一種集成成像3d顯示微透鏡陣列及其3d制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及集成成像3D顯示【技術領域】，尤其涉及一種集成成像3D顯示微透鏡陣列及其3D制作方法。所述集成成像3D顯示微透鏡陣列包括第一組微透鏡陣列，只在部分位置上設置有微透鏡；第二組微透鏡陣列，與第一組微透鏡陣列平面間距為d，并且與第一組微透鏡陣列的透鏡位置互補；一孔光柵，設置于所述第一組微透鏡陣列與所述第二組微透鏡陣列之間。該微透鏡陣列結構既可以提高集成成像3D顯示場景的深度，又可以減少雜散光對記錄圖像和重構圖像的影響，提高顯示圖像質量。
【專利說明】一種集成成像3D顯示微透鏡陣列及其3D制作方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及集成成像3D顯示【技術領域】，尤其涉及一種集成成像3D顯示微透鏡陣列及其3D制作方法。

【背景技術】
[0002]集成成像(Integral Imaging, II)作為一種自由立體顯示技術,是一種全真三維光學成像的新方法。集成成像3D顯示技術采用微透鏡陣列或孔光柵來實現(xiàn)三維目標立體特征信息記錄和立體圖像重構。與其他立體顯示技術相比，該技術具有不需要輔助設備和相干光源；能夠提供全視差、連續(xù)視點、全彩色的真三維實時立體圖像；能夠有效克服傳統(tǒng)多視點自由立體顯示出現(xiàn)的輻輳與焦點調(diào)節(jié)范圍導致的視覺疲勞現(xiàn)象；能與現(xiàn)有高清晰度電視制式有很好的兼容性等優(yōu)點，已成為3D顯示領域中的重要研究課題。
[0003]微透鏡陣列是集成成像3D顯示系統(tǒng)的關鍵組成部分，傳統(tǒng)的集成成像3D顯示系統(tǒng)都只用一組微透鏡陣列，故而只有一個中心深度平面，只有在該中心深度平面附近較小的范圍內(nèi)，顯示的3D圖像才是清晰的，也就是說3D圖像的深度較小，被限制在該中心深度平面附近。另一方面，由于系統(tǒng)設計需要或者微透鏡陣列加工精度不夠高等原因，獲取微透鏡陣列和重構微透鏡陣列中微透鏡之間無法實現(xiàn)無縫結合，微透鏡之間間隙通過的雜散光引起干擾以及微透鏡所成像之間的串擾將嚴重導致集成成像圖像質量的降低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有集成成像微透鏡陣列的上述不足，本發(fā)明采用雙層微透鏡陣列組，結合孔光柵，提出一種新的集成成像3D顯示微透鏡陣列及其3D制作方法。
[0005]本發(fā)明的技術方案在于:
一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其特征在于，包括:
第一組微透鏡陣列，所述第一組微透鏡陣列只在部分位置上設置有微透鏡；
第二組微透鏡陣列，所述第二組微透鏡陣列平面與第一組微透鏡陣列平面間距為d，第二組微透鏡陣列的透鏡與第一組微透鏡陣列的透鏡位置互補；
一孔光柵，設置于所述第一組微透鏡陣列與所述第二組微透鏡陣列之間，所述孔光柵的小孔陣列與所述第一組微透鏡陣列和所述第二組微透鏡陣列的透鏡一一對應，用于減少雜散光對記錄圖像和重構圖像的影響。
[0006]所述第一組微透鏡陣列、第二組微透鏡陣列和孔光柵，是平面型，或是具有相同曲率半徑的彎曲曲面型，且三者應相互平行，形成兩個深度中心平面。
[0007]所述微透鏡陣列每個微透鏡的焦距均為f，所述第一組微透鏡陣列平面和所述第二組微透鏡陣列平面與顯示屏的間距同時小于f，或同時大于f，或其中一組小于f，另一組大于f，即兩組微透鏡陣列的顯示模式或同時顯示實模式，或同時顯示虛模式，或其中一組顯示虛模式，另一組顯示實模式。
[0008]所述微透鏡陣列的形狀為圓形、正多邊形；所述孔光柵的小孔形狀與微透鏡的形狀一致，中心點——對應。
[0009]所述孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明物質；或是將孔光柵薄膜貼合在透明平面基板上形成；或是在一透明平面基板上采用印刷技術制作；或采用印刷、物理氣相沉積、化學氣相沉積、化學鍍在透明基板上沉積不透光的膜料或膜層，再采用曝光和刻蝕技術制作。
[0010]本發(fā)明還提供一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的3D制作方法，其特征在于，按如下步驟進行:
S1:設計生成微透鏡陣列孔光柵的三維數(shù)字模型；
52:利用3D打印設備對集成成像3D顯示微透鏡陣列進行打??；
53:集成成像3D顯示微透鏡陣列后續(xù)拋光。
[0011]本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于:通過兩組微透鏡陣列和一組孔光柵的有機結合，既提高集成成像3D顯示的圖像深度，又減少雜散光對集成成像3D顯示記錄和重構圖像的影響，易于實現(xiàn)高性能集成成像3D顯示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的結構及其成像原理示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明一種集成成像3D顯示微透鏡陣列中第一組微透鏡陣列的俯視示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明一種集成成像3D顯示微透鏡陣列中第二組微透鏡陣列的俯視示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明一種集成成像3D顯示微透鏡陣列中孔光柵的俯視示意圖。
[0016]圖5為本發(fā)明一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的俯視示意圖。
[0017]圖6為本發(fā)明第一實施中第一輪打印的第一組微透鏡陣列部分的截面結構示意圖。
[0018]圖7為本發(fā)明第一實施中在第一輪打印的微透鏡陣列部分打印孔光柵后的截面結構示意圖。
[0019]圖8為本發(fā)明第一實施中一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的截面結構示意圖。
[0020]圖9為本發(fā)明第二實施中在第一輪打印的微透鏡陣列部分的截面結構示意圖。
[0021]圖10為本發(fā)明第二實施中在采用點膠設備制作的微透鏡陣列截面結構示意圖。
[0022]圖11為本發(fā)明第二實施中一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的截面結構示意圖。
[0023]圖12為本發(fā)明第一實施中一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的截面結構示意圖。
[0024]圖13為本發(fā)明第二實施中一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的截面結構示意圖。
[0025]附圖中，主要元件標記說明如下:
01，11，21，31，41:第一組微透鏡陣列;02，12，22，32，42:第二組微透鏡陣列；
03,13, 23, 33, 43:孔光柵；04:顯不屏；05:第一組微透鏡陣列形成的第一深度平面；06 --第二組微透鏡陣列形成的第二深度平面。

【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1所示為本發(fā)明一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的結構及其成像原理示意圖，圖2至圖5分別為本發(fā)明一種集成成像3D顯示微透鏡陣列中第一組微透鏡陣列、第二組微透鏡陣列、孔光柵和組合微透鏡陣列的俯視示意圖。
[0027]一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，包括:
