CN118131476A - 空间光场成像器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种空间光场成像器件及其制备方法。该空间光场成像器件包括：基材；单层微纳结构，设置于基材的一侧，单层微纳结构包括具有目标相位分布图的成像结构；其中，目标相位分布图被配置为由目标光场经初始成像结构形成目标中间像后，目标中间像逆向传播至透过初始成像结构时于初始成像结构的表面形成的相位分布图与初始成像结构的相位分布图相与或相切形成。上述空间光场成像器件有利于实现“消色差”的空间光场成像，保证成像的清晰度，并且不仅可实现近距离三维空间成像效果，也可以实现远距离空间投影成像效果。

Description

空间光场成像器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及光场成像技术领域，特别是涉及一种单层空间光场成像器件及其制备方法。

背景技术

传统的光学防伪技术中，基于莫尔放大概念的集成光学成像器件可形成立体和动态图像，易于视觉识别，具有很高的技术工艺门槛，应用于防伪特别具有吸引力。这类器件仅适合于基于周期性分布的图形的集成成像设计；且无论是做平面的，分层的，曲面的，必须是阵列型图形分布；做曲面时受限，曲率只能是小于90度的，无法制作任意复杂光场成像。

集成成像器件虽然可以在空间产生单个悬浮成像，但是需要保证在薄膜基础的两面的微透镜基元与微图文的极其严格对准，由于薄膜基材的变形量难以控制在所需精度范围中，导致批量化生产非常困难；除此之外，微图文结构内填充油墨会形成一定的着色区域，导致再现下沉景深的图像时，着色区域在图像的上层平面，从而对图像有暗影遮挡，效果不佳。由于微透镜阵列焦距等参数的限制，莫尔集成成像薄膜难以在大范围的立体成像。

在此基础上，有专利（如CN108603949A、CN116300319A、CN217278994U）提出单层结构放大成像器件，采用在微透镜阵列上叠加或去除微图文阵列结构，而微透镜基元的布置与微图文的布置仍采用莫尔集成成像的布置方法。此时，由于微图文并未处于微透镜阵列的焦平面，不满足光学成像要求，因此相较于双层结构来说，其形成的图像非常模糊，无法识别图像，同时还存在“色差”问题，而且也难以形成复杂三维空间悬浮成像。在其模具制备过程中需要先采用热熔工艺形成微透镜阵列模具，制作翻版微透镜阵列模具后在槽型结构中填充感光胶进行微图文阵列曝光去除，形成微透镜整列和微图文阵列相互影响的单层微纳结构。上述单层结构放大成像器件的制备通常采用二次曝光，因此仍需要进行套准曝光，而由套准误差造成的成像变形也会降低成品率。

发明内容

基于此，本发明旨在提供一种空间光场成像器件、成像器件的制备方法及产品，以解决上述问题中的至少之一。

第一方面，本申请提供一种空间光场成像器件，包括：基材；单层微纳结构，设置于所述基材的一侧，所述单层微纳结构包括具有目标相位分布图的成像结构；其中，所述目标相位分布图被配置为由目标光场经初始成像结构形成目标中间像后，所述目标中间像逆向传播至透过所述初始成像结构时于所述初始成像结构的表面形成的相位分布图与所述初始成像结构的相位分布图相与或相切形成。

上述空间光场成像器件，至少具备以下有益效果：

1、上述空间光场成像器件成像结构的相位分布图采用正向传播和逆向传播结合的方法得到，有利于实现“消色差”的空间光场成像，保证成像的清晰度；

2、上述空间光场成像器件在指向性光源下，不仅可实现近距离三维空间成像效果，也可以实现远距离空间投影成像效果；

3、上述空间光场成像器件的单层微纳结构在制备过程中不需要对准工艺，可极大提升批量生产效率，使结构更加平面化，有利于制备转印膜或烫印膜，方便形成更多的应用，降低空间光场成像器件的制造成本；

4、上述空间光场成像器件可在制备过程采用全数字化设计以及制备压印模具，使得空间光场成像具有更好的设计自由度。

在其中一个实施例中，所述成像结构包括沿至少一个方向周期排布的多个成像单元，所述成像单元的占空比的数值范围为0.5～1，其中，所述占空比表示所述成像单元的口径与周期的比值。

在其中一个实施例中，所述成像单元包括纳米光栅、全息透镜、微透镜、超透镜、菲涅尔透镜中的至少一种；所述成像单元的形状包括圆形、方形、矩形、蜂窝形中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述单层微纳结构还包括非成像结构，所述非成像结构包括浮雕结构、光栅结构、透镜结构、微透镜结构、超透镜中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述单层微纳结构在远离所述基材的一侧还设置有反射层，所述反射层包括金属层、介质层、微腔结构中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述金属层的厚度的数值范围为5nm～40nm；所述介质层的厚度的数值范围为5nm～40nm。

在其中一个实施例中，所述微腔结构包括依次层叠设置的半透半反金属层、间隔层、全反金属层，其中，所述半透半反金属层设于所述单层微纳结构远离所述基材的一侧，所述间隔层包括周期性排列的像素化分布台阶，每个所述台阶与所述半透半反金属层和所述全反金属层形成法布里-珀罗腔。

在其中一个实施例中，所述半透半反金属层的厚度范围为5～10nm，所述间隔层的厚度范围为100nm～150nm，所述全反金属层的厚度大于或等于30nm。

在其中一个实施例中，以所述单层微纳结构所在平面为基准平面，所述单层微纳结构包括相对的第一侧和第二侧，位于所述第一侧的目标光场与所述基准平面之间的距离为正，位于所述第二侧的目标光场与所述基准平面之间的距离为负，所述目标光场与所述基准平面之间的距离范围为-100mm～100mm，所述成像结构中成像单元的焦距范围为20µm～2mm。

在其中一个实施例中，所述目标光场包括立体图像，所述目标中间像被配置为对所述立体图像进行分层得到多个切片图像后，由所述多个切片图像经所述初始成像结构形成的多个切片图像中间像叠加形成。

在其中一个实施例中，所述目标光场包括至少一幅平面图像；当所述目标光场包括一幅平面图像时，所述目标中间像为该幅平面图像经所述初始成像结构形成的中间像；当所述目标光场包括多幅平面图像时，至少两幅平面图像与所述基准平面之间的距离不同，所述目标中间像被配置为由各所述平面图像经所述初始成像结构形成的多个中间像叠加形成。

在其中一个实施例中，所述目标光场包括位于所述第一侧或第二侧的平面图像，对应的，所述成像结构在位于所述第二侧或所述第一侧的光源照射下，在位于所述平面图像所在平面的接收屏形成与所述平面图像对应的空间平面投影图像。

