CN113406734A - 一种反射微透镜阵列成像装置及制造方法 - Google Patents

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王德麾
姜世平
董小春
钟勇
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Abstract

本发明公开了一种反射微透镜阵列成像装置及制造方法，包括一层微结构阵列、一层透明薄膜、一层第二微透镜阵列和一层反射材料体；微结构阵列包括第一微透镜阵列或微图形阵列；第二微透镜阵列由多个子透镜排布而成；第一微透镜阵列由多个子透镜排布而成，且该排布方式与第二微透镜阵列中的子透镜的排布方式相同；微图形阵列由多个子图形排布而成，且该排布方式与第二微透镜阵列中的子透镜的排布方式相同等；本发明实现了图像的裸眼动态显示，可以实现更加轻薄的系统结构，实现了对微透镜的保护，较少磨损，延长装置使用寿命，降低了制造成本。

Description

一种反射微透镜阵列成像装置及制造方法
技术领域
本发明涉及成像领域，更为具体的，涉及一种反射微透镜阵列成像装置及制造方法。
背景技术
当具有一定周期的两层图形以一定的频率发生干涉时，便能得到放大的莫尔纹。最初人们研究的周期图形往往是点阵或者线阵列，其发生的莫尔纹图形内容往往非常单一，具有一定的应用限制性。随后，出现了基于微透镜阵列和微图形阵列的动态显示技术，此技术的出现，大大推动了动态显示技术的发展并扩展了其应用的范围。微透镜阵列成像技术以其裸眼观看、角度自由而成为超出传统光变图像且新颖的公众防伪技术。基于微透镜阵列的防伪装置同时具有水平视差和垂直视差，观察角度自由，观察者无需要任何特殊的观察设备或技巧就可以看到立体图文；且该技术新颖，微图文也无法用传统复制复印方法获得，防伪效果好。目前的裸眼可视显示技术广泛应用于防伪领域。
但是，现有技术没有实现图像的裸眼动态显示，结构较复杂，使用寿命较低，制造成本高等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种反射微透镜阵列成像装置及制造方法，实现了图像的裸眼动态显示，可以实现更加轻薄的系统结构，实现了对微透镜的保护，较少磨损，延长装置使用寿命，降低了制造成本。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种反射微透镜阵列成像装置，包括：
一层微结构阵列、一层透明薄膜、一层第二微透镜阵列和一层反射材料体；所述微结构阵列包括第一微透镜阵列或微图形阵列；所述第二微透镜阵列由多个子透镜排布而成；所述第一微透镜阵列由多个子透镜排布而成，且该排布方式与第二微透镜阵列中的子透镜的排布方式相同；所述微图形阵列由多个子图形排布而成，且该排布方式与第二微透镜阵列13中的子透镜的排布方式相同。
进一步地，所述第二微透镜阵列中的多个子透镜的排布方式包括六边形排布、正方形排布和圆形排布中的任一种；所述第一微透镜阵列的多个子透镜的排布方式采用随机排布时，第二微透镜阵列和微结构阵列的坐标具有映射关系。
进一步地，所述多个小透镜的直径在20um-150um之间。
进一步地，所述多个子图形的周期在50um-200um之间。
进一步地，所述透明薄膜的厚度在10um-150um之间，且其材料包括PE、PET、PC、PMMA中的任一种。
进一步地，第二微透镜阵列的子透镜为抛物面，且子透镜的矢高在5um-60um之间。
进一步地，所述反射材料体包括金、银、铝和反射介质中的任一种。
进一步地，所述微结构阵列与第二微透镜阵列以一个角度进行叠加，这个角度的范围在0.1-5°之间。
进一步地，所述微结构阵列与第二微透镜阵列的间距等于第二微透镜阵列的微透镜焦距减去透镜的矢高；所述透明薄膜的厚度等于第二微透镜阵列的微透镜焦距减去透镜的矢高。
一种任一所述反射微透镜阵列成像装置的制造方法，包括如下步骤：所述第二微透镜阵列采用模压的方式进行制备；所述反射材料体通过沉积、蒸镀制备于第二微透镜阵列的表面。
本发明的有益效果：
本发明实现了图像的裸眼动态显示，由于反射微透镜成像系统要求的薄膜厚度更小，可以实现更加轻薄的系统结构；透镜表面的反射材料实现了对微透镜的保护，较少磨损，延长装置使用寿命，降低了制造成本。
附图说明
下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的反射微透镜阵列成像装置示意图；
图2为本发明实施例中反射微透镜阵列成像装置的一种结构形式示意图；
图3为本发明实施例中的一种微透镜阵列矩形排布形式示意图；
图4为本发明实施例中的一种微透镜阵列随机排布形式示意图；
图5为本发明实施例中的不同视场角对应的光线传输路径示意图；
图6为本发明实施例中的微透镜焦点处像素发出的光线经过微透镜反射后的实际光路示意图；
图7为本发明实施例中的微透镜焦点上方一处像素发出的光线经过微透镜反射后的实际光路示意图；
图中，第一微透镜阵列11、透明薄膜12、第二微透镜阵列13、反射材料体14、第一像素51、第二像素52、微图形阵列21、第二透明薄膜22、第三微图形阵列23、第二反射材料体24。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合或替换。
如图1～5所示，一种反射微透镜阵列成像装置，包括：
一层微结构阵列、一层透明薄膜12、一层第二微透镜阵列13和一层反射材料体14；所述微结构阵列包括第一微透镜阵列11或微图形阵列；所述透明薄膜12的厚度等于第二微透镜阵列13的微透镜曲率半径；所述第二微透镜阵列13由多个子透镜排布而成；所述第一微透镜阵列11由多个子透镜排布而成，且该排布方式与第二微透镜阵列13中的子透镜的排布方式相同；所述微图形阵列由多个子图形排布而成，且该排布方式与第二微透镜阵列13中的子透镜的排布方式相同。
进一步地，所述第二微透镜阵列13中的多个子透镜的排布方式包括六边形排布、正方形排布和圆形排布中的任一种；所述第一微透镜阵列11的多个子透镜的排布方式采用随机排布时，第二微透镜阵列13和微结构阵列的坐标具有映射关系。
进一步地，所述多个小透镜的直径在20um-150um之间。
进一步地，所述多个子图形的周期在50um-200um之间。
进一步地，所述透明薄膜12的厚度在10um-150um之间，且其材料包括PE、PET、PC、PMMA中的任一种。
进一步地，第二微透镜阵列13的子透镜为抛物面，且子透镜的矢高在5um-60um之间。
进一步地，所述反射材料体14包括金、银、铝和反射介质中的任一种。
进一步地，所述微结构阵列与第二微透镜阵列13以一个角度进行叠加，这个角度的范围在0.1-5°之间。
进一步地，所述微结构阵列11与第二微透镜阵列13的间距等于第二微透镜阵列13的微透镜焦距减去透镜的矢高；所述透明薄膜12的厚度等于第二微透镜阵列13的微透镜焦距减去透镜的矢高。
一种任一所述反射微透镜阵列成像装置的制造方法，包括如下步骤：所述第二微透镜阵列13采用模压的方式进行制备；所述反射材料体14通过沉积、蒸镀制备于第二微透镜阵列13的表面。
如图1中所示，作为一个实施例，一种反射微透镜阵列成像装置的结构示意图，从上至下包括四层结构：微结构阵列、透明薄膜12、第二微透镜阵列13、反射材料体14。其中，微结构阵列的周期为50um，口径为40um，透明薄膜12的厚度为100um。其中，微结构阵列包括第一微透镜阵列11或微图形阵列21，如图2所示。
微透镜阵列的周期可以为55um，口径为50um，第一微透镜阵列11和第二微透镜阵列13均为矩形分布，二者的叠加角度为3°。反射材料体14的材料可以是金、银、铝的一种、也可以是其他具有反射功能的介质。本实施例中采用蒸镀的方式在第二微透镜阵列13表面制备一层铝材料，厚度为50um。
图1中显示了一种反射层的设置方式，此外，还可以将反射层设置为如图2所示。在图2中，标号24表示第二反射材料体，此时第二反射材料体24的厚度可以设置得更薄，在50-200nm之间，标号22表示第二透明薄膜，标号23表示第三微透镜阵列。
本实施例中的第一微透镜阵列11也可以采用微图形阵列21代替，从而得到所需的图案。
本实施例中的第一微透镜阵列11和第二微透镜阵列13的排布方式如图3所示，根据需要，还可以将其排布方式设置为随机的形式，如图4所示。
