DE102021215068A1

DE102021215068A1 - Kompensationsvorrichtung und Verfahren zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems und Verfahren zum Herstellen einer Kompensationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021215068A1
Application number: DE102021215068.3A
Authority: DE
Inventors: Susanne Zwick-Maufroy; Marzena FRANEK
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2023-06-29

Abstract

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft eine Kompensationsvorrichtung (100) zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems. Die Kompensationsvorrichtung (100) weist das optische System (300) und ein optisches Kompensationselement (110) auf. Das optische System (300) weist ein optisches Element (115), insbesondere ein Objektiv, und einen Bildsensor (120) auf, die in einem gemeinsamen Strahlengang (125), der auf einen Fokuspunkt (127) fokussiert ist, angeordnet sind. Das optische Kompensationselement (110) ist in dem Strahlengang (125) angeordnet und ausgebildet, um ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter eine optische Wirkung zu verändern, um den Fokuspunkt (127) zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung zu bewirken.

Description

Stand der Technik
Der Ansatz geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm.
Die DE 10 2008 027 721 A1 offenbart einen Ansatz, eine mechanische Haltestruktur für eine Linse mit einem sich temperaturabhängig ausdehnenden Werkstoff zu fertigen und hierdurch eine Kompensation von einer temperaturabhängigen Änderung des Brechungsindex einer Linse des optischen Systems zu erreichen.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems, weiterhin ein Verfahren zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems, ein Verfahren zum Herstellen einer Kompensationsvorrichtung, ferner eine Vorrichtung, die eines der Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass unter Verwendung eines einzigen zusätzlichen Kompensationselements in einem optischen System eine beispielsweise temperaturbedingte oder feuchtebedingte Fokusverschiebung in dem optischen System schnell und einfach kompensiert werden kann, um den Fokuspunkt in der Nähe des Bildsensors des optischen Systems zu halten.
Es wird eine Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems vorgestellt. Die Kompensationsvorrichtung weist das optische System und ein optisches Kompensationselement auf. Das optische System weist ein optisches Element, insbesondere ein Objektiv, Kompensationselement und/oder einen Bildsensor auf, die in einem gemeinsamen Strahlengang, der auf einen Fokuspunkt fokussiert ist, angeordnet sind. Bei dem optischen Element kann es sich um ein Objektiv oder ein anderes Element handeln, das beispielsweise auch einen oder mehrere Spiegel aufweist. Das optische Kompensationselement ist in dem Strahlengang angeordnet und ausgebildet, um ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter eine optische Wirkung zu verändern, um den Fokuspunkt zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken.
Bei dem optischen System kann es sich um eine Kamera handeln, die beispielsweise zur Verwendung in einem Fahrzeug, als sogenannte „Automotive-Kamera“, einsetzbar ist. Die Fokusverschiebung/Defokussierung des optischen Systems kann beispielsweise temperaturbedingt oder feuchteinduziert erfolgen und dazu führen, dass der Fokuspunkt in einem Bereich zu weit weg vom Bildsensor der Kamera angeordnet ist. Dies kann beispielsweise passieren, indem sich temperaturbedingt oder feuchteinduziert Komponenten wie das dem optischen Element oder dem Objektiv oder eine Objektivhalterung, eines Linsenabstandshalters oder eines Linsenelementes und/oder der Bildsensor oder eine Bildsensorhalterung des optischen Systems physisch ausdehnen bzw. zusammenziehen und den Fokus des optischen Systems somit verschieben bzw. verändern. Denkbar ist auch, dass die hier genannten Elemente sich nicht nur ausdehnen oder zusammenziehen können, sondern auch Brechzahl und Radius ändern können. Insgesamt führt das zu einen Fokusshift. Das Kompensationselement kann nun vorteilhafterweise dazu dienen, um den Fokuspunkt entsprechend oder ähnlich der Fokusverschiebung nachzuführen, sodass der Fokuspunkt im Schärfebereich des optischen Systems angeordnet ist und ein scharfes Bild entsteht.
Das optische Kompensationselement kann direkt, beispielsweise unmittelbar, in dem fokussierten Strahlengang angeordnet sein, beispielsweise zwischen dem optischen Element bzw. Objektiv und dem Bildsensor. Das optische Kompensationselement kann ausgebildet sein, um ansprechend auf den Umgebungsparameter die optische Wirkung in Form einer Formänderung und/oder einer Brechzahländerung des optischen Kompensationselementes zu verändern, um die Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken. Beispielsweise kann die Kompensation erfolgen, indem das optische Kompensationselement ein Nachführen des Fokuspunkts entsprechend oder ähnlich der Fokusverschiebung bewirkt. Dank des Kompensationselements kann eine Defokussierung der Kamera somit verbessert, beispielsweise zumindest teilweise kompensiert werden. Durch die