在其中一个实施例中，所述成像结构中成像单元的焦距范围为500µm～2mm；和/或，所述成像结构具有至少两种不同焦距的成像单元，每幅所述平面图像对应一种焦距的成像单元，任意两幅平面图像对应的成像单元的焦距的差大于或等于500µm。

在其中一个实施例中，所述目标光场包括至少两幅位于所述第一侧或所述第二侧的平面图像，其中，任意两幅平面图像位于基准平面的同侧，且所述任意两幅平面图像与所述基准平面之间的距离的差大于或等于50mm，对应的，所述成像结构在位于所述第二侧或所述第一侧的光源照射下，在位于各所述平面图像所在平面的接收屏形成与各所述平面图像对应的空间平面投影图像。

在其中一个实施例中，所述目标光场包括位于所述第一侧的第一平面图像合集和位于所述第二侧的第二平面图像合集，所述第一平面图像合集和所述第二平面图像合集都至少包含一幅平面图像；其中，任意两幅位于所述基准平面异侧的平面图像与所述基准平面之间的距离的差大于或等于50mm；所述成像结构在位于所述第一侧的光源照射下，在位于各所述第二平面图像集合所在平面的接收屏形成与各所述第二平面图像对应的第二空间平面投影图像；所述成像结构在位于所述第二侧的光源照射下，在位于各所述第一平面图像集合所在平面的接收屏形成与各所述第一平面图像对应的第一空间平面投影图像。

在其中一个实施例中，所述成像结构包括多个凹凸微纳结构，所述多个凹凸微纳结构的凹部深度小于或等于30µm，凸部宽度小于或等于500µm，凸部的坡度大于0°且小于或等于90°。

第二方面，本申请提供一种空间光场成像器件的制备方法，所述空间光场成像器件包括基材以及设于所述基材一侧的单层微纳结构，所述单层微纳结构包括具有目标相位分布图的成像结构，所述制备方法包括：

确定初始成像结构；其中，所述初始成像结构具有第一相位分布图；

确定目标光场经过所述初始成像结构于所述初始成像结构的成像面形成的目标中间像；其中，所述目标中间像具有第二相位分布图；

获取所述目标中间像逆向传播至透过所述初始成像结构时于所述初始成像结构的表面形成的第三相位分布图；

根据所述第一相位分布图和所述第三相位分布图确定所述成像结构的相位分布图；

至少将所述成像结构的相位分布图转移至模板，再通过所述模板对所述基材表面的成型材料进行转印或压印以形成所述空间光场成像器件。

上述制备方法，通过正向传播、逆向传播的光场计算方式去确定成像结构的相位分布，有利于消除目标光场的成像色差，提升成像品质，并可以该成像结构的相位分布为基础去形成相应的模板，进而通过该模板形成具备优异悬浮成像功能的空间光场成像器件；除此之外，单层微纳结构中成像结构制备时，无需使初始成像结构与微图文进行套准，可大大降低因套准误差导致的成像变形，有利于提升成像器件的成品率；同时上述制备方法相对于传统的莫尔成像结构可减少一层结构的制备，有利于降低成像器件的厚度，使成像器件更加平面化，进而有利于进一步制备转印膜或烫印膜，方便形成更多的应用，降低成像器件的制造成本。

在其中一个实施例中，所述获取所述目标中间像逆向传播至透过所述初始成像结构时于所述初始成像结构的表面形成的第三相位分布图，包括：获取所述目标中间像逆向传播至透过所述初始成像结构时的光程；根据所述第二相位分布图和所述光程确定所述第三相位分布图。

在其中一个实施例中，所述根据所述第一相位分布图和所述第三相位分布图确定所述成像结构的相位分布图，包括：将所述第一相位分布图与所述第三相位分布图相切或相与，得到所述成像结构的相位分布图。

在其中一个实施例中，所述单层微纳结构还包括非成像结构，所述至少将所述成像结构的相位分布图转移至模板，包括：获取所述非成像结构的相位分布图；将所述成像结构的相位分布图和所述非成像结构的相位分布图转移至所述模板。

在其中一个实施例中，所述目标光场包括目标图像，所述目标图像包括平面图像和立体图像中的至少一种，所述确定目标光场经过所述初始成像结构于所述初始成像结构的成像面形成的目标中间像，包括：矢量化所述目标图像；对矢量化的目标图像进行分层得到一个或多个切片图像；确定各所述切片图像经过所述初始成像结构于所述初始成像结构的成像面形成的切片图像中间像；将各所述切片图像中间像叠加得到所述目标中间像。

在其中一个实施例中，所述目标光场包括至少两幅平面图像，所述初始成像结构包括至少两种不同焦距的初始成像单元，每幅所述平面图像对应一种焦距的初始成像单元。

第三方面，本申请提供一种产品，包括目标材料，以及与所述目标材料贴合的如前文任一实施例所述的制备方法制得的空间光场成像器件；其中，所述目标材料包括纸基、玻璃、金属、塑料、纺织物中的至少一种。

上述产品，通过在目标材料表面贴合前文所述的空间光场成像器件，有利于通过形成“消色差”的、清晰度更高的图像，进而为目标材料所属的产品提供优异的防伪功能。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施方式，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为本申请一实施例的光场成像器件的结构示意图；

图2为本申请一实施例的微腔结构的结构示意图；

图3为本申请一实施例的单层微纳结构的结构示意图；

图4为本申请一实施例的单层微纳结构的模板的制备方法的步骤流程图；

图5为本申请一实施例的光场相位传播过程示意图；

图6为本申请具体实施例一的光场相位融合计算示意图；

图7为本申请具体实施例一的多层景深多个图像的投影示意图；

图8为本申请具体实施例一的具有连续变化景深的立方体框的结构示意图；

图9为本申请具体实施例二的多层景深多个图像的示意图；

图10为本申请具体实施例二的背景显示彩色闪耀砂点效果的示意图；

图11为本申请具体实施例三的目标光场在不同视角下的观察示意图；

图12为本申请具体实施例三的目标光场中增加虚拟遮挡物时的示意图；

图13为本申请具体实施例三的目标光场增加虚拟遮挡物后在不同视角下的观察示意图；

图14为本申请具体实施例三在另一目标光场增加虚拟遮挡物后在不同视角下的观察示意图；

图15为本申请成像单元的占空比示意图；

图16为本申请具体实施例四的多层景深多个图像的成像示意图；

图17为本申请具体实施例五的图像的空间平面投影成像示意图；

图18为本申请具体实施例六的同侧图像的空间平面投影成像示意图；

图19为本申请具体实施例七的异侧图像的空间平面投影成像示意图；

图20为本申请具体实施例八的具有两种成像单元的空间光场成像器件的目标光场示意图；

图21为具体实施例八的空间平面投影成像示意图；

图22为具体实施例八镀反射层时的成像示意图。

元件标号说明：

1000、成像器件，100、单层微纳结构，110、成像结构，111、成像单元，120、非成像结构，200、基材，300、反射层，310、半透半反金属层，320、间隔层，330、全反金属层；

