Canon-Patent: Flüssige Linse mit winzigen Pumpkammern

Canon hat in Japan eine Flüssigkeitslinse patentiert, bei der mehr oder weniger Flüssigkeit in den Linsenkörper gepumpt wird, um seine Form zu verändern.

Artikel veröffentlicht am 3. Juni 2013, 8:19 Uhr, Andreas Donath

Kleine Kammern (links und rechts) verändern die Linse in der Mitte. (Bild: Japanisches Patent- und Markenamt)

Canons Patent beschreibt eine Flüssigkeitslinse mit mehreren kreisförmig um die eigentliche Optik angebrachten Kammern, die Flüssigkeit in die Hauptkammer pumpen können, die die Linse darstellt. So kann ihr Meniskus verändert werden, um zum Beispiel den Zoomfaktor oder die Fokussierung zu verändern. Dabei nutzt Canon wie andere Hersteller zuvor auch den Elektrowetting-Effekt.

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Funktionsprinzip einer herkömmlichen flüssigen Linse (Bild: Varioptic)

Die Linsentechnik nutzt Elektrizität (Electrowetting), um eine geringe Menge einer Flüssigkeit auszudehnen oder zusammenzupressen. Hierdurch wird die Grenze zwischen den beiden Flüssigkeiten, die zum System gehören, verändert und die Linse fokussiert. Die beiden Flüssigkeiten müssen zwar ungefähr die gleiche Dichte, aber unterschiedliche Brechzahlen besitzen.

Canons Technik arbeitet ebenfalls mit zwei Flüssigkeiten und dem Elektrowetting-Effekt. Bei Canon wird die Flüssigkeit allerdings durch das Kammernsystem gepresst und strömt in die Linsenkammer oder wieder heraus. So könnte die Brennweite präziser verändert werden, weil jede Pumpe individuell geschaltet werden kann. In den Zeichnungen zur Patentschrift sind unterschiedliche Kammerformen zu sehen, unter anderem in Form von Dreieckskörpern oder konzentrischen Ringen.

Die Linsen könnten zum Beispiel in Handy- oder Überwachungskameras eingesetzt werden. Flüssigkeitslinsen benötigen nur wenig Platz im Gerät und könnten so flachere Bauformen ermöglichen.

Schon 2005 stellte Varioptic eine Flüssiglinse mit Zoom und Autofokus vor. 2010 folgte dann eine flüssige Linse mit optischer Bildstabilisierung.

Wissenschaftlern der Universität Wisconsin-Madison war es 2006 gelungen, Linsen mit einem Ring aus einem Polymergel zu entwickeln, der sich auseinander- und zusammenzieht, wenn eine Temperaturänderung erfolgt, Licht auf das System fällt, sich der ph-Wert der umgebenden Flüssigkeit verändert oder ihr Proteine beigegeben werden. Anders als die Flüssigkeitslinsen benötigen diese Optiken keinen Strom. Die Linsen bestehen aus Glas, Öl und einer wässrigen Flüssigkeit. Durch die Kontraktion des Polymers wird Wasser in einen kleinen Hohlraum mit einer Ölmischung gedrückt. Dadurch ändert sich die Form der Linse und ihr Brennpunkt.

Canon hatte das Patent Nr. 2013-101227 Ende 2011 eingereicht. Es wurde dem japanischen Kamerahersteller Ende Mai 2013 zugesprochen.