Fokusverschiebung liegt der Sensor nicht mehr im Schärfentiefenbereich der Kamera, so dass eine Kompensation wieder dazu führt, dass der Sensor im Schärfentiefenbereich der Kamera liegt. Der Bildsensor bleibt so dank des Kompensationselements auch bei einer Verschiebung im Schärfentiefebereich, der beispielsweise einen Bereich von 1 bis 1000 µm umfassen kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein eine Verschiebung des Fokuspunktes repräsentierender Verschiebungsparameter Δz₁ des optischen Kompensationselements innerhalb eines Toleranzbereichs einem weiteren Verschiebungsparameter Δz₂ eines das optische Element, eines Halteelements des optischen Elements und/oder des Bildsensors umfassenden Systems entsprechen, wobei der Verschiebungsparameter je von einem Brechungsindex und einem Ausdehnungskoeffizienten abhängig ist. Das Kompensationselement kann thermisch bedingt, feuchteinduziert und/oder spannungsinduziert, beispielsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung, verformbar sein und/oder ausgebildet sein, um die Brechzahl oder eine Verschiebung des Fokuspunktes thermisch bedingt, feuchteinduziert und/oder spannungsinduziert zu verändern. Analog kann auch das das optische Element, das Halteelement des optischen Elements und/oder den Bildsensor umfassende System thermisch bedingt, feuchteinduziert und/oder spannungsinduziert, beispielsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung, verformbar sein und/oder ausgebildet sein, um die Brechzahl oder eine Verschiebung des Fokuspunktes thermisch bedingt, feuchteinduziert und/oder spannungsinduziert zu verändern Der Toleranzbereich kann beispielsweise eine Abweichung des Verschiebungsparameters des Kompensationselements von dem Verschiebungsparameter des Systems, das des Objektivs oder Halteelement des Objektivs und/oder Bildsensors oder Halteelement des Bildsensors von bis zu 35 % umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform kann das optische Kompensationselement ein Material aufweisen, das ausgebildet ist, um sich in einem definierten Temperaturbereich, Feuchtebereich und/oder elektrischen Spannungsbereich mit einem vorbestimmten Ausdehnungskoeffizienten auszudehnen. Zusätzlich kann auch eine Ausdehnung zusammen mit einer Brechungsindexänderung erfolgen, die sich auch teilweise kompensieren und somit beide Effekte berücksichtigt werden sollten. Auch kann die Brechungsindexänderung die treibende Kraft sein. Entsprechend kann das Material des optischen Kompensationselements ausgebildet sein, um sich in einem weiteren niedrigeren Temperaturbereich, Feuchtebereich und/oder elektrischen Spannungsbereich zusammenzuziehen. So kann vorbestimmt werden, in welchem Temperaturbereich, Feuchtebereich und/oder elektrischen Spannungsbereich eine gewünschte Ausdehnung des Kompensationselements erfolgt. Beispielsweise kann eine größere Ausdehnung innerhalb eines höheren Temperaturbereichs, eines höheren Feuchtebereich und/oder größeren elektrischen Spannungsbereichs erfolgen, als innerhalb eines geringeren Temperaturbereichs, eines geringeren Feuchtebereichs und/oder geringeren elektrischen Spannungsbereichs.
Das optische Kompensationselement kann zumindest eine planparallele Platte aufweisen und/oder als planparallele Platte ausgebildet sein. Die planparallele Platte kann eine Dicke zwischen 0,1 Millimeter und 5 Millimetern aufweisen, beispielsweise eine Dicke von 1 Millimeter. Planparallele Platten sind unempfindlich gegen Dezentrierung und Positionsänderungen in z-Richtung.
Das optische Kompensationselement kann zusätzlich oder alternativ zumindest eine Linse aufweisen und/oder als Linse ausgebildet sein. Linsenelemente können die optische Performance des Systems zusätzlich verbessern.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Kompensationselement ein optisch transparentes Material aufweisen und/oder als optisch transparentes Material ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine einfache und schnelle Kompensation der Fokusverschiebung realisiert werden.
Das Kompensationselement kann zumindest teilweise aus Kunststoff ausgeformt sein. Das Kompensationselement kann auch vollständig aus Kunststoff ausgeformt sein. Dies ermöglicht eine leichte und günstig herstellbare Variante für das Kompensationselement. Das Kompensationselement kann beispielsweise einstückig und/oder aus einem Material ausgeformt sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Kompensationselement im unmittelbaren Kontakt mit dem Bildsensor angeordnet sein. So kann ein sogenanntes „Lens-on-Chip“ als beispielsweise ein Bauteil realisiert sein. Beispielsweise kann das Kompensationselement als Ersatz eines Sensor-Deckglases oder als Add-on auf einen oder als Ersatz für einen IR-Filter des Objektivs realisiert sein. Als unmittelbar ist zu verstehen, dass mit Ausnahme eines optionalen Befestigungsmaterials, keine weitere Komponente zwischen dem Kompensationselement und dem Bildsensor oder Objektiv kontaktiert ist.