A、目标中间像，B、初始成像结构表面投影，L、初始成像结构，P、目标光场。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本申请实施例提供一种全视场光场空间成像器件及其制备方法，该成像器件通过使用单层微纳结构结合光场相位融合计算，实现普通光源下无色差的全视场空间悬浮成像，且即使未填色，悬空成像的效果依旧栩栩如生。

如图1所示，本申请实施例提供一种空间光场成像器件1000，包括层叠设置的基材200以及单层微纳结构100，其中单层微纳结构100可通过胶材，例如光学透明胶（OpticallyClear Adhesive，OCA）与目标材料粘接贴合，从而为目标材料所属的产品提供防伪功能。相比于传统的莫尔放大器件，本申请的空间光场成像器件1000减少了一层结构，从而可降低厚度，提升与目标材料贴合后的外观平整性。可选的，目标材料可以是纸基、玻璃、金属、塑料、纺织物中的至少一种，从而上述空间光场成像器件1000可以应用于日化产品、烟酒包装、证券卡票、手机盖板、家电装饰盖板等不同产品，具有广泛的用途，同时，还可以在基材200的另一侧进行印刷，使产品的外观效果更丰富。

在本申请的一些实施例中，空间光场成像器件1000可以是透射型成像器件，也就是说，本申请的空间光场成像器件1000可以采用透明材料制备，从而在日常光照射或是外部光源光线照射下通过透射形成三维悬浮成像、平面图像的上浮、下沉成像效果、投影成像效果。其中，外部光源可以是背光源也可以是正面光源。通过设置光源，有利于增加光线提升强度，进而有利于提升图像的成像品质和成像清晰度。

在本申请的一些实施例中，空间光场成像器件1000也可以是反射型成像器件，也就是说，可以在单层微纳结构100的一侧镀反射膜，从而可在日常光照射或是外部光源光线照射下通过反射形成三维悬浮成像、平面图像的上浮、下沉成像效果。继续参见图1，在单层微纳结构100远离基材200的一侧还设置有反射层300，以通过反射光路实现悬空成像，此时可通过胶材，例如OCA胶使反射层300与目标材料贴合，从而为目标材料所属的产品提供防伪功能。可选的，反射层300包括金属层、介质层、微腔结构中的至少一种。可选的，外部光源可以是背光源也可以是正面光源，通过设置光源，有利于增加光线提升强度，进而有利于提升图像的成像品质和成像清晰度。可选的，金属层的厚度的数值范围为5nm～40nm，例如可以是5nm、10nm、20nm、30nm、40nm，介质层的厚度的数值范围为5nm～40nm，例如可以是5nm、10nm、20nm、30nm、40nm，如此既有利于保证空间光场成像器件1000不会太厚，同时也可保证所需的反射性能。

可选的，如图2所示，微腔结构包括依次层叠设置的半透半反金属层310、间隔层320、全反金属层330，其中，半透半反金属层310设于单层微纳结构100远离基材200的一侧，间隔层320包括周期性排列的像素化分布台阶（图未示出），每个台阶与半透半反金属层310和全反金属层330形成法布里-珀罗腔。通过微腔共振可实现不同视角下观察到的目标光场的色彩变化，从而进一步提升抗复印性能，保证防伪效果。可选的，半透半反金属层310的厚度的数值范围为5nm～10nm，例如可以是5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm，间隔层320的厚度的数值范围为100nm～150nm，例如可以是100nm、115nm、130nm、145nm、150nm，全反金属层330的厚度的数值范围为大于或等于30nm，例如可以是30nm、40nm、50nm、60nm，全反金属层330越厚全反射效果越好，其上限可根据空间光场成像器件1000的厚度规格进行确定。

在本申请的一些实施例中，基材200的材质可以是PC、PET、PVT等薄膜或纸张，基材200的厚度不限。可选的，也可在基材200与单层微纳结构100之间设置离型膜，从而有助于将单层微纳结构100快速剥离下来，再使用胶层，例如OCA胶把单层微纳结构100与目标材料的表面进行贴合，使得最终得到产品去塑化，更加环保。

在本申请的一些实施例中，如图3和图5所示，单层微纳结构100包括用于形成目标光场P的成像结构110。可选的，成像结构110可由至少部分的初始成像结构L刻蚀得到。其中，成像结构110具有目标相位分布图，如图5所示，目标相位分布图可表示目标光场传播至初始成像结构时的相位信息施加至初始成像结构后的相位分布图，根据目标相位分布图可得到实现三维悬浮成像、上浮、下沉成像效果的单层成像结构110。进一步的，继续参见图5，目标相位分布图可由目标光场经初始成像结构L形成目标中间像后，目标中间像逆向传播至透过初始成像结构L时于初始成像结构L的表面形成的相位分布图与初始成像结构L的相位分布图相与或相切形成，如此有利于实现“消色差”的空间光场成像，保证成像的清晰度。

示例性的，通过相与得到目标相位分布图，并采用该目标相位分布图制备获得的空间光场成像器件1000的空间成像相对于背景色更亮，相与表示留下的是成像结构110，此时背景没有微纳结构，或者是填充了非成像结构120，成像结构110反射光线，因此相对于背景色，成像效果更亮。

示例性的，通过相切得到目标相位分布图，并采用该相位分布图制备获得的空间光场成像器件1000的空间成像相对于背景色更暗，相切表示将成像结构110部分切除，这部分区域不反射光线，因此相对于背景色，成像效果更暗。

因此，外界光线入射到成像结构110后将发生相应的相位变化，进而在成像结构110的透射表面形成所需的目标相位分布。可选的，由于光的相位变化主要和光程（介质折射率和光的传播距离的乘积）有关，从而成像结构110的厚度分布一定程度上可反映其目标相位分布。

在本申请的一些实施例中，如图15所示，成像结构110包括沿至少一个方向周期排布的多个成像单元111，成像单元111的占空比的数值范围为0.5～1，其中，占空比表示成像单元111的口径D与周期P的比值。示例性的，成像单元111的口径可表示其与基材200的接触面在成像单元111排布方向上的长度。通过控制成像单元111的占空比满足上述范围，有利于保证用于成像的微纳结构的数量，从而保证所成图像的亮度。

