研究人员设计出新型微透镜阵列可实现环景影像

美国威斯康辛大学-麦迪逊分校的研究人员设计出一款生物启发的微透镜阵列，可实现环景影像。他们的灵感来自于观察昆虫的复眼——这种特性让昆虫得以有广大的视野，例如有些蜻蜓甚至可达到360°的环景视野。

多摄影机的圆顶结构通常用于在固定的宏观层次上实现较大视野。然而，研究人员在此着眼于在软性薄膜上制造微米级透镜阵列，因为其曲率同时决定了透镜的视野及其聚焦深度。

为了能够在薄至100微米的软性聚合物薄膜上打造微透镜，研究人员们选择平坦的菲涅耳波带片（FZP）配置，透过同心衍射屏障使光聚焦，而在通过边缘时弯曲光路，取代传统光学透镜（具有多层不同折射率）依靠折射控制光路的方式。

在威斯康辛大学-麦迪逊分校电子与电脑工程系教授Hongrui Jiang的带领下，研究人员们打造出一款间距为500微米的10x10 FZP微透镜阵列，每个透镜的直径约为450微米。整个阵列的尺寸约为5x5毫米。

他们一开始先在350微米厚的硅晶圆上采用各种微影与蚀刻步骤，准备生长硅纳米线（FZP同心光阻环的黑硅）；接着，研究人员们以100微米厚的PDMS层涂布晶圆，然后再用干式蚀刻过程移除晶圆背面的硅晶，因而有效地取得内部嵌入FZP的软性透明聚合物薄膜。

图1.形成FZP(a,b)暗区的硅纳米线，他们可像同心环一样嵌入于PDMS矩阵(c)中形成FZP(d)。完整的阵列可加以弯曲与拉伸(e,f)。

微型的透镜阵列可加以弯曲与拉伸形成各种不同的配置，从而扩大整体视野(透过相邻透镜密合所取得的影像)，或在中心透镜随弯曲动作来回移动时改变聚焦深度。

图2.圆柱形的布局配置，让研究人员们得以实现170°的视野