Ein Verfahren zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems weist einen Schritt des Bereitstellens und einen Schritt des Veränderns auf. Im Schritt des Bereitstellens werden ein optisches System mit einem Objektiv und einem Bildsensor, die in einem gemeinsamen Strahlengang angeordnet sind, der auf einen Fokuspunkt fokussiert ist, und ein in dem Strahlengang angeordnetes optisches Kompensationselement bereitgestellt. Im Schritt des Veränderns wird eine optische Wirkung des Kompensationselements ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter verändert, um den Fokuspunkt zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken. Im Schritt des Veränderns kann ansprechend auf den zumindest einen Umgebungsparameter eine elektrische Spannung angelegt werden, um die optische Wirkung des Kompensationselements zu verändern, um den Fokuspunkt zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems weist einen Schritt des Bereitstellens und einen Schritt des Anordnens auf. Im Schritt des Bereitstellens wird das optische System mit einem Objektiv und einem Bildsensor bereitgestellt, die in einem gemeinsamen Strahlengang, der auf einen Fokuspunkt fokussiert ist, angeordnet sind. Im Schritt des Anordnens wird ein optisches Kompensationselement in den Strahlengang angeordnet, wobei das optische Kompensationselement ausgebildet ist, um ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter eine optische Wirkung zu verändern, um den Fokuspunkt zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken.
Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte eines der vorangehend vorgestellten Verfahren in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedene Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems;
2 eine schematische Darstellung einer thermisch bedingten Fokusverschiebung in einem optischen System;
3 eine schematische Gegenüberstellung einer Kompensationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel gegenüber einem optischen System ohne optischem Kompensationselement;
4 eine schematische Darstellung einer Fokusverschiebung durch ein optisches Kompensationselement, welches Brechzahl und Dicke abhängig von der Temperatur gemäß einem Ausführungsbeispiel ändert;
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems;
6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems.
7 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems; und
8 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Kompensationsvorrichtung 100 zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems.
Die Kompensationsvorrichtung 100 weist das optische System und ein optisches Kompensationselement 110 auf. Das optische System weist ein optisches Element 115 (wie beispielsweise ein Objektiv oder ein Spiegel bzw. Spiegelsystem) und einen Bildsensor 120 auf, die in einem gemeinsamen Strahlengang 125, der auf einen Fokuspunkt 127 fokussiert ist, angeordnet sind. Das optische Kompensationselement 110 ist in dem Strahlengang 125 angeordnet und ausgebildet, um ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter eine optische Wirkung zu verändern, um den Fokuspunkt 127 zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken. Das optische Element 115 und der Bildsensor 120 (sowie optional auch das optische Kompensationselement 110) sind dabei an einem gemeinsamen Halteelement 128 befestigt.
Bei dem optischen System handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um eine Kamera, die beispielsweise zur Verwendung in einem Fahrzeug 130 einsetzbar ist. Die Fokusverschiebung des optischen Systems kann beispielsweise temperaturbedingt oder feuchteinduziert erfolgen und dazu führen, dass der Fokuspunkt 127 und der Schärfetiefenbereich des optischen Elementes bzw. Objektivs außerhalb der Position des Bildsensors 120 der Kamera liegt. Dies kann beispielsweise passieren, indem sich temperaturbedingt oder feuchteinduziert Komponenten wie das Objektiv bzw. optische Element 115, der Bildsensor 120 des optischen Systems und/oder ein Halteelement 128 des Objektivs bzw. optischen Elementes 115 und/oder ein Halteelement 128 des Bildsensors 120 physisch ausdehnen, bzw. sich entsprechende Radien, Brechzahl oder Linsenpositionen verändern und den Fokus somit verschieben. Ein erster Strahlengang-Endabschnitt A zwischen dem Kompensationselement 110 und dem Bildsensor 120 zeigt einen Endabschnitt des Strahlengangs 125 mit einem unveränderten Fokuspunkt, also einem Fokuspunkt, welcher nicht mittels des Kompensationselements 110 verschoben wurde. Ein zweiter Strahlengang-Endabschnitt B zwischen dem Kompensationselement 110 und dem Bildsensor 120 zeigt einen Endabschnitt des Strahlengangs 125 mit dem mittels des Kompensationselements 110 verschobenen Fokuspunkt 127.
Das optische Kompensationselement 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel direkt, beispielsweise unmittelbar, in dem Strahlengang 125 angeordnet, beispielsweise zwischen dem Objektiv bzw. optischen Element 115 und dem Bildsensor 120. Das optische Kompensationselement 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ansprechend auf den Umgebungsparameter die optische Wirkung in Form einer Formänderung und/oder einer Brechzahländerung des optischen Kompensationselement 110 zu verändern, um den Fokuspunkt 127 zu verschieben, um die Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Kompensation, indem das optische Kompensationselement 110 ein Nachführen des Fokuspunkts 127 entsprechend der Fokusverschiebung/Defokussierung bewirkt. Der Bildsensor 120 bleibt so dank des Kompensationselements 110 auch bei einer Verschiebung im Schärfentiefebereich, der hier beispielsweise einen Bereich von 10 bis 1000 µm umfasst, siehe auch 3.
