[发明专利]一种具有双重光路隔离的微透镜阵列及其制备方法

说明书

本发明提供一种具有双重光路隔离的微透镜阵列及其制备方法，包括：第一层负性光刻胶的上表面形成若干呈阵列式排布的微型复眼透镜；设置于第一层负性光刻胶下表面上作为隔离层的Parylene薄膜；设置于Parylene薄膜下表面的黑色光刻胶层，黑色光刻胶层形成隔离阵列，且隔离阵列位于相邻两个微型复眼透镜之间，用以阻挡相邻光路之间串扰；设置于黑色光刻胶层外表面的第二层负性光刻胶第二层负性光刻胶作为基底；且第二层负性光刻胶填充于隔离阵列之间缝隙中，并覆盖于黑色光刻胶层表面上。本发明利用微纳加工制备具有阻挡相邻光路之间串扰问题的黑色光刻胶层和自身具有自书写能力的负性光刻胶，通过对入射光进行双重隔离从而实现高分辨率成像的性能。

技术领域

本发明涉及光学仿生复眼技术领域，具体地，涉及一种具有双重光路隔离的微透镜阵列及其制备方法。

背景技术

眼睛是自然界生物感知外界信息最重要的器官之一。昆虫的复眼具有视野宽广、灵敏度高、能探测快速移动目标等优点，引起了人们的广泛关注。复眼自然界中的复眼主要有两类。一类是可以避免光线串扰的并置型复眼，另一类是灵敏度较高的叠加型复眼。在并置型复眼中，每个光通道在光学上与邻近的光通道隔离，以避免叠加重影和杂散光造成的对比度降低，因此彼此之间没有串扰。晶状体和感光体构成了一个微透镜的单元。光通道由两个倾斜的透镜和一个光轴组成，每个微透镜吸收入射光，并通过光受体将光信号传递到昆虫的大脑，通过通道进行成像。主要的聚焦元件是位于角膜晶状体和横纹肌之间的晶体锥体。随着微米和纳米加工技术的快速发展，复眼的制造技术经历了从最初的波导自写到通过热回流等工艺实现先进的飞秒激光法的变化。复眼的直径从最初的几百微米到目前最小的5微米不等，更接近于自然界的复眼。人工仿生复眼在导航定位、数码相机、移动物体快速检测等方面的广泛应用。

目前基本上大多数仿生复眼透镜阵列的制备方法都没有考虑光路隔离，仅有的几篇文献中提及到光路隔离的方法。经对现有技术文献的检索发现，K.Kim,K.W.Jang,J.K.Ryu,and K.H.Jeong等人呢发表的“Biologically inspired ultrathin arrayedcamera for high-contrast and high-resolution imaging”，该文中提及的是利用多层的黑色光刻胶阻断常规的光刻胶之间的光路，但是只实现了相邻光路之间的隔离，并没有对复眼透镜内部的光路进行隔离。而且设计多层阻挡层增加了光刻的难度，容易出现对准问题。另外一种方法是利用黑色的材料进行3D打印带有通孔的模具。经对现有技术文献的检索发现，W.Osten,X.Cao,L.Dong,G.Situ,X.Wang,J.Luo,and Y.Guo等人发表的“Implementation and image processing of a multi-focusing bionic compoundeye,”该文中提及到的具有光路隔离的方法是将3D打印的通孔模具套在设计好的微透镜阵列。由于受到3D打印精度的限制，这种方法所设计的透镜的尺寸相比于自然界中复眼比较大而且还面临装配困难等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有双重光路隔离的微透镜阵列及其制备方法。

本发明第一个方面提供具有双重光路隔离的微透镜阵列的制备方法，包括按照以下步骤执行：

S1：制备表面具有呈阵列式排布的半球型凸起结构的基底模具；

S2：在所述基底模具的半球型凸起结构表面上涂覆PDMS(聚二甲基硅氧烷)层，以复制得到平面凹型PDMS透镜阵列；

S3：对所述平面凹形PDMS透镜阵列的凹型表面进行改性处理，使凹型表面由疏水变成亲水，之后在所述平面凹型PDMS透镜阵列的凹形表面旋涂第一层负性光刻胶，在所述第一层负性光刻胶的下表面形成呈阵列式分布的半球型凸起结构，再对所述第一层负性光刻胶进行固化；

S4：在固化后的所述第一层负性光刻胶的上表面沉积一层Parylene(聚对二甲苯)薄膜作为隔离层，之后在所述Parylene薄膜的上表面旋涂黑色光刻胶层；