[发明专利]提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列及制备方法

权利要求书

1.提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列，其特征在于：所述多焦距微透镜阵列在光线入射方向上依次设有透光基板和微透镜阵列；当用于成像时，所述微透镜阵列与小孔光栅紧邻；小孔光栅处密布多个透光小孔；所述微透镜阵列由多种微透镜有序排列而成；微透镜阵列中的每个用于成像的微透镜均位于小孔光栅透光小孔的光路径处；

各种微透镜的焦距不同；多种微透镜按预设的阵列图案有序排列；

提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列制备方法，用于制备以上所述的微透镜阵列，所述制备方法包括以下步骤；

步骤S1：选择带透光图案的第二掩模版，所述第二掩模版的透光图案与阵列图案对应；

步骤S2：采用光刻刻蚀或丝网印刷在曝光基板上制备小孔光栅；

步骤S3：在所述曝光基板设置有小孔光栅的一面均匀涂覆第一层负性光刻胶，以小孔光栅为光学掩模版，采用背面曝光的方式，以小孔光栅的透光小孔为一次曝光区，经一次曝光区对第一层负性光刻胶进行第一次曝光；

步骤S4：在经过第一次曝光的第一层负性光刻胶表面旋涂第二层负性光刻胶，以第二掩模版遮挡小孔光栅，然后小孔光栅设置在步骤S3中的位置，采用背面曝光的方式，以第二掩模版的透光图案和未被遮挡的透光小孔形成二次曝光区，经二次曝光区对第二层负性光刻胶进行第二次曝光；

步骤S5：对曝光基板上的负性光刻胶区域进行显影处理后，被一次曝光区覆盖但未被二次曝光区覆盖的负性光刻胶区域处只有第一层负性光刻胶留存，被二次曝光区覆盖的负性光刻胶区域处第一层负性光刻胶和第二层负性光刻胶均留存，形成两种具有不同厚度的光刻胶柱；

步骤S6：调整曝光区，多次重复步骤S3-步骤S5，以成型n种具有不同厚度的光刻胶柱；

步骤S7：将所述光刻胶柱排列形成的柱状图案阵列倒置放置，采用光刻胶熔融法对光刻胶柱进行处理，使各光刻胶柱经熔融后，冷却为多个具有不同厚度的微透镜结构，从而得到具有不同焦距的微透镜阵列母版；

步骤S8：以步骤S7制备的具有不同焦距的微透镜阵列母版为模板，采用软印刷的方式制备与微透镜阵列母版微透镜结构匹配的模具；

步骤S9：利用步骤S8制备的模具，采用热压印方法或紫外压印方法加工透光材料，以制备具有多焦距的微透镜阵列。

2.根据权利要求1所述的提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列，其特征在于：所述小孔光栅由一带有镂空小孔阵列的不透明金属或者不透明光刻胶制成；所述镂空小孔阵列由小孔光栅的透光小孔排列而成；所述微透镜阵列的透镜单元与镂空小孔阵列的透光小孔一一对应；

在步骤S9中，采用热压印方法或紫外压印方法成型带微透镜阵列的透光基板。

3.根据权利要求1所述的提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列，其特征在于：步骤S8包括以下步骤：

步骤S81：将PDMS单体和固化剂按照100:1～1:1的比例均匀混合，抽真空去除气泡；

步骤S82：将PDMS单体和固化剂的混合物均匀旋涂于步骤S7所得的具有不同焦距的微透镜阵列母版上，静置一段时间后加热固化，剥离后得到与微透镜阵列母版微透镜结构匹配的模具，即多焦距微透镜阵列的PDMS负模版。

4.根据权利要求3所述的提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列，其特征在于：步骤S9包括以下步骤：

步骤S91：将步骤S8得到的具有PDMS多焦距微透镜阵列的PDMS负模版放置在真空仓中，以排出PDMS负模版内部的气体，并形成负压；

步骤S92：将步骤S81处理后的具有负压的PDMS模版放置在培养皿内，使其有图案一面朝上，用胶头滴管将UV胶滴在多焦距微透镜阵列负模版内，将其倒置放置在玻璃基板上在负压和重力下静置一段时间，然后以紫外曝光使其固化后再剥离PDMS模版，即得到以固化的UV胶成型的带微透镜阵列的透光基板。

5.根据权利要求1所述的提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列，其特征在于：步骤S9中用于制备多焦距微透镜阵列的材料为NOA61。

6.根据权利要求1所述的提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列，其特征在于：所述曝光基板的材料采用透明玻璃、透明PET或者PMMA亚克力板中的一种。