die Anforderungen der direkten Integration der 3D-Sensorik in Fertigungsprozesse (in-line Vermessung) und auch der flexiblen 3D-Messung mit handgeführten Sensoren. Dies erfordert neue Ansätze der high-speed 3D-Messung mit Scanzeiten <50 ms. Im Beitrag werden neue Verfahren diskutiert, mit denen sich die Projektions- und Bildaufnahmesequenzen der sinusförmigen Streifenbilder ohne Einbußen bei der Messgenauigkeit um bis zu 80% reduzieren lassen. Zu diesen Methoden zählt u.a. eine optimierte Sensor-Komponenten- Anordnung und der doppelten Triangulation der 3D-Messdaten sowie die Nutzung der Epipolargeometrie bei der Messung spezieller Messobjekte. In Verbindung mit 180 Hz Streifenprojektion können so bis zu 60 3D-Datensätze pro Sekunde generiert werden. Damit lassen sich real-time Anwendungen in der industriellen Qualitätskontrolle realisieren, wie z.b. für die Analyse von Lotpastenaufträgen auf Leiterplatten mit Höhenauflösungen <5 µm. Weiterhin wird ein Ausblick gegeben, wie mit neuen Prinzipien der Musterprojektion (Arrayprojektion) 3D-Bildraten von >300 3D-Bildern/s erreicht werden können, womit eine 3D-Messung an bewegten Objekten eröffnet wird. 18

21 M IT Optische 3D-Messtechnik T W OC H 19

22 M IT T W OC H A A5 13:45 Array-Projektion aperiodischer Sinus-Muster zur Hochgeschwindigkeits-3D-Formvermessung S. Heist, A. Mann, P. Kühmstedt, G. Notni; Fraunhofer IOF, Jena Die 3D-Formvermessung von bewegten Objekten wird immer bedeutender. Aufgrund der simultanen, berührungslosen Bestimmung einer Vielzahl von Objektpunktkoordinaten bieten sich Musterprojektionssysteme dafür an, die typischerweise jedoch durch die Projektions- Bildrate im Bereich einiger 100 Hz begrenzt sind. Mit Hilfe eines so genannten 3D-Array-Projektors können allein durch elektronisches Umschalten von LEDs Bildraten bis in den 100-kHz-Bereich erreicht werden. Im Gegensatz zu bisherigen Entwicklungen werden keine wohlbekannten, phasenverschobenen Sinus-Muster, sondern aperiodische Sinus-Muster mit räumlich und zeitlich variablem Offset, Amplitude, Periodenlänge und Phasenverschiebung projiziert und unter Nutzung zeitlicher Korrelationsverfahren die 3D-Koordinaten berechnet. Die neuartige Mustersequenz ermöglicht erstmals die hochgenaue Vermessung von Objekten mit scharfen Kanten, großer Tiefenausdehnung oder variierenden Oberflächeneigenschaften mit Hilfe des Array-Projektors. Neben der Charakterisierung des Systems, u. a. hinsichtlich Schärfentiefe und erreichbarer Projektionsgeschwindigkeit, werden erste 3D-Formvermessungen bei einer Bildrate von 3 khz vorgestellt. A6 14:00 Amplitudengitteroptimierung für Streifenprojektionsverfahren A. Khettal, R. Schuhmann; Berliner Glas KGaA Herbert Kubatz GmbH & Co Für die optische 3D-Abbildung und -Vermessung wurde ein Amplitudengitter für die Streifenlichtprojektion (Phase-Shift-Verfahren) unter Berücksichtigung der partiellen Kohärenz der Lichtquelle und der Aberrationen des realen optischen Systems optimiert. Die Simulation und die Optimierung der optischen Komponente zur Modulation des Lichts sind mit Hilfe einer auf Wellenoptik basierten Software durchgeführt worden. In diesem Beitrag werden verschiedene optimierte Varianten vorgestellt, die eine gezielte sinusförmige Streifenprojektion ermöglichen. Es konnte eine gute Übereinstimmung von Messwerten und Simulationsdaten erzielt werden. Mit den Ergebnissen konnte ein Gitter realisiert werden, das in einer hochwertigen 3D-Messkamera zum Einsatz kommt, welche gegenüber bisherigen Systemen eine höhere Messgenauigkeit aufweist. 20