在本申请的一些实施例中，如图3所示，单层微纳结构100还可以包括用于丰富成像效果和色彩的非成像结构120，例如可以为成像增加透镜效果、浮雕效果、雅白效果、镭射效果等，从而提供更多的设计自由度。可选的，非成像结构120可以包括浮雕结构、光栅结构、透镜结构、微透镜结构中的至少一种，例如不同取向的光栅结构可形成彩色闪耀砂点的背景效果，从而有利于提高成像的对比度，突出目标光场。可以理解的是，由于成像结构110和非成像结构120都是单层结构，因此可以通过一类模板使用同一种光刻工艺进行加工，无需进行后道组板工艺，更加便捷。

在本申请的一些实施例中，成像结构110可以包括多个凹凸微纳结构，多个凹凸微纳结构的凹部深度小于或等于30µm，例如可以是5µm、10µm、15µm、20µm、25、30µm，凸部宽度小于或等于500µm，例如可以是50µm、80µm、100µm、200、300µm、400µm、500µm，凸部的坡度范围为大于0°且小于或等于90°。

在本申请的一些实施例中，以单层微纳结构100所在平面为基准平面，单层微纳结构100包括相对的第一侧和第二侧，位于第一侧的目标光场与基准平面之间的距离为正，位于第二侧的目标光场与所述基准平面之间的距离为负，目标光场与基准平面之间的距离范围为-100mm～100mm，从而位于第二侧的目标光场与基准平面之间的距离为大于或等于-100mm且小于0，例如可以是-100nm、-60nm、-20nm，而位于第一侧的目标光场与基准平面之间的距离为大于0且小于或等于100mm，例如可以是20nm、60nm、100nm。通过控制目标光场与基准平面之间的距离满足上述关系，有利于保证成像的清晰度，若目标光场较远，则容易导致所成图像不清楚。可选的，成像结构110中成像单元111的焦距范围为20µm～2mm，例如可以是20µm、100µm、400µm、500µm、1mm、1.5mm、2mm。通过控制焦距满足上述范围，有利于适应不同的成像距离，例如焦距小的时候可清晰成像的距离范围也较小，适当调大焦距，可以使成像距离变大，从而适应较长距离的成像场景；另外通过控制焦距小于或等于2mm，可保证所成图像的清晰度，避免所成图像太远而不可用。可选的，基准平面可以是单层微纳结构100与基材200的接触面，也可以是各成像单元111的排布面，还可以是经过单层微纳结构100的中心且与基材200的表面法向垂直的平面，上述各面之间的距离都极为接近，因此选择其中任意一个面为基准平面均可。

在本申请的一些实施例中，目标光场包括立体图像，目标中间像被配置为对立体图像进行分层得到多个切片图像后，由多个切片图像经初始成像结构形成的多个切片图像中间像叠加形成。在本申请的一些实施例中，目标光场包括至少一幅平面图像；当目标光场包括一幅平面图像时，目标中间像为该幅平面图像经初始成像结构形成的中间像；当目标光场包括多幅平面图像时，至少两幅平面图像与基准平面之间的距离不同，目标中间像被配置为由各平面图像经初始成像结构形成的多个中间像叠加形成。上述层析计算方式，可通过光场一层一层算出目标光场的传播特性，进而算出所需的成像结构数据。该层析计算方式，一方面有利于对大曲率图像（特别是曲率大于等于90°）的目标光场进行成像，从而突破传统的莫尔放大成像限制，获得更多样的成像效果；另一方面，虽然传统的计算全息也可以通过层析计算得到立体成像，但是计算全息的方式中微纳结构有色散，所以必须要用点光源，而本申请通过正向传播和逆向传播相结合，可以实现即使使用普通光源也能消色差的效果。

在本申请的一些实施例中，目标光场包括位于所述第一侧或第二侧的平面图像，对应的，成像结构110在位于第二侧或第一侧的光源照射下，在位于平面图像所在平面的接收屏形成与平面图像对应的空间平面投影图像。如此，可利用透射型的空间光场成像器件1000对目标光场进行投影成像，从而适应更多的应用场景。

可选的，成像结构110中成像单元111的焦距范围为500µm～2mm，例如可以是500µm、800µm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm。适当调大焦距的下限值，可以提高目标光场的成像距离范围的下限值，适应投影成像的应用场景。可选的，成像结构110具有至少两种不同焦距的成像单元111，每幅平面图像对应一种焦距的成像单元，任意两幅平面图像对应的成像单元的焦距的差大于或等于500µm。通过设置焦距差，有利于更好地实现长距离成像。可选的，焦距不同的两种成像单元可以采用嵌套式排布方式，也可以采用并排式排布方式。

可选的，目标光场包括至少两幅位于第一侧或第二侧的平面图像，其中，任意两幅平面图像位于基准平面的同侧，且任意两幅平面图像与基准平面之间的距离的差大于或等于50mm，对应的，成像结构在位于第二侧或第一侧的光源照射下，在位于各平面图像所在平面的接收屏形成与各平面图像对应的空间平面投影图像。可选的，目标光场包括位于第一侧的第一平面图像合集和位于第二侧的第二平面图像合集，第一平面图像合集和第二平面图像合集都至少包含一幅平面图像，其中，任意两幅位于基准平面异侧的平面图像与基准平面之间的距离的差大于或等于50mm；成像结构110在位于第一侧的光源照射下，在位于各第二平面图像所在平面的接收屏形成与各第二平面图像对应的第二空间平面投影图像；成像结构在位于第二侧的光源照射下，在位于各第一平面图像所在平面的接收屏形成与各第一平面图像对应的第一空间平面投影图像。上述两种均是关于目标光场的投影成像方式，分别对应同侧目标光场成像和异侧目标光场成像；其中，任意两幅平面图像之间的距离差大于或等于50mm有助于区分与两幅平面图像对应的空间平面投影图像，若两幅平面图像之间的距离差过小，例如小于10mm，则容易导致与两幅平面图像对应的空间平面投影图像重叠。

在本申请的一些实施例中，单层微纳结构100可通过在基材200的表面设置成型材料后利用模板对成型材料进行压印得到。可选的，成型材料包括热固化胶或光固化胶，其中光固化胶可以包括透明UV胶或者彩色UV胶，当采用彩色UV胶时，无需对微图文结构填充油墨便可呈现彩色立体悬空图像的效果。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，本申请的空间光场成像器件可以通过以下步骤制备：

