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DE29823857U1 - Optische Mikrolinse mit variabler Brennweite - Google Patents

Optische Mikrolinse mit variabler Brennweite

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DE29823857U1
DE29823857U1 DE29823857U DE29823857U DE29823857U1 DE 29823857 U1 DE29823857 U1 DE 29823857U1 DE 29823857 U DE29823857 U DE 29823857U DE 29823857 U DE29823857 U DE 29823857U DE 29823857 U1 DE29823857 U1 DE 29823857U1
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chamber
channel
optical microlens
microlens according
optical
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DE29823857U
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Institut fuer Physikalische Hochtechnologie eV
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0037Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/12Fluid-filled or evacuated lenses
    • G02B3/14Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length

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Description

IU0955 Patentanwaltsbüro Pfeiffer & Partner, Winzerlaer Str. 10, 07745 Jena
Optische Mikrolinse mit variabler Brennweite
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine fluidische optische Mikrolinse, insbesondere für optische Geräte oder optische Systeme, in denen Linsen oder Linsenanordnungen mit variabler Brennweite erforderlich sind. Bevorzugte Verwendung findet die erfindungsgemäße Mikrolinse in Systemen der Mikrosystem- und Sensortechnik.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, für optischen Geräte, wie Videokameras oder Fotoapparate im allgemeinen relativ große Glaslinsen oder Linsensysteme zu verwenden, um ein Objekt scharf abzubilden, wobei eine oder mehrere Linsen, beispielsweise bei einem Betrieb mit Autofokus oder Zoom in einer Kamera mittels eines Elektromotors und ggf. eines Getriebes bewegt werden. Dadurch verbrauchen diese optischen Geräte relativ viel Energie, weisen eine hohe Masse auf und die Verstellung der Brennweite der Linsen oder der Linsensysteme erfolgt relativ langsam. In der Mikrosystemtechnik können diese Systeme zur optischen Signalübertragung dadurch nicht eingesetzt werden. Aus diesem Grund bestand die Forderung nach neuen, nicht aus Glas gefertigten Linsen, die elastisch sind und deren Brennweite schneller zu verstellen sind als bei einem mechanisch zu verstellenden Linsensystem genannter Gattung.
In der DE 196 05 984 Cl wird eine verstellbare optische Mikrolinse beschrieben, die bei modernen kleinen CCD-Video-Kameras zum Einsatz gelangen soll, bei der zur Schärfenregulierung das mechanische Verstellen entlang einer optischen Achse eines Strahlenganges entfällt, indem eine Kammer mit lichtdurchlässiger Flüssigkeit gefüllt ist und wobei im Bereich der optischen Achse zwei durchsichtige elastische Folien mit einem vorgegebenen Krümmungsradius in der Kammerwand eingelassen sind, wobei in einem an die Kammer angeschlossenen Reservoir eine Einrichtung vorgesehen ist, mit der auf die Flüssigkeit der für die Volumenänderung notwendige Druck eingeleitet wird und wobei die Folien bei vorgegebenen Überdruck in einen nach außen gewölbten
Zustand und bei Unterdruck in einen nach innen gewölbten Zustand entlang vorgesehener Sollknickhnien springen. Mit der dort beschriebenen Lösung sind, aufgrund des vorgeschlagenen Aufbaus, lediglich zwei diskrete, bistabile strahlenoptische Linsengeometrien, nämlich konvex oder konkav, einstellbar. Eine weitergehende, insbesondere variable Brennweiteneinstellung über größere Bereiche ist mit dieser Ausbildung allein nicht möglich
Aus der DE 34 45 364 Al ist eine weiche elastische bikonvexe
&iacgr;&ogr; Hmterkammerlinse und ihre Herstellung bekannt, wobei die Linse aus einem synthetischen Gel hergestellt und speziell in Form und Brechzahl der natürlichen Augenlinse angepaßt ist und deren Ersatz dienen soll. Die konstruktive Ausbildung der dort beschriebenen Linse ermöglicht eine gewisse Variation der Brechkraft, so daß sich die Anzahl der erforderlichen Gießformen für das Abdecken eines vorgegebenen Dioptriebereiches verringern läßt. Eine Variation der Brennweite über größere Bereiche ist mit dieser Lösung ebenfalls nicht möglich.