第一組微透鏡陣列，所述第一組微透鏡陣列只在部分位置上設置有微透鏡；
第二組微透鏡陣列，所述第二組微透鏡陣列平面與第一組微透鏡陣列平面間距為d，第二組微透鏡陣列的透鏡與第一組微透鏡陣列的透鏡位置互補；
一孔光柵，設置于所述第一組微透鏡陣列與所述第二組微透鏡陣列之間，所述孔光柵的小孔陣列與所述第一組微透鏡陣列和所述第二組微透鏡陣列的透鏡一一對應，用于減少雜散光對記錄圖像和重構圖像的影響。
[0028]所述第一組微透鏡陣列、第二組微透鏡陣列和孔光柵，可以是平面型，也可以是具有相同曲率半徑的彎曲曲面型，且三者應相互平行，形成兩個深度中心平面。
[0029]所述微透鏡陣列每個微透鏡的焦距均為f，所述第一組微透鏡陣列平面和所述第二組微透鏡陣列平面與顯示屏的間距既可以同時小于或同時大于f，也可以其中一組小于f，另一組大于f，即兩組微透鏡陣列的顯示模式可以同時顯示實模式或同時顯示虛模式，也可以其中一組顯示虛模式，另一組顯示實模式。
[0030]所述微透鏡陣列的形狀可以為圓形、正多邊形；所述孔光柵的小孔形狀與微透鏡的形狀一致，中心點--對應。
[0031]所述孔光柵可以是一帶有鏤空小孔陣列的不透明物質；可以是將孔光柵薄膜貼合在透明平面基板上形成；可以是在一透明平面基板上采用印刷技術制作；或采用印刷、物理氣相沉積、化學氣相沉積、化學鍍在透明基板上沉積不透光的膜料或膜層，再采用曝光和刻蝕技術制作。
[0032]本發(fā)明還提供一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的3D制作方法，按如下步驟進行:
51:設計生成微透鏡陣列孔光柵的三維數(shù)字模型；
52:利用3D打印設備對集成成像3D顯示微透鏡陣列進行打?。?br> 53:集成成像3D顯示微透鏡陣列后續(xù)拋光。
[0033]在圖中，為了表示清楚放大了層和區(qū)域的厚度，但作為示意圖不應該被認為嚴格反映了幾何尺寸的比例關系。參考圖是本發(fā)明的理想化實施例的示意圖，本發(fā)明所示的實施例不應該被認為僅限于圖中所示的區(qū)域的特定形狀，而是包括所得到的形狀(比如制造引起的偏差)。在本實施例中均以矩形表示，圖中的表示是示意性的，但這不應該被認為限制本發(fā)明的范圍。
[0034]為了讓一般技術人員更好的理解本發(fā)明，優(yōu)選的，本發(fā)明具體實施例中微透鏡陣列采用光刻膠熔融的方法進行制備，用于制作光刻膠微透鏡陣列的材料選用SU8 3050，用于制作硅橡膠負模板的硅橡膠材料選用聚二甲基硅氧烷(PDMS)且其單體和交聯(lián)劑的比列選用10:1。
[0035]實施例一
本實施例中采用3D打印方法直接形成所述一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其具體方案包括以下步驟: Sll:設計生成微透鏡陣列孔光柵的三維數(shù)字模型
本實施例采用CAD軟件建立微透鏡陣列孔光柵三維模型，并導入到3D打印機中。本實施例中，將所述一種集成成像3D顯示微透鏡陣列分解為第一組微透鏡陣列、孔光柵、第二組微透鏡陣列三部分。3D打印設備將三維模型沿Z方向離散成一系列有序的二維層片，每層二位層片厚度為50微米。根據(jù)每層輪廓信息，進行工藝規(guī)劃，選擇加工參數(shù)，自動生成數(shù)控代碼。
[0036]S12:利用3D打印設備對集成成像3D顯示微透鏡陣列進行打印
本實施例采用激光快速成型設備和立體光固成型設備分別對本發(fā)明一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的微透鏡陣列和孔光柵進行打印，首先打印如圖6所示的第一組微透鏡陣列，微透鏡陣列材料為WBSLA2820透明光敏樹脂，并設置打印溫度為260°C，掃描速度為5m/S。成形機制造一系列層片并自動將它們堆積起來，得到微透鏡陣列三維物理實體。
[0037]接著，打印孔光柵，孔光柵材料采用黑色聚丙烯腈(ABS)，設置打印溫度為250°C，掃描速度為5m/s。如圖7所示。
