Bild: Prinzip des dreizonigen multifokalen Abbildungssystems mit effizienz-achromatisiertem Multi-Layer-DOE
Kurzbeschreibung
In vielen industriellen Anwendungen optischer Systeme besteht die Herausforderung darin, maßgeschneiderte optische Leistungsfähigkeit mit geringer Systemkomplexität zu vereinen. Dies gilt insbesondere für Optiksysteme in Industriekameras, die Objekte in unterschiedlichen bzw. variierenden Abständen mit höchstmöglicher Bildqualität erfassen müssen. Ein Beispiel aus der Praxis ist das Scannen von Barcodes auf Paketen unterschiedlicher Größe in der Logistik. Häufig eingesetzte Technologien zur Abbildung dieser Barcodes basieren auf dynamisch fokussierbaren Systemen, wie der mechanischen Verschiebung von Linsen oder dem Einsatz von Flüssiglinsen. Solche Lösungen sind jedoch meist komplex, kostenintensiv und in ihrer Lebensdauer begrenzt.
Im Projekt „HyZone“ wird ein alternativer Ansatz zur Realisierung industrieller Abbildungssysteme verfolgt. Anstelle beweglicher oder veränderbarer Komponenten wird ein kompaktes System entwickelt, das eine präzise Abbildung über einen großen Tiefenbereich ermöglicht und gleichzeitig eine hohe Stabilität gegenüber Umwelteinflüssen aufweist.
Zur Umsetzung dieses Konzepts wird ein hybrides multifokales Abbildungssystem erarbeitet, das refraktive und diffraktive Elemente in einer kompakten Struktur vereint. Die refraktive Komponente basiert auf zonal getrennten, asphärischen Flächen, die mittels präziser optotechnologischer Fertigungsverfahren, wie Schleifen, Polieren und Korrekturpolieren, hergestellt werden. Ergänzt wird diese durch eine diffraktive, effizienz-achromatisierte Multi-Layer-Struktur, die mithilfe von Mikrostrukturierungstechnologien, wie der direktschreibenden Laserlithografie und Trockenätzverfahren, realisiert wird.
Neben der Konzeption des Systems ist ein weiterer Schwerpunkt die Entwicklung einer durchgängigen Technologiekette zur Herstellung des hybriden, funktionsbestimmenden Elements in Form eines Demonstrators. Dabei werden erstmals die bislang getrennten Prozesse der makrooptischen Freiformbearbeitung und der mikrooptischen Strukturierung gezielt adaptiert, kombiniert und aufeinander abgestimmt.
Projektlaufzeit:
01.07.2024 – 30.06.2027
Projektpartner:
Prof. Dr. Robert Brunner (EAH Jena)
Das Vorhaben wird zudem in Abstimmung mit industriellen Partnern, wie Leica Camera AG, Carl Zeiss Jena GmbH, scia Systems GmbH und OptoTech Optikmaschinen GmbH durchgeführt.
Gefördert durch:
Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages (Förderkennzeichen: 13FH039KX2)
Ansprechpartner: