microlente
Una microlente es una lente pequeña , generalmente con un diámetro inferior a un milímetro (mm) y, a menudo, tan pequeña como 10 micrómetros (µm). Los pequeños tamaños de las lentes significan que un diseño simple puede brindar una buena calidad óptica, pero a veces surgen efectos no deseados debido a la difracción óptica en las características pequeñas. Una microlente típica puede ser un elemento único con una superficie plana y una superficie convexa esférica para refractar la luz. Debido a que las microlentes son tan pequeñas, el sustrato que las soporta suele ser más grueso que la lente y esto debe tenerse en cuenta en el diseño. Las lentes más sofisticadas pueden usar lentes asféricas. las superficies y otros pueden usar varias capas de material óptico para lograr su rendimiento de diseño.
Un tipo diferente de microlente tiene dos superficies planas y paralelas y la acción de enfoque se obtiene mediante una variación del índice de refracción a lo largo de la lente. Estos se conocen como lentes de índice de gradiente (GRIN) . Algunas microlentes logran su acción de enfoque tanto por una variación en el índice de refracción como por la forma de la superficie.
Otra clase de microlentes, a veces conocidas como microlentes de Fresnel , enfocan la luz por refracción en un conjunto de superficies curvas concéntricas. Tales lentes se pueden hacer muy delgadas y livianas. Las microlentes de óptica binaria enfocan la luz por difracción . Tienen ranuras con bordes escalonados o multiniveles que se aproximan a la forma ideal. Tienen ventajas en la fabricación y la replicación mediante el uso de procesos estándar de semiconductores, como la fotolitografía y el grabado con iones reactivos (RIE).
Las matrices de microlentes contienen múltiples lentes formadas en una matriz unidimensional o bidimensional sobre un sustrato de soporte. Si las lentes individuales tienen aberturas circulares y no se permite que se superpongan, pueden colocarse en una matriz hexagonal para obtener la máxima cobertura del sustrato. Sin embargo, seguirá habiendo espacios entre las lentes que solo pueden reducirse fabricando las microlentes con aberturas no circulares. Con las matrices de sensores ópticos, los sistemas de lentes diminutas sirven para enfocar y concentrar la luz en la superficie del fotodiodo, en lugar de permitir que caiga sobre áreas no fotosensibles del dispositivo de píxeles. El factor de relleno es la relación del área de refracción activa, es decir, el área que dirige la luz al fotosensor, al área contigua total ocupada por la matriz de microlentes.
En el siglo XVII, Robert Hooke y Antonie van Leeuwenhoek desarrollaron técnicas para fabricar pequeñas lentes de vidrio para usar con sus microscopios . Hooke fundió pequeños filamentos de vidrio veneciano y permitió que la tensión superficial en el vidrio fundido formara las superficies esféricas suaves requeridas para las lentes, luego montó y esmeriló las lentes usando métodos convencionales. [1] El principio se repitió realizando fotolitografía en materiales como fotorresistentes o epoxi curable con UV y fundiendo el polímero para formar conjuntos de múltiples lentes. [2] [3]Más recientemente, se han fabricado conjuntos de microlentes utilizando un ensamblaje convectivo de partículas coloidales en suspensión. [4]
Los avances en la tecnología han permitido diseñar y fabricar microlentes con tolerancias estrechas mediante una variedad de métodos. En la mayoría de los casos, se requieren múltiples copias y éstas pueden formarse mediante moldeo o estampado a partir de una matriz de lentes maestra. La matriz de lentes maestra también se puede replicar mediante la generación de una electroforma utilizando la matriz de lentes maestra como mandril . La capacidad de fabricar matrices que contienen miles o millones de lentes espaciadas con precisión ha llevado a un mayor número de aplicaciones. [5]
