基于PμSL 3D打印技術的多焦距微透鏡陣列制造

微透鏡陣列是由微米級或亞毫米級透鏡按一定規律排列而成的陣列，被廣泛應用于光學和光子學領域，包括立體顯示、光均勻化、光束整形和三維成像等。與單個透鏡相比，微透鏡陣列可以收集每一點上的信息，如入射光線的強度和角度。在集成成像系統中，微透鏡陣列上的透鏡從不同的觀察角度在不同的空間位置捕捉一組子圖像，而這些圖像可以被重建在一起以提供一個偽視覺。此外，在光場成像系統中，位于物鏡和圖像傳感器之間的微透鏡陣列能夠在單次攝影曝光下收集空間和方向信息，無需聚焦于3D物體。大多數的微透鏡陣列中，所有透鏡的焦距都是相同的，這導致景深狹窄、深度感知能力有限。因此，這些微透鏡陣列不能直接獲取距離不同的物體的清晰圖像。

近日，上海理工大學張大偉教授課題組提出了一種多焦距微透鏡陣列的制作方法。該微透鏡陣列制造過程具體如下：首先，利用摩方精密面投影微立體光刻3D打印技術（nanoArch P140，BMF Precision，Shenzhen, China）制備出孔壁呈不同傾斜角度的微孔陣列，再采用旋涂的方法使微孔中殘留部分光敏樹脂并得到不同曲率的液面，最后經過PDMS翻模即可得到多焦距微透鏡陣列。該多焦距透鏡陣列能夠擴展成像景深，具有感知物體深度的能力。該成果以“Fabrication of uniform-aperture multi-focus microlens array by curving microfluid in the microholes with inclined walls"為題發表在光學期刊Optics Express上。

圖一 多焦距微透鏡陣列制作原理圖

圖二 (a) 多焦距微透鏡陣列設計，(b) 3D打印的微孔陣列，(c) 復刻的多焦距微透鏡陣列，(d) 多焦距微透鏡陣列局部顯微圖。

圖三 利用多焦距微透鏡陣列拍攝不同物距情況下的物體，物距為(a) 14.3mm，(b) 28.5mm，(c) 45.5mm時拍攝的圖像。當物距為14.3mm時，中心區域的透鏡可呈現清晰圖像；當物體移離微透鏡陣列時，外圈的透鏡可以呈現清晰的圖像。

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https://doi.org/10.1364/OE.425333