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Winzige Objektive

Mikroskopkamera mit Insektenaugen

Fraunhofer-Forscher haben eine Kamera entwickelt, bei der zahlreiche winzige Linsen auf einer Glasplatte für die Aufnahme verantwortlich sind. Man kann diese Kamera 5,3 mm vor das Aufnahmeobjekt halten und erhält dennoch einen Bildausschnitt in der Größe einer Streichholzschachtel.

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Mikroskop mit Faccettenobjektiven
Mikroskop mit Faccettenobjektiven (Bild: Fraunhofer IOF)

Die Erfindung dient als Mikroskopkamera. Normalerweise stellen Lichtmikroskope nur einen winzigen Ausschnitt dar. Bei großen Oberflächen kann es sehr zeitaufwendig sein, sie vollständig mikroskopisch zu erfassen. Mit dem Fraunhofer-Objektiv-Array soll das in einem Durchgang funktionieren.

  • Das dünne Mikroskop (rechts) bildet in einem Durchgang Objekte in der Größe einer Streichholzschachtel ab. Links im Bild: ein Standard-Mikroskop-Objektiv. (Bild: Fraunhofer IOF)
Das dünne Mikroskop (rechts) bildet in einem Durchgang Objekte in der Größe einer Streichholzschachtel ab. Links im Bild: ein Standard-Mikroskop-Objektiv. (Bild: Fraunhofer IOF)
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Ähnlich wie bei einem Insektenauge nehmen bei dem neuen Mikroskop der Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena zahlreiche kleine Linsen das Bild gleichzeitig wahr. Eine Software errechnet daraus ein einzelnes Bild.

"Wir können quasi ein beliebig großes Feld untersuchen", sagte Frank Wippermann, Gruppenleiter am IOF. "Die Auflösung ist mit fünf Mikrometern ähnlich wie bei einem Scanner." Der Aufnahmebereich liegt bei ungefähr 36 x 24 mm. Die numerische Apertur geben die Forscher mit 0,1 an. Der Abstand zwischen aufgenommenem Objekt und dem Bildsensor hinter den Objektiven muss nur 5,3 mm betragen.

Auf Glasplatten sind zahlreiche winzige Linsen auf beiden Seiten aufgebracht. Das System besteht aus drei Glasplatten mit Linsenkörpern. Die Platten liegen übereinander. Insgesamt muss das Licht durch acht Linsen der Objektivkonstruktion hindurch, bis es auf einen Sensor trifft.

Die präzise Herstellung der vielen kleinen Linsen geschieht in mehreren Schritten. Eine Glasplatte wird zunächst mit Fotolack bedeckt. Durch eine Maske mit vielen kleinen Löchern wird sie mit UV-Licht belichtet. Beim nachfolgenden Ätzprozess bleibt das Glas an den Stellen stehen, an denen die Maske das UV- Licht durchgelassen hat. Der Träger wird aufgeheizt, bis die Glasstückchen zu sphärischen Linsen schmelzen. Von dieser Struktur wird eine Negativform erstellt, die künftig als Stempel für die Massenfertigung fungiert.

Auf ein Trägerglas wird ein flüssiger Kunststoff aufgetragen, auf den der Stempel gedrückt wird. Danach wird der Kunststoff mit UV-Licht ausgehärtet. Die winzigen Linsen bleiben auf der Glasplatte stehen.

Noch existiert die Mikroskopkamera nur als Prototyp. Er soll auf der Messe "Laser World of Photonics" in München vom 23. bis zum 26. Mai 2011 gezeigt werden. Bis zur Serienherstellung werden noch ein bis zwei Jahre vergehen.

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