Das Kompensationselement 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Material auf, das einen eine Verschiebung des Fokuspunktes 127 repräsentierender Verschiebungsparameter Δz₁ des optischen Kompensationselements 110 innerhalb eines Toleranzbereichs einem weiteren Verschiebungsparameter Δz₂ eines das optische Element, eines Halteelements des optischen Elements und/oder des Bildsensors umfassenden Systems entspricht, wobei der Verschiebungsparameter je von einem Brechungsindex und einem Ausdehnungskoeffizienten abhängig ist.. Das Kompensationselement 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel thermisch bedingt, feuchteinduziert und/oder spannungsinduziert, beispielsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung, verformbar und/oder ist ausgebildet, um die Brechzahl thermisch bedingt, feuchteinduziert und/oder spannungsinduziert zu verändern. Der Toleranzbereich kann beispielsweise eine Abweichung des Verschiebungsparameter Δz₁ des Kompensationselements 110 von dem Ausdehnungskoeffizienten des Verschiebungsparameter Δz₂ des Objektivs bzw. optischen Elementes 115, Bildsensors 120 und/oder des Halteelementes 128 von bis zu 35% umfassen.
Das Kompensationselement 110 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Brechungsindex von 1,51 bei thermischen Ausdehnungskoeffizienten von zumindest 50 ppm/K auf. Bei einem solchen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird bei einer Erwärmung von 20° auf 105°C ein 4,05µm großer Shift bei einer Dicke von 1 mm und damit eine Refokussierung erzeugt. Die Schärfe des gesamten Kamerasystems kann dadurch deutlich verbessert werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Kompensationselement 110 ein Material auf, das ausgebildet ist, um sich in einem definierten Temperaturbereich, Feuchtebereich und/oder elektrischen Spannungsbereich mit einem vorbestimmten Ausdehnungskoeffizienten auszudehnen. Entsprechend ist das Material des optischen Kompensationselements 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um sich in einem weiteren niedrigeren Temperaturbereich, Feuchtebereich und/oder elektrischen Spannungsbereich zusammenzuziehen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine größere oder verringerte Ausdehnung innerhalb eines höheren Temperaturbereichs, eines höheren Feuchtebereich und/oder größeren elektrischen Spannungsbereichs, als innerhalb eines geringeren Temperaturbereichs, eines geringeren Feuchtebereich und/oder geringeren elektrischen Spannungsbereichs. Ferner können sich auch ein Brechungsindex und/oder eine Ausdehnung gemeinsam ändern und auch gemeinsam wirken, wenn auch eventuell nicht in die gleiche Richtung.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Kompensationselement 110 zumindest eine planparallele Platte auf und/oder ist als planparallele Platte ausgebildet. Die planparallele Platte kann eine Dicke zwischen 0,1 Millimeter und 10 Millimetern aufweisen, beispielsweise 1 Millimeter. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel weist das Kompensationselement 110 zusätzlich oder alternativ zumindest eine Linse mit zumindest einer gekrümmten oder gewölbten Oberfläche auf und/oder ist als Linse ausgebildet. Als Linse kann in diesem Zusammenhang ein Element verstanden werden, das nicht zwingend eine Sphäre aufweist; es ist durchaus auch eine Freiform möglich.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Kompensationselement 110 ein optisch transparentes Material auf und/oder ist als optisch transparentes Material ausgebildet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Kompensationselement 110 zumindest teilweise oder vollständig aus Kunststoff ausgeformt. Das Kompensationselement 110 ist hierbei gemäß einem Ausführungsbeispiel vollständig aus Kunststoff ausgeformt. Das Kompensationselement 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einstückig und/oder aus einem Material ausgeformt. Auch kann das Kompensationselement 110 ein weiteres Material wie beispielsweise eine Antireflexbeschichtung auf einer oder mehreren relevanten Flächen aufgebracht sein.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Kompensationselement 110 im unmittelbaren Kontakt mit dem Bildsensor 120 oder Objektiv bzw. optischen Elementes 115 angeordnet. Als unmittelbar ist zu verstehen, dass mit Ausnahme eines optionalen Befestigungsmaterials, keine weitere Komponente zwischen dem Kompensationselement 110 und dem Bildsensor 120 oder Objektiv bzw. optischen Elementes 115 kontaktiert ist. Denkbar ist auch, dass das Kompensationselement auf oder im optischen Element wie beispielsweise dem Objektiv angeordnet oder aufgebracht ist.
Im Folgenden werden Details der Kompensationsvorrichtung 100 noch einmal genauer beschrieben:

