Die Vorlesung gibt eine Einführung in die Entwurfsauslegung optischer Subsysteme. Ein Schwerpunkt der Vorlesung wird hierbei auf den Systemgedanken gelegt, indem die Fertigbarkeit des Entwurfs, die Zuverlässigkeit im Betrieb und die Wechselwirkung mit nicht-optischen Systemkomponenten Berücksichtigung finden. Hierzu werden praktische Aspekte der optischen Entwurfsauslegung vermittelt, wie zum Beispiel die
Berücksichtigung von Entwurfsregeln zur Gewährleistung der Fertigbarkeit, das Tolerancing des optischen Subsystems um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten und die Kopplung von optischem mit mechanischem Simulationswerkzeug, um mechanische Einflüsse auf die optischen Leistungsparameter
simulieren zu können. Die Anwendung der erlernten Techniken wird an drei Fallbeispielen aus den Bereichen
Endverbrauchermarkt, Fertigungsautomatisierung und Medizintechnik vertieft.

Inhalt:

• Einführung
• Modellbildung und Simulation beim Systementwurf
• Grundlagen Optik
• Eigenschaften optischer Materialien
• Optische Abbildung
• Strahlverfolgungsmethode
• Der optische Entwurfsprozess
• Grundlagen Finite-Elemente Methode (FEM)
• FEM-Entwurfsprozess
• Kopplung von Simulationswerkzeugen
• Mikrooptische Subsysteme

Lernziele:

Die Studierenden…:

• kennen die Grundlagen der optischen Modellbildung und Simulation.
• kennen die Grundlagen von Modellbildung und Simulation mittels Finiter Elemente.
• kennen die Grundlagen des optischen und mechanischen Entwurfsprozesses und können sie auf einfache optische Subsysteme anwenden.
• können die Spezifikationen optischer Systeme verstehen und können sie im optischen Modell umsetzen.
• können Entwurfsregeln anwenden.
• können einfache Toleranzanalysen vornehmen.
• können die Notwendigkeit einer domänenübergreifenden
  Simulation beurteilen.

• Averill M. Law, W. David Kelton, „Simulation, Modeling & Analysis“, McGraw-Hill, New York (1991)
• R.E. Fischer, „Optical System Design“, SPIE Press, New York (2008)
• G. Pahl, W. Beitz, „Engineering Design“, Springer, Heidelberg (1995Optik, E. Hecht (Oldenbourg, 2005)
• Optical System Design, R. E. Fischer, B. Tadic-Galeb, P. R. Yoder (Mc Graw Hill, 2008)
• Practical Computer-Aided Lens Design, G. H. Smith (Willman-Bell, 1998)
• M. Mayr, U. Thalhofer, „Numerische Lösungsverfahren in der Praxis“, Hanser Verlag München (1993)
• M. Weck, C. Brecher, „Werkzeugmaschinen – Konstruktion und Berechnung“, Springer Heidelberg (2006)