Hochauflösende Objektive für moderne Endbenutzer-Kameras: Anforderungen an Design und Fertigung

Die Auflösung moderner Fotokameras steigt kontinuierlich an, da sowohl die Pixelgröße sinkt, als auch die Bildfläche vergrößert wird. Mittlerweile sind Bildsensoren mit Pixelgrößen von ca. 4µm üblich, so dass die Nyquistfrequenz dieser Sensoren bei 125lp/mm liegt. Gleichzeitig wächst die Sensorgröße, so dass die Objektive einen größeren Bildkreis zur Verfügung stellen müssen. Herkömmliche Objektive zeigen bei gutem Kontrast nur Auflösungen von etwa 40lp/mm und können damit das Potenzial dieser Bildsensoren nicht ausschöpfen. Wir zeigen Bildsimulationen (mittels Raytraycing), welche den Einfluss von normalen und Hochleistungsobjektiven auf die mögliche Bildqualität veranschaulichen. Die Herstellung von Hochleistungsobjektiven mit Auflösungen von 125lp/mm erfordert einerseits ein sehr anspruchsvolles Optikdesign, da alle Aberrationen minimiert und speziell für die Korrektur von Farbfehlern Gläser mit extremen optischen Eigenschaften verwendet werden müssen. Andererseits muss auch die Fertigung optimiert werden, inklusive Messtechnik, die wiederholbare und objektive Ergebnisse liefern muss. Anhand von Toleranzrechnungen zeigen wir typische Anforderungen für die Produktion.