Zoomlinse aus Flüssigkristallen

Aktuelle Foto-Handys trumpfen mit immer leistungsfähigeren Megapixel-Bildchips auf. Doch für gute Fotos mangelt es an leistungsfähigen Objektiven, die sich in die kleinen Gehäuse integrieren lassen. Statt starre Kunststoff- und Glaslinsen in eine aufwändige Objektivmechanik zu setzen, können Flüssiglinsen für den Bau von kompakten und dennoch günstigen Zoomobjektiven genutzt werden.

Orlando (USA) - Amerikanische Forscher griffen dazu auf eine Mischung aus Flüssigkristallen und flüssigen Monomeren zurück, die flache Linsen mit variabler Brennweite ermöglichen. Ihr Labormuster einer Flüssiglinse präsentieren sie in der Fachzeitschrift "Applied Physics Letters".

Shin-Tson Wu und seine Kollegen von der University of Central Florida füllten zu gleichen Teilen Flüssigkristalle und Monomere aus N-Vinylpyrrollidon zwischen zwei Glasträger. Diese beschichteten sie mit transparenten und leitfähigen Indiumzinnoxid. Fließt kein Strom durch diese Elektroden, verteilen sich die Partikel gleichmäßig in dem etwa sieben Mikrometer dünnen Zwischenraum. Bei Spannungen bis zu 180 Volt wandern die Flüssigkristalle an die Ränder der Linsenzelle, die Monomere hingegen nicht. Da sich beide Werkstoffe deutlich in ihrer optischen Dichte unterscheiden, ändert sich in Abhängigkeit von der Spannung die Lichtbrechung dieser Linse. Bei der Fokussierung eines roten Laserstrahls mit dieser Flüssiglinse zeigte sich, das kaum störende Abbildungsfehler auftraten.

Eine flache Flüssiglinse mit Flüssigkristallen wäre klein genug für einen Einsatz in Handykameras. Mit mehreren Linsenschichten ließe sich sogar ein Zoomobjektiv mit Autofokus-Funktion konstruieren. Doch in dem ersten, etwa einen Zentimeter großen Labormuster brauchen die Flüssigkristalle noch rund drei Minuten, um zu den Elektroden zu wanden und die Brennweite der Linse zu ändern. Erst eine kommende Version soll mit einer Größe von nur einem Mikrometer Einstellzeiten im Sekundenbereich mit geringeren Spannungen ermöglichen. Weiter als die Flüssigkristall-Optiken scheinen daher Flüssiglinsen mit einem Öl-Wasser-Gemisch zu sein. Der Elektronikkonzern Philips präsentierte hier bereits erste Prototypen, deren Brennweite sich über angelegte Spannungen sekundenschnell variieren ließ.