一、什么是微透镜阵列（MLA）
微透镜阵列（Microlens Array，简称 MLA）是一种由多个微小透镜按一定规律排列构成的光学元件，单个微透镜的直径通常在微米到毫米量级。
可以把它类比为昆虫的复眼：复眼由成千上万个小眼组成，每个小眼都能独立接收光线、独立成像，最终合成完整的视觉信息。MLA 中的每个微透镜同样各自独立工作，共同完成整体的光学功能。
（图1 微透镜阵列MLA实物图 图源：百度百科）
MLA 是微光学领域的核心元件之一。通过调整微透镜的形状、焦距、排布方式、占空比等参数，可以实现多样化的光学功能，提高光学系统的集成度与性能。其核心价值在于：能够对光波前的相位和强度进行精细、并行化的操控，因此在许多传统光学系统难以胜任的新兴应用中发挥着关键作用。
阵列中的每个微透镜都独立工作。当一束光照射到阵列上时，MLA 会将入射光波前"分割"成无数个子波前，每个微透镜把自己对应区域的光线会聚到其焦平面上的一点。
正是这一"分割波前—独立会聚"的机制，构成了 MLA 各类应用的技术基础。
光束整形是 MLA 的基本功能之一。MLA 中微透镜单元的轮廓决定了出射光束的形状，而轮廓可以任意设计——也就是说，通过设计微透镜的面型，出射光束的形状可以是任意的（例如入射光为圆形、出射光为方形）。
相较于传统的光束整形方法，平板微透镜阵列的优势在于：
（图2：入射光为圆形出射光为方形示意、光束整形仿真图）
利用 MLA 可以搭建两种匀束器：非成像匀束器和成像匀束器。
以成像匀束器为例，它需要使用两个 MLA：第一个阵列将不均匀光源（如 LED、激光二极管）发出的光进行分割，第二个阵列与后续光学元件配合，将分割后的光束叠加，最终在目标面上形成一个亮度高度均匀的照明光斑，即均匀的平顶光。
（图3：成像匀束器原理图）
波前传感基于夏克-哈特曼（Shack-Hartmann）波前传感器原理：一束光经过微透镜阵列后被分割成许多子光束，每个微透镜将其对应区域的光线聚焦到后方的 CCD/CMOS 探测器上，形成一个光斑。当入射波前存在畸变时，这些光斑的位置会相对理想位置发生偏移。通过测量所有光斑的位移量，就可以精确重构出整个入射光波的波前相位信息。
（图4：前传感器原理图）
这是 MLA 最具代表性的成像应用。将 MLA 置于主透镜的像平面与传感器之间，每个微透镜下方的多个传感器像素不仅记录光线的强度，还记录光线的方向信息。结合后期计算算法，可以实现"先拍照后对焦"、景深重映射、3D 重构等功能。
光场相机的典型结构是：在传统相机的焦平面处放置一个微透镜阵列，并将图像传感器置于微透镜的一倍焦距处。此外还有聚焦式光场相机：在传统相机焦平面的前后位置分别放置微透镜阵列，并将图像传感器置于微透镜阵列之后的特定距离处。不同成像模型的差异，可在后续内容中单独展开介绍。
（图5：光场相机光路模型）
微透镜阵列 MLA 通过"分割波前—独立会聚"的工作机制，对光的相位和强度实现精细、并行化操控，由此支撑起光束整形、匀光、波前传感、光场成像等核心功能。作为一种结构参数（面型、焦距、排布、占空比）可灵活设计的微光学元件，MLA 能够适配多样化的光学系统需求，是提升系统集成度与性能的关键元件之一。
