[发明专利]用于集成成像3D显示的组合微透镜阵列及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成成像3D显示技术领域，尤其涉及一种用于集成成像3D显示的组合微透镜阵列及其制作方法。

背景技术

集成成像(Integral Imaging，II)作为一种自由立体显示技术，是一种全真三维光学成像的新方法。集成成像3D显示技术采用微透镜阵列或小孔光栅来实现三维目标立体特征信息记录和立体图像重构。与其他立体显示技术相比，该技术具有不需要辅助设备和相干光源；能够提供全视差、连续视点、全彩色的真三维实时立体图像；能够有效克服传统多视点自由立体显示出现的辐辏与焦点调节范围导致的视觉疲劳现象；能与现有高清晰度电视制式有很好的兼容性等优点，已成为3D显示领域中的重要研究课题。

其中，微透镜阵列或小孔光栅是集成成像3D显示系统的关键组成部分，其结构优化设计和制作工艺的研究对高性能集成成像3D显示技术有重要作用。单一微透镜阵列实现的3D显示装置，显示亮度高，但单一微透镜阵列中透镜与透镜之间的间隙同样能透光，因此增大图像干扰以及微单元图像之间的串扰，降低显示的分辨率。而单一小孔光栅不会造成图像串扰，但由于小孔必须远小于微单元图像的尺寸，才能保证显示图像清晰，这样势必造成显示亮度降低。

针对单一微透镜阵列和单一小孔光栅存在的上述不足，本发明结合小孔光栅和微透镜阵列的优势，提出一种新用于集成成像3D显示的组合微透镜阵列及其制作方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于集成成像3D显示的组合微透镜阵列及其制作方法。

本发明提供一种用于集成成像3D显示的组合微透镜阵列，其特征在于，包括：

一基板；

一小孔光栅，设置于所述基板的一表面，所述小孔光栅是一带有镂空小孔阵列的不透明金属或光刻胶；以及

一微透镜阵列，设置于所述基板含有所述小孔光栅的一面，所述微透镜阵列由与所述小孔光栅的小孔阵列一一对应的透镜单元组成，且所述透镜单元位于所述对应的小孔阵列中。

在本发明一实施例中，所述基板是透明玻璃、透明有机材料或透明聚合物材料。

在本发明一实施例中，所述小孔阵列小孔与微透镜阵列透镜单元的形状一致、大小相等，且中心一一对齐；其中微透镜阵列用于集成成像3D显示中微单元图像获取和重构，小孔阵列的不透光部分用于降低或消除单一微透镜阵列由于微透镜单元之间间隙透过光线的干扰以及微透镜单元之间造成的串扰。

在本发明一实施例中，所述小孔阵列小孔与微透镜阵列透镜单元的形状为圆形或正多边形。

本发明还提供一种用于集成成像3D显示的组合微透镜阵列的制作方法，采用的第一种制作方法具体方案为：提供一种用于集成成像3D显示的组合微透镜阵列的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：

S11：提供一基板并采用光刻、刻蚀或丝网印刷在其一表面制作一小孔光栅；

S12：在所述基板设置有所述小孔光栅的一面均匀涂覆一层透明负光刻胶；

S13：采用背曝光方式，从所述基板未设置所述小孔光栅的一面进行曝光并显影；所述光刻胶被所述小孔光栅阻挡的部分将被显影液去除，留下未被所述小孔光栅阻挡的光刻胶柱状图案阵列；

S14：采用光刻胶热熔法使所述光刻胶柱状图案阵列熔化变形，形成光刻胶微透镜阵列，从而得到所述的组合微透镜阵列。

在本发明一实施例中，所述小孔光栅是一带有镂空小孔阵列的不透明金属或光刻胶；所述微透镜阵列由与所述小孔光栅的小孔阵列一一对应的透镜单元组成。

本发明采用的第二种制作方法具体方案为：提供一种用于集成成像3D显示的组合微透镜阵列的制作方法，其特征在于，包含以下步骤：

S21：提供两片基板并采用光刻、刻蚀或丝网印刷分别在其一表面制作一小孔光栅；

S22：取所述步骤S21中制备的其中一片基板并在其设置有所述小孔光栅的一面均匀涂覆一层透明负光刻胶；

S23：采用背曝光方式，从所述步骤S22中制备的含小孔光栅的基板未设置有小孔光栅的一面进行曝光并显影，所述光刻胶被所述小孔光栅阻挡的部分将被显影液去除，留下未被所述小孔光栅阻挡的光刻胶柱状图案阵列；

S24：取所述步骤S23中制备的含光刻胶柱状图案阵列的基板，采用光刻胶热熔法使所述光刻胶柱状图案阵列熔化变形，形成光刻胶微透镜阵列；

S25：取所述步骤S24中制备的含光刻胶微透镜阵列的基板，并使用硅橡胶制作所述光刻胶微透镜阵列的硅橡胶负模板；