S100、确定初始成像结构；其中，初始成像结构具有第一相位分布图；

示例性的，初始成像结构L可以包括多个初始成像单元，初始成像单元可以包括像素化的光栅、像素化的微透镜、像素化的超透镜、像素化的菲涅尔透镜中的至少一种。其中，像素化的微透镜可以是球透镜，但其在制备时焦距口径比受工艺限制较多，其中焦距口径比小，视场角大，景深大，晃动感小，而焦距口径比大，视场角小，景深小，晃动感强；像素化的微透镜也可以是菲涅尔透镜，其制作工艺具有更高的灵活性，可以采用不同的分层算法，并结合光刻工艺，形成目标（定制化的）焦距口径比，有利于形成更好的空间成像效果；另一方面，菲涅尔透镜相比于球透镜，具有更小的结构深度，对批量生产应用来说，可使用更少的材料从而具有更低的成本优势，并且在收卷过程中菲涅尔透镜阵列不容易产生由于厚度差造成的卷材变形，有利于达到更高的成品率。

示例性的，以确定初始成像结构为菲涅尔透镜阵列为例，菲涅尔透镜的相位分布图是指透镜表面各点对于入射光线的相位延迟分布图，其中相位是描述波动现象（如光波、声波等）中某一点在时间上变化的状态的物理量。参见图6，由于菲涅尔透镜表面形成有多个可作为凸透镜或凹透镜的环带。因此，当光线经过菲涅尔透镜时，每个环带或环都会对光线产生不同的相位延迟，进而导致光线在经过透镜后发生折射和聚焦，从而通过精确计算每个环带或环的相位延迟，可以实现对光线传播方向的精确控制，进而实现所需的光学效果。需要注意的是，一旦透镜制作完成，菲涅尔透镜的相位分布就确定了。

S200、确定目标光场经过初始成像结构于初始成像结构的成像面形成的目标中间像；其中，目标中间像具有第二相位分布图；

S300、获取目标中间像逆向传播至透过初始成像结构时于初始成像结构的表面形成的第三相位分布图；

S400、根据第一相位分布图和第三相位分布图确定成像结构的相位分布图；

示例性的，模板上具有可以压印出成像结构的模板结构，通过确定成像结构的相位分布图便可相应确定该模板结构的相位分布图。本申请中，如图5所示，目标光场P的空间光场透过初始成像结构L后可形成目标中间像A（具有第二相位分布图），该目标中间像A的空间光场逆向透过初始成像结构L后能够按原路径返回，则该过程将复原（重构）目标光场P的原始光场，从而达到消色差的目的，保证成像器件的悬空成像效果、上浮或下沉效果、投影效果等。因此，通过步骤S200和步骤S300获取该第三相位分布图，便可确定能够使光线原路返回目标光场P的位置并重构目标光场P的原始光场的关键数据，接着通过步骤S400将该第三相位分布图与第一相位分布图进行融合计算，便可将这关键数据记录于初始成像结构L，形成成像结构实现消色差所需的相位分布图。需要指出的是，由于目标光场P于初始成像结构的表面投影B的相位分布图与第三相位分布图一致，因此在其他一些实施例中也可用目标光场P于初始成像结构的表面投影B的相位分布图来表示第三相位分布图。

S500、至少将成像结构的相位分布图转移至模板，再通过模板对基材表面的成型材料进行转印或压印以形成空间光场成像器件。

示例性的，如图3所示，当单层微纳结构100仅具有成像结构110时，将成像结构100的相位分布图转移至模板材料便可得到用于压印的模板；当单层微纳结构100还具有非成像结构120时，将成像结构110的相位分布图与非成像结构120的相位分布图一同转移至模板材料便可得到用于压印的模板；最后，便可通过模板对基材表面的成型材料进行转印或压印以形成空间光场成像器件。

上述空间光场成像器件的制备方法，通过正向传播、逆向传播的光场计算方式去确定成像结构的相位分布，有利于消除目标光场的成像色差，提升成像品质，并可以该成像结构的相位分布为基础去形成相应的模板，进而通过该模板形成具备优异悬浮成像效果、上浮或下沉效果、投影效果的空间光场成像器件；除此之外，单层微纳结构中成像结构制备时，无需使初始成像结构与微图文进行套准，可大大降低因套准误差导致的成像变形，有利于提升成像器件的成品率；同时上述制备方法相对于传统的莫尔成像结构可减少一层结构的制备，有利于降低成像器件的厚度，使成像器件更加平面化，进而有利于进一步制备转印膜或烫印膜，方便形成更多的应用，并且也有利于降低成像器件的制造成本。

可选的，步骤S300可包括：

S310、获取目标中间像逆向传播至透过初始成像结构L时的光程；

S320、根据第二相位分布图和光程确定第三相位分布图。

示例性的，光线相位的改变与光线的光程有关，光程可表示为介质折射率与光线传播的路径长度的乘积。通过获取目标中间像逆向传播至透过初始成像结构L时的光程，结合目标中间像自身的第二相位分布图便可确定第三相位分布图。

可选的，步骤S400可以包括：

将第一相位分布图与第三相位分布图相与或相切，得到成像结构的相位分布图。

示例性的，可采用第一相位分布图与第三相位分布图相切的方式进行记录；也可采用第一相位分布图与第三相位分布图相与的方式进行记录。示例性的，通过相与得到目标相位分布图，并采用该目标相位分布图制备获得的空间光场成像器件的空间成像相对于背景色更亮；示例性的，通过相切得到目标相位分布图，并采用该相位分布图制备获得的空间光场成像器件的空间成像相对于背景色更暗。

可选的，步骤S500可以包括：

S510、获取非成像结构的相位分布图；

S520、将成像结构的相位分布图和所述非成像结构的相位分布图转移至所述模板。

示例性的，非成像结构可用于丰富成像效果和色彩，例如可以为成像增加透镜效果、浮雕效果、雅白效果、镭射效果等，从而提供更多的设计自由度。可选的，非成像结构可以包括浮雕结构、光栅结构、透镜结构、微透镜结构中的至少一种，例如不同取向的光栅结构可形成彩色闪耀砂点的背景效果，从而有利于提高成像的对比度，突出目标光场。

可选的，目标光场包括目标图像，目标图像包括平面图像和立体图像中的至少一种，步骤S200可以包括：

S210、矢量化目标图像；

S220、对矢量化的目标图像进行分层得到一个或多个切片图像；

S230、确定各切片图像经过初始成像结构于初始成像结构的成像面形成的切片图像中间像；

S240、将各切片图像中间像叠加得到目标中间像。

通过对目标图像进行3D矢量建模后，可将目标图像分成一个或多个切片图像，进而对每个切片图像进行光场计算，确定各切片图像经过初始成像结构于初始成像结构的成像面形成的切片图像中间像，并将各切片图像中间像叠加得到目标中间像，叠加各切片图像中间像的相位分布图得到第二相位分布图。如此，可通过光场一层一层算出目标图像的传播特性，进而算出所需的成像结构数据。该层析计算方式，一方面有利于对曲率较大的图像（特别是曲率大于等于90°）的目标图像进行成像，从而突破传统的莫尔放大成像限制，获得更多样的成像效果；另一反面，虽然传统的计算全息也可以通过层析计算得到立体成像，但是计算全息的方式中微纳结构有色散，所以必须要用点光源，而本申请通过正向传播和逆向传播相结合，即正面是目标图像的3D矢量图，切片后穿过透镜得到一个叠加光场，把这个光场记录下来再逆向传播回去，可以实现即使使用普通光源也能消色差的效果。