In der DE 43 45 070 Al wird ebenfalls eine weiche, elastische pneumatisch oder hydraulisch in der Brennweite verstellbare Konvexlinse zum Einsatz in optischen Geräten beschrieben, die aus einer elastischen und lichtdurchlässigen Folie besteht und mit einer lichtdurchlässigen Flüssigkeit gefüllt ist, wobei deren äußerer Rand mit einem Druckschlauch, der aus einer oder mehreren Kammern besteht, verbunden ist, wobei nur die mittlere Kammer unter Druck gesetzt wird und die Brennweite der Linse durch Veränderung des Druckes im Druckschlauch geregelt wird. Ein größerer Durchstimmbereich im Sinne von konvex bis konkav ist mit dieser Lösung jedoch ebenfalls nicht gegeben.
Aus der DE 195 27 297 Al ist weiterhin eine flüssigkeitsgefüllte Konvexkonkavlinse mit integrierter gewölbter Mattscheibe in geklebter Schalenbauweise bekannt, wobei die Linsenhalbformwandung eine konvexe Oberflächenform aufweist, die aus durchsichtigem Acrylglas besteht und durch die optische Auslegung der äußeren und inneren Linsenhalbschale unter Berücksichtigung des Füssigkeitsbrechungs-index
praktisch die Wirkung einer asphärischen Optik erreicht wird. Eine Verstellung der Brennweite ist bei dieser Lösung nicht vorgesehen und auch nicht möglich.
Eine weitere flüssigkeitsgefullte optische Linse, die allerdings nicht mehr als Mikrolinse zu bezeichnen ist, ist aus der EP 0 291 596 Al bekannt, bei der durch eine mechanische Verstellung der Krümmungsradius zweier die Linsensphären bildenden Membranen vorgebbar ist. Die dort vorgesehene Verstelhnöglichkeit verschließt den Zugang zu einer
&iacgr;&ogr; Miniaturisierung.
Allen beschrieben, der Erfindung nahekommenden Lösungen ist gemein, daß sie zum einen nur eine begrenzte miniaturisierte Ausführung zulassen und/oder keine oder nur geringe Variationsmöglichkeiten der Brennweitendurchstimmung von einer virtuellen bis reellen Abbildung zulassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Mikrolinse zu schaffen, die in miniaturisierter Form herstellbar ist und eine variable Linsenformgebung von wahlweise plan/konvex-konkav und konkavkonvex über große Brennweitenbereiche zuläßt.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzansprachs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachgeordneten Ansprüche erfaßt.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die optische Mikrolinse derart ausgebildet ist, daß vermittels mikrosystemtechnischer Methoden, insbesondere mikrolithografisch, in ein Substrat eine kreisrunde Ausnehmung eingebracht ist, deren Wandung einerseits eine Kammer abschließt, die andererseits von zwei bevorzugt flexiblen Membranen abgeschlossen ist. Weiterhin ist im gleichen strukturerzeugenden Formgebungsprozeß, in der Ebene des Substrats liegend, ein Kanal eingebracht, der einerseits mit der gebildeten Kammer in Verbindung steht und andererseits mit einem druckbeaufschlagenden Mittel in Verbindung gebracht werden kann. Dabei sind die Kammer als auch
-A-
zumindest wesentliche Abschnitte des Kanals mit einem optisch transparenten fluidischen Medium gefüllt. Es sind, soweit erforderlich, ein oder mehrere weitere Abdeckungen vorgesehen, die ein- oder beidseits am Substrat plan anliegen, die Fläche oberhalb der flexiblen Membran jedoch freilassen und ggf. den, durch eine Wölbung der Membran gebildeten, effektiven Linsendurchmesser definiert vorgeben. Durch die druckbeaufschlagenden Mittel ist eine definierte Druckänderung in der Kammer einstellbar, welche den Wölbungsgrad der Membran oder der Membranen und damit die Brennweite der Mikrolinse