[0038]最后，在上述陣列的基礎上打印第二組微透鏡陣列，第二組微透鏡陣列的材料和打印工藝與第一組微透鏡陣列一致，形成如圖8所述的一種集成成像3D顯示微透鏡陣列。
[0039]S13:集成成像3D顯示微透鏡陣列后續(xù)拋光
為獲得表面更加光滑的透鏡表面，化學拋光的方法對制得的集成成像3D顯示微透鏡陣列進一步處理后，最終形成表面光滑微透鏡陣列。
[0040]實施例二
本實施例中采用3D打印方法直接形成所述一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其具體方案包括以下步驟:
S21:設計生成微透鏡陣列基板的三維數(shù)字模型
三維數(shù)字模型，可采用三維CAD軟件(如AUTO CAD、UG、Pro/Engineer、Solidfforks)建立，也可米用 CT (Computer Tomography)、MRI (Magnetic Resonance Imaging)等方式對工件樣品進行掃描，然后轉換為三維模型。優(yōu)選的，本實施例采用AUTO CAD軟件進行三維模型的建立。
[0041]S22:利用3D打印設備制作微透鏡陣列基板
對三維數(shù)字模型進行近似處理，消除不規(guī)則的自由曲面，并將三維模型轉化為三維打印機能接受和操作的STL格式；根據(jù)基板所需精度對處理后的三維數(shù)字模型進行分層切片，轉化為一系列二維截面圖形；采用紫外光固化成型對微透鏡陣列基板進行打印，形成有序凹凸醒轉，如圖9所示的微透鏡陣列基板。
[0042]S23:采用點膠方式制作微透鏡陣列
將具有跟基板同種材料的UV膠放入點膠機的儲料罐，采用點膠設備在相應位置打印微透鏡陣列，形成如圖10所示的微透鏡陣列。微透鏡的大小和形狀可通過每次噴出的UV膠量以及噴的力量來控制。
[0043]S24:采用噴墨打印方式制作孔光柵
將不透明油墨放入噴墨打印機的儲料罐，采用噴墨打印的方式在透鏡與透鏡之間打印不透光油墨，形成孔光柵，
S25:集成成像3D顯示微透鏡陣列后續(xù)拋光為獲得表面更加光滑的透鏡表面，化學拋光的方法對制得的集成成像3D顯示微透鏡陣列進一步處理后，最終形成如圖11所示的集成成像微透鏡陣列。
[0044]實施例三
本實施例中分別制作第一組微透鏡陣列、第二組微透鏡陣列和一孔光柵，并采用對齊貼合的方式形成所述一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其具體方案包括以下步驟:
S31:第一組微透鏡陣列的制備
選取一塊所需尺寸的玻璃基板進行劃片后置于玻璃清洗液Win-1O的水溶液中(體積比為Win-10: DI水=3: 97)，利用頻率為32KHz的超聲機清洗15min，噴淋2min后，再置于玻璃清洗液Win-41的水溶液中(體積比為Win-41: DI水=5: 95)，利用頻率為40KHz的超聲機清洗lOmin，經(jīng)循環(huán)自來水噴淋漂洗2min后，再利用頻率為28KHz的超聲機在DI純凈水中清洗lOmin，經(jīng)氮氣槍吹干后置于50°C潔凈烘箱中保溫30min以上備用。
[0045]取出上述制備的玻璃基板，在其中一面均勻涂覆一層光刻膠SU8 3050，65°C烘烤
2分鐘，95°C烘烤5分鐘。將打印有第一組微透鏡陣列的掩膜版(菲林)平整放置于SU8 3050光刻膠上，進行曝光并顯影；所述光刻膠被所述菲林光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未被阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列，在本實施例中，所述光刻膠柱狀圖案陣列形狀為圓柱狀，即為光刻膠圓柱狀陣列。
[0046]將制備的光刻膠圓柱狀陣列進行均勻加熱，加熱溫度范圍一般在100°C到300°C之間(取決于光刻膠及所需微透鏡的曲率半徑)。優(yōu)選的，本實施例采用的加熱溫度為150 0C，光刻膠圓柱狀陣列受熱熔化變形，冷卻后形成光刻膠微透鏡陣列。
