3D-gedruckte Freiformobjektive und Weitwinkelkameras mit einem extrem flachen Formfaktor

Konventionelle Weitwinkelkameras mit einem sehr großen Sichtfeld (FOV) benötigen zur Übertragung vieler Bildpunkte typischerweise ein großes Volumen bei verhältnismäßig kleiner Apertur. Die Aufteilung des FOV auf mehrere Subaperturen ermöglicht die Realisierung von Weitwinkelkameras mit einem sehr flachen Formfaktor, wodurch neue, größenkritische Anwendungen erschlossen werden können. In diesem Beitrag werden verschiedene Konzepte für ultrakompakte, mittels Zwei-Photonen-Lithografie 3D-gedruckte Weitwinkelkameras mit einem FOV bis zu 180° x 360° vorgestellt. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf dem Optikdesign, der mechanischen Umsetzung sowie der Vermessung und Optimierung von stark gekippten refraktiven und reflektiven Freiformflächen. Ein iterativer Korrekturmechanismus wurde entwickelt, um die Formtreue von Freiformflächen durch den Einsatz spezieller Referenzstrukturen und Sollbruchstellen zu verbessern. Schließlich werden Ansätze zur digitalen Verzeichnungskorrektur und Bildstitching demonstriert und zwei Realisierungen von vollständigen Freiform-Multiapertur-Weitwinkelkameras gezeigt.