CGH-basierte Verbesserung der Messunsicherheit von Positionsbestimmungen mittels pixelierten Bildaufnehmern

Die exakte bildbabasierte Positionsbestimmung von Punkten ist für eine Vielzahl von optischen Messsystemen von grundlegender Bedeutung. Beispielhaft seien Shack-Hartmann Sensoren, photogrammetrische bzw. bildverarbeitende Verfahren und Justagesysteme genannt. Prinzipiell kann die Position des Bildes eines Messpunkts der Ausdehnung sigma mit einer Genauigkeit von sigma/sqrt(N) bei einer Verwendung von N Photonen detektiert werden. Für kamerabasierte Systeme ist N letztlich durch die Full-Well Kapazität der Pixel beschränkt. sigma wird durch Aberrationen und Pixelgeometrien, grundsätzlich aber natürlich zunächst durch die Beugung begrenzt. Zusätzlich müssen in der Praxis weitere Rauschquellen, insbesondere Diskretisierung, Quantisierung und elektronisches Rauschen in Betracht gezogen werden. Anhand von Simulationen und experimentellen Ergebnissen zeigen wir, wie mit einer einfachen Bildvervielfältigung durch ein abbildungsseitiges Hologramm die erzielbare Messunsicherheit für viele Anwendungen deutlich (ca. Faktor 4) verbessert werden kann.