一种反射式光学成像薄膜的制作方法

1.本实用新型涉及光学薄膜技术领域，具体涉及一种反射式光学成像薄膜。


背景技术：

2.莫尔成像系统是指利用微聚焦元件阵列作为采样工具对微图案阵列进行采样，其设计原理为：微透镜阵列层tr与微图案阵列层tb均周期排布，两者周期存在微小偏差，使得每个微透镜的位置相对每个微图案不断偏移，从而完成对整个微图案的采样，最后所有采样点经过放大拼接呈现莫尔像。
3.当微透镜阵列与微图案阵列对准时，此时莫尔成像系统的中心是微透镜采样微图案中心的位置，根据不动点理论也就是莫尔放大图案出现的位置。随着视角偏移，当微透镜由采样正下方的微图案中心变到采样相邻微图案中心时，不动点也就跳变了一个周期导致莫尔放大图案出现跳动，从而产生串扰。
4.同时，为增加莫尔像的对比度，需要通过纳米印刷技术，使用刮刀在微图案面凹槽中填充上有颜色的油墨，但只能填充一种颜色的油墨。然而除受制于颜色单一外，油墨的使用还存在以下几个缺点：第一，油墨印刷中残留的挥发性高分子有机物(voc)对环境具有污染和破坏并危害人体健康；第二，油墨残留在非图案凹槽结构区域，将导致薄膜污染与成像污垢。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种反射式光学成像薄膜，以解决莫尔成像易产生串扰且成像颜色单一的问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种反射式光学成像薄膜，包括微聚焦层、图案层、以及位于微聚焦层和图案层之间的基体层，所述微聚焦层包括复数周期排列的微透镜，所述图案层包括复数周期排列的微图案，所述基体层为聚合物薄膜；沿所述基体层厚度方向，所述图案层配置于基体层的一侧，所述微聚焦层配置于基体层的另一侧；所述微聚焦层与所述图案层相匹配，以使在视角范围内所述光学成像薄膜呈现上浮和/或下沉的所述微图案的放大影像；
7.所述微透镜表面镀有反射金属膜；所述微图案通过matlab编程切割成具有周期排列的线光栅。
8.进一步地，所述微透镜的焦距为所述基体层厚度的6倍。
9.进一步地，所述微图案应位于靠近人眼观察薄膜的一侧。
10.进一步地，所述成像薄膜的最大观察视角θ满足关系：
[0011][0012]
其中，n为光学成像薄膜折射率，t为微透镜阵列周期，d为光学成像薄膜厚度。
[0013]
进一步地，所述微透镜呈蜂窝周期排列，所述微透镜的占空比介于70%~90%。
[0014]
进一步地，所述微透镜的口径为80μm~150μm。
[0015]
进一步地，所述微图案的占空比为70%~90%。
[0016]
进一步地，所述微透镜的周期宽度与所述微图案的周期宽度存在差异。
[0017]
进一步地，所述聚合物薄膜为双向拉伸聚丙烯薄膜。
[0018]
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：通过在微透镜表面镀上金属反射膜，扩大了观察视角，避免了全视角内观察时出现的串扰；同时，通过编程软件将微图案切割成周期性的线光栅，光栅化的微图案阵列在自然光的衍射作用下，使莫尔像具有颜色，同时随着衍射角度不同，人眼看到的颜色不同，使莫尔像同时具有多种颜色，解决了使用油墨颜色单一、环境污染等问题。
附图说明
[0019]
图1为本实用新型一较佳实施方式的成像薄膜结构示意图；
[0020]
图2为本实用新型另一较佳实施方式的微图案光栅化的示意图；
[0021]
图3为本实用新型另一较佳实施方式的微透镜的示意图。
具体实施方式
[0022]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
[0023]
如图1所示，本实用新型实施方式的反射式光学成像薄膜包括微聚焦层101、图案层102、以及位于微聚焦层和图案层之间的基体层103，微聚焦层101包括复数周期排列的微透镜101a，图案层102包括复数周期排列的微图案102b，基体层103为聚合物薄膜；沿所述基体层103厚度方向，图案层102配置于基体层103的一侧，微聚焦层101配置于基体层103的另一侧；微聚焦层101与图案层102相匹配，以使在视角范围内所述光学成像薄膜呈现上浮和/或下沉的所述微图案的放大影像；
[0024]
其中，微透镜101a表面镀有反射金属膜，首先采用反射式结构可使光栅衍射分光效果不会被微透镜的汇聚作用所破坏，从而使得人眼观察成像薄膜时，看到彩色效果；其次，反射式成像结构相对透射式成像结构具有更大可视角。
[0025]
如图2所示，微图案102a通过matlab编程切割成具有周期排列的线光栅102b。
[0026]
在一些实施方式中，微透镜101a的焦距为基体层103厚度的6倍，以确保光学成像薄膜清晰成像。
[0027]
在一些实施方式中，微图案102b应位于靠近人眼观察薄膜的一侧，以使光学成像薄膜正常成像。
[0028]
在一些实施方式中，成像薄膜的最大观察视角θ满足关系：
[0029][0030]
其中，n为薄膜折射率，t为微透镜101a阵列周期，d为光学成像薄膜厚度。在相同膜厚下，反射式结构光学成像薄膜的焦距是透射式的6倍，因此反射式结构下的微透镜阵列周期t会比透射式大很多，从而扩大了观察视角，避免在全视角内观察时出现的串扰。
[0031]
在一些实施方式中，如图3所示，微透镜101a呈蜂窝周期排列，微透镜101a的占空
比介于70%~90%。
[0032]
在一些实施方式中，微透镜101a的口径为80μm~150μm。
[0033]
在一些实施方式中，微图案102b的占空比为70%~90%。
[0034]
在一些实施方式中，微透镜101a的周期宽度与微图案102b的周期宽度存在差异，以保证每个微透镜的位置相对于每个微图案不断偏移，从而完成对整个微图案的采样。
[0035]
在一些实施方式中，聚合物薄膜为双向拉伸聚丙烯薄膜，此薄膜具有较好的拉伸性以及与光刻胶有较好的粘附性，有利于微透镜阵列和微图案阵列通过纳米印刷工艺负载在薄膜上。
[0036]
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。