需要指出的是，上述算法涉及极大的计算量。逆向层析成像计算与正向光波前相位分布算法，其单位成像范围的数据计算量：大约为125Gb/平方英寸（250nm数字分辨率，10mm成像高度），对40mmx40mmx10mm成像范围，采用分布式智能计算（并行GPU）构架，其计算时间：4~7小时（取决于层析数量取值），三维光刻时间需大约20分钟。

可选的，步骤S500可以通过三维光刻实现，即采用数字化三维光刻的高精度扫描积分曝光方法，将计算获得的成像结构的相位分布数据，通过三维光刻来实现对应的复杂微纳结构的精确制备。具体的，可以包括以下步骤：

S510’、将根据成像结构的相位分布图计算得到的成像结构三维形貌按照傅里叶级数分解成2N二值图像，获得若干分层矢量数据；

S520’、将矢量数据分切成二值数据，并对得到的海量数据实时处理；

S530’、按时序对光场进行调控，使光场进行高速脉冲扫描；

S540’、使二值分布光场叠加曝光，形成成像结构。

综上，本申请的空间光场成像器件至少具备以下有益效果：1、上述空间光场成像器件成像结构的相位分布图采用正向传播和逆向传播结合的方法得到，有利于实现“消色差”的空间光场成像，保证成像的清晰度；2、上述空间光场成像器件在指向性光源下，不仅可近距离实现三维空间成像效果，也可以远距离实现空间投影成像效果；3、上述空间光场成像器件可同时具备成像结构与非成像结构以各自形成不同的效果，从而丰富成像效果和色彩；4、上述空间光场成像器件的单层微纳结构在制备过程中不需要对准工艺，可极大提升批量生产效率，使结构更加平面化，有利于制备转印膜或烫印膜，方便形成更多的应用，降低空间光场成像器件的制造成本；5、上述空间光场成像器件可在制备过程采用全数字化设计以及制备压印模具，使得空间光场成像具有更好的设计自由度；6、本申请的目标光场包括单层/多层景深的单个/多个图像、单色/黑白/彩色图像、曲率大于或等于90°的图像、具有单个/多个定向视角的图像中的至少一种，从而，本申请的空间光场成像器件具备广泛的应用前景。

下面将通过多个不同的具体实施例来对本申请的空间光场成像器件的制备及效果作进一步阐释：

具体实施例一

如图6所示，目标光场为五角星图像，其为单层景深单个图像，成像规格为上浮景深为10mm，成像尺寸为20mm*20mm。

继续参见图6，通过如下步骤对成像结构的相位分布进行计算，以制备用于对成型材料进行压印的模板：

S1、确定规则的菲涅尔透镜阵列为初始成像结构，透镜周期为60µm；该菲涅尔透镜阵列具备确定的第一相位分布图；

S2、对空间内的目标光场（五角星图像）进行3D矢量建模并进行切片分层，由于本实施例目标光场为单层景深单个图像，因此可得到1层切片图像；

S3、记录每个切片图像在菲涅尔透镜阵列的每个透镜下的目标中间像，同步可确定目标中间像在菲涅尔透镜阵列的成像面上的第二相位分布图；

S4、记录目标中间像逆向传播至透过菲涅尔透镜阵列时在菲涅尔透镜阵列表面的第三相位分布图；

S5、融合计算第一相位分布图和第三相位分布图，即将第一相位分布图和第三相位分布图进行相与或相切，生成成像结构的相位分布图；

S6，最后可通过如前文所述的三维光刻的方式将成像结构的相位分布图转移至模板材料以形成本实施例所需的模板；

接着，可执行步骤S7：将模板上具有成像功能的微纳结构采用UV工艺/压印工艺复制到透明薄膜基材上，形成单层微纳结构；其中，单层微纳结构的深度为2µm，特征尺寸（即成像单元的口径）为3µm～30µm。

最后，可执行步骤S8：在单层微纳结构远离基材的一侧的表面进行镀膜处理，形成反射层；其中，反射层为金属铝层，厚度为20nm。

对于多层景深多个图像的场景（如图7所示），成像器件的制备步骤与前述步骤大致相同，区别在于：

S2’、对空间内的不同景深的目标光场分别进行3D矢量建模并进行切片分层，此时由于有多个图像分别对应不同景深，因此可得到相应数量的切片图像。

对于具有连续变化景深的立体图像场景（如图8所示），其中图8所示的立方体框的成像规格为上浮景深的范围为0～8mm，成像尺寸为30mm*30mm。成像器件的制备步骤与前述步骤大致相同，区别在于：

S2’’、对立方体框进行3D矢量建模，并对3D模型以0.1mm景深一层为间隔，将整个模型分成80个切片图像。

值得一提的是，由于立方体框的曲率是等于90°的，而传统的莫尔放大成像适用的是图像曲率小于90°的场景，因此本实施例的制备方法制得的成像器件具有更广泛的应用范围。

具体实施例二

如图9所示，目标光场为多层景深多个图像，分别包括“SVG”图像和“TECH GROUP”图像，其中，前者的成像规格为上浮景深4mm，成像尺寸14mm*28mm，后者的成像规格为下沉景深-4mm，成像尺寸为4mm*28mm，因有两个不同图像和不同景深，所以在进行3D矢量建模后可形成2层切片图像。另一方面，本实施例的单层微纳结构还包括填充在成像结构以外区域的非成像结构（光栅结构），以形成具有彩色闪耀砂点效果的背景，如图10所示，从而突出两个目标光场。本实施例中，初始成像单元占空比为0.5，使得更多的空隙可以用来填充非成像结构。同时由于占空比的变化，初始成像单元的数值孔径发生变化，从而改变了视场角，使得目标光场具有可调视场角，有利于形成跳跃或者大视场效果。

