A head-mounted-display with an optical combiner may introduce significant amount of distortion to the real world scene. The ability to accurately model the effects of both 2-dimensional and 3-dimensional distortion introduced by thick optical elements has many uses in the development of head-mounted display systems and applications. For instance, the computer rendering system must be able to accurately model this distortion and provide accurate compensation in the virtual path in order to provide a seamless overlay between the virtual and real world scenes. In this paper, we present a ray tracing method that determines the ray shifts and deviations introduced by a thick optical element giving us the ability to generate correct computation models for rendering a virtual object in 3D space with the appropriate amount of distortion. We also demonstrate how a Hartmann wavefront sensor approach can be used to evaluate the manufacturing errors in a freeform optical element to better predict wavefront distortion. A classic Hartmann mask is used as an inexpensive and easily manufacturable solution for accurate wavefront measurements. This paper further suggests two techniques; by scanning the Hartmann mask laterally to obtain dense sampling and by increasing the view screen distance to the testing aperture, for improving the slope measurement accuracy and resolution. The paper quantifies the improvements of these techniques on measuring both the high and low sloped wavefronts often seen in freeform optical-see-through head-mounted displays. By comparing the measured wavefront to theoretical wavefronts constructed with ray tracing software, we determine the sources of error within the freeform prism. We also present a testing setup capable of measuring off-axis viewing angles to replicate how the system would perform when worn by its user.

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The Hartmann screen test (HST) is a well-known technique that has been used for many years in optical metrology. This thesis describes how the technique has been adapted to create a system for continuous in situ monitoring of the internal stress in thin films during plasma deposition. Stress is almost always present in thin films. Stress can affect the physical properties of film, and also influence phenomena which are important in the technology of thin film manufacture such as adhesion and crystallographic defects. For these reasons, it is very important to control and manage the film stress during manufacture of devices based on thin films. The commonest way to infer stress is to measure the change in substrate curvature that it produces. This is often done by comparison of substrate curvatures before and after deposition with surface profilometry, or interferometry. However, these methods are unsuitable for implementing during film deposition in the vacuum chamber. A novel method for measuring changes in curvature of the thin film substrate in situ has been developed, making use of the HST. An expanded laser beam is passed through a screen containing a number of small apertures, which breaks it up into several rays. After reflecting from the surface of the thin film wafer, the rays are received on an array detector as a spot pattern. Image processing is performed on the recorded spot images to determine the positions of spots accurately. Spot centre positions are recorded at start of deposition as a reference, then their displacement is tracked with time during deposition. The spot deflections are fitted to a theoretical model, in which the change in sample profile is described by a second-order surface. The principal axes of curvature of this surface and their orientation are obtained by a least-squares fitting procedure. From this, the thin film stress can be inferred and monitored in real time. Equipment using this technique has been designed and developed in prototype form for eventual use in the RMIT cathodic arc deposition facility. First experiments with a classic Hartmann screen configuration proved that the technique gave good results, but precision was limited by diffraction and interference effects in the recorded image which made determination of spot centres more difficult. A modified configuration was developed, in which a camera is focused on the Hartmann screen, giving much sharper spot patterns and improved resolution. Tests on the prototype system and comparison with other techniques have shown that it is possible to determine changes in sample curvature with a precision of approximately 0.01 m-1. This corresponds to stress changes of around 0.5 GPa for typical wafer and film thicknesses used in practice. The Hartmann screen test is straightforward to use and to interpret. Image processing and analysis of the recorded spot patterns can be automated and performed continuously in real time during thin film deposition. The system promises to be very useful for monitoring stress and thus controlling the deposition process for improved quality of thin film manufacture.