&iacgr;&ogr; verändert. Bevorzugt sind für die druckbeaufschlagenden Mittel Druckkammern eingesetzt, die thermisch beheizbar oder kühlbar sind und welche, insbesondere wenn wohl definierte Brennweiteneinstellungen der Mikrolinse angestrebt werden, einstückiges Bestandteil des die Mikrolinse beinhaltenden Substrats sind. Andere Alten der Druckbeaufschlagung liegen im Rahmen der Erfindung, werden in der speziellen Beschreibung näher ausgeführt und dienen vornehmlich spezieller Verwendungen der erfindungsgemäßen Mikrolinse. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der optischen Mikrolinse wird ein großer Durchstimmbereich der Brennweiten und Linsenausformungen von plan/konvex-konkav oder konkav-konvex erreicht.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausfuhrangsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausfuhrungsform einer flüssigkeitsgefiillten optischen Mikrolinse nach vorliegender Erfindung in einem
Längsschnitt durch die wesentlichsten baulichen Einzelheiten,
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer thermischen
Einrichtung zur Druckbeaufschlagung der Mikrolinse,
Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer optischen Mikrolinseneinheit,
Fig. 4 eine Ausbildung der Mikrolinse als Konvex-Konkav-Linse,
Fig. 5 ein möglicher Einsatz der Mikrolinse in einer mikrotechnisch
hergestellten Kapillarenanordnung und
Fig. 6 schematisch ein Linsenarray, das mehrere Mikrolinsen beinhaltet.
• &phgr;
-5-
In Figur 1 ist eine flüssigkeitsgefiillte optische Mikrolinse 1 im Schnitt dargestellt, die mikrosystemtechnisch, insbesondere mikrolithografisch hergestellt ist. Die optische Linse 1 ist dabei gebildet aus mindestens einem plattenförmigen Substrat 2, im Beispiel bevorzugt einem Si-Chip, in das mindestens eine kreisrunde Ausnehmung eingebracht ist, die eine im wesentlichen geschlossene Kammerberandung 31 bildet, wobei der Si-Chip beidseitig mit Membranen 4 verschlossen ist und mindestens eine der Membranen 4 durch eine optisch transparente und flexible Polymerfolie gebildet ist. Die durch die Membranen 4 verschlossene
&iacgr;&ogr; Ausnehmung gebildete Kammer 3 ist mit einem optisch transparenten fluidischen Medium 5 gefüllt. Zur Bildung einer konkav bis konvex verformbaren Mikrolinse ist genannte Chipausnehmung beidseitig mit einer flexiblen Membran 4 verschlossen, wie in Fig. 1 angedeutet. Die optisch transparente Flüssigkeit 5 ist bzgl. ihrer Brechzahl, je nach gewünschtem Verwendungszweck, variabel einstell- bzw. vorgebbar.
Um eine Druckbeaufschlagung der Kammer 3 zu bewirken, ist die kreisrunde Chipausnehmung mit mindestens einem Kanal 7, der ebenfalls mittels mikrolithografischer Ätzverfahren hier in den Si-Chip einbringbar ist, einseitig in eine hydraulische Verbindung gebracht. Im Beispiel nach Fig. 1 sind dabei die Polymerfolien (Membranen 4) beidseitig an die Oberfläche des Substrats 2 kovalent so angebunden, daß sie die gesamte Substratoberfläche abdecken. Der Polymerfolie ist im Beispiel eine Dicke von 5 &mgr;&pgr;&igr; gegeben, wobei die Polymerfolien einen Elastizitätsmodul in der Größenordnung von 1 MPa bis 10 GPa aufweisen sollen. Im Beispiel beträgt der Elastizitätsmodul ca. 10 MPa. Für die vorgesehenen Polymerfolien kommen insbesondere solche aus Polydimethylsiloxan (PDMS) bestehend in Betracht. Da im Beispiel der Kanal 7, im Gegensatz zur kreisrunden Ausnehmung nicht durchgeätzt ist, ist zusätzlich eine sich wenigstens über den Kanal 7 erstreckende steife Abdeckung 20 vorgesehen. Das in der Kammer 3 vorgesehene fluidische Medium 5 vorgebbarer Brechzahl erfaßt auch wesentliche Abschnitte des Kanals 7, dessen Dimensionierung so auszufuhren ist, daß beim größten Linsenvolumen, hier in Fig. 1 also der konvexen Linsenausbildung, sich noch immer fluidisches Medium im Kanal 7 befindet, so daß keine Luft in das linsenbildende Volumen gelangt. Des weiteren muß die Kanaldimensionierung so vorgenommen sein, daß bei kleinstem
-6-
Linsenvolumen (vgl. konkave Linsenausbildung nach einem Teil der Fig. 4) das fluidische Medium das kammerabseitige Kanalende 70 noch nicht verläßt. Ist die Mikrolinse integraler Bestandteil eines fluidischen Mikrosystems, dessen fluidisches Medium zugleich dem fluidischen Medium in der Kammer 3 entspricht, bestehen letzt genannte Forderungen nicht unbedingt.