本实施例的成像器件的制备方式与具体实施例一的大致相同，区别在于增加了对非成像结构的制备，具体步骤可以是：

S9、获取非成像结构的相位分布图；

S10、将非成像结构的相位分布图与成像结构的相位分布图同步或先后转移至模板材料形成本实施例所需的模板。

可选的，由于本实施例的成像结构和非成像结构都是单层结构，因此可以通过同一种光刻工艺进行加工于同一模板，无需进行后道组板工艺，更加便捷。

具体实施例三

如图11所示，目标光场为360°可视的空间悬浮立体图像“SVG1250”，在3D建模时将“SVG1250”定义为非透明属性，非透明属性的表面可对光线遮挡，这样可在左右、前后、上下观看到完全不同的图像。在其他一些实施方式中，也可以定义目标光场表面的光线属性，可以是全透，半反半透，从而形成更加丰富的效果。

如图12所示，当在“1250”和“SVG”之间增加虚拟遮挡物时，在光场计算中，虚拟遮挡物对目标光场表面有光线遮挡，根据虚拟遮挡物所在的位置及形状，可形成左右、前后、上下观看到完全不同的影像，其中，如图13所示，从上至下（a）、（b）、（c）三张图依次是左视图、俯视图和右视图，其中，俯视依然是可见“SVG1250”的顶部视角，左侧观察只能看到“1250”，看不到遮挡平板后的“SVG”，从右侧观察只能看到“SVG”，看不到遮挡平板后的“1250”。

如图14所示，也可以在任意位置增加虚拟遮挡物，形成新的目标光场，使得虚拟遮挡物的像在特定视角范围内遮挡部分目标实物像，从而能够使复印图像无法携带光学成像薄膜的全部信息，实现抗复印功能。

本实施例中，上述各空间光场成像器件的制备方式与具体实施例一的基本一致，此处不再赘述。

具体实施例四

如图16所示，目标光场包括两个不同景深的平面图像，两个平面图像距单层微纳结构（成像单元）所在平面的距离分别为+10mm和-10mm。呈现为上浮的字母A和下沉的字母B。本实施例的空间光场成像器件采用透明材料制备，在进行点光源照射时，不论是背光光源还是正面光源，均能观察到呈现为上浮的字母A得图像和下沉的字母B的图像。

本实施例的空间光场成像器件的制备方式与具体实施例一的区别在于，本实施例未在单层微纳结构远离基材的一侧的表面形成反射层。

具体实施例五

如图17所示，目标光场包括一幅平面图像，距单层微纳结构所在平面的距离为-50mm，呈现为下沉的字母B。

本实施例的空间光场成像器件采用透明材料制备。继续参见图17，利用点光源照射成像器件的上表面时，在单层微纳结构下方50mm处（即目标光场所在平面）放置接收屏，可在接收屏上呈现亮的字母B。

本实施例的空间光场成像器件的制备方式与具体实施例一的区别在于，本实施例未在单层微纳结构远离基材的一侧的表面形成反射层。

具体实施例六

如图18所示，目标光场包括两幅位于单层微纳结构同侧的平面图像，距单层微纳结构所在平面的距离为-50mm处的平面图像为字母B，距单层微纳结构所在平面的距离为-100mm处的平面图像为字母A。

本实施例的空间光场成像器件采用透明材料制备。继续参见图18，利用点光源照射成像器件的上表面时，在单层微纳结构下方50mm处（即目标光场所在平面）放置接收屏，可在接收屏上呈现亮的字母B，将接收屏继续移至单层微纳结构下方100mm处，呈现亮的字母A。

本实施例的空间光场成像器件的制备方式与具体实施例一的区别在于，本实施例未在单层微纳结构远离基材的一侧的表面形成反射层。

具体实施例七

如图19所示，目标光场包括两幅位于单层微纳结构异侧的平面图像，距单层微纳结构所在平面的距离为-50mm处的平面图像为字母B，距单层微纳结构所在平面的距离为+50mm处的平面图像为字母A。

本实施例的空间光场成像器件采用透明材料制备。继续参见图19，利用点光源对成像器件上表面照射时，在单层微纳结构下方50mm处（即目标光场所在平面）放置接收屏，可在接收屏上呈现亮的字母B；利用点光源对成像器件下表面照射，并同步将接收屏转移至单层微纳结构上方50mm处，可在接收屏上呈现亮的字母A。

本实施例的空间光场成像器件的制备方式与具体实施例一的区别在于，本实施例未在单层微纳结构远离基材的一侧的表面形成反射层。

具体实施例八

如图20所示，目标光场包括两幅位于单层微纳结构异侧的平面图像，距单层微纳结构所在平面的距离为+5mm处的平面图像为字母A，距单层微纳结构所在平面的距离为-80mm处的平面图像为字母B。其中，目标光场A所使用的成像单元与目标光场B所使用的成像单元不同，如图20所示，成像器件的中间圆形区域为目标光场B的成像结构，中间圆形区域以外的成像结构为目标光场A的成像结构。

本实施例的空间光场成像器件采用透明材料制备。未进行投影成像时，在进行点光源照射下，可同时看到目标光场A和目标光场B。如图21所示，在进行投影成像时，利用点光源照射成像器件的上表面，在单层微纳结构下方80mm处（即目标光场所在平面）放置接收屏，可在接收屏上呈现亮的字母B；利用点光源照射成像器件的下表面，并同步将接收屏转移至单层微纳结构上方5mm处，可在接收屏上呈现亮的字母A。

本实施例的空间光场成像器件的制备方式与具体实施例一的区别在于，本实施例未在单层微纳结构远离基材的一侧的表面形成反射层。需要指出的是，如图22所示，当对本实施例的单层微纳结构的表面镀介质，形成反射层时，可增加光线的强度，使得在日常光下便可见上浮的字母A，字母B由于成像距离较大为-80mm，在日常光下仍没有清晰的成像；但若进行点光源照射，则可以同时看到上浮的字母A图像和下沉的字母B图像。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (23)

1.一种空间光场成像器件，其特征在于，包括：

基材；

单层微纳结构，设置于所述基材的一侧，所述单层微纳结构包括具有目标相位分布图的成像结构；

其中，所述目标相位分布图被配置为由目标光场经初始成像结构形成目标中间像后，所述目标中间像逆向传播至透过所述初始成像结构时于所述初始成像结构的表面形成的相位分布图与所述初始成像结构的相位分布图相与或相切形成。

2.根据权利要求1所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述成像结构包括沿至少一个方向周期排布的多个成像单元，所述成像单元的占空比的数值范围为0.5～1，其中，所述占空比表示所述成像单元的口径与周期的比值。