23 M IT Optische Formvermessung T W OC H 21

24 M IT T W OC H A A7 14:15 3D-Oberflächenvermessung von Szenen mit statischen und bewegten Objekten mithilfe adaptiver raumzeitlicher Korrelation B. Harendt*, M. Große**, M. Schaffer**, R. Kowarschik*; * Institut für Angewandte Optik, Friedrich-Schiller-Universität Jena; ** EnShape, Start-up der Friedrich-Schiller-Universität Jena Gängige photogrammetrische 3D-Messverfahren, die auf Korrelation basieren, werten entweder nur räumliche oder nur zeitliche Merkmale aus. Zeitliche Techniken erreichen sehr gute Ergebnisse für statische Objekte, sind aber ungeeignet für bewegte Objekte. Räumliche Techniken sind erheblich ungenauer, sind dafür aber nicht anfällig für Bewegungen. Raumzeitliche Korrelationsverfahren versuchen mit den beiden Techniken auch deren Vorteile, eine hohe Genauigkeit und eine geringe Empfindlichkeit für Bewegungen, zu kombinieren. Wir stellen dazu eine raumzeitliche Korrelation vor, die den Anteil von räumlicher und zeitlicher Korrelation automatisch an die Bewegung der untersuchten Objekte anpasst. Zusätzlich werden Bewegungen durch eine zeitliche Krümmung der Korrelationsgebiete kompensiert. Auf diese Weise sollen Szenen, die sowohl statische als auch bewegte Objekte enthalten, optimal rekonstruiert werden. Unser Ansatz beruht auf strukturierter Beleuchtung mit statistischen Mustern, die sehr hohe Aufnahmeraten unterstützen und damit besonders für die Vermessung dynamischer Szenen geeignet sind. A8 14:30 Lateral scanning Structured-Illumination-MAcroscopy for high speed electronic inspection Z. Yang, G. Häusler; Institute of Optics, Information and Photonics, Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg With Structured-Illumination Microscopy (SIM), technical surfaces can be measured with a depth uncertainty down to 10nm and a high angular dynamical range up to +/- 70. Specular as well as rough surfaces can be measured. SIM is well suited for the 3D inspection of micro contacts in the electronics industry. The real challenge is to measure with a demanded speed of 40cm2/sec. This cannot be achieved by just geometrical up-scaling of SIM to SIMA (Structured Illumination MAcroscopy), because an objective with high NA, high lateral resolution, and at the same time big field is extremely expensive. The alternative, field stitching, requires an impractical stopand-go, which cannot be sped up arbitrarily. As a solution for these problems, we present a new SIMA that is fast and cost efficient: We replace the stop-and-go stitching by a continuous lateral scan. The trick is to scan along a direction parallel to the sample surface with a tilted reference plane. So we avoid the stop-and-go for the lateral scan and the necessity of a z-scan. The measurement speed is only limited by the speed of the camera, not anymore by mechanics. We demonstrate measurement examples. 22

25 M IT Optische Formvermessung T W OC H 23

26 M IT T W OC H B B5 13:45 Das Polieren professioneller Astronomiespiegel Weltmarkt und Technologien T. Döhring; Fakultät Ingenieurwissenschaften, Hochschule Aschaffenburg Professionelle astronomische Großteleskope sind komplexe optische Hochtechnologiesysteme an der Grenze der technischen Machbarkeit. Für deren Funktionsfähigkeit ist neben geeigneten Substratmaterialien eine optische Präzisionspolitur der verwendeten monolithischen oder segmentierten Spiegel erforderlich. Bei den oftmals riesigen Sammelflächen der Primärspiegel professioneller Astronomieteleskope sind hierzu weltweit nur eine übersichtliche Anzahl von Unternehmen bzw. Institutionen in der Lage. Einflussfaktoren und kommerzielle Aspekte werden in einer Marktstudie betrachtet und die weltweit führenden Anbieter solcher Polierprozesse dabei aufgelistet. Die Diskussion der entsprechenden Technologien betrachtet neben den Polierverfahren auch die Herausforderungen bei Messtechnik, Handhabung, Transport und Montierung. Ein Ausblick auf aktuelle Entwicklungstrends und auf geplante zukünftige Observatorien beschließt diesen Übersichtsbeitrag. B6 14:00 Sellmeier representation of the dispersion of longpass optical filter glasses R. Biertümpfel, S. Reichel; SCHOTT AG, Hattenbergstraße 10, Mainz Die chromatische Dispersion optischer Gläser lässt sich mit einer Näherung nach Sellmeier mit hoher Genauigkeit beschreiben. Nach allgemeiner Lehrmeinung lässt sich die Sellmeiernäherung nicht bei stark absorbierenden Materialien anwenden. Optische Langpassfiltergläser nehmen eine Position zwischen diesen beiden Extremen ein. Sie haben sowohl einen Bereich hoher Transmission als auch einen spektralen Bereich mit Absorption. Gerade im Bereich der Absorption gestaltet sich die exakte Messung der Brechzahlen sehr schwierig. Dennoch ist die Kenntnis der Dispersion dieser Gläser für Ihren Einsatz in abbildenden Optiken und auch für das Design von Interferenzschichten entscheidend. Hierzu wurde eine Methodik zur Ermittlung der Brechungsindizes bei verschiedenen Wellenlängen entwickelt. Es wird gezeigt wie und warum aus den gewonnenen Ergebnissen eine Sellmeierreihe entwickelt werden kann um damit die Dispersion von Langpassfilter zu beschreiben. Die Sellmeier Koeffizienten der Filtergläser (Langpassfilter) werden erstmalig präsentiert. 24

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