Bild 3 | Funktionsweise Optotune Linse: Linse im stromlosen Zustand (l.). Ein konstanter Strom durch den Aktuator führt zu einem konstanten Druck auf den Container (r.). Die Krümmung der Membran passt sich der Druckänderung an. (Bild: Optotune AG)
Den vergleichsweise großen Aperturen stehen allerdings auch Herausforderungen gegenüber. Beim vertikalen Betrieb der Linsen (optische Achse horizontal), führen durch die Schwerkraft verursachte Verformungen der Linse zu Koma-Aberrationen, welche die Bildqualität reduzieren. In welchem Maß dieser Effekt auftritt und kompensiert werden kann, hängt mit der Linsengröße, der Dichte der Flüssigkeit sowie der Membranelastizität zusammen und wurde von Optotune detailliert charakterisiert. Der RMS-Wellenfrontfehler wurde quantitativ erfasst und ist für die individuellen Produktreihen in den jeweiligen Datenblättern zu finden. Da Optotune Linsen tatsächlich elektrische Leistung verbrauchen, ist zu beachten, dass es auch in temperaturkontrollierten Umgebungen zu thermischen Effekten kommen kann, die sich auf die Brechkraft der Linse auswirken. Daher sind die meisten Optotune Produkte mit einem integrierten Temperatursensor ausgestattet. In Kombination mit einer im EEPROM gespeicherten Kalibration lassen sich die Temperaturdrift-bedingten Brechkraftänderungen auf bis zu 0,1 Dioptrien reduzieren, was typischerweise innerhalb der benötigten Tiefenschärfe liegt und somit in der Regel keinen Nachteil darstellt.
Fazit und Ausblick
Die bisherigen Bedenken bei Flüssiglinsen bezüglich Robustheit und Schwerkraft sind nicht länger kritisch. Die Produkte beider Hersteller sind hinreichend charakterisiert, und die relevanten Spezifikationen liegen vor. Durch Temperaturschwankungen induzierte Brennweitenänderungen (und somit Unschärfe) bleiben ein Thema, dem man je nach Anwendung Beachtung schenken sollte. Auf der einen Seite bieten nicht alle Produkte die Möglichkeit einer aktiven Kompensation, auf der anderen Seite ist das aber auch nicht für alle Anwendungen notwendig. Das Portfolio an Objektiven mit integrierten Flüssiglinsen ist derzeit noch nicht vollständig, wächst aber stetig. S- oder C-Mount Objektive mit verschiedenen Festbrennweiten sind von mehreren Herstellern für Sensoren bis zu 1,1″ als Standardartikel erhältlich (sowohl mit Optotune als auch Corning Varioptic). Ebenso sind ca. 28 verschiedene telezentrische Objektive auf dem Markt (meist mit Optotune). Auch für die Mikroskopie gibt es verschiedene Produkte von mehreren Herstellern.
Die größten Hürden beim Thema Flüssiglinsen finden sich nach wie vor bei der Integration. Entsprechend gibt es hier viele Entwicklungen, nicht nur von den Flüssiglinsenherstellern selbst. So haben die Kamerahersteller IDS und Pixelink die Treiber für die Corning Varioptic Flüssiglinsen in ihren neuen Autofokus-Kameras integriert. Die Ansteuerung ist über die jeweilige Standardsoftware möglich. Optotune arbeitet bezüglich der Treiber mit Gardasoft zusammen. Es gibt mehrere Möglichkeiten die Flüssiglinsen anzusteuern. Die neueste Generation Flüssiglinsen hat die Treiber bereits in der Linse selbst integriert. Lediglich ein Hirose-Kabel ist hardwareseitig noch notwendig. An dieser Stelle sei auch noch der neue OOCI Standard des EMVA erwähnt. Dort wird derzeit daran gearbeitet, eine standardisierte Schnittstelle zwischen Objektiv und Kamera festzulegen. Neben klassischen Themen wie der Ansteuerung der Blende oder des Zooms geht es dabei auch um die Ansteuerung von Flüssiglinsen.