In Figur 3 ist die Ausfuhrung nach Fig. 1 nochmals in einer perspektivischen Explosionsdarstellung verdeutlicht dargestellt.
&iacgr;&ogr; Zusätzlich erfährt nach Fig. 3 die steife Abdeckung 20 eine weitere Ausgestaltung derart, daß sie im aufgesetzten Zustand, angedeutet durch einen Richtungspfeil, die gesamte Oberfläche des Substrats 2 abdeckt. Bevorzugt ist diese steife Abdeckung 20 auswechselbar ausgeführt und mit einer kreisrunden Ausnehmung 21 versehen, die mit dem Bereich der Substratausnehmung korrespondiert, deren Durchmesser jedoch variabel kleiner festlegbar ist und damit die effektive Apertur der Mikrolinse 1 bestimmt. Dadurch kann mit einem teilweise unveränderten identischen Satz von Ausgangssubstraten und Membranen bestimmungsgemäßen Einsatzanforderungen auf einfache Weise gefolgt werden. Die Auswahl des fluidischen Mediums bzgl. seiner Brechkraft erhöht die Variabilität zusätzlich.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung steht der Kanal 7 am abseitigen Ende 70 der Kammer 3 mit einer zweiten Kammer 9 in Verbindung, wie in Figur 3 dargestellt, die beidseitig mit einer steifen Membran oder massiven Abdeckplatte 91 verschlossen ist und der ein bevorzugt in Dünnschichttechnik ausgeführter Heizwiderstand 6 zugeordnet ist. Bei einer solchen Ausführung ist der die Kammerwandung der Kammer 9 bildende Rahmen 8 bevorzugt ein einstückiges Bestandteil des Si-Chips 2, wie es durch strichlinierte Verbindungslinien zwischen den Figuren 2 und 3 angedeutet ist, und kann im selben Strukturierungsprozeß, wie oben beschrieben, gebildet sein. Dabei besteht ferner die Möglichkeit, daß die Tiefenätzung zur Bildung der Kammer 9 vor Erreichen der vollständigen Durchätzung abgebrochen wird, so daß die Kammer 9 lediglich einseitig mit genannter Abdeckung 91 zu versehen ist, wie es Fig. 2 zeigt. Eine solche Ausbildung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine konvex-konkave
Mikrohnse geschaffen werden soll, wie sie zu Figur 4 näher beschrieben wird. Ebenso kann die steife Abdeckung 20 nach Fig. 2 so ausgeführt sein, daß sie zugleich die Funktion der Abdeckung 91 nach Fig. 3 mit übernimmt. Die in Fig. 3 strichliniert umfaßten Bestandteile stellen die im Sinne dieser Erfindung druckbeaufschlagenden Mittel 10 dar. Die Anordnung des Dünnschichtheizwiderstandes 6 ober- oder unterhalb des membranartigen Bodens der Kammer 9 richtet sich nach Anforderungsgegebenheit, die Funktion des Dünnschichtheizers ist in jedem Fall die gleiche. Es ist so bspw. möglich, bei hermetischem
&iacgr;&ogr; Verschluß der gesamten Mikrolinse bei Raumtemperatur oder darunter, einen gewissen Unterdruck in der Kammer 9 einzuschließen, so daß die Mikrolinse 1 eine konkave Linsengeometrie im Ausgangszustand annimmt. Wird der elektrische Dünnschichtheizer 6 nun von einem definierten Strom durchflossen, erwärmt sich das in der Kammer 9 befindliche Gas und drückt den Flüssigkeitsmeniskus des im System vorgesehenen fhiidischen Mediums 5 in Richtung zur Mikrolinse, wie es in Fig. 1 durch einen Richtungspfeil angedeutet ist, wobei die Linsenform allmählich eine konvexe Gestalt annimmt. Sollen definierte Brennweiten der Mikrolinse über längere Zeiten eingehalten werden, liegt es im Rahmen der Erfindung, zusätzliche, nicht näher dargestellte Temperatursensoren vorzusehen, die vermittels gängiger elektronischer Schaltungen eine Regelung der Heizleistung des Dünnschichtwiderstands 6 derart bewirken, daß der Druck im System konstant bleibt.
