基(ji)於(yu)PμSL 3D打(da)印技(ji)術(shu)的(de)多焦(jiao)距(ju)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)制(zhi)造

微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)是(shi)由微(wei)米(mi)級或亞(ya)毫(hao)米(mi)級透(tou)鏡按壹(yi)定(ding)規律(lv)排(pai)列(lie)而成的(de)陣(zhen)列，被廣(guang)泛(fan)應用於(yu)光(guang)學(xue)和光(guang)子(zi)學(xue)領(ling)域(yu)，包括立(li)體顯(xian)示(shi)、光(guang)均(jun)勻化、光(guang)束整形(xing)和三維(wei)成(cheng)像(xiang)等(deng)。與單(dan)個(ge)透(tou)鏡相(xiang)比，微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)可(ke)以收集(ji)每(mei)壹(yi)點(dian)上的(de)信(xin)息(xi)，如(ru)入射光線(xian)的(de)強(qiang)度和角度。在集(ji)成(cheng)成(cheng)像(xiang)系統(tong)中(zhong)，微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)上的(de)透(tou)鏡從不(bu)同的(de)觀(guan)察角度在不同的(de)空(kong)間(jian)位(wei)置捕(bu)捉壹(yi)組子(zi)圖像(xiang)，而(er)這些(xie)圖像(xiang)可(ke)以被重建(jian)在壹(yi)起以提(ti)供(gong)壹個(ge)偽視(shi)覺。此(ci)外，在光(guang)場(chang)成(cheng)像(xiang)系統(tong)中(zhong)，位(wei)於(yu)物鏡和圖像(xiang)傳(chuan)感器(qi)之間(jian)的(de)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)能(neng)夠在單(dan)次(ci)攝影(ying)曝光(guang)下收(shou)集(ji)空(kong)間(jian)和(he)方向(xiang)信(xin)息(xi)，無(wu)需(xu)聚(ju)焦(jiao)於(yu)3D物體。大(da)多數(shu)的(de)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)中(zhong)，所有透(tou)鏡的(de)焦(jiao)距都是(shi)相(xiang)同的(de)，這導致景(jing)深(shen)狹窄、深(shen)度感知能(neng)力(li)有限。因此，這些(xie)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)不(bu)能(neng)直接(jie)獲(huo)取距離(li)不同的(de)物體的(de)清(qing)晰圖像(xiang)。

近日，上海(hai)理(li)工大(da)學(xue)張(zhang)大(da)偉教(jiao)授課題(ti)組提(ti)出(chu)了(le)壹種(zhong)多焦(jiao)距(ju)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)的(de)制(zhi)作(zuo)方(fang)法(fa)。該(gai)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)制(zhi)造過(guo)程具(ju)體如(ru)下：首先，利用摩(mo)方精密面(mian)投影(ying)微(wei)立(li)體光(guang)刻3D打(da)印(yin)技(ji)術(shu)（nanoArch P140，BMF Precision，Shenzhen, China）制(zhi)備(bei)出(chu)孔(kong)壁呈(cheng)不同傾(qing)斜角度的(de)微(wei)孔(kong)陣(zhen)列，再(zai)采(cai)用旋(xuan)塗(tu)的(de)方(fang)法使微(wei)孔(kong)中(zhong)殘留部(bu)分(fen)光(guang)敏(min)樹(shu)脂(zhi)並(bing)得(de)到(dao)不(bu)同曲率的(de)液(ye)面(mian)，最後(hou)經(jing)過(guo)PDMS翻模即可得到(dao)多焦(jiao)距(ju)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)。該(gai)多焦(jiao)距(ju)透(tou)鏡陣列(lie)能(neng)夠擴展成(cheng)像(xiang)景(jing)深(shen)，具(ju)有感知物體深(shen)度的(de)能(neng)力(li)。該(gai)成果以“Fabrication of uniform-aperture multi-focus microlens array by curving microfluid in the microholes with inclined walls"為題(ti)發表(biao)在(zai)光學(xue)期(qi)刊Optics Express上。

圖壹 多焦(jiao)距(ju)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)制(zhi)作(zuo)原理(li)圖

圖二 (a) 多焦(jiao)距(ju)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)設計(ji)，(b) 3D打(da)印的(de)微(wei)孔(kong)陣(zhen)列，(c) 復刻的(de)多焦(jiao)距(ju)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)，(d) 多焦(jiao)距(ju)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)局(ju)部(bu)顯微(wei)圖。

圖三 利用多焦(jiao)距(ju)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)拍攝(she)不(bu)同物距情況下的(de)物體，物距為(a) 14.3mm，(b) 28.5mm，(c) 45.5mm時(shi)拍攝(she)的(de)圖像(xiang)。當(dang)物距為14.3mm時(shi)，中心(xin)區(qu)域(yu)的(de)透(tou)鏡可呈(cheng)現清(qing)晰圖像(xiang)；當(dang)物體移(yi)離(li)微(wei)透(tou)鏡陣列(lie)時(shi)，外圈的(de)透(tou)鏡可以呈(cheng)現清(qing)晰的(de)圖像(xiang)。

文(wen)章(zhang)鏈接：
https://doi.org/10.1364/OE.425333