[0047]S32:第二組微透鏡陣列的制備步驟與第一組微透鏡陣列相同
S33:孔光柵的制備
選取一塊所需尺寸的玻璃基板進行劃片后置于玻璃清洗液Win-1O的水溶液中(體積比為Win-1O: DI水=3: 97)，利用頻率為32KHz的超聲機清洗15min，噴淋2min后，再置于玻璃清洗液Win-41的水溶液中(體積比為Win-41: DI水=5: 95)，利用頻率為40KHz的超聲機清洗lOmin，經(jīng)循環(huán)自來水噴淋漂洗2min后，再利用頻率為28KHz的超聲機在DI純凈水中清洗lOmin，經(jīng)氮氣槍吹干后置于50°C潔凈烘箱中保溫30min以上備用。
[0048]取出上述制備的玻璃基板，在其中一面利用磁控派射方法制備一層厚度大于10nm的Cr薄膜，在Cr薄膜上均勻涂覆一層光刻膠RJZ304，110°C烘烤20分鐘后，經(jīng)過曝光和顯影后在Cr薄膜上形成具有孔光柵圖案的光刻膠；將該玻璃基板置于含Ce (NH4) 2(N03)6和HC104的水溶液刻蝕液中，暴露的金屬部分(具有孔光柵圖案光刻膠的鏤空小孔部分，本實施例中鏤空小孔部分為圓形)被刻蝕，被光刻膠保護的金屬留下來，光刻膠清洗后，最終形成孔光柵。
[0049]S34:第一組微透鏡陣列、第二組微透鏡陣列與孔光柵陣列的對齊貼合
首先，在上述制備有第一組微透鏡陣列玻璃基板沒有微透鏡陣列的一面均勻涂覆一層UV膠，將孔光柵菲林陣列對齊放置于UV膠上，使得第一組微透鏡陣列的微透鏡中心與相應的孔光柵的小孔一一對應，采用365nm的紫外光曝光15分鐘，UV膠固化，則第一組微透鏡陣列與孔光柵對齊貼合。
[0050]在上述制備有第二組微透鏡陣列玻璃基板沒有微透鏡陣列的一面均勻涂覆一層UV膠，將貼有孔光柵菲林陣列和第一組微透鏡陣列的的基板，有孔光柵的一面朝下對齊平放于-膠上，使得第二組微透鏡陣列的微透鏡中心與相應的孔光柵的小孔一一對應，采用365=0的紫外光曝光15分鐘，-膠固化，則第一組微透鏡陣列、第二組微透鏡陣列與孔光柵對齊貼合，形成本發(fā)明所述的一種集成成像30顯示微透鏡陣列，如圖6所示。
[0051]實施例四
本實施例中先制備一孔光柵，然后分別在孔光柵的兩面制作第一組微透鏡陣列和第二組微透鏡陣列形成所述一種集成成像30顯示微透鏡陣列，其具體方案包括以下步驟:
841:提供一基板,并米用光刻、刻蝕或絲網(wǎng)印刷在其一表面制作一孔光柵:
選取一塊所需尺寸的玻璃基板進行劃片后置于玻璃清洗液11=-10的水溶液中(體積比為們11-10: 01水=3: 97),利用頻率為32狃2的超聲機清洗15-11,噴淋2-11后，再置于玻璃清洗液11=-41的水溶液中(體積比為11=-41: 01水=5: 95),利用頻率為40狃2的超聲機清洗10111111，經(jīng)循環(huán)自來水噴淋漂洗2111111后，再利用頻率為28狃2的超聲機在01純凈水中清洗10-！！，經(jīng)氮氣槍吹干后置于501潔凈烘箱中保溫30-=以上備用。
[0052]取出上述制備的玻璃基板，在其中一面利用磁控派射方法制備一層厚度大于10011111的0薄膜，在0薄膜上均勻涂覆一層光刻膠耵2304，1101烘烤20分鐘后，經(jīng)過曝光和顯影后在0薄膜上形成具有孔光柵圖案的光刻膠；將該玻璃基板置于含(? (^4) 2(顯3) 6和此104的水溶液刻蝕液中，暴露的金屬部分(具有孔光柵圖案光刻膠的鏤空小孔部分，本實施例中小孔部分為圓形)被刻蝕，被光刻膠保護的金屬留下來，光刻膠清洗后，最終形成孔光柵。
[0053]842:在所述孔光柵的一面制備第一組微透鏡陣列 8421:第一組微透鏡陣列光刻膠模板的制備
取一潔凈玻璃基板，在其一面上均勻涂覆一層光刻膠3050, 651烘烤2分鐘，951烘烤5分鐘。將打印有第一組微透鏡陣列的掩膜版(菲林)平整放置于3050光刻膠上，進行曝光并顯影；所述光刻膠被所述菲林光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未被阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列，在本實施例中，所述光刻膠柱狀圖案陣列形狀為圓柱狀，即為光刻膠圓柱狀陣列。
