Optikdesign bei DIOPTIC

Von Objektiventwicklung für Thermografieoptiken im MWIR-Spektrum über Bi-Telezentrische Industrieobjektive im sichtbaren Spektralbereich bis hin zu Optikdesign für LIDAR-Sensoren werden umfassende Bereiche der Optikentwicklung durch unsere Expertise abgedeckt. Dabei vereinen wir 15 Jahre Optikdesign Expertise mit Knowhow im Umgang mit state-of-the-art Softwaretools wie Synopsys CODE V, Zemax OpticStudio, Autodesk Inventor und MathWorks MATLAB.

Das Team bei DIOPTIC ist ein verlässlicher Partner für die Realisierung Ihrer innovativen Produktideen. Häufig gliedert sich ein solches Entwicklungsprojekt bei uns in folgenden Projektphasen:
1. Gemeinsame Ermittlung der Kundenanforderungen
2. Konzeptentwicklung
3. Designphase
4. Herstellung und Prüfung von Prototypen
5. Serienproduktion

1. Ermittlung der Kundenanforderungen

Auf Grundlage unserer langjährigen Erfahrung legen wir einen hohen Wert auf eine applikationsgetriebene Sichtweise der Spezifizierung ihres optischen Systems. Hierbei unterstützen wir unseren Kunden beim kritischen Hinterfragen verschiedener Spezifikationen, um eine kostspielige Über- oder anwendungsstörende Unterspezifizierung zu vermeiden.

Bei dem neuen ARGOS Objektiv handelt es sich um ein telezentrisches Objektiv, welches perfekt auf die Oberflächeninspektion und einen neuen hochauflösenden Kamerasensor angepasst wird. Dabei muss die Blendenzahl des Objektivs bzw. die numerische Apertur eine Balance zwischen Auflösung und Schärfentiefe herstellen. Folgende Anforderungen sind hierbei zu berücksichtigen:

• Pixel pitch: 2.74 µm
• Auflösung: 4512 × 4512 Pixel
• Horizontales Sichtfeld: 5°
• Arbeitsabstand: 70 mm
• Vergrößerung des Objektivs: 2x
• Schärfentiefe: 50 – 70 µm

In einer ersten paraxialen Analyse ermitteln wir eine objektseitige NA von 0.15 und somit eine effektive Blendenzahl von 6.6. Dies ist ein guter Kompromiss, um größtmögliche Schärfentiefe und hohen Kontrast bei maximaler Auflösung zu gewährleisten.

2. Konzeptentwicklung

In der Konzeptphase findet der kreative Prozess statt. Unterschiedliche Konzepte werden entwickelt, analysiert und mit Ihnen auf Augenhöhe kommuniziert und diskutiert. Wir sehen uns hierbei in der Rolle des Wissensvermittlers und Sparringspartners bei kritischen Fragen. Somit erhalten Sie am Ende nicht nur ein Produkt, welches Ihre Spezifikationen erfüllt, sondern auch eines, welches Sie verstehen und effizienter vermarkten können.

Als Ausgangsdesign für das neue ARGOS-Objektiv dient ein hauseigenes Objektiv aus der Reihe von modularen Bi-Telezentrischen DIOPTIC Objektiven. Darauf aufbauend wird das Optikdesign angepasst, so dass Vergrößerung, Arbeitsabstand und objektseitige NA den Anforderungen entsprechen. Zur Analyse wird die MTF des Systems kontinuierlich simuliert und optimiert.

3. Designphase

Die Design- bzw. Entwicklungsphase ist die Überführung des favorisierten Konzepts in ein vollendetes Produktdesign bestehend aus Optik und Optomechanik. Im Mittelpunkt steht bei der Objektiventwicklung eine detaillierte Toleranzanalyse und -optimierung.

Hierbei werden die Produktionstoleranzen einzelner Linsen und Optomechaniken ebenso berücksichtigt wie verkettete Toleranzen, die sich aus dem gewählten Montagekonzept der Optomechanik ergeben. Das Ergebnis ist ein Trade-off aus bestmöglicher Performance und Insensibilität gegenüber Fabrikationsfehlern unter Berücksichtigung der Fertigungsmöglichkeiten unserer oder Ihrer Fertigungspartner.

DIOPTIC verfügt über eine Vielzahl selbstentwickelter Makros und Tools, um wiederkehrende Arbeitsschritte bei der Entwicklung zu automatisieren. Dies beschleunigt die Entwicklungszeit signifkant und minimiert die Entwicklungskosten.

4. Herstellung und Prüfung

Für die Produktion auf Grundlage der Designs „ready for manufacturing“ bedienen wir uns aus einem Netzwerk von externen Fertigern für Linsen und Optomechanik. Auf Wunsch des Kunden vollziehen wir hausintern Montage und Endprüfung in Reinraum-Umgebung oder unterstützen hierbei den Kunden sowohl aus der Ferne als auch vor Ort. In Verbindung mit unseren Expert:innen aus dem Bereich der Prüfsysteme sind der anwendungsbezogenen Prüfung der entwickelten Objektive keine Grenzen gesetzt.

5. Serienproduktion

Bis zu einer Stückzahl von ca. 200 Objektiven bietet DIOPTIC die Möglichkeit, Montage und Endprüfung im Haus durchführen zu lassen. Für größere Stückzahlen greifen wir für die Fertigung und Montage auf unser Netzwerk zurück und übernehmen für unseren Kunden die Organisation der Fertiger sowie die Qualitätskontrolle.