Einstellbare Mikrolinsen

Nicht angesteuerter Zustand.
© Fraunhofer IPMS
Nicht angesteuerter Zustand.
Angesteuerter Zustand.
© Fraunhofer IPMS
Angesteuerter Zustand.

Die optischen Abbildungssysteme und Kameras mit Autofokus und Zoomfunktionen erfordern typischerweise die physische Verschiebung von Linsenelementen, um die Gesamtvergrößerung des optischen Systems zu ändern. Dies wird üblicherweise durch eine große mechanische Positioniereinheit durchgeführt. Die großen physischen Abmessungen solcher Fokus- oder Zoomsysteme machen es schwierig, solche Funktionen in miniaturisierte optischen Systemen und Kameras zu platzieren.

Die Forscher am Fraunhofer IPMS haben eine Mikrolinse mit variabler Brennweite mit einem kompakten und anpassbaren Design entwickelt, welche in zahlreiche verkleinerte optische Abbildungssystemen eingebaut werden kann. In der flüssigkeitsgefüllten Mikrolinse wird der Krümmungsradius der Linse – und damit die Brennweite – angepasst, in dem ein hydraulischer Druck auf die Membran ausgeübt wird. Dieser Druck kommt von der mechanischen Verschiebung einer Flüssigkeit in einer mikrofluidischen Siliziumkammer durch einen spannungsgesteuerten, elektroaktiven Polymeraktor mit großer Verformung. Die Mikrolinse wird unter Verwendung von Wafer-Level-Technologie hergestellt, welche für eine hochpräzise Erzeugung von Strukturen und die korrekte Ausrichtung von optischen Elementen sorgt.

Die fluidische Mikrolinse mit variabler Brennweite verfügt über ein kompaktes Design, Aperturen von wenigen Millimetern und einen über die Spannung anpassbaren Fokusbereich von bis zu dutzenden Dioptrien. Sie kann in minimierten Autofokus- oder Zoom-Objektive – zum Beispiel bei Handykameras – oder in der Optoelektronik, Photonik oder bei bildverarbeitenden Komponenten und Systemen integriert werden.

Links: Bilder von zwei Objekten mit 5 cm Abstand, wie sie durch ein Linsensystem mit der einstellbaren Mikrolinse gesehen werden.