[發(fā)明專利]一種光學成像薄膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910025423.8
• 申請日: 2009-03-04
• 公開（公告）號: CN101526672A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 樓益民;申溯;王輝;陳林森
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州蘇大維格光電科技股份公司;蘇州大學;浙江師范大學
• 主分類號: G02B27/09
• 分類號: G02B27/09
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陶海鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于光學成像的器件，具體涉及一種多層薄膜結(jié)構(gòu)的光學成像器件，可以實現(xiàn)對物體的放大成像、縮小成像、一比一成像等功能；還適合與現(xiàn)有的光學系統(tǒng)或者光電顯示器件相互集成。

背景技術(shù)

微型化和集成化是當前各種光電子器件及產(chǎn)品的重要發(fā)展趨勢。常見的如：拍照手機、數(shù)碼相機、筆記本電腦、電子詞典、MP3、MP4等消費電子產(chǎn)品的體積和重量都越來越小，甚至出現(xiàn)了超薄、超輕的迷你型產(chǎn)品。但是，隨著這類產(chǎn)品的不斷集成化和微型化，其體積和重量將受到各種元器件的物理尺寸的限制。其中，光學成像組件(如：成像透鏡組等)和光電顯示器件(如：LCD等)是其進一步微型化的主要瓶頸。普通光學成像組件的進一步微型化受到了衍射現(xiàn)象和機械固定裝置的限制。而光電顯示器件的進一步小型化則受到了人們的觀察需求的限制。過小的顯示系統(tǒng)不但無法滿足人們的觀察需求，而且容易造成視覺疲勞，中老年人對此更是無法接受。

非球面光學系統(tǒng)和折、衍混合結(jié)構(gòu)光學系統(tǒng)的發(fā)明和應用，使得光學系統(tǒng)的體積和重量得到了一定程度的減小。但是，相對于現(xiàn)代光電子器件及其系統(tǒng)的集成化和微型化的發(fā)展需求，還是存在著體積大、質(zhì)量重、結(jié)構(gòu)復雜、制作成本高，等缺點。

高分辨率光電顯示器件的出現(xiàn)，雖然提高了圖像顯示的清晰度，但是其圖像顯示面積還是受到了顯示器件本身和系統(tǒng)邊界的限制，并不能解決大幅面圖像顯示需求和系統(tǒng)微型化之間的矛盾。

為克服系統(tǒng)進一步微型化的瓶頸，需要尋找新的技術(shù)途徑。美國專利(U.S.Patent?RE?28，162)以及文獻(Appl.Opt.18：477-484，1979)采用一對馬賽克狀的光學陣列元件，較大幅度地減小了復印機、掃描儀等儀器的光學系統(tǒng)的體積，但是這些光學系統(tǒng)的厚度還是在十厘米左右的量級。美國專利(U.S.Patent4,630,902)利用一對復眼透鏡和機械裝置實現(xiàn)了一套放大率可調(diào)的成像系統(tǒng)，但是其機械結(jié)構(gòu)復雜而且體積較大。美國專利(U.S.Patent?5,796,522)、(U.S.Patent?5,822,125)、(U.S.Patent?5,812,322)、(U.S.Patent?6,057,538)利用微透鏡陣列設計了一種照相物鏡，一定程度上減小了照相機的體積。美國專利(U.S.Patent?5,973,844)利用多層折射透鏡陣列和衍射光柵陣列等陣列元件設計了一套成像系統(tǒng)，有利于光學系統(tǒng)體積的進一步減小。但是其衍射光柵陣列元件制作工藝復雜，成本高，而且存在色散和衍射效率隨光波長變化等問題。文獻(Appl.Opt.42：6838-6845，2003)等進一步優(yōu)化了基于微透鏡陣列的一比一成像系統(tǒng)。美國專利(U.S.Patent?7,009,773?B2)及文獻(Opt.Lett.29：709-711?2004)利用一對透鏡陣列和一個孔徑光闌組成的成像系統(tǒng)，減小了頭盔顯示器的體積和質(zhì)量，并提高了頭盔顯示的視角。但是該系統(tǒng)受到了雜散光的干擾，成像質(zhì)量不高，而且無法方便有效地與現(xiàn)有的系統(tǒng)進行集成。中國專利公開(CN?1804732)、(CN?1584752A)，以及中國專利(ZL?02144346.7)、(ZL02158350.1)、(ZL?00101925.2)、(ZL?01120202.5)、(ZL?01139308.4)、(ZL02104510.0)等利用棒狀梯度折射率透鏡陣列改進了復印機、掃描儀的成像系統(tǒng)，提高了成像質(zhì)量。但是該種透鏡陣列的制作工藝相對復雜，且成本高。中國專利公開的(CN?1641478)利用化學方法制備的超微球結(jié)構(gòu)薄膜提高了投影顯示屏的性能。

顯然，尋求體積更小，質(zhì)量更輕的光學成像器件，是本領(lǐng)域技術(shù)人員研究的焦點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種體積小、質(zhì)量輕的光學成像薄膜，能成放大像、縮小像或等大的像，以大幅降低傳統(tǒng)光學系統(tǒng)的體積和重量。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種光學成像薄膜，包括成像元件和遮光元件，所述成像元件和遮光元件為薄膜結(jié)構(gòu)，所在的平面相互平行，其中，所述成像元件包括至少兩層微透鏡陣列，所述遮光元件包括位于成像系統(tǒng)的入瞳或出瞳位置的孔徑光闌陣列，每一孔徑光闌與各微透鏡陣列中的對應的微透鏡單元構(gòu)成一個成像通道，各成像通道符合綜合成像條件，在所述由成像元件和遮光元件構(gòu)成的薄膜結(jié)構(gòu)的至少一個表面上，涂布有粘接層。