[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

说明书

本发明提出提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列，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；本发明的多焦距微透镜阵列可以同时提高景深和空间分辨率，提高集成成像3D显示重构性能，该制备方法简单、效率快、成本低。

技术领域

本发明涉及集成成像3D成像技术领域，具体为提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列及制备方法。

背景技术

视觉信息是现实世界的直接映射，通过图像也是人类表达信息最直接的方式，因为图像可以直接提供物体的各种信息，便于更加直接的了解物体。近年来，随着3D电影的热映，传统的二维显示技术已经不能满足民众的需求，人们追求更清晰、更智能、更高端的3D成像显示系统，因为它能够显示出物体深度信息，更能反应物体形状，增强人们的视觉体验。而三维集成成像显示技术因其具有连续视差、无需佩戴眼镜和完整视场的特点受到了研究者们的广泛关注，这种立体显示可以使场景中的深度、层次、位置等信息全部展现，并成为目前最有发展前景的3D显示技术之一。

集成成像利用微透镜阵列记录和重构目标物体的深度信息，获取并显示具有3D深度信息或视差图像或影像，作为集成成像的核心部件，微透镜阵列是改善集成成像显示效果的关键。然而，用于3D显示的传统微透镜阵列只有一个焦距，限制了成像阶段的景深范围，焦距越大，系统获得的景深范围越大，但是空间分辨率却不高，这种制约关系很大程度上阻碍了集成成像重构系统的景深。因此，本文提出一种多层光刻技术制备多焦距微透镜阵列来提高景深，这种方法可以实现不同焦距的微透镜阵列同时实现高空间分辨率和精确的深度估计。

发明内容

本发明提出提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列及制备方法，该多焦距微透镜阵列可以同时提高景深和空间分辨率，提高集成成像3D显示重构性能，该制备方法简单、效率快、成本低。

本发明采用以下技术方案。

提高集成成像3D显示景深的多焦距微透镜阵列，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；