基于微细加工技术的微透镜阵列制备(2)
参考文献 33
附录 34
1 绪论
我们从微透镜阵列的研究背景和发展现状以及它的发展趋势等几点展开本课题的论述。
1.1 微透镜阵列研究背景
微光学是光学系统的一个分支。随着MEMS技术的发展，微光学器件也朝着高度集成的方向发展，微光学透镜作为微光学系统中最重要的器件之一，被广泛应用于军事、医疗、工业、天文、交通等重要领域。以往的传统工艺制作的透镜体积较大，结构复杂，已经不能满足现在工艺的要求，而缩小透镜尺寸制备出的微透镜和微透镜阵列已经成为当今光学集成发展的潮流。微透镜的尺寸只有几百微米甚至几微米，肉眼难以分辨，只有利用光学显微镜、电子扫描电镜（SEM）等仪器才能观察清楚。相同的透镜按照一定周期排列在一个平面上就形成了透镜阵列，普通透镜阵列的光学性质是单独一个透镜的组合功能[1]。微透镜阵列有着众多的功能及优点。例如微透镜阵列可以增大手术显微镜的出瞳直径，拓宽了显微镜的视野范围；微透镜阵列还可以实现光束的分割和叠加，可以达到光束均匀化的目的；还可以实现仿昆虫复眼结构，增大光学视角以及实现多景深的全景成像。
在现如今三文成像技术刚出现就受到了广泛的关注，由于其感染力强，效果逼真，在娱乐、军事、科研等领域成为关注对象。现阶段的三文信息信息采集多是通过多个设备进行，在不同视点间二文图像间的的差异反映空间的三文信息，由于其必须要通过多个采集设备，所以对使用环境要求很高，并且图形后期处理的数据很庞大。最早在1908年，Lippmann提出集成摄影术，就是利用微透镜阵列进行空间三文信息的采集和重建，微透镜阵列能够实现多通道成像，同时由于其体积小、重量轻、便于集成等优点[2]，非常利于采集设备便携化的实现，利用微透镜对空间场景进行成像，可以看做微透镜对空间光线进行编码，再通过计算成像对编码信息进行计算，我们就能够得到空间的三文信息。近期热门并轰动摄影界的光场相机就是利用微透镜阵列的计算成像。一般相机是以主镜头捕捉光线，再聚焦在镜头或感光器上，所有光线汇集成相片上的小点来显示成像，光场相机在主镜头和感光器之间有一个布满9万个透镜的微透镜阵列，每个微透镜接收由主镜头而来的光线，再传送到感光器，感光器解析出聚焦的光线并将光信号转换成电信号，以数码方式记录下，利用相机内置软件操作，追踪每条光线在不同距离的影像上的落点，经过数码重新对焦，便能拍出可调节的照片[3]。而且光场相机与传统相机不同的是，减小了镜头孔径和景深，用微透镜阵列调控额外光线，具有多影像景深形式，感光器再接收传来的微小次级影像，既保持了传统相机大孔径增加的光度，同时减少了拍照时间，不用牺牲景深及影像清晰度。
1.2 微透镜阵列研究现状和发展趋势
1.3 制备微透镜阵列的MEMS技术简介
制备微透镜阵列的微细加工技术我们称之为MEMS技术。MEMS全称（Micro Electro Mechanical Systems）即微机电系统，这个概念始于20世纪80年代，属于多交叉类新领域，属于关键尺度在纳米和微米之间的微电子与机械的集合体加工技术。它将传感、处理与执行融为一体，是集微型机构、传感器信号处理、控制等功能于一体的系统。微机电系统与传统的机械电子直接微型化不同，它在材料、设备、结构以及工作原理等方面都超出了传统的机械加工和电子的概念，真正实现了微机械与微电子融合一起的系统[7]。
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