3D集成成像装置及其制备方法与流程

本申请涉及印刷，特别是涉及一种3d集成成像装置及其制备方法。

背景技术：

1、由于人的双眼之间有一定的距离，左右眼与物体之间形成一定的夹角，造成左右眼看到的物体存在细微差异，产生视差，这种视差反映到大脑中便产生了空间立体感。基于微透镜阵列的3d裸眼显示效果是微透镜阵列和微图文阵列之间的光学效应和人眼双目视觉综合作用的结果，当微透镜阵列与微图文阵列相互叠加时，基于双目视差原理，观察者可以裸眼直接看到3d图像。但目前，基于微透镜阵列进行3d裸眼显示时，再现像的显示效果一般。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种3d集成成像装置及其制备方法。

2、根据本申请实施例的第一方面，提供一种3d集成成像装置，包括：

3、间隔层，具有预设厚度；

4、立体结构层，设置于所述间隔层的一侧表面，所述立体结构层包括复数个微纳结构单元；

5、微透镜阵列，设置于所述间隔层远离所述立体结构层的一侧表面，所述微透镜阵列包括复数个微透镜；

6、所述微纳结构单元与所述微透镜一一对应，所述微纳结构单元的正视图案为目标立体图像分层后，每层图像根据不同景深在所述微透镜下成像的图像的叠加。

7、在其中一个实施例中，所述间隔层采用透光材料制成，所述间隔层的材质与所述微透镜阵列层的材质相同。

8、在其中一个实施例中，所述微透镜阵列远离所述间隔层的一侧设置有反射材料层。

9、在其中一个实施例中，所述间隔层的厚度与微透镜的厚度之和大于所述微透镜的焦距。

10、在其中一个实施例中，所述预设厚度位于1微米至200微米之间。

11、在其中一个实施例中，所述微透镜阵列包括阵列排布的平凸透镜，各所述平凸透镜的排列方式包括正交排列或蜂窝排列。

12、在其中一个实施例中，在单个微透镜下的所述目标立体图像分层后的图像在三维坐标系统中的像素坐标与在所述立体结构层中的像素坐标之间的关系为：

13、

14、

15、其中，(x，y)为分层后的图像在三维坐标系统中的像素坐标，(x0，y0)为微透镜的中心坐标，(x，y)是微纳结构单元上各像素点的坐标，(x0，y0)为微纳结构单元的中心坐标，n为微透镜折射率，g为间隔层的厚度加上微透镜阵列中微透镜的高度，d为景深，也就是分层后的图像所在平面到微透镜顶点的距离。

16、根据本申请实施例的第二方面，提供一种3d集成成像装置的制备方法，包括：

17、模拟形成三维坐标系统；

18、将三维目标物体在所述三维坐标系统中的像素坐标转换为记录平面上的像素坐标；

19、根据所述记录平面上的像素坐标在基材的一侧表面形成立体结构层；

20、在所述立体结构层远离所述基材的一侧表面设置间隔层；

21、在所述间隔层远离所述立体结构层的一侧表面设置微透镜阵列。

22、在其中一个实施例中，所述将三维目标物体在所述三维坐标系统中的像素坐标转换为记录平面上的像素坐标的步骤包括：

23、对所述三维目标物体进行分层，形成复数个平面物像；

24、对于不同的平面物像设定不同的景深值；

25、根据各物像所在平面的景深及所述微透镜阵列的参数，将各物像在所述三维坐标系统中的像素坐标转换为记录平面上的像素坐标。

26、在其中一个实施例中，设定景深值时，还包括计算景深的参考值d0，d0通过下式表示：

27、

28、其中，d0为景深的参考值，p1为微透镜的周期，f为微透镜的焦距，pp为记录平面上像素点的分辨率，n为微透镜中的像素数；

29、在所述三维目标物体在所述三维坐标系统中的坐标转换为记录平面上的坐标的步骤之后，所述制备方法还包括：

30、通过以下映射关系对所述记录平面上的坐标进行调整：

31、

32、其中，为调整后第(i’，j’)个微透镜所对应的记录平面中第(s’，t’)个像素点的坐标，为调整前第(i，j)个微透镜所对应的记录平面中第(s，t)个像素点的坐标，k为常数，n为单个微透镜对应的像素数。