由第一层的微结构阵列发出的光线经过第二层的透明薄膜后，会与第三层的微透镜阵列作用发生反射，其光线传输路线如图5所示。微图形阵列位于微透镜阵列子透镜的焦平面，微图形阵列上的第一像素51发出的光线经过反射后平行出射进入人眼，人眼观察到第一像素51的虚像，同理，第二像素52发出的光线经过反射后进入人眼，人眼观察到第二像素52的虚像。每个微透镜都会对应不同的像素点，众多像素点的集合便形成了完整的动态图像。图6和图7为微图形上不同位置的像素发出的光线经过微透镜反射后的实际光线路径。
本实施例中的透明薄膜12可以是PC(聚碳酸酯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PVC(聚氯乙烯)等材料，具体材料根据使用需要而定。透明薄膜12的厚度在本实施例中可为100μm。
以上所述的具体实施方式是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，包括：
一层微结构阵列(11)、一层透明薄膜(12)、一层第二微透镜阵列(13)和一层反射材料体(14)；所述微结构阵列(11)包括第一微透镜阵列11或微图形阵列；
所述第二微透镜阵列(13)由多个子透镜排布而成；
所述第一微透镜阵列11由多个子透镜排布而成，且该排布方式与第二微透镜阵列(13)中的子透镜的排布方式相同；
所述微图形阵列由多个子图形排布而成，且该排布方式与第二微透镜阵列(13)中的子透镜的排布方式相同。
2.根据权利要求1所述的反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，所述第二微透镜阵列(13)中的多个子透镜的排布方式包括六边形排布、正方形排布和圆形排布中的任一种；所述第一微透镜阵列11的多个子透镜的排布方式采用随机排布时，第二微透镜阵列(13)和微结构阵列(11)的坐标具有映射关系。
3.根据权利要求2所述的反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，所述多个小透镜的直径在20um-150um之间。
4.根据权利要求1所述的反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，所述多个子图形的周期在50um-200um之间。
5.根据权利要求1所述的反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，所述透明薄膜(12)的厚度在10um-150um之间，且其材料包括PE、PET、PC、PMMA中的任一种。
6.根据权利要求1所述的反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，第二微透镜阵列(13)的子透镜为抛物面，且子透镜的矢高在5um-60um之间之间。
7.根据权利要求1所述的反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，所述反射材料体(14)包括金、银、铝和反射介质中的任一种。
8.根据权利要求1～7任一所述的反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，所述微结构阵列(11)与第二微透镜阵列(13)以一个角度进行叠加，这个角度的范围在0.1-5°之间。
9.根据权利要求1所述的反射微透镜阵列成像装置，其特征在于，所述微结构阵列(11)与第二微透镜阵列(13)的间距等于第二微透镜阵列(13)的微透镜焦距减去透镜的矢高；所述透明薄膜(12)的厚度等于第二微透镜阵列(13)的微透镜焦距减去透镜的矢高。
10.一种权利要求1～9任一所述反射微透镜阵列成像装置的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：所述第二微透镜阵列(13)采用模压的方式进行制备；所述反射材料体(14)通过沉积、蒸镀制备于第二微透镜阵列(13)的表面。
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