Design und Demonstrationsaufbau eines optischen Systems mit Freiformfläche

Moderne Fertigungsverfahren bieten Möglichkeiten zur Herstellung beliebiger symmetriefreier Bauteilgeometrien mit optischer Oberflächenqualität. Diese an keine Symmetrie gebundenen Formen eröffnen neue Anwendungsfelder bzw. verbessern die Leistungsfähigkeit traditioneller optischer Anwendungen. Im vorliegenden Beitrag wird auf Beschreibungsmöglichkeiten von sogenannten Freiformflächen und deren Einsatz im Optikdesign eingegangen. Es werden optische Simulationen zum Design eines Head-up Displays für den Einsatz im Auto bei Einbeziehung von ein bis zwei Freiformflächen unter Beachtung einer Fertigung mittels Ultrapräzisionsbearbeitung vorgestellt. Ein besonderes Augenmerk gilt hierbei der Übergabe der Designdaten zwischen Optiksoftware und CAD/CAM-System (z.B. NURBS, Volumenkörper), wobei speziell die Fertigungsfehler für optische Freiformflächen berücksichtigt werden. Anhand eines Demonstratorsystems können erste experimentelle Ergebnisse unter Einbeziehung der Toleranzanalyse gezeigt werden.