上海理工：基于PμSL 3D打印技術(shù)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(guī)律排列而成的陣列，被廣泛應(yīng)用于光學(xué)和光子學(xué)領(lǐng)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(diǎn)上的信息，如入射光線的強(qiáng)度和角度。在集成成像系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)的微透鏡陣列中，所有透鏡的焦距都是相同的，這導(dǎo)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(xué)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(shù)（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(jīng)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(kuò)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(fā)表在光學(xué)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(shè)計(jì)，(b) 3D打印的微孔陣列，(c) 復(fù)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(shí)拍攝的圖像。當(dāng)物距為14.3mm時(shí)，中心區(qū)域的透鏡可呈現(xiàn)清晰圖像；當(dāng)物體移離微透鏡陣列時(shí)，外圈的透鏡可以呈現(xiàn)清晰的圖像。