3.根据权利要求2所述的成像器件，其特征在于，所述成像单元包括纳米光栅、全息透镜、微透镜、超透镜、菲涅尔透镜中的至少一种；所述成像单元的形状包括圆形、方形、矩形、蜂窝形中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述单层微纳结构还包括非成像结构，所述非成像结构包括浮雕结构、光栅结构、透镜结构、微透镜结构、超透镜中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述单层微纳结构在远离所述基材的一侧还设置有反射层，所述反射层包括金属层、介质层、微腔结构中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述金属层的厚度的数值范围为5nm～40nm；所述介质层的厚度的数值范围为5nm～40nm。

7.根据权利要求5所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述微腔结构包括依次层叠设置的半透半反金属层、间隔层、全反金属层，其中，所述半透半反金属层设于所述单层微纳结构远离所述基材的一侧，所述间隔层包括周期性排列的像素化分布台阶，每个所述台阶与所述半透半反金属层和所述全反金属层形成法布里-珀罗腔。

8.根据权利要求7所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述半透半反金属层的厚度范围为5～10nm，所述间隔层的厚度范围为100nm～150nm，所述全反金属层的厚度大于或等于30nm。

9.根据权利要求1所述的空间光场成像器件，其特征在于，以所述单层微纳结构所在平面为基准平面，所述单层微纳结构包括相对的第一侧和第二侧，位于所述第一侧的目标光场与所述基准平面之间的距离为正，位于所述第二侧的目标光场与所述基准平面之间的距离为负，所述目标光场与所述基准平面之间的距离范围为-100mm～100mm，所述成像结构中成像单元的焦距范围为20µm～2mm。

10.根据权利要求9所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述目标光场包括立体图像，所述目标中间像被配置为对所述立体图像进行分层得到多个切片图像后，由所述多个切片图像经所述初始成像结构形成的多个切片图像中间像叠加形成。

11.根据权利要求9所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述目标光场包括至少一幅平面图像；当所述目标光场包括一幅平面图像时，所述目标中间像为该幅平面图像经所述初始成像结构形成的中间像；

当所述目标光场包括多幅平面图像时，至少两幅平面图像与所述基准平面之间的距离不同，所述目标中间像被配置为由各所述平面图像经所述初始成像结构形成的多个中间像叠加形成。

12.根据权利要求9所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述目标光场包括位于所述第一侧或第二侧的平面图像，对应的，所述成像结构在位于所述第二侧或所述第一侧的光源照射下，在位于所述平面图像所在平面的接收屏形成与所述平面图像对应的空间平面投影图像。

13.根据权利要求12所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述成像结构中成像单元的焦距范围为500µm～2mm；和/或，所述成像结构具有至少两种不同焦距的成像单元，每幅所述平面图像对应一种焦距的成像单元，任意两幅平面图像对应的成像单元的焦距的差大于或等于500µm。

14.根据权利要求12或13所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述目标光场包括至少两幅位于所述第一侧或所述第二侧的平面图像，其中，任意两幅平面图像位于基准平面的同侧，且所述任意两幅平面图像与所述基准平面之间的距离的差大于或等于50mm，对应的，所述成像结构在位于所述第二侧或所述第一侧的光源照射下，在位于各所述平面图像所在平面的接收屏形成与各所述平面图像对应的空间平面投影图像。

15.根据权利要求12或13所述的空间光场成像器件，其特征在于，

所述目标光场包括位于所述第一侧的第一平面图像合集和位于所述第二侧的第二平面图像合集，所述第一平面图像合集和所述第二平面图像合集都至少包含一幅平面图像；其中，任意两幅位于所述基准平面异侧的平面图像与所述基准平面之间的距离的差大于或等于50mm；

所述成像结构在位于所述第一侧的光源照射下，在位于各所述第二平面图像集合所在平面的接收屏形成与各所述第二平面图像对应的第二空间平面投影图像；所述成像结构在位于所述第二侧的光源照射下，在位于各所述第一平面图像集合所在平面的接收屏形成与各所述第一平面图像对应的第一空间平面投影图像。

16.根据权利要求1所述的空间光场成像器件，其特征在于，所述成像结构包括多个凹凸微纳结构，所述多个凹凸微纳结构的凹部深度小于或等于30µm，凸部宽度小于或等于500µm，凸部的坡度大于0°且小于或等于90°。

17.一种空间光场成像器件的制备方法，所述空间光场成像器件包括基材以及设于所述基材一侧的单层微纳结构，所述单层微纳结构包括具有目标相位分布图的成像结构，其特征在于，所述制备方法包括：

确定初始成像结构；其中，所述初始成像结构具有第一相位分布图；

确定目标光场经过所述初始成像结构于所述初始成像结构的成像面形成的目标中间像；其中，所述目标中间像具有第二相位分布图；

获取所述目标中间像逆向传播至透过所述初始成像结构时于所述初始成像结构的表面形成的第三相位分布图；根据所述第一相位分布图和所述第三相位分布图确定所述成像结构的相位分布图；至少将所述成像结构的相位分布图转移至模板，再通过所述模板对所述基材表面的成型材料进行转印或压印以形成所述空间光场成像器件。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述获取所述目标中间像逆向传播至透过所述初始成像结构时于所述初始成像结构的表面形成的第三相位分布图，包括：获取所述目标中间像逆向传播至透过所述初始成像结构时的光程；根据所述第二相位分布图和所述光程确定所述第三相位分布图。

19.根据权利要求17中所述的制备方法，其特征在于，所述根据所述第一相位分布图和所述第三相位分布图确定所述成像结构的相位分布图，包括：将所述第一相位分布图与所述第三相位分布图相切或相与，得到所述成像结构的相位分布图。

20.根据权利要求17中所述的制备方法，其特征在于，所述单层微纳结构还包括非成像结构，所述至少将所述成像结构的相位分布图转移至模板，包括：获取所述非成像结构的相位分布图；将所述成像结构的相位分布图和所述非成像结构的相位分布图转移至所述模板。

21.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述目标光场包括目标图像，所述目标图像包括平面图像和立体图像中的至少一种，所述确定目标光场经过所述初始成像结构于所述初始成像结构的成像面形成的目标中间像，包括：矢量化所述目标图像；对矢量化的目标图像进行分层得到一个或多个切片图像；确定各所述切片图像经过所述初始成像结构于所述初始成像结构的成像面形成的切片图像中间像；将各所述切片图像中间像叠加得到所述目标中间像。

22.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述目标光场包括至少两幅平面图像，所述初始成像结构包括至少两种不同焦距的初始成像单元，每幅所述平面图像对应一种焦距的初始成像单元。

23.一种产品，其特征在于，包括目标材料，以及与所述目标材料贴合的如权利要求1～16中任一项所述的空间光场成像器件；其中，所述目标材料包括纸基、玻璃、金属、塑料、纺织物中的至少一种。