Mikrolinse (Optik)

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Eine Mikrolinse ist die miniaturisierte Form einer konventionellen Linse. Sie findet sich in der Natur, aber auch in der Technik.

[Bearbeiten] Natur

In der Natur kommen Mikrolinsen unter anderem bei den Seh-Organen von kleinen Tieren, wie etwa Insekten, vor. Auch flächenhafte Anordnungen von Linsengruppen sind bekannt.

Die Beugung von Licht, Röntgenstrahlen und ähnlichen Wellen an Kristallen kann ebenfalls als eine Mikrolinse verstanden werden. Dieser natürliche Effekt wird insbesondere in der Werkstofftechnik dazu genutzt um auf die Struktur des Kristallgitters des Materials zurück zu schließen. (siehe auch Beugungsgitter)

[Bearbeiten] Technik

Für die Technik ist, wie bei allen miniaturisierten Objekten, meist die Problematik der Herstellung und der Montage im Zielobjekt die zentrale Fragestellung.

Einsatzgebiete technischer Mikrolinsen sind:

Laser-Linsen
Fotografie und fotografische Effekte
Mikroskopie, Sensor- und Messtechnik
Sehhilfen

Im weitesten Sinne kann man die Elemente einer flächenhaften Fresnellinse, wie sie etwa in einem Tageslichtprojektor verwendet wird, als Anordnung von Mikrolinsen verstehen. Die davon unabhängige Konstruktion der Fresnel-Zonenplatte kann als funktionierende Linse ebenfalls miniaturisiert werden und wird dann ebenso unter den Oberbegriff Mikrolinse gestellt.

Mikrolinsen auf Halbleitern zur Photo-Detektion haben vor allem den Vorteil, dass besonders wenig Raum einnehmen und industriell herstellbar sind. Da jedoch nur einen Bruchteil der Fläche und nur bedingt die gleiche Qualität wie herkömmliche Linsen haben ist damit die Lichtausbeute und damit die Empfindlichkeit reduziert sowie die Trennschärfe zu benachbarten Bildelementen verringert. Für Nachtaufnahmen sind solche Sensoren ohne weitere vorgeschaltete Optik also nur sehr eingeschränkt tauglich. Weiterhin beschreiben Photografen Begrenzungen der Tauglichkeit wenn man, im Zusammenhang mit der Verwendung von sehr starken Weitwinkelobjektiven, über Teile des Bilds einen deutlich schräg einfallenden Lichtstrahl hat, da die sensitiven Elemente kleinformatig sind und meist im geradlinien Fokus der einzelnen Linsen liegen. Ein Vergrößerung des Sensorelements würde dagegen absehbar das Rauschen und den Fremdlichtanteil erhöhen. Der Aufbau von Sensoren zur Ermittlung der Einfallsrichtung des Lichts scheint damit möglich.

Digitalfotoexperte Henner Helmers schreibt auf seinen Seiten unter anderem zu einem Super-CCD-Sensor des Herstellers Fuji folgendes:

Bei dem Sensor der S20 sind die beiden Zellen nicht mehr zusammengefasst, sondern die kleinen sind in die Lücken zwischen den großen verlagert und haben eine eigene "Mikrolinse". Vorteil: die großen können größer und dadurch lichtempfindlicher werden! --> weniger Rauschen! (Quelle: Fuji Super-CCD)

Neuere Entwicklungen haben Mikrolinsen auch in flüssiger Form realisiert.