微透镜阵列

2020-12-21 13:27:47 浏览:997

定义

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,它不仅具有传统透镜的聚焦、成像等基本功能,而且具有单元尺寸小、集成度高的特点,使得它能够完成传统光学元件无法完成的功能,并能构成许多新型的光学系统。

背景

在1908年,Lippman提出集成摄影术,利用微透镜阵列进行空间三维信息的采集和重建,引起人们对微透镜阵列成像的关注。微透镜阵列能够实现多通道成像,并且具有体积小、重量轻、便于集成化等优点,非常有利于三维采集设备便携化的实现。并且在利用微透镜阵列进行成像时,所采集到的图像数据量大小与常规办法得到的图片相当,这在很大程度上方便了后期图像处理。随着工艺水平的提高,微透镜阵列越来越普遍的应用于三维成像领域之中。利用微透镜对空间场景进行成像时,可以看做微透镜对空间光线进行编码。通过计算成像方法对这些编码信息进行计算,我们就能够得到空间的三维信息,这是常规成像方法无法做到的。基于微透镜阵列的计算成像就是通过计算成像的方法,对以微透镜阵列为主要成像元件所成图像阵列进行处理,获得图像阵列中所包含空间三维信息的过程。

原理

微透镜阵列将一个完整的激光波前在空间上分成许多微小的部分,每一部分都被相应的小透镜聚焦在焦平面上,一系列微透镜就可以得到由一系列焦点组成的平面。如果激光波前为理想的平面波前,那么在微透镜阵列焦平面上就可以得到一组均匀而且规则的焦点分布;然而实际的激光波前并不是理想的平面波前, 它们或多或少地带有一些畸变,用微透镜阵列聚焦后,焦点不再是均匀分布, 而是与理想的焦点发生了位移。

加工工艺

而今,工业上研究室已经有许多的制造微阵列透镜的方法,主要的有光敏玻璃热成型法、激光直写方法、光刻胶热回流方法、反应离子刻蚀法、热压模成型法等许多的方法,本文主要为大家介绍一下主要的最广泛应用的方法。

1、光刻胶热回流技术

方法主要分为三个步骤:(1)以目标图案为曝光团(正六边形,矩形或者圆形)利用掩模板的遮蔽使基板的光刻胶曝光。(2)清洗残留杂物。(3)在加热平台上和加热,使之热熔成型。

优点:工艺简单,材料以及设备的要求低,易于扩大化生产和控制工艺参数。

缺点:制作的成品,会由于工艺上的本身存在的问题,制作的微透镜并不是很理想。其次,由于材料的机械性能以及化学性能问题导致其光学性能并不是很好。

2、激光直写技术

激光直写方法主要有如下的步骤:(1) 计算机上设计微透镜阵列的曝光结构。(2) 设计图案写入激光直写系统中。(3) 带有光刻胶的基板放在直写平台上,进行激光刻写,刻写后清理表面残留物。得到阵列结构。

优点:精度高,适合于模型制作,便于扩大生产,高品质低成本。

3、石英微透镜阵列的制作

石英微透镜阵列利用氩离子束进行刻蚀的方法:利用带有能量的离子束在靶材料的表面进行轰击的溅射刻蚀技术称为离子刻蚀。可以了解到,离子束的刻蚀速度与材料的选择,离子束携带能量的大小以及刻蚀时的角度的选择等等的各种因素密切相关。研究发现,石英的刻蚀速度比光刻胶制成的掩模版图形高出一点,并且最大的可是速度也较大于所选择的光致抗刻蚀剂掩膜的图案。峰值出现的角度也会随着轰击离子束的能量增大而增大。因此优化离子刻蚀束的条件可以实现光致刻蚀图形向石英基片的有效转移。

应用

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。折射型微透镜阵列的研究主要集中在光场相机成像与计算集成成像两个方向;衍射微透镜列阵利用其表面波长量级的三维浮雕结构对光波进行调制、变换,具有轻而薄、设计灵活等特点。作为功能元件,在波前传感、光聚能、光整形等多种系统可得到广泛应用。

参考文献

[1] 张旭,李晨.微透镜阵列式光场成像模型及其标定方法[J].光学学报,2014,34(12):103-115.
[2] 基于微透镜阵列的集成成像和光场成像研究[D]. 徐晶.中国科学技术大学 2011
[3] Depth Mapping of Integral Images Through Viewpoint Image Extraction With a Hybrid Disparity Analysis Algorithm. ChunHong Wu,McCormick, M.,Aggoun, A.,Kung, S.Y. Display Technology, Journal of . 2008
[4] Occlusion removal method of partially occluded 3D object using sub-image block matching in computational integral imaging. DH Shin,BG Lee,JJ Lee. Optics Express . 2008
[5] Reconstruction of three-dimensional occluded object using optical flow and triangular mesh reconstruction in integral imaging. Jung Jae-Hyun,Hong Keehoon,Park Gilbae,Chung Indeok,Park Jae-Hyeung,Lee Byoungho. Optics Express . 2010

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