Ganzheitliche Optimierung von optischen Systemen

In optischen Systemen werden die einzelnen funktionellen Komponenten wie Beleuchtung, Abbildung sowie Bildverarbeitung getrennt simuliert und optimiert. Wir haben ein Programm entwickelt, welches eine ganzheitliche Optimierung von optischen Systemen ermöglicht. Dazu können verschiedene Lichtverteilungen in der Aperturblende simuliert werden. Die Optimierungsfunktion basiert auf einem genetischen Evolutionsalgorithmus, welcher ausgehend von einem Startsystem für jede Variable ein optisches System mit zufälligen Werten innerhalb eines Intervalls generiert. Nach einer vorgegebenen Populationszahl geht dieser in eine lokale Optimierung über. Dabei kann das optische System anhand gewisser Randparametern wie Brennweite und Abbildungsmaßstab, in Kombination mit dem RMS-Wert des Spots, optimieren werden. Des Weiteren ermöglicht das Programm eine realistische Simulation des übertragenen Bildes. Die Qualität dieses Bildes kann über bildverarbeitende Software-Prozesse verbessert werden. Diese Bildverarbeitung kann in die Optimierung des optischen Systems mit einfließen. Es ist in Kombination mit der Bildverarbeitung möglich, ein einfacheres aber leistungsfähiges optisches System zu designen.