Bei einer Ausführung nach Fig. 1 lassen sich somit durchstimmbare Linsenformen von konkav über plan bis zu konvex ausbilden. Wird eine der Membranen 4 durch eine nicht verformbare Membran gebildet oder mit einer zusätzlichen steifen Abdeckung versehen, ist eine Variation von einer plan/konkaven bis zu einer plan/konvexen Linsenform möglich. Es lassen sich durch die zum Einsatz gelangenden mikrosystemtechnischen Herstellungsmethoden Linsendurchmesser bis herunter zu 1 &mgr;&pgr;&igr; mit Brennweiten von ±<» bis zur Verlagerung des Brennpunktes in die Linse hinein realisieren.
In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform unter Anwendung einer Bauform nach Fig. 1 dargestellt, bei der zwei Mikrolinsen nach Fig. 1 übereinander derart angeordnet sind, daß sich zwei Membranflächen 41,
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42 einseitig erfassen. Durch eine entsprechende gegensinnige Regelung der in Fig. 4 nicht näher dargestellten druckbeaufschlagenden Mittel läßt sich durch eine Druckerhöhung im Kanal 71, angedeutet durch einen Richtungspfeil, bewirken, daß sich das fluidische Medium 51 in der Mikrolinse 11 ausdehnt und somit eine konvexe Linsengestalt annimmt^ wohingegen bei analoger Druckerniedrigung im Kanal 72, angedeutet durch einen gegenläufigen Richtungspfeil, das fluidische Medium 52 aus der Mikrolinse 12 herausgezogen wird, wodurch diese eine konkave Linsengestalt annimmt; das gesamte optisch wirksame Linsensystem
&iacgr;&ogr; stellt sich jedoch als Konvex-Konkav-Linse, mit einem regelbaren Brennweitenbereich von ± °° bis zur Verlagerung des Brennpunktes in die Linse hinein, dar.
Statt der zu den Fig. 3 beschriebenen thermopneumatischen Druckbeaufschlagung hegen auch andere Druckbeaufschlagungsprinzipien im Rahmen der Erfindung. So ist es bspw. möglich, für die druckbeaufschlagenden Mittel 10 nach Fig. 2 die Mikrolinse 1 mit ihrem offenen Kapillarenende 70 hydraulisch an ein fluidisches System S anzukoppeln, bei dem ein mit einem Fluid durchströmter Kanal, insbesondere Mikrokanal, mit Durchmesserbereichen von 10 &mgr;&pgr;&igr; bis 1 mm, das druckbeaufschlagende Mittel 10a darstellt, wie es in Figur 5 angedeutet ist. Entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit liegt am Kanal 7 ein Unterdruck an, der eine Verschiebung der Flüssigkeitssäule im Kanal 7 und damit die Ausbildung einer konkaven Mikrolinsenform bewirkt. Wird die Mikrolinse vermittels eines Leuchtmittels L durchstrahlt, können, ggf. unter Zwischenschaltung weiterer optischer Abbildungssysteme A, Intensitätsänderungen vermittels in der Brennebene angeordneten Detektionsmittel D sehr empfindlich erfaßt werden und nach Wunsch bspw. als Steuergröße fur den im fluidischen Kanal des Druckmittels 10a verwendet werden oder anderweitig auf das System S einwirken, bspw. bei Ausbildung einer Schwellwertschaltung einen Prozeßabbruch bewirken. Im nur schematisch dargestellten Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 5 kann die Mikrolinse 1 integraler Bestandteil einer mikrosystemtechnisch hergestellten Kapillarenstruktur sein, wie sie zunehmend z.B. im Bereich der Molekularbiologie zum Einsatz gelangen.
