[发明专利]一种复眼微透镜阵列及其制备方法

说明书

本发明属于复眼微透镜领域，并公开了一种复眼微透镜阵列及其制备方法，该制备方法包括在洁净基板上制备复眼基底微透镜阵列；然后将聚合物溶解于易挥发的溶剂中配置聚合物溶液，将其浇注在带有复眼基底微透镜阵列的基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；将基板放置在密闭容器中静置一段时间，待溶剂完全挥发后，在该复眼基底微透镜阵列表面获得呈三维蜂窝状的有序多孔结构并制备复眼微透镜，从而制得所述复眼微透镜阵列。本发明能够实现复眼微透镜阵列的快速、低成本制备，同时能够满足仿生复眼的形状、直径和冠高的高度可控。

技术领域

本发明属于复眼微透镜领域，更具体地，涉及一种复眼微透镜阵列及其制备方法。

背景技术

近年来，苍蝇、飞蛾等昆虫的复眼结构启发了科研工作者们多尺度微透镜的设计灵感。每只昆虫复眼由几千到上万只小眼组成，体积小、灵敏度高、可测速、具有几乎360°的观测视角和高精度的分辨能力，可应用于相机、军用雷达探测器、精确制导、红外探测等视觉系统和照明系统，在国防、医疗和商用等领域具有极其广阔的应用前景。仿生复眼结构应用在OLED等光电子器件上，具有能够实现大视场、提高光提取效率等优点；其应用于显微镜、商业相机等成像设备与军用雷达等探测器的视觉系统时，与鱼眼镜头、旋转相机、反射折射镜头等传统实现宽视角的方法相比可以避免失真，成像质量更好，灵敏度更高，而且尺寸小、结构简单；而将其应用于光源照明时，可提高亮度与照射均匀性，提高光线利用率。

复眼微透镜阵列的制备方法可分为直接加工法、模板法和变形法。其中，直接加工法通过多轴激光束或精密刀具等在曲面透镜基底上直接制造微透镜阵列，需要专用制造设备，成本高、工艺复杂；模板法利用纳米压印制作具有亚波长微结构的聚碳酸酯柔性模板，利用热挤压通过微孔阵列硅模板形成聚碳酸酯复眼微透镜阵列，所形成的仿复眼微透镜图案均匀性佳，然而模板的制作成本高，灵活性较差；变形法利用电场、磁场、气压等方式将平面微透镜阵列变形为曲面复眼微透镜阵列，需要使用特殊材料或制备特殊辅助结构，工艺过程复杂，精度可控性较差。

同时，目前大多数仿生复眼为仿苍蝇复眼圆形基底球面型微透镜，复眼基底微透镜直径为3～6mm，冠高为1～3mm，复眼微透镜直径为20～60μm，冠高为8～25μm，存在复眼微透镜占空比较低，复眼数量少，光信息接收效率低等问题，造成部分视场损失，产生球面像差。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复眼微透镜阵列及其制备方法，其中通过利用静态呼吸图法等方法制备微透镜，可以实现复眼微透镜阵列尺寸和形状的高度可控，相应的可有效解决复眼微透镜阵列占空比较低、复眼数量少的问题，同时还具备制备快速、低成本的优势，因而尤其适用于制备复眼微透镜阵列的应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种复眼微透镜阵列的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：

(a)在洁净基板上制备复眼基底微透镜阵列；

(b)将聚合物溶解于易挥发的溶剂中配置聚合物溶液，将其浇注在步骤(a)获得的带有复眼基底微透镜阵列的基板上，通过旋涂形成一层均匀的聚合物薄膜；

(c)将步骤(b)获得的带有复眼基底微透镜阵列和聚合物薄膜的基板放置在密闭容器中静置一段时间，待溶剂完全挥发后，在该复眼基底微透镜阵列表面获得有序多孔结构，作为复眼微透镜的基底；

(d)在步骤(c)获得的具备有序多孔结构的复眼基底微透镜阵列上制备复眼微透镜，从而制得所述复眼微透镜阵列。

作为进一步优选地，所述步骤(a)中基板优选为玻璃板、硅基板、柔性基板或光电器件；制备复眼基底微透镜阵列的方法包括光刻胶热熔法、纳米压印法、光刻法、离子束刻蚀法、电喷印法或静态呼吸图法。

作为进一步优选地，所述步骤(a)中制备复眼基底微透镜阵列和步骤(d)中制备复眼微透镜的材料优选为环氧树脂、透明光固化类材料或热固化类材料。