技术特征：
1.一种反射式光学成像薄膜，包括微聚焦层、图案层、以及位于微聚焦层和图案层之间的基体层，其特征在于，所述微聚焦层包括复数周期排列的微透镜，所述图案层包括复数周期排列的微图案，所述基体层为聚合物薄膜；沿所述基体层厚度方向，所述图案层配置于基体层的一侧，所述微聚焦层配置于基体层的另一侧；所述微聚焦层与所述图案层相匹配，以使在视角范围内所述光学成像薄膜呈现上浮和/或下沉的所述微图案的放大影像；所述微透镜表面镀有反射金属膜；所述微图案通过matlab编程切割成具有周期排列的线光栅。2.如权利要求1所述的一种反射式光学成像薄膜，其特征在于，所述微透镜的焦距为所述基体层厚度的6倍。3.如权利要求1所述的一种反射式光学成像薄膜，其特征在于，所述微图案应位于靠近人眼观察薄膜的一侧。4.如权利要求1所述的一种反射式光学成像薄膜，其特征在于，所述光学成像薄膜的最大观察视角θ满足关系：其中，n为光学成像薄膜折射率，t为微透镜阵列周期，d为光学成像薄膜厚度。5.如权利要求1所述的一种反射式光学成像薄膜，其特征在于，所述微透镜呈蜂窝周期排列，所述微透镜的占空比介于70%~90%。6.如权利要求1所述的一种反射式光学成像薄膜，其特征在于，所述微透镜的口径为80μm~150μm。7.如权利要求1所述的一种反射式光学成像薄膜，其特征在于，所述微图案的占空比为70%~90%。8.如权利要求1所述的一种反射式光学成像薄膜，其特征在于，所述微透镜的周期宽度与所述微图案的周期宽度存在差异。9.如权利要求1所述的一种反射式光学成像薄膜，其特征在于，所述聚合物薄膜为双向拉伸聚丙烯薄膜。

技术总结
本实用新型提供了一种反射式光学成像薄膜，包括微聚焦层、图案层、以及位于微聚焦层和图案层之间的基体层，所述微聚焦层包括复数周期排列的微透镜，所述图案层包括复数周期排列的微图案，所述基体层为聚合物薄膜；沿所述基体层厚度方向，所述图案层配置于基体层的一侧，所述微聚焦层配置于基体层的另一侧；所述微聚焦层与所述图案层相匹配，以使在视角范围内所述光学成像薄膜呈现上浮和/或下沉的所述微图案的放大影像；所述微透镜表面镀有反射金属膜；所述微图案通过MATLAB编程切割成具有周期排列的线光栅。本成像薄膜采用反射式成像结构，扩大视场避免串扰，同时光栅化的微图案可使莫尔像呈彩色，解决了采用油墨颜色单一化及污染等问题。污染等问题。污染等问题。


技术研发人员：蔡福鑫
受保护的技术使用者：南通智能感知研究院
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/2/25