Con el cambio del siglo XX al XXI, la importancia de las tecnologías ópticas, como herramientas esenciales para otras ciencias, está llamando la atención en diferentes ámbitos científicos y económicos. El desarrollo de técnicas relacionadas con la imagen óptica aparece en diferentes puntos de vista como por ejemplo, la tecnología de la información y de las comunicaciones, la salud humana y las ciencias de la vida, los sensores ópticos y nuevas lámparas para una mejora en el consumo de energía, el desarrollo de equipos destinados a procesos de fabricación en la industria, etc. Las aplicaciones en la industria han tenido un gran impacto económico: por ejemplo, todos los circuitos integrados de semiconductores que se producen en el mundo se fabrican mediante litografía óptica. El desarrollo de la industria de semiconductores ha dado un impulso a la investigación básica y al desarrollo de técnicas ópticas: la disminución de los tamaños en la fabricación implica la exigencia de nuevos materiales, nuevos componentes ópticos, nuevas fuentes de iluminación. En la actualidad, la mayoría de la población europea es usuaria de la Tecnología de la Información y de la Comunicación (del inglés, "Information Communication Technology"), por ejemplo a través de ordenadores personales, telefonía móvil, electrónica empleada en medicina, internet, control de robots inteligentes, detección de obstáculos para la guía de un vehículo,. y la calidad de este tipo de productos aumenta considerablemente cada pocos años para un mismo precio (un factor ~2 cada 3 años). La base de tal progreso se debe, en gran parte, al rápido progreso en la calidad de los componentes que se emplean en esta ICT, como por ejemplo, los circuitos integrados y su conexión con otros dispositivos. La industria semiconductora se está preparando para promover una reducción del detalle más pequeño en los circuitos integrados, por debajo de los 130 nanómetros. Tal reducción requiere una evaluación de la ausencia de gradientes ondulatorios y abruptos con una precisión de 10 nanómetros para el caso particular de obleas de 300 milímetros de diámetro. El diámetro actual standard de las obleas es de 200 milímetros aunque actualmente ya se están produciendo obleas de 300 milímetros y el objetivo es fabricar obleas todavía más grandes. Además, la velocidad de procesado aumentará hasta 100 obleas por hora. Así, el control en la producción y pulido de obleas requiere una instrumentación para la medición rápida de la topografía tridimensional que en la actualidad, no está disponible técnicamente. Otro de los problemas que aparece en la industria semiconductora concierne a los substratos que forman las obleas. La tecnología actual permite producir detalles muy pequeños mediante procesos litográficos. Esto exige mayores requerimientos en la planitud de las obleas sobre las que se depositan repetidamente circuitos integrados. El problema consiste en que la inspección de la planitud requiere mucho tiempo, varias horas para una única oblea. Otro de los problemas con los que se encuentra la industria semiconductora es el procesado de las obleas. Después de la deposición de cada substrato, se neutraliza depositando una capa muy delgada de SiO2. Antes de la siguiente deposición, la oblea se somete a procesos de pulido químicos y mecánicos para conseguir de nuevo la planitud deseada. Se trata de un proceso lento que aumenta el coste de producción. Sin embargo, en un futuro inmediato se fabricarán obleas de 450 mm de diámetro mientras que las actuales son de 200 mm; de forma que se podrán depositar más circuitos integrados ganando tiempo y reduciendo el coste de producción. La situación es similar en otros campos, como por ejemplo, los dispositivos de cristal líquido: en la línea de producción se requiere un rápido control de la topografía tridimensional de dichos cristales, que tampoco está disponible en la actualidad. En este caso las dimensiones pueden llegar a ser de 1m por 1m.

Diss.--Fakultät Sprach- und Literaturwissenschaften--Bamberg--Otto-Friedrich-Universität, 2002. / Bibliogr. p. 408-453.

Texte remanié de: Dissertation--Santiago de Compostela--Universität, 2005. / Bibliogr. p. 233-248. Index.

In protein NMR spectroscopy, homonuclear mixing pulses are used to reveal correlations amongst chemically bonded nuclear spins. / Engineering and Applied Sciences

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Thesis--Frankfurt a. M. / Vita. Includes bibliographical references (p. 210-214).

Zugl.: Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2006