Микролинза
Микролинза — это небольшая линза , как правило, диаметром менее миллиметра ( мм) и часто всего 10 микрометров (мкм) . Небольшие размеры линз означают, что простая конструкция может обеспечить хорошее оптическое качество, но иногда возникают нежелательные эффекты из-за оптической дифракции на мелких элементах. Типичная микролинза может представлять собой один элемент с одной плоской поверхностью и одной сферической выпуклой поверхностью для преломления света. Поскольку микролинзы такие маленькие, подложка, которая их поддерживает, обычно толще линзы, и это необходимо учитывать при проектировании. Более сложные линзы могут использовать асферическиеповерхности и другие могут использовать несколько слоев оптического материала для достижения своих проектных характеристик.
Микролинзы другого типа имеют две плоские и параллельные поверхности, а фокусирующее действие достигается изменением показателя преломления линзы. Они известны как линзы с градиентным индексом (GRIN) . Некоторые микролинзы достигают своего фокусирующего действия как за счет изменения показателя преломления, так и за счет формы поверхности.
Другой класс микролинз, иногда называемый микролинзами Френеля , фокусирует свет за счет преломления на наборе концентрических изогнутых поверхностей. Такие линзы можно сделать очень тонкими и легкими. Бинарно-оптические микролинзы фокусируют свет за счет дифракции . У них есть канавки со ступенчатыми краями или многоуровневые, которые приближаются к идеальной форме. Они имеют преимущества при изготовлении и воспроизведении с использованием стандартных полупроводниковых процессов, таких как фотолитография и реактивно-ионное травление (RIE).
Массивы микролинз содержат несколько линз, сформированных в виде одномерного или двумерного массива на опорной подложке. Если отдельные линзы имеют круглые апертуры и не могут перекрываться, их можно разместить в виде шестиугольной матрицы, чтобы получить максимальное покрытие подложки. Однако между линзами все равно будут зазоры, которые можно уменьшить только за счет изготовления микролинз с некруглой апертурой. В массивах оптических датчиков крошечные системы линз служат для фокусировки и концентрации света на поверхности фотодиода, вместо того, чтобы позволить ему падать на несветочувствительные области пиксельного устройства. Коэффициент заполнения представляет собой отношение активной преломляющей площади, т. е. той площади, которая направляет свет на фотодатчик, к общей непрерывной площади, занимаемой массивом микролинз.
В 17 веке Роберт Гук и Антони ван Левенгук разработали методы изготовления небольших стеклянных линз для использования в своих микроскопах . Гук расплавил небольшие нити венецианского стекла и позволил поверхностному натяжению в расплавленном стекле сформировать гладкие сферические поверхности, необходимые для линз, а затем установил и отшлифовал линзы обычными методами. [1] Этот принцип был повторен путем проведения фотолитографии на таких материалах, как фоторезист или УФ -отверждаемая эпоксидная смола , и расплавления полимера для формирования массивов из нескольких линз. [2] [3]Совсем недавно массивы микролинз были изготовлены с использованием конвективной сборки коллоидных частиц из суспензии. [4]
Достижения в области технологий позволили разработать и изготовить микролинзы с жесткими допусками с помощью различных методов. В большинстве случаев требуется несколько копий, и их можно сформировать путем литья или тиснения из массива эталонных линз. Матрица эталонных линз также может быть воспроизведена путем создания гальванопластики с использованием массива эталонных линз в качестве оправки . Возможность изготовления массивов, содержащих тысячи или миллионы точно расположенных линз, привела к увеличению числа приложений. [5]