[0054]將制備的光刻膠圓柱狀陣列進行均勻加熱，加熱溫度范圍一般在1001到3001之間(取決于光刻膠及所需微透鏡的曲率半徑優(yōu)選的，本實施例采用的加熱溫度為15000，光刻膠圓柱狀陣列受熱熔化變形，冷卻后形成光刻膠微透鏡陣列。
[0055]8422:第一組微透鏡陣列硅橡膠負模板的制備
取所述步驟3221中制備的含光刻膠微透鏡陣列的平滑基板密封置于裝有三甲基氯硅烷分子(110的容器里，放置約5分鐘后取出，此時該光刻膠微透鏡陣列表面自組裝一層丁1〇3，用于防粘。按所述硅橡膠所需比例制備單體和交聯(lián)劑的混合物，即按單體和交聯(lián)劑10:1的比列配置聚二甲基硅氧烷$013)混合物，攪拌至均勻混合。將上述自組裝一層1此3的含光刻膠微透鏡陣列的平滑基板水平放置于一容器中，倒入聚二甲基硅氧烷$013)混合物，靜置約30分鐘至起泡全部消除，將該容器放入801烘箱兩小時以上，待？013完全固化后取出，將與該光刻膠微透鏡陣列分離，切割？013形成光刻膠微透鏡陣列的硅橡膠負模板。
[0056]8423:在孔光柵的一面制備第一組微透鏡陣列
優(yōu)選的，本實施例選用八81作為透明有機材料微透鏡陣列的材料，首先，將步驟3422制成的硅橡膠負模板密封置于裝有三甲基氯硅烷分子(110的容器里，放置約5分鐘后取出，此時娃橡膠負模板表面自組裝一層1103，用于防粘。然后將該娃橡膠負模板放置于密封容器中進行抽真空，由于硅橡膠材料為多孔材料，該方法使得該硅橡膠負模板具有負壓。接下來將步驟341制成的另一塊含孔光柵的基板含有孔光柵的一面均勻涂覆一層透明有機材料^0八81，把具有負壓的娃橡膠負模板對齊放置于^0八81上，并使娃橡膠負模板的中心與對應孔光柵的小孔中心一一對齊；并且使所述硅橡膠負模板突出的部分與所述孔光柵不透明部分直接接觸，從而使透明有機材料從^81在所述硅橡膠覆膜板的凹進部分與所述孔光柵的小孔陣列中形成透鏡單元。由于硅橡膠負模板具有負壓，流體狀撕^81在負壓力和毛細力的共同作用下將形成與硅橡膠負模板相應的透明有機材料微透鏡陣列，經(jīng)紫外光曝光大于100秒后，流體狀撕^81固化。將硅橡膠負模板與所述含孔光柵的基板分離，所述透明有機材料微透鏡陣列和所述孔光柵組合在同一基板上。
[0057]343:在所述孔光柵的另一面制備第二組微透鏡陣列 8431:第二組微透鏡陣列光刻膠模板的制備
取一潔凈玻璃基板，在其一面上均勻涂覆一層光刻膠3050, 651烘烤2分鐘，951烘烤5分鐘。將打印有第二組微透鏡陣列的掩膜版(菲林)平整放置于3050光刻膠上，進行曝光并顯影；所述光刻膠被所述菲林光柵阻擋的部分將被顯影液去除，留下未被阻擋的光刻膠柱狀圖案陣列，在本實施例中，所述光刻膠柱狀圖案陣列形狀為圓柱狀，即為光刻膠圓柱狀陣列。
[0058]將制備的光刻膠圓柱狀陣列進行均勻加熱，加熱溫度范圍一般在1001到3001之間(取決于光刻膠及所需微透鏡的曲率半徑優(yōu)選的，本實施例采用的加熱溫度為15000，光刻膠圓柱狀陣列受熱熔化變形，冷卻后形成光刻膠微透鏡陣列。
[0059]8432:第二組微透鏡陣列硅橡膠負模板的制備
取所述步驟3421中制備的含光刻膠微透鏡陣列的平滑基板密封置于裝有三甲基氯硅烷分子(110的容器里，放置約5分鐘后取出，此時該光刻膠微透鏡陣列表面自組裝一層丁1〇3，用于防粘。按所述硅橡膠所需比例制備單體和交聯(lián)劑的混合物，即按單體和交聯(lián)劑10:1的比列配置聚二甲基硅氧烷$013)混合物，攪拌至均勻混合。將上述自組裝一層1此3的含光刻膠微透鏡陣列的平滑基板水平放置于一容器中，倒入聚二甲基硅氧烷$013)混合物，靜置約30分鐘至起泡全部消除，將該容器放入801烘箱兩小時以上，待？013完全固化后取出，將與該光刻膠微透鏡陣列分離，切割？013形成光刻膠微透鏡陣列的硅橡膠負模板。