Die hier vorgestellte Kompensationsvorrichtung 100 ermöglicht vorteilhafterweise eine Defokus-Kompensation des Fokusshifts/Fokusverschiebung in Kameras mit Hilfe eines optischen Kompensationselements 110.

In der Automobilindustrie werden zunehmend Kameras in Fahrzeugen 130 verbaut. Diese Kameras werden beispielsweise für Fahrerassistenz oder für das automatisierte Fahren verwendet. Dabei werden die Bilddaten durch Algorithmen ausgewertet, die ein Mindestmaß an Bild-Schärfe erfordern. Der Bereich, in dem das Bild durch ein Objektiv oder optisches Element 115 scharf abgebildet wird ist sehr klein. Typischerweise liegt er bei Automotive-Kameras im Bereich von ca. 10-100µm (Depth of focus, DOF). Um ein scharfes Bild zu erzeugen muss der Bildsensor 120 in diesem Bereich positioniert sein. Aufgrund der starken mechanischen und thermischen Belastungen für Automotive-Kameras werden diese bisher als fix-Focus-Systeme ausgelegt und können nicht mehr nachfokussiert werden, wie es z. B. bei Consumer Produkten möglich ist.
Es gibt jedoch viele Einflüsse, die eine Kamera defokussieren können. Einer der Einflüsse ist die Änderung der Fokuslage über Temperatur. Automotive-Kameras müssen in einem Temperaturbereich von -40° bis +105°C scharf sein. Aufgrund der Ausdehnung mechanischer Komponenten sowie der Änderung der optischen Eigenschaften der Linsenmaterialien ist dies eine große Herausforderung. Während der Entwicklung der Kameras werden daher folgende zwei Ansätze verfolgt:

1. Anpassung des Temperaturshifts von Objektiv und Mechanik aufeinander
2. Vorhalt eines möglichst großen Schärfebereichs „Depth of Focus“, DOF. Das heißt, dass der „akzeptabel scharfe Bereich“ vor und hinter der eigentlichen Bildebene möglichst groß sein soll.

1. Den Temperaturshift von Objektiven und Mechanik genau aufeinander einzustellen ist sehr schwierig. Ihre Stellschrauben sind vor allem die Änderung von Materialien oder die mechanische Anordnung. Dies ist im Vergleich zur Anforderung (es geht oft um eine Einstellung im Bereich weniger µm) recht grob und oft nicht erfolgreich.
2. Ein großer Schärfentiefebereich lässt sich oft nur schwer mit den hohen optischen Anforderungen vereinen und zwingt zu Kompromissen, z. B.:

- Erhöhte Kosten durch teurere Materialien, engere Toleranzen, Ausschuss in der Produktion der Objektive
- Größere Blendenzahlen, d. h., weniger Lichtempfindlichkeit der Objektive
- Aufwendigeres, teureres Aufbau- und Verbindungskonzept in der Produktion des Kamerasystems

Ein Beispiel einer solchen Kamera, die eine Defokussierung bei hohen Temperaturen aufweist, ist in 2 anhand eines Schaubilds gezeigt.
Aktuelle und zukünftige Kameragenerationen für Automotive Anwendungen fordern kleinere Pixelgrößen und Blendenzahlen sowie größere Bildschärfe. All diese Forderungen machen das Design eines Kameraobjektivs und dazugehöriger Mechanik sehr schwierig ohne zusätzliche Maßnahmen.
Die hier vorgestellte Kompensationsvorrichtung 100 ist vorteilhafterweise ausgebildet, um die Defokussierung der Kamera zu verbessern/zumindest teilweise zu kompensieren. Eine Aufgabe des hier vorgestellten Ansatzes ist, dass in den Strahlengang 125 zwischen Objektiv bzw. optischem Element 115 und Bildsensor 120 ein optisches Element eingebracht wird, das Kompensationselement 110, das sich ebenfalls thermisch ausdehnt bzw. dessen optische Eigenschaft sich ebenfalls verändert durch Ausdehnung/Änderung des Brechungsindexes und so den Fokusshift des Kameramoduls zumindest teilweise oder vollständig kompensiert.
Das Einbringen des Kompensationselements 110 in Form eines optisch wirksamen Elements in den fokussierten Strahlengang 125 bewirkt einen Defokus des Strahlengangs 125. Diese Defokussierung hängt vom Brechungsindex und von der Dicke dieses Elements 110 ab. Durch Änderung der Dicke ist der Fokusshift anpassbar.
Ändert sich nun die Dicke d₀ des Materials des Kompensationselements 110 mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten CTE um Δd durch eine Temperaturänderung ΔT $Δ d = C T E \cdot d_{0} \cdot Δ T$
so wird auch der Fokus um Δz abhängig vom Brechungsindex n verschoben. Für kleine Einfallswinkel gilt näherungsweise: $Δ z = Δ d \frac{n - 1}{n}$
$Δ z = d_{H T} \frac{n_{H T} - 1}{n_{H T}} - d_{T T} \frac{n_{T T} - 1}{n_{T T}},$
wobei der Index HT eine Hochtemperatur, der Index TT eine Tieftemperatur, die Variable n den Brechungsindex und die Variable d eine Dicke des betrachteten Materials repräsentiert.
Wird nun ein solches Kompensationselement 110 z. B. als planparallele Platte zwischen Objektiv bzw. optischem Element 115 und Sensor 120 gebracht, wird der Fokus/Schärfentiefebereich des Objektivs bzw. optischen Elements 115 bei Erwärmung zusätzlich verschoben. Durch Wahl der Dicke d₀ kann der gewünschte zusätzliche Fokusshift sehr genau eingestellt werden, so dass der Sensor 120 in jedem Temperaturbereich innerhalb des Schärfentiefebereichs liegt, siehe 3.
Auf diese Art und Weise ist die Diskrepanz bzw. Fehlanpassung zwischen Mechanik- und Optikdesign (teilweise) kompensierbar. Insbesondere bei Baukastensystemen, bei denen eine Kameramechanik für verschiedene Objektive bzw. optische Elemente 115 verwendet wird, kann der Objektivshift der unterschiedlichen Objektive bzw. optischen Elemente 115 angepasst und so zeitaufwändige Iterationen in der Objektiventwicklung verhindert werden, bzw. direkt ein off-the-shelf Design eingesetzt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist bei der Kompensationsvorrichtung 100 zumindest eine oder eine beliebige Kombination der folgenden Varianten realisiert:

- Die gleiche optische Wirkung wird statt durch Dickenänderung durch eine Brechzahländerung des optischen Kompensationselements 110 erzeugt.
- Neben der Kompensation eines Temperatur-induzierten Fokus-Shifts ist eine Kompensation eines Feuchte-induzierten Fokus-Shifts durch Wahl eines geeigneten Materials (Ausdehnung durch Feuchteaufnahme), realisiert.
- Das optische Element 110 ist als planparallele Platte oder als Linsenelement ausgeführt. Planparallele Platten sind unempfindlich gegen Dezentrierung und Positionsänderungen in z-Richtung. Linsenelemente können die optische Performance des Systems zusätzlich verbessern.
- Das optische Element 110 ist an beliebiger z-Position zwischen Objektiv bzw. optischem Element 115 und Sensor 120 eingebracht. Denkbar sind z. B. eine Lens-on-Chip im direkten Kontakt mit dem Sensor 120, beispielsweise als Ersatz für ein Sensor-Deckglas und/oder als Add-on auf einen oder als Ersatz für einen IR-Filter des Objektivs bzw. optischem Element 115.
- Neben passiven Elementen 110, die sich durch Temperatur und/oder Feuchte ausdehnen, ist zusätzlich oder alternativ eine aktive Komponente, die z. B. durch Anlegen einer Spannung die Dicke oder die Brechzahl ändert, realisiert, was als aktiver Autofokus bezeichnet werden kann.

