在计算成像领域中有一个重要的分支，即光场成像。而光场成像中的核心光学元件，即为微透镜阵列，其材质为透明玻璃，表面刻有很多微小的透镜，组成阵列结构，用来成像。目前比较成熟的制作石英微透镜的工艺是光刻胶制作图形配合刻蚀的方法，但该方法存在着各种各样的问题。
微透镜阵列是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列。它和传统透镜一样，最小功能单元也可以是球面镜、非球面镜、柱镜、棱镜等，同样能在微光学角度实现聚焦、成像，光束变换等功能，而且因为单元尺寸小、集成度高，使得它能构成许多新型的光学系统，完成传统光学元件无法完成的功能。
微透镜阵列可分为折射型微透镜阵列与衍射型微透镜阵列两类。折射型微透镜可以将一个完整的激光波前在空间上分成许多微小的部分，每一部分被相应的小透镜聚焦在焦平面上，光斑进行重叠，从而实现在特定区域将光均匀化，对激光束精确整形，其应用主要有光斑整形和光束转化。衍射型微透镜可以使光被透镜阵列的表面浮雕结构调制改变了波前相位，从而实现了光波的调制、变换，在一定距离（通常为无穷远或透镜焦平面）处产生干涉，形成特定的光强分布。主要应用在光通讯以及医疗美容等领域，解决高阶像差矫正、任意光分布的光斑形状调制等问题。
图1.Innofocus公司设计的微透镜阵列。如图所示，微透镜阵列都在同一个平面上，同时形成一个密集的结构，中间没有任何空隙。
灵活性低，成本高且周期长
常用的光刻胶制作图形配合刻蚀的方法在透镜的设计时需通过掩膜板图形确定，无法自由调节，且成本高，每次新设计的透镜阵列都需要加工掩模板。另外由于每次更新设计都涉及加工制作新的掩膜板，导致加工工艺繁杂耗时长。
表面形态无法精确控制，不可能制造非球面透镜和高数值孔径微透镜
由于光刻技术是一种生产二维图形的工艺，因此无法直接控制所制造的镜头的三维表面形态。然而，焦距和图像质量在很大程度上取决于表面形态。因此，当表面形态不能被精确控制时，镜头的焦距和图像的质量就会受到严重影响。此外，由于通过加热形成拱形的方法，根据热变形均匀分布的原则，热稳定最可能形成的表面形态是球形的，无法准确控制。此外，由于加热表面形成拱形的方法不允许制造曲率半径小的透镜以实现高数值孔径，所以成像的分辨率受到很大限制。
均匀性低
由于受加热控制，每个镜头的曲率取决于施加在该镜头上的温度。温度的不同会导致曲率的不同，从而影响焦距。另外，即使温度都相同，也不能保证每个镜头在加热条件下会产生相同的曲率变化。因此，镜头阵列的均匀性是无法保证的。
光刻胶的选择有限
这个过程对光刻胶有三个要求：
1）对紫外光有光敏性。
2）能被加热变形，形成拱形。
3）能够抵抗用于图案转移的氩离子雕刻。只有特定的光阻剂能同时满足这些要求，因此选择范围受到严重限制。
成品率低
即使曝光过程可以得到一致的控制，但如果在加热过程中没有对其表面形态的准确控制，每个微透镜阵列的质量就难以保持。这导致了低产量和可重复性。
基于Innofocus对加工微光学元件的理解，我们使用激光三维纳米打印技术来制作微透镜阵列的方法来克服传统工艺面临的种种问题。主要的途径有两种：
聚合物掩模刻蚀的方法
这种方法分为两个主要步骤：
1. 使用激光纳米三维打印的方式在聚合物中制作出微透镜阵列的结构。
2. 然后以聚合物的微透镜阵列作为掩模，通过刻蚀的方式将图形转移到石英基片上。
激光在石英玻璃直写配合选择性酸刻蚀的方法
这种方法分为两个主要步骤：
1. 使用高功率激光在石英玻璃（可以是各种玻璃）里面直接通过飞秒激光引入的相变，写入所要加工的微透镜阵列的反结构（就是需要刻蚀去除的结构）
2. 使用选择性酸刻蚀的方法将需要去除的地方刻蚀掉。
图2.单个微透镜的表面形貌 | 
图3.2X2微透镜的表面形貌 |
微透镜阵列器件的典型应用前景：
激光雷达 | 
手机超薄镜头 |
AR/VR | 
光通信 |
成本低，耗时短
激光加工的成本极低，因为不需要生产掩模，每一个新的透镜阵列设计只需要生成一个新的加工文件，就可以快速进行设计优化比较。
精确的三维表面控制
每个微透镜的空间位置被用来相应地创建微透镜的表面轮廓，从而形成一个满足特定光场分布的微透镜阵列。
制作高质量的消相差的非球面透镜阵列结构
由于激光纳米3D打印技术对结构的三维表面形态的精确控制，可以实现对任意设计的微透镜的精确加工。表面轮廓的误差可以控制在10纳米以内，充分满足制造需求。
高成品率
在高精度和均匀性的基础上，可以实现对微透镜阵列质量的精确控制，从而实现高成品率。
Innofocus致力于开发产品和解决方案，通过智能制造和先进材料的持续创新，建立一个更智能、更绿色、更幸福的世界。
智能激光3D纳米加工系统是Innofocus的核心产品之一，拥有多项核心发明技术，在光学、机电、算法、自动化软件系统等领域拥有完整的知识产权和自主制造能力。值得说明的是：该系统可集成原位3D折射率成像功能（也可用于独立设备使用）——全球首创且唯一具备此功能的产品，使得该设备具备对纳米加工进行折射率3D成像原位表征能力，以支持精确定量地分析刻写结构（光纤光栅、微光学元件等）的光学特性，实现真正的所见即所得。
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