Quantitative Analyse von Falschlicht -- Methoden zur Reduktion des statistischen Fehlers

Optische Sensorsysteme messen außer dem Nutzlicht, für das sie ausgelegt wurden, immer auch einen Anteil von Falschlicht, das auf unerwünschten Pfaden durch Streuung, Reflexion und andere Mechanismen in das System gelangt. Eine quantitative Analyse des Falschlichts mit Computersimulation ist insbesondere bei hochempfindlichen Messsystemen in der Raumfahrt wichtig, um frühzeitig die Konformität mit Spezifikationen beurteilen zu können. Prinzipiell kann das Falschlicht mit kommerzieller nicht-sequenzieller Raytracing-Software berechnet werden. Da die Algorithmen auf Monte-Carlo-Methoden beruhen, ergeben sich aber oft erhebliche statistische Fehler, die mit Standardmethoden wie Importance Sampling oder durch die Erhöhung der Zahl der Simulationsstrahlen nicht ausreichend kompensiert werden können. Im Vortrag wird diese Problematik genauer analysiert und es werden zwei Ansätze zur Reduktion des statistischen Fehlers vorgestellt: eine deutlich verbesserte Methode zur Erzeugung von Sekundärstrahlen für Streulichtsimulationen und die Verwendung von differenziellem Raytracing, das in Spezialfällen das statistische Rauschen sogar völlig eliminiert.