[0060]8433:在孔光柵的另一面制備第二組微透鏡陣列
優(yōu)選的，本實施例選用八81作為透明有機材料微透鏡陣列的材料，首先，將步驟3432制成的硅橡膠負模板密封置于裝有三甲基氯硅烷分子的容器里，放置約5分鐘后取出，此時娃橡膠負模板表面自組裝一層1103，用于防粘。然后將該娃橡膠負模板放置于密封容器中進行抽真空，由于硅橡膠材料為多孔材料，該方法使得該硅橡膠負模板具有負壓。接下來將步驟342制成的設置有孔光柵和第一組微透鏡陣列的玻璃基板另一面均勻涂覆一層透明有機材料^0八81，把具有負壓的娃橡膠負模板對齊放置于^0八81上，并使娃橡膠負模板的中心與對應孔光柵的小孔中心一一對齊；并且使所述硅橡膠負模板突出的部分與所述孔光柵不透明部分直接接觸，從而使透明有機材料從^81在所述硅橡膠覆膜板的凹進部分與所述孔光柵的小孔陣列中形成透鏡單元。由于硅橡膠負模板具有負壓，流體狀撕^81在負壓力和毛細力的共同作用下將形成與硅橡膠負模板相應的透明有機材料微透鏡陣列，經(jīng)紫外光曝光大于100秒后，流體狀^0八81固化。將娃橡膠負模板與所述含孔光柵的基板分離，所述透明有機材料微透鏡陣列和所述孔光柵組合在同一基板上。
[0061]至此，一種集成成像30顯示微透鏡陣列制作完畢，如圖7所示。
[0062]上列較佳實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其特征在于，包括: 第一組微透鏡陣列，所述第一組微透鏡陣列只在部分位置上設置有微透鏡； 第二組微透鏡陣列，所述第二組微透鏡陣列平面與第一組微透鏡陣列平面間距為d，第二組微透鏡陣列的透鏡與第一組微透鏡陣列的透鏡位置互補； 一孔光柵，設置于所述第一組微透鏡陣列與所述第二組微透鏡陣列之間，所述孔光柵的小孔陣列與所述第一組微透鏡陣列和所述第二組微透鏡陣列的透鏡一一對應，用于減少雜散光對記錄圖像和重構圖像的影響。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其特征在于:所述第一組微透鏡陣列、第二組微透鏡陣列和孔光柵，是平面型，或是具有相同曲率半徑的彎曲曲面型，且三者應相互平行，形成兩個深度中心平面。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其特征在于:所述微透鏡陣列每個微透鏡的焦距均為f，所述第一組微透鏡陣列平面和所述第二組微透鏡陣列平面與顯示屏的間距同時小于f，或同時大于f，或其中一組小于f，另一組大于f，即兩組微透鏡陣列的顯示模式或同時顯示實模式，或同時顯示虛模式，或其中一組顯示虛模式，另一組顯示實模式。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其特征在于:所述微透鏡陣列的形狀為圓形、正多邊形；所述孔光柵的小孔形狀與微透鏡的形狀一致，中心點一一對應。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種集成成像3D顯示微透鏡陣列，其特征在于:所述孔光柵是一帶有鏤空小孔陣列的不透明物質；或是將孔光柵薄膜貼合在透明平面基板上形成；或是在一透明平面基板上采用印刷技術制作；或采用印刷、物理氣相沉積、化學氣相沉積、化學鍍在透明基板上沉積不透光的膜料或膜層，再采用曝光和刻蝕技術制作。
6.一種集成成像3D顯示微透鏡陣列的3D制作方法，其特征在于，按如下步驟進行: 51:設計生成微透鏡陣列孔光柵的三維數(shù)字模型； 52:利用3D打印設備對集成成像3D顯示微透鏡陣列進行打??； 53:集成成像3D顯示微透鏡陣列后續(xù)拋光。
【文檔編號】G02B3/00GK104407442SQ201410237590
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年5月31日 優(yōu)先權日:2014年5月31日
【發(fā)明者】郭太良, 周雄圖, 張永愛, 林志賢, 胡海龍, 葉蕓, 李福山, 林木飛 申請人:福州大學