A digitális képalkotás megjelenése számos a tudomány számos területen új kutatási lehetőségek sorát nyitotta meg, a nagy reményekkel kecsegtető mikrolencsés megoldások pedig jelenleg kiemelt figyelmet kapnak. Ezt a technológiát használták fel a Stuttgarti Egyetem kutatói, amikor egy CMOS képérzékelőre, egy ultrarövid lézerimpulzusokat kibocsájtó 3D nyomtatóval, többkomponensű mikrolencséket nyomtattak, amihez először el kellett távolítani néhány réteget, mint például a színszűrőt vagy a már meglévő mikrolencséket. A cél nem más volt, mint a ragadozó természetes látásának utánzása. A rendszer 4 lencsepárosból áll, melyek eltérő gyújtótávolsággal rendelkeznek (35 mm ekvivalens viszonylatban 31, 38, 60 és 123 mm), így a 2 x 2-es rácsba rendezéssel sikerült elérni a teljes 70°-os látómezőt, aminek térfrekvenciája a képszéltől a közepe felé haladva egészen 2 ciklus/fokig növekszik, miközben az alapterülete mindössze 300 x 300 µm, a magassága pedig nem éri el a 200 µm-t.
1. ábra: (A) A CMOS képérzékelő a közvetlenül rányomtatott lencsecsoportokkal. A szenzor felületének eltérő színét az eredetileg rajta lévő színszűrők és mikrolencsék eltávolítása okozza. (B) Részletes kép a négy eltérő látómezővel rendelkező összetett lencséből álló lencsecsoportról, melyek együtt "foveális" képet alkotnak. Az alapterületük kevesebb, mint 300 x 300 µm. (forrás: sciencemag.org) [+]
Az eljárás egyértelmű előnye, például a fotólitográfiával és a hagyományos folyadékfázisú lencsegyártással szemben, hogy egyetlen lépésben nyomtatva készülnek a lencsék, szükségtelenné téve bármilyen további szerelést vagy állítást. Ez felgyorsíthatja a különböző lencsedizájn változatok alkalmazását, ami az olyan miniatűr képalkotó rendszereknél hozhat fellendülést, mint az endoszkópok, optikai meteorológiai eszközök, optikai érzékelés és megfigyelés, illetve a biztonságtechnika.
2. ábra: (A) A négy eltérő összetett lencséből álló csoport ugyanazon CMOS képérzékelőn, egyetlen, különböző látómezővel rendelkező lencserendszert alkot. A vizsgált lencsék 35 mm ekvivalens megfelelője 31, 38, 60 és 123 mm. (B) A lencserendszer kompozit képe "foveális" ábrázolása pixelszerűen. (C) Pásztázó elektronmikroszkóp képe a 3D nyomtatással készült összetett lencséről. Az egyes szabad formájú felületek magasabb rendű aszférikus korrekciója jól látható. (D) Fénymikroszkóp képe a 60%-os látómezővel rendelkező összetett lencséről. (forrás: sciencemag.org) [+]
Ugyanakkor a pásztázó elektronmikroszkóppal készült felvételek (2/C ábra) tanúsága szerint a lencsék felülete kevésbé sima az elvártnál és nem kívánt élek láthatóak, amelyek a megtörik a fényt és csökkentik a rendszer kontrasztját is. Ezen hibák kiküszöbölése mellett az újabb változatokban tükröződésmentes bevonatot és az optikai aberrációk korrigálása érdekében hármas lencseszerkezeteket használatát tervezik. A tanulmányról bővebb információ itt található.
3. ábra: (A) A 70°-os látómezővel rendelkező összetett lencsén keresztül látható kép. (B) "Fovális" kép a négy összetett lencséből álló rendszeren keresztül. Az (A) és (B) mérés üveg-szubsztrátumon készültek. (C) Az (A)-val azonos, de a szimuláció és a mérés egy 1,4 x 1,4 µm pixel méretű CMOS képérzékelőn történt. (D) "Foveális" kép eredménye a CMOS képérzékelőn. (E) Mérés összehasonlítása a tesztképen. (F) Mérés összehasonlítása a Siemens tesztábrán. (G) Kép szimulálása egy elemből álló referencia lencsével, melynek kiterjedése összevethető a "foveális" lencserendszerrel. (H - I) A referencia lencse és a "foveális" lencserendszer ábrázolása azonos léptékkel. (forrás: sciencemag.org) [+]