-9-
Ebenso läßt sich eine Mikrolinse nach Fig. 1 bspw. an einen beliebigen Reaktor ankoppeln, bei dem bspw. Druckerhöhungen eine konvexe Linsenausbildung bewirken, die sich auf gleiche Weise, wie nach Fig. 5 beschrieben, detektieren lassen, so daß die erfindungsgemäße Mikrolinse eine Verwendung als Drucksensor erfährt.
Andere Druckbeaufschlagungsprinzipien und daraus resultierende Verwendungen der vorgeschlagenen Mikrolinse liegen ausdrücklich im Rahmen der Erfindung.
&iacgr;&ogr; Schließlich besteht die Möglichkeit, eine Vielzahl von Mikrolinsen in einem Array anzuordnen. Dabei können zum einen die Linsen untereinander durch Mikrokanäle hydraulisch verbunden sein, so daß eine einmalige Druckbeaufschlagung und Aufrechterhaltung des anliegenden Drucks zu einer identischen Linsenausformung aller Mikrolinsen des Arrays fuhrt. Eine derartige Ausbildung kann z.B. sinnvoll verwendet werden zur Auslesung der Einzelkammern von Nanobis Mikrotiterplatten.
Eine weitere Möglichkeit ist in Figur 6 dargestellt, bei der beispielhaft vier Mikrolinsen la bis Id in einer Ebene zu einem Linsenarray derart zusammengefaßt sind, daß jede Mikrolinse unabhängig von der benachbarten geschaltet werden kann oder sich Gruppen von Linsen zusammenfassen lassen. Dazu sind in Fig. 6 schaltbare Verbindungskanäle 7a bis 7d vorgesehen, die miteinander wechselseitig in Verbindung bringbar sind.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezueszeichenliste Mikrolinse
1, la, Ib, druckbeaufschlagende Mittel
lc, ld erste und zweite Mikrolinse
10 Substrat (Si-Chip)
11,12 Abdeckung
2,21,22 Ausnehmung
20 Kammer
21 Kammerwandungsumfangsbereich
3 Membran
31 fluidisches Medium
4, 41, 42 Widerstandsheizkörper
5,51,52 (Dünnschichtwiderstand)
6
Kanal
7,71,72, kammerabseitiges Kanalende
7a, 7b, 7c, 7d Rahmen
70 zweite Kammer
8 Abdeckplatte
9 optisches Abbildungssystem
91 Detektionsmittel
A Leuchtmittel
D fluidisches System
L
S

Claims (14)

1. Optische Mikrolinse mit variabler Brennweite, bestehend aus wenigstens einem plattenförmigen Substrat (2), in das mittels mikrosystemtechnischer Methoden wenigstens eine kreisrunde Ausnehmung zur Bildung einer Kammer (3) eingebracht ist, an die sich, in der Ebene des Substrats (2) liegend, wenigstens ein dünner Kanal (7) anschließt, genannte Kammer (3) beidseitig mit je einer optisch transparenten Membran (4, 41, 42), von denen zumindest eine als flexible Membran ausgebildet ist, derart abgedeckt und verschlossen ist, daß die den Kammerwandungsumfangsbereich (31) erfassenden Bereiche der Membran (4, 41, 42) mit diesem in eine formschlüssige Verbindung gebracht sind und im übrigen auch den Kanal (7) und stehengebliebene Bereiche des Substrats (2) erfassen, wobei zumindest der Kanal (7) mit einer weiteren steifen Abdeckung (20) versehen ist und die Kammer (3) vollständig und der Kanal (7) zumindest zum überwiegenden Teil mit einem optisch transparenten fluidischen Medium (5) gefüllt sind und das kammerabseitige Ende (70) des Kanals (7) mit druckbeaufschlagenden Mitteln (10) in Verbindung gebracht ist.
