Konfigurierbare Kamera für Mikrosysteme

Die Produktionsplattform PRONTO im Spitzencluster microTEC Südwest ermöglicht durch Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft kosten- und zeiteffiziente Prototypen- und Kleinserienfertigung. Anwendungsspezifische Mikrokameras sind in geringen Stückzahlen realisierbar, indem ihre Konstruktion möglichst exakt und einfach an die Aufgabe angepasst wird.
Unter den widersprüchlichen Bedingungen – einfache Konstruktion, aber ausreichende Leistungsfähigkeit – müssen die anwendungsspezifischen Optiken aus Einzel- oder maximal zwei Linsen bestehen. Dieser minimalistische Ansatz, der wenig Streulicht und geringen Montageaufwand verursacht und den Einsatz von High-Dynamic-Range-Bildsensoren erlaubt, basiert auf asphärischen Grenzflächen und hohen Blendenzahlen. Hierzu wurden asphärische Linsen (3mm Durchmesser, bis 580 Dioptrien) aus Polycarbonat berechnet, durch Heißprägen hergestellt und in Kunststoffhülsen gefasst, die durch Rapid Prototyping bei Hahn-Schickard entstanden. Die Hülsen enthalten auch konstruktiv-mechanische Details wie Halterungen oder Kanäle und gestatten den Einbau in metallische Fassungen. Für vier verschiedene Demonstratoren – Dreifinger-Greifer für Roboter; Tropfenmessung am Dispenser; Lageerkennung im Indoor-Bereich und endoskopische Rohrinspektion – konnten die Abbildungsleistungen mit je 1 asphärischen Linse realisiert werden. Hinzu kamen platzsparende LED-Beleuchtungen (bis 2,2 cd) – im Fall der Tropfenmessung mit projizierendem Strahlengang und zweiter Linse. Seit Projektende werden die Linsen weiterhin von Projektpartnern zusammen mit neuartigen Bildsensoren in Mikrokameras (6,3 mm Außendurchmesser) eingebaut, um sie im industriellen Umfeld einzusetzen. Schärfentiefebereiche, je nach Aufgabe: 10 bis 30 mm bzw. 50 mm bis Unendlich. Zurzeit werden noch kleinere Linsen mit bis zu 1300 Dioptrien entworfen.

Kontakt


Dipl.-Phys. Hermann Scheithauer
Hahn-Schickard,
Villingen-Schwenningen
Tel.: +49 7721 943-135
Hermann.Scheithauer@Hahn-Schickard.de
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Dr. rer. nat. Thomas Meißner
Hahn-Schickard,
Stuttgart
Tel.: +49 711 685-84826
Thomas.Meissner@Hahn-Schickard.de
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