MikroLinsen

MikroLinsen, oft als microlenses bezeichnet, sind sehr kleine optische Linsen mit Durchmessern von einigen zehn bis wenigen hundert Mikrometern. Sie werden als Linsen-Arrays auf Substrate aufgebracht und dienen dazu, Licht gezielt zu bündeln oder zu lenken, oft direkt über einzelnen Detektorzellen oder Pixelpositionen.

Materialien sind meist Glas oder Polymer. Herstellungsmethoden umfassen Mikroprägung, Tiefziehen, Abformung, Lithographie oder Laserbearbeitung; Roll-to-Roll-Verfahren ermöglicht großflächige, kostengünstige Fertigung. MikroLinsen können einzeln oder als gepaarte Strukturen in Arrays integriert werden.

Hauptanwendung ist die Steigerung der Lichtausbeute und des Füllfaktors von Bildsensoren. Indem Licht, das ansonsten zwischen Pixeln verloren ginge, auf die dahinterliegenden Photodioden gelenkt wird, erhöhen MikroLinsen die Empfindlichkeit, insbesondere bei rückseitig belichteten Sensoren. Sie können auch das Abstrahlverhalten in Displays verbessern oder die Kopplung von Licht in Glasfaser- oder LED-Anwendungen unterstützen.

Varianten umfassen rein refraktive MikroLinsen, diffraktive oder Hybridstrukturen, die Chromatik kompensieren oder Abbildungsfehler verringern. Typische Designparameter sind Durchmesser, Pitch, Brennweite, NA und das verwendete Material. Vorteile sind erhöhte Effizienz und Signalstärke; Herausforderungen umfassen Kreuzstrahlung zwischen benachbarten Pixeln, Ausrichtungsgenauigkeit und Kosten.

Anwendungsfelder reichen von Smartphones und Digitalkameras über Displays bis hin zu Solarzellen, optischen Kommunikationssystemen und Sensorik. Mikrolinsen sind damit eine verbreitete, integrative Technologie zur Verbesserung der Lichtnutzung in kompakten optischen Systemen.