Micro-Lens Array (MLA): Efektivní využití světla pomocí submikronových čoček Aplikační poznámka
Mikročočky jsou submikrometrické čočky (často do 10 mikronů), typicky vyrobené z taveného oxidu křemičitého kvůli jeho vynikajícím přenosovým vlastnostem UV až IR paprsků. MLA jsou jedno nebo dvourozměrná pole těchto mikročoček (čoček), vzorované ve čtvercovém pořadí balení na destičce. MLA se běžně vyrábějí pomocí standardních polovodičových procesů, jako je fotolitografie a reaktivní iontové leptání (RIE).
Teorie
Uspořádání čoček v poli určuje faktor plnění. Kruhové čočky na čtvercovém plátku pokryjí π/4 = 78.5 % plátku. Vyšší faktor plnění je žádoucí a lze jej dosáhnout šestiúhelníkovým uspořádáním čoček, jak je vidět na obrázku 1 – ale tato pole obvykle nelze použít. Faktor plnění určuje světelnou propustnost materiálu, kromě propustnosti MLA.
MLA jsou implementovány v zařízeních, která vyžadují zvýšení faktoru optické výplně díky kovovému stínění a nefotosenzitivním oblastem, bez použití dalších optických komponent. Například MLA se používají v nábojově vázaných zařízeních (CCD) ke koncentraci světla na fotodiodu spíše než na kovové expoziční brány a štít, kde se obrazové informace ztrácejí.
Důležité parametry
- Průměr čočky
- Efektivní ohnisková vzdálenost (EFL)
- Poloměr zakřivení (ROC)
- Velikost pole
- Index lomu, n
- Pokles objektivu
Aplikace
MLA mohou homogenizovat, kolimovat a zobrazovat světlo z různých zářičů, od excimerových laserů po vysoce výkonné LED. Jsou užitečné pro aplikace, které vyžadují vysokou frekvenci a negaussovskou uniformitu.
V závislosti na případu použití se používají specifické typy mikročoček, například v příkladech (a) a (b).
a) Čočky Gradient-Index (GRIN).
Čočky GRIN jsou vyrobeny ze dvou plochých a paralelních povrchů, kde jsou použity pouze rovné optické povrchy namísto běžných zakřivených povrchů. Čočka se vyznačuje proměnným indexem lomu čočkou, který způsobuje ohýbání světelných paprsků uvnitř čočky (obrázek 4). Čočky GRIN se také běžně vyskytují v kopírkách a skenerech.
b) Mikro-Fresnelovy čočky (MFL)
Fresnelovy čočky jsou tvořeny řadou soustředných drážek vyrytých do plastu nebo skla. Obrysy, které působí jako jednotlivé lámavé plochy, ohýbají paralelní světelné paprsky na společnou ohniskovou vzdálenost (obrázek 5) nebo kolimují paprsek v závislosti na směru. Směr šíření světla se v prostředí nemění, ale odchyluje se pouze na povrchu. Tento objektiv poskytuje lepší výkon při ostření ve srovnání s běžnými objektivy. MFL se běžně používá v obrazovkách fotoaparátů TLR/SLR.
Systémy MLA se používají mimo jiné v následujících aplikačních scénářích:
- Shack-Hartmann Wavefront Sensor
- Lékařské/estetické laserové ošetření
- Laserové zpracování materiálu
- Obrazové snímače CCD a CMOS