Einsatzgebiete für die hier vorgestellte Kompensationsvorrichtung 100 sind: Automotive Kamerasysteme, Kamerasysteme im Consumerbereich wie Smartphones und/oder Consumer-Kameras, Kameras für professionelle Anwendungen, z. B. Wissenschaft wie Raumfahrt, Luftfahrt (auch Flugtaxis), Überwachungskameras.
Zusammengefasst ist dank der Kompensationsvorrichtung 100 zur Stabilisierung eines Fokuspunkts 127 in einem Kameramodul in den Strahlengang 125 ein optisch wirksames Element 110 eingebracht, das gemäß einem Ausführungsbeispiel eine ähnliche oder gleiche Wirkung, beispielsweise Brechungs- oder Ablenkungswirkung, hat, wie eine thermische Ausdehnung einer Halterung bzw. eines Halteelementes 128 des Bildsensors 120. So kann durch die gleichartige oder gegengleiche Wirkung des optisch wirksamen Elementes 110 auf die Strahlformung eine Verschiebung des Fokuspunkts 127 des Kameramoduls kompensiert werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer thermisch bedingten Fokusverschiebung in einer Kamera. Dabei kann es sich um eine Kamera ohne das in 1 beschriebene Kompensationselement 110 handeln. Die Fokusverschiebung, auch „Fokusshift“ oder „Defokussierung“ genannt, ist in µm über der Temperatur in °C dargestellt.
Gezeigt ist ein Beispiel für eine Kamera, die eine Defokussierung bei hohen und niedrigen Temperaturen aufweist.
3 zeigt eine schematische Gegenüberstellung einer Kompensationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel gegenüber einem optischen System 300 ohne optischem Kompensationselement. Dabei kann es sich um eine der anhand der vorangegangenen Figuren beschriebenen Kompensationsvorrichtungen 100 handeln. In den Bildabschnitten a) und b) ist je ein optisches System 300 ohne optisches Kompensationselement und in den Bildabschnitten c) und d) ist je eine Kompensationsvorrichtung 100, also das optische System 300 mit optischem Kompensationselement 110, dargestellt.
Bildabschnitt a) zeigt, dass der Bildsensor 120 des optischen Systems 300 bei 20°C im Schärfentiefebereich DOF, also im Fokus, liegt. Es entsteht ein scharfes Bild.
Bildabschnitt b) zeigt, dass der Bildsensor 120 des optischen Systems 300 bei 105°C außerhalb des Schärfentiefebereichs DOF, also nicht im Fokus, liegt. Bei Erhöhung der Temperatur wird die Bildsensorposition relativ zum DOF verschoben - beide können sich über Temperatur bewegen und tun das gewöhnlich auch. Der Bildsensor befindet sich außerhalb des Schärfentiefebereichs DOF, es entsteht ein unscharfes Bild.
Bildabschnitt c) zeigt, dass der Bildsensor 120 der Kompensationsvorrichtung 100 bei 20°C im Schärfentiefebereich DOF, also im Fokus, liegt. Es entsteht ein scharfes Bild.
Bildabschnitt d) zeigt, dass der Bildsensor 120 der Kompensationsvorrichtung 100 bei 105°C im Schärfentiefebereich DOF, also im Fokus, liegt, da dieser durch das Kompensationselement 110 verschoben wurde. Bei Erhöhung der Temperatur wird die Bildsensorposition verschoben. Durch das Kompensationselement 110 wird auch der Schärfentiefebereich DOF verschoben. Der Bildsensor befindet sich immer noch innerhalb des Schärfentiefebereichs DOF und erzeugt ein scharfes Bild.
Als Material für das Kompensationselement 110 eignen sich beispielsweise transparente Kunststoffe in optischer Qualität mit einem hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Es weist einen vergleichsweise hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von zumindest 50 ppm/K auf. Beim Einbringen des Kompensationselements 110 in Form einer planparallelen Platte mit 1mm Dicke in den Strahlengang des optischen Systems kann bei Erwärmung von 20° auf 105°C ein 4,05µm großer Shift und damit eine Refokussierung erzeugt werden, bei der ca. 1/3 des 20µm großen Fokusshift kompensiert wird. Die Schärfe wird dadurch deutlich verbessert.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Fokusverschiebung durch ein optisches Kompensationselement, welches Brechzahl und Dicke abhängig von der Temperatur gemäß einem Ausführungsbeispiel ändert. Dabei kann es sich um das anhand von 1 oder 3 beschriebene Kompensationselement handeln.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems. Dabei kann es sich um ein Verfahren 500 handeln, das unter Verwendung einer der anhand von 1, 3 oder 4 beschriebenen Kompensationsvorrichtungen ausführbar ist.
Das Verfahren 500 umfasst einen Schritt 505 des Bereitstellens und einen Schritt 510 des Veränderns. Im Schritt 505 des Bereitstellens werden ein optisches System mit einem Objektiv bzw. optischen Element und einem Bildsensor, die in einem gemeinsamen Strahlengang angeordnet sind, der auf einen Fokuspunkt fokussiert ist, und ein in dem Strahlengang angeordnetes optisches Kompensationselement bereitgestellt. Im Schritt 510 des Veränderns wird eine optische Wirkung des Kompensationselements ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter verändert, um den Fokuspunkt zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 510 des Veränderns ansprechend auf den zumindest einen Umgebungsparameter eine elektrische Spannung angelegt, um die optische Wirkung des Kompensationselements zu verändern, um den Fokuspunkt zu verschieben, um die Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken.
Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems. Dabei kann es sich um eine der anhand der vorangegangenen Figuren beschriebenen Kompensationsvorrichtungen handeln.
Das Verfahren 600 umfasst einen Schritt 605 des Bereitstellens und einen Schritt 610 des Anordnens. Im Schritt 605 des Bereitstellens wird das optische System mit einem Objektiv bzw. optischen Element und einem Bildsensor bereitgestellt, die in einem gemeinsamen Strahlengang, der auf einen Fokuspunkt fokussiert ist, angeordnet sind. Im Schritt des Anordnens wird ein optisches Kompensationselement in den Strahlengang angeordnet, wobei das optische Kompensationselement ausgebildet ist, um ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter eine optische Wirkung zu verändern, um den Fokuspunkt zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken.
7 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems.
Die Vorrichtung 700 umfasst eine Einheit 705 zum Bereitstellen und eine Einheit 710 zum Verändern. In der Einheit 705 zum Bereitstellen werden ein optisches System mit einem Objektiv bzw. optischen Element und einem Bildsensor, die in einem gemeinsamen Strahlengang angeordnet sind, der auf einen Fokuspunkt fokussiert ist, und ein in dem Strahlengang angeordnetes optisches Kompensationselement bereitgestellt. In der Einheit 710 zum Verändern wird eine optische Wirkung des Kompensationselements ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter verändert, um den Fokuspunkt zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird in der Einheit 710 zum Verändern ansprechend auf den zumindest einen Umgebungsparameter eine elektrische Spannung angelegt, um die optische Wirkung des Kompensationselements zu verändern, um den Fokuspunkt zu verschieben, um die Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken.
8 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer Kompensationsvorrichtung zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems. Dabei kann es sich um eine der anhand der vorangegangenen Figuren beschriebenen Kompensationsvorrichtungen handeln.
Die Vorrichtung 800 umfasst eine Einheit 805 zum Bereitstellen und eine Einheit 810 zum Anordnen. In der Einheit 805 zum Bereitstellen wird das optische System mit einem Objektiv bzw. optischen Element und einem Bildsensor bereitgestellt, die in einem gemeinsamen Strahlengang, der auf einen Fokuspunkt fokussiert ist, angeordnet sind. In der Einheit 810 zum Anordnen wird ein optisches Kompensationselement in den Strahlengang angeordnet, wobei das optische Kompensationselement ausgebildet ist, um ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter eine optische Wirkung zu verändern, um den Fokuspunkt zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung des optischen Systems zu bewirken.
Die hier vorgestellten Verfahrensschritte können wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008027721 A1 [0002]

