随着光学系统尺寸的减小，我们在分析和设计透镜时遇到了新的工程挑战。这些是我们在处理大型元素时通常看不到的问题。本文将回顾设计微透镜时面临的一些挑战。
微透镜大致定义为直径小于1毫米至约10微米的透镜。虽然它们的小尺寸会减少某些类型像差的存在，但会产生一些意想不到的效果。例如，微透镜的彗差通常最小，因为透镜的孔径本身很小，但微透镜可能会引入通常在较大透镜上未观察到的衍射效应。类似地，由于微透镜的孔径较小，它们具有非常大的景深。
微透镜的制造方法
使用微透镜的一个有趣的结果是对制造技术的限制。在块体光学中，我们可以通过将玻璃块研磨成我们想要的形状来制造透镜，但对于微透镜来说，这更具挑战性。对于大容量应用，此方法过于昂贵且耗时；相反，我们需要光刻技术，这限制了我们用于微透镜的材料种类。再见BK和LF类型！
一种非常常见的微透镜制造方法叫做热回流法。在这种方法中，将光敏电阻沉积在基板上，并通过掩模暴露在紫外光下。一旦光敏电阻器曝光，我们冲洗它，留下一组圆柱体。然后我们将晶圆放入烤箱，在那里热流将熔化圆柱体，直到它们变成球形轮廓。
另一种方法是使用模具。在这种方法中，聚合物材料被放置在基材上并加热到几乎熔点。然后通过外部压力施加模具，将聚合物变形成所需的形状。一旦达到了想要的形状，温度就会慢慢下降，同时模具被移除。
还有其他方法可用于制造微透镜。一个我特别喜欢的创意，低成本，高产量是使用喷墨技术。和普通喷墨打印机一样，打印头将聚合物滴沉积在基底上。然后将这些液滴暴露在紫外光下，使聚合物固化成所需形状。
虽然微透镜是单光学元件（科学文献中很少报道微双消色差），但我们可以设计具有不同轮廓的微透镜：球面、非球面、圆柱形、自由曲面和菲涅耳。
应用程序
微透镜是各种应用中不可或缺的一部分，如共焦显微镜、数字投影仪、激光雷达系统、内窥镜等。
我们的经验
在Hire光学公司，我们开发了用于CARS（相干反斯托克斯拉曼散射）显微镜的微透镜。CARS是一种检测生物结构的无染料成像技术。主要优点之一是样品不受影响（与基于染料的技术相反）。
在该系统中，我们设计并制作了场透镜、扩束器和显微镜透镜。如图4所示，CARS系统涉及多个镜头。大多数光学元件都是用比本文描述的更传统的方法制造的。我们不能谈论设计的细节，但我们可以说系统的总长度小于5厘米，最小的光学元件的直径小于2毫米
微透镜阵列
在某些应用中，单个微光学元件是不够的。例如CCD/CMOS传感器，通常需要在每个光电探测器前安装微透镜。在这些应用中，我们需要设计微透镜阵列。微透镜阵列的制造技术类似于单微透镜，但需要考虑额外的设计参数。
微透镜可以单独制作(通常作为光波导的耦合器)或作为阵列。在设计微透镜阵列时，有必要确定我们将在其中制作透镜的配置。常见的包装结构有:正方形、六角形、圆形和随机形状。
透镜阵列的另外两个设计参数是螺距，即阵列中相邻微透镜之间的距离（中心到中心），以及与相邻微透镜之间的距离（边到边）相关的填充因子。这些参数在为高密度光电探测器的CMOS传感器设计微透镜时非常重要。
最后，我们将提到，我们可以使用各种各样的基材。衬底的选择不仅取决于我们的微透镜所用的聚合物，还取决于应用;我们是否需要刚性或柔性衬底将限制我们的选择。无论选择什么样的衬底，我们都需要记住它的厚度和光学特性，因为它们会影响我们系统的光学性能。
我们的经验
我们经常将小透镜阵列用于激光束均匀化以及红外光学中的光束整形。在照明设计中，通常是为给定的LED设计单个小角度红外镜头，然后在出口光圈上添加透镜阵列来扩大光束。这有助于降低模具成本，因为唯一的新功能，例如，15度光束角TIR镜头和30度，可以是透镜阵列。
