“科学突破”——3D打印微透镜

“科学研究人员正在努力突破3D打印极限，直接用3D打印复杂微光学元件，提高成像性能”

3D打印复杂微光学元件，提高成像性能

在相关开发中，研究人员已经表明，3D打印可用于制造高度精确和复杂的微型镜头，其尺寸只有几微米。微透镜在成像过程中可以纠正颜色失真，方便小型和轻型摄像头用于各种应用。

微型消色差透镜可以纠正成像过程的颜色失真

德国斯图加特大学研究小组成员Michael Schmid表示：“3D打印复杂微光学元件技术的能力，意味着可以直接在许多不同表面上制造，例如数码相机中的CCD图像传感器或CMOS图像传感器。微光学元件也可以打印在光纤末端，实现非常小的医学内窥镜，成像质量卓越。”

在已发表的论文中，由Harald Giessen领导的研究小组详细介绍了他们如何使用一种称为“双光子光刻”的3D打印来制造结合折射表面和衍射表面的透镜。论文中展示了如何结合不同材料提高透镜的光学性能。

Schmid说：“在过去几年中，微光学元件的3D打印技术已经有了显著改进，并提供了其他方法所无法赋予的设计自由。我们是3D打印复杂微光学元件优化方法为创造更多创新光学设计提供了许多可能性，并让许多研究领域和应用受益。”

突破3D打印极限

双光子光刻利用聚焦激光束固化或聚合液体光敏材料（即：光刻胶）。被称为双光子吸收的光学现象使体积为立方微米级别的光刻胶完成聚合，从而制造出复杂的微米级光学结构。

在过去的十年里，研究小组一直在研究和优化用双光子光刻制造的微光学元件。Schmid说：“我们注意到，用微光学元件创建的一些图像中存在称为色差的颜色误差，因此我们着手设计改进了3D打印透镜的光学性能，以减少色差。”

新透镜的测试结果展示：参考镜头（左图）出现由于色差造成的彩色接缝。3D打印的消色差透镜（中图）大幅消除了色差问题，而消色差透镜（右图）拍摄的图像则完全消除了颜色失真。

研究人员设计了用于纠正色差的传统透镜的微型版本。从消色差透镜开始，他们将该透镜结合折射元件和衍射元件，将两种波长聚焦于同一平面，从来限制色差带来的影响。研究人员使用NanoScribe公司制造的市售双光子光刻仪器，在打印的平滑折射透镜上一次性实现衍射表面。　

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