Design und Realisierung einer kompakten Multi-Apertur-ToF-Weitwinkelkamera

Britta Holz, Alexander Oberdörster, J. Karl, Thomas Räthe, Christin Gassner, Robert Brüning
  1. Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF

britta [dot] holz [at] iof [dot] fraunhofer [dot] de

Die Überwachung des Fahrzeuginnenraums im Automobilbereich gewinnt durch das autonome Fahren, Sicherheitsaspekten und Gestensteuerung an großer Bedeutung. Wir präsentieren eine kompakte Kamera mit großem Bildfeld (170°x 130°, 180° Diagonale). Die Optik passt mit einer Höhe von 10 mm in die Fahrzeugverkleidung. Sie hat eine Blendenzahl von 1.5 bei einer Brennweite von 2 mm. Mit Hilfe eines ToF-Sensors wird so die gesamte Fahrzeugkabine im Amplitudenbild und als 3D-Geometrie erfasst. Realisiert wir die Optik durch einen Multi-Apertur Ansatz aus 2x3 Kanälen mit 3-Linsiger Abbildung und Umlenkprismen. Die Demonstratoren erreichen eine MTF > 50% über das gesamte FOV bei halber Nyquist-Frequenz und VGA-Auflösung. Ebenso zeigt der Ansatz Vorteile gegenüber Fisheye-Objektiven beim Randabfall der relativen Beleuchtungsstärke (>78%) und mit geringer Verzeichnung (< 40%). Der Aufbau aus blankgepressten Glaslinsenarrays und in Polymer auf Glas abgeformten Asphären-Arrays vereinfacht die Montage in Hinblick auf eine hohe Stückzahl und erreicht eine thermische Stabilität von -40° bis 100°C. Gezeigt werden die Ergebnisse von Design über Fertigung, Stitching und Messungen. (DE 10 2021 202 716 B4)

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@inproceedings{holz2023a42,
  author     = {Holz, Britta and Oberdörster, Alexander and Karl, J. and Räthe, Thomas and Gassner, Christin and Brüning, Robert},
  title      = {{Design und Realisierung einer kompakten Multi-Apertur-ToF-Weitwinkelkamera}},
  booktitle  = {DGaO-Proceedings 2023},
  series     = {DGaO-Proceedings},
  eventtitle = {124. Jahrestagung der DGaO},
  eventdate  = {2023-05-31/2023-06-03},
  venue      = {Berlin},
  publisher  = {Deutsche Gesellschaft für angewandte Optik e.V.},
  year       = {2023},
  pages      = {A42},
  url        = {https://dgao-proceedings.de/paper/124-a42}
}
124. Jahrestagung der DGaO · Berlin · 2023