Physikalische Modellierung des Übertragungsverhaltens optischer Messsysteme am Beispiel der Konfokalmikroskopie und der optischen Kohärenztomographie

Optische Messsysteme sind aufgrund ihrer berührungslosen, schnellen und hochauflösenden Arbeitsweise weit verbreitet. Der Einfachheit der Messung steht jedoch eine erhöhte Komplexität der physikalischen Wechselwirkung optischer Messprozesse gegenüber. Diese hat zur Folge, dass die Qualität der Messergebnisse von einer Vielzahl von bekannten sowie unbekannten Einflussfaktoren abhängt. Die Unkenntnis möglicher Störquellen sowie deren Einfluss auf das Messergebnis kann entsprechend zu unbemerkten oder nicht nachvollziehbaren signifikanten systematischen Messabweichungen führen. Eine Möglichkeit, die Güte optischer Messungen zu gewährleisten, besteht im Aufstellen physikalischer Modelle zur Beschreibung des ganzheitlichen Messprozesses, sogenannter virtueller Messsysteme. Die damit einhergehende Möglichkeit der Simulation von zu erwartenden Messergebnissen kann dazu beitragen, die Entstehung von Messergebnissen nachzuvollziehen, Messabweichungen abzuschätzen sowie mögliche Störgrößen zu identifizieren und zu eliminieren. Zu diesem Zweck werden im Rahmen dieser Arbeit physikalische Modelle zur Beschreibung zweier fundamental verschiedener optischer Messsysteme erarbeitet: Konfokalmikroskopie (CM) und Optische Kohärenztomographie (OCT). Insgesamt weisen beide Modelle eine hohe Modellgüte bei gleichzeitig geringer Modellkomplexität und kurzen Simulationsdauern auf, wodurch sich diese für die Durchführung virtueller Parameterstudien in der angewandten Forschung sowie der industriellen Praxis eignen.