2. Optische Mikrolinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die wenigstens eine Kammer (3) und den wenigstens einen Kanal (7) aufnehmende Substrat (2) zusätzlich mit wenigstens emer weiteren Kammer (9) zur Aufnahme von druckbeaufschlagenden Mitteln versehen ist.
3. Optische Mikrolinse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagenden Mittel (10) durch einen regelbaren Widerstandsheizkörper (6) gebildet sind, der mit dem Boden der weiteren Kammer (9) in Verbindung gebracht ist.
4. Optische Mikrolinse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Widerstandsheizkörper als Dünnschichtwiderstand ausgeführt ist.
5. Optische Mikrolinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgesehene optisch transparente und flexible Membran durch eine Polymerfolie gebildet ist, die kovalent an die Oberfläche des Substrats (2) gebunden ist.
6. Optische Mikrolinse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerfolie eine Dicke in der Größenordnung von 1-20 µm gegeben ist.
7. Optische Mikrolinse nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerfolie einen Elastizitätsmodul in der Größenordnung von 1 MFa bis 10 GPa aufweist.
8. Optische Mikrolinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagenden Mittel (10) durch einen fluiddurchströmten Mikrokanal (10a) gebildet sind.
9. Optische Mikrolinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagenden Mittel (10) durch eine Druckkammer (10b) gebildet sind.
10. Optische Mikrolinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steife Abdeckung (20) mit einer den Membranbereich (4, 41, 42) erfassenden kreisrunden Ausnehmung (21) versehen ist, welche die effektive Apertur der Mikrolinse festlegt.
11. Optische Mikrolinse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die steife Abdeckung (20) auswechselbar ist.
12. Optische Mikrolinse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mikrolinsen (1) in einer Ebene zu einem Linsenarray angeordnet sind.
13. Optische Mikrolinse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Mikrolinsen (1) übereinander mit sich einseitig erfassenden Membranfläche (41, 42) angeordnet sind.
14. Verwendung einer optischen Mikrolinse nach einem der vorstehenden Ansprüche als Drucksensor derart, daß wenigstens eine Mikrolinse (1) mit ihrem kammerabseitigen Ende (70) an ein beliebig geartetes Druckgefäß oder einen von einem fluidischen Medium durchströmten Kanal angeschlossen ist, wobei die Mikrolinse (1) beleuchtet wird und Detektionsmittel (D) die Intensität des Lichtstrahls in Brennebene in Abhängigkeit vom Fokussierungsgrad erfassen und an Melde-, Steuer- oder Regelungseinrichtungen weiterleiten.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006009514A1 (en) * 2004-07-20 2006-01-26 Agency For Science, Technology And Research Variable focus microlens
CN100443924C (zh) * 2006-12-19 2008-12-17 南京邮电大学 电调谐微流控变焦透镜阵列芯片
ES2332761A1 (es) * 2008-03-11 2010-02-11 Universidad Autonoma De Madrid Membrana flexible para una lente optica variable.
DE102011113066A1 (de) 2011-09-09 2013-03-14 Rainer Schmidt Gesteuertes optisches Element
DE10358906B4 (de) * 2003-12-16 2021-05-06 Carl Zeiss Meditec Ag Optisches Element, optisches System sowie optisches Gerät

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10358906B4 (de) * 2003-12-16 2021-05-06 Carl Zeiss Meditec Ag Optisches Element, optisches System sowie optisches Gerät
WO2006009514A1 (en) * 2004-07-20 2006-01-26 Agency For Science, Technology And Research Variable focus microlens
US7898742B2 (en) 2004-07-20 2011-03-01 Rodriguez Fernandez Isabel Variable focus microlens
US8111466B2 (en) 2004-07-20 2012-02-07 Agency For Science, Technology And Research Variable focus microlens
CN100443924C (zh) * 2006-12-19 2008-12-17 南京邮电大学 电调谐微流控变焦透镜阵列芯片
ES2332761A1 (es) * 2008-03-11 2010-02-11 Universidad Autonoma De Madrid Membrana flexible para una lente optica variable.
DE102011113066A1 (de) 2011-09-09 2013-03-14 Rainer Schmidt Gesteuertes optisches Element

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