Optomechanik

Justierung eines Spiegelteleskops durch einen mit einem Laser erzeugten künstlichen Stern am Paranal-Observatorium der Europäischen Südsternwarte (ESO)

Motorgetriebenes Farbrad aus einem DLP-Projektor mit sechs Farbsegmenten.

Ansicht der optischen Baugruppe eines Videoprojektors. In der Mitte befinden sich drei dichroitische Spiegel, die aus dem Licht einer weißen Hochdruckbogenlampe unten rechts (nicht dargestellt), das auf der rechten Seite über Wärmefilter, einen Umlenkspiegel und eine Kondensorlinse weitergeleitet wird, drei farbige Lichtstrahlen erzeugen. Auf der linken Seite befinden sich drei LCD-Panels, deren Pixel als Lichtmodulatoren fungieren. Ein dichroitisches Prisma dazwischen kombiniert die drei modulierten Lichtstrahlen zu einem farbigen Bild, das nach links durch ein Objektiv (nicht dargestellt) auf eine Bildwand projiziert werden kann.

Der Begriff Optomechanik (Kunstwort aus Optik und Mechanik)[1] wird bei Produkten und Verfahren verwendet, bei denen optische und feinmechanische Komponenten gemeinsam eingesetzt werden.

In der Optomechatronik werden diese beiden Komponenten durch elektronische oder elektromechanische Bauteile ergänzt, insbesondere um mit Sensoren und Aktoren Steuerungen oder Regelungen zu realisieren.[2] Die Optomechanik überlagert sich hierbei mit den Teildisziplinen der Mechatronik und der Optoelektronik.[3] Unter Einbeziehung von Software sowie Schnittstellen zu anderen Systemen können kognitive Systeme implementiert werden.[4]

Nicht zu verwechseln ist der Begriff "optomechanisch" mit Effekten in Spiegel-Resonatoren, bei denen der dynamische Strahlungsdruck des Lichts eine Rolle spielt.[5]

Beispiele

Optomechanik

• Mechanische Halterungen für optische Komponenten, wie zum Beispiel Spiegel oder Linsen.
• Piezoelektrische oder mechanische Stellglieder für die Justierung von optischen Komponenten, wobei diese parallelverschoben, gedreht oder gekippt werden können.
• Präzise Positionierer für optische Komponenten wie Objektivrevolver oder Filterräder.
• Fokussierungsmechanismen sowohl für Objektive als auch für Einzellinsen im optischen Strahlengang.
• Objektivadapter für Kameras, wie
  • 35-Millimeter-Adapter
  • Telekonverter
  • Televorsatzlinse
  • Telekompressor
  • Barlowlinse
  • Nahlinse

Optomechatronik

• Bei Bildstabilisatoren können Beschleunigungssensoren und elektromechanische Stellglieder eingesetzt werden, um geeignete optische Elemente innerhalb von abbildenden Systemen, wie zum Beispiel Objektiven, so zu steuern, dass die Abbildung auf einem Bildsensor oder einem fotografischen Film nicht verwackelt, obwohl sich das gesamte System bewegt.
• Inkrementalgeber mit Lichtschranken und geschlitzten Drehscheiben oder optische Sensoren für Computermäuse.
• Mikrospiegelaktoren mit kleinen beweglichen Spiegeln zur Lichtablenkung und Bilderzeugung in Projektoren.
• Spiegelteleskope mit adaptiver Optik und Hartmann-Shack-Sensoren.
• Drohnen und Gimbals mit Kameras für fotografische oder photogrammetrische Aufnahmen.
• Aktive Telekompressoren mit automatischer Übertragung von Betriebszuständen zwischen Objektiven und Kameragehäusen in digitalen Kamerasystemen.
• Endoskope für die medizinische Diagnostik oder technische Überprüfung.
• Virtual-Reality-Headsets für Computerspiele, 360-Grad-Videos oder als digitale Werkzeuge (siehe auch Augmented Reality) in der Industrie, Wissenschaft und Kunst.
• Maschinelles Sehen (Englisch: Machine Vision) wie beispielsweise zur Oberflächeninspektion, Qualitätsprüfung, Lageerkennung oder Objekterkennung.[6]

Einzelnachweise

1. optomechanisch, Computerwissen Online, 2018, abgerufen am 10. Juli 2018
2. Hyung Suck Cho (Hrsg.): Opto-mechatronic systems handbook. Techniques and applications. CRC Press, Boca Raton, Florida, USA 2003, ISBN 978-0-8493-1162-8. 
3. Jochen Zeitler: Konzeption eines rechnergestützten Konstruktionssystems für optomechatronische Baugruppen. Dissertation aus dem Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik (FAPS), Kapitel 3: Methoden der domänenorientierten Produktentwicklung. FAU University Press, Erlangen 2022, ISBN 978-3-96147-499-8, S. 27 (researchgate.net [PDF; abgerufen am 28. November 2024]). 
4. Jeffrey M. Shainline: The largest cognitive systems will be optoelectronic. Hrsg.: National Institute of Standards and Technology. Boulder, Colorado, USA 7. September 2018, S. 1–10 (englisch, arxiv.org [PDF]). 
5. Markus Aspelmeyer, Tobias J. Kippenberg, Florian Marquardt: Cavity Optomechanics. arxiv:1303.0733 [abs]. 
6. hongru: Übersicht über Machine Vision_Branchenlernen_Informationsportal_OPT Machine Vision_SCI Machine Vision_Lights_Lenses_Cameras. Abgerufen am 29. November 2024.