Claims

Kompensationsvorrichtung (100) zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems (300), wobei die Kompensationsvorrichtung (100) die folgenden Merkmale aufweist: das optische System (300) mit einem optischen Element (115), insbesondere einem Objektiv und einem Bildsensor (120), die in einem gemeinsamen Strahlengang (125), der auf einen Fokuspunkt (127) fokussiert ist, angeordnet sind; und ein in dem Strahlengang (125) angeordnetes optisches Kompensationselement (110), das ausgebildet ist, um ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter eine optische Wirkung zu verändern, um den Fokuspunkt (127) zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung zu bewirken.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, bei der das Kompensationselement (110) thermisch, feuchteinduziert und/oder spannungsinduziert verformbar ist und/oder ausgebildet ist, um eine Brechzahl thermisch bedingt, feuchteinduziert und/oder spannungsinduziert zu verändern.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das optische Kompensationselement (110) ein Material aufweist, das ausgebildet ist, um sich in einem definierten Temperaturbereich, Feuchtebereich und/oder elektrischen Spannungsbereich mit einem vorbestimmten Ausdehnungskoeffizienten auszudehnen.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der ein eine Verschiebung des Fokuspunktes (127) repräsentierender Verschiebungsparameter (Δz₁) des optischen Kompensationselements (110) innerhalb eines Toleranzbereichs einem weiteren Verschiebungsparameter (Δz₂) eines das optische Element (115), eines Halteelements (128) des optischen Elements (115) und/oder des Bildsensors (120) umfassenden Systems entspricht, wobei der Verschiebungsparameter (Δz₂) je von einem Brechungsindex und einem Ausdehnungskoeffizienten abhängig ist.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das optische Kompensationselement (110) zumindest eine planparallele Platte aufweist und/oder als planparallele Platte ausgebildet ist.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das optische Kompensationselement (110) zumindest eine Linse aufweist und/oder als Linse oder als Element mit einer sphärischen, asphärischen oder Freiform ausgebildet ist.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Kompensationselement (110) ein optisch transparentes Material aufweist und/oder als optisch transparentes Material ausgebildet ist.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Kompensationselement (110) zumindest teilweise aus Kunststoff ausgeformt ist und/oder wobei das Kompensationselement (110) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von zumindest 50 ppm/K aufweist.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Kompensationselement (110) mit einer Antireflexbeschichtung beschichtet ist.
Kompensationsvorrichtung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Kompensationselement (110) im unmittelbaren Kontakt mit dem Bildsensor (120) angeordnet ist.
Verfahren (500) zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems (300), wobei das Verfahren (500) die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen (505) eines optischen Systems (300) mit einem optischen Element (115) und einem Bildsensor (120), die in einem gemeinsamen Strahlengang (125), der auf einen Fokuspunkt (127) fokussiert ist, angeordnet sind, und eines in dem Strahlengang (125) angeordneten optischen Kompensationselements (110); und Verändern (510) einer optischen Wirkung des Kompensationselements (110) ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter, um den Fokuspunkt (127) zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung zu bewirken.
Verfahren (600) zum Herstellen einer Kompensationsvorrichtung (100) zum Kompensieren einer Fokusverschiebung eines optischen Systems (300), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen (605) des optischen Systems (300) mit einem optischen Element (115) und einem Bildsensor (120), die in einem gemeinsamen Strahlengang (125), der auf einen Fokuspunkt (127) fokussiert ist, angeordnet sind; und Anordnen (610) eines optischen Kompensationselements (110) in den Strahlengang (125), wobei das optische Kompensationselement (110) ausgebildet ist, um ansprechend auf zumindest einen Umgebungsparameter eine optische Wirkung zu verändern, um den Fokuspunkt (127) zu verschieben, um eine Kompensation der Fokusverschiebung zu bewirken.
Vorrichtung, die eingerichtet ist, um die Schritte (505, 510; 605, 610) eines der Verfahren (500; 600) gemäß Anspruch 11 oder 12 in entsprechenden Einheiten auszuführen und/oder anzusteuern.
Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte (505, 510; 605, 610) eines der Verfahren (500; 600) gemäß Anspruch 11 oder 12 auszuführen und/oder anzusteuern.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.