33、在其中一个实施例中，所述根据所述记录平面上的像素坐标在基材的一侧表面形成立体结构层的步骤包括：

34、根据所述记录平面上的像素坐标在基板的一侧的表面形成复数个微纳结构单元；

35、对形成有复数个微纳结构单元的基材表面填充着色材料。

36、在其中一个实施例中，在所述根据所述记录平面上的像素坐标在基材的一侧表面形成立体结构层的步骤之后，所述方法还包括：剥离所述基材。

37、本实施例提供的3d集成成像装置的制备方法，首先模拟出三维坐标系统，然后将需要再现的三维目标物体在三维坐标系统中的像素坐标转换为记录平面上的像素坐标，再根据记录平面上的像素坐标在基材的一侧表面形成具有明暗对比度的立体图案的立体结构层，另外在立体结构层上依次设置间隔层和微透镜阵列，通过立体结构层和微透镜阵列相配合，可在相应的观察位置观察到3d图像，通过控制间隔层的厚度可以控制微透镜阵列的顶点到立体结构层之间的距离，进而控制像的景深，具有调节再现像的景深效果的功能。

技术特征：

1.一种3d集成成像装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的3d集成成像装置，其特征在于，所述间隔层采用透光材料制成，所述间隔层的材质与所述微透镜阵列层的材质相同。

3.根据权利要求1所述的3d集成成像装置，其特征在于，所述微透镜阵列远离所述间隔层的一侧设置有反射材料层。

4.根据权利要求1所述的3d集成成像装置，其特征在于，所述间隔层的厚度与微透镜的厚度之和大于所述微透镜的焦距。

5.根据权利要求1所述的3d集成成像装置，其特征在于，所述预设厚度位于1微米至200微米之间。

6.根据权利要求1所述的3d集成成像装置，其特征在于，所述微透镜阵列包括阵列排布的平凸透镜，各所述平凸透镜的排列方式包括正交排列或蜂窝排列。

7.根据权利要求1所述的3d集成成像装置，其特征在于，在单个微透镜下的所述目标立体图像分层后的图像在三维坐标系统中的像素坐标与在所述立体结构层中的像素坐标之间的关系为：

8.一种如权利要求1-7任一项所述的3d集成成像装置的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的3d集成成像装置的制备方法，其特征在于，所述将三维目标物体在所述三维坐标系统中的像素坐标转换为记录平面上的像素坐标的步骤包括：

10.根据权利要求9所述的3d集成成像装置的制备方法，其特征在于，设定景深值时，还包括计算景深的参考值d0，d0通过下式表示：

11.根据权利要求8所述的3d集成成像装置的制备方法，其特征在于，所述根据所述记录平面上的像素坐标在基材的一侧表面形成立体结构层的步骤包括：

12.根据权利要求8所述的3d集成成像装置的制备方法，其特征在于，在所述根据所述记录平面上的像素坐标在基材的一侧表面形成立体结构层的步骤之后，所述方法还包括：剥离所述基材。

技术总结
本申请涉及印刷技术领域，具体公开一种3D集成成像装置及其制备方法。3D集成成像装置包括立体结构层、间隔层及微透镜阵列，间隔层具有预设厚度，立体结构层设置于所述间隔层的一侧表面，所述立体结构层包括复数个微纳结构单元，微透镜阵列设置于所述间隔层远离所述立体结构层的一侧表面，微透镜阵列包括复数个微透镜，所述微纳结构单元与所述微透镜一一对应，所述微纳结构单元的正视图案为目标立体图像分层后，每层图像根据不同景深在所述微透镜下成像的图像的叠加。通过控制间隔层的厚度可以控制微透镜阵列的顶点到立体结构层之间的距离，进而控制像的景深，具有调节再现像的景深效果的功能。

技术研发人员：朱鸣,杨颖,张国勇,徐顺达,邵仁锦,浦东林,刘晓宁
受保护的技术使用者：苏州苏大维格科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13