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1、10申请公布号CN104076416A43申请公布日20141001CN104076416A21申请号201310545548X22申请日20131106201306557220130327JPG02B3/00200601G02B27/22200601B29D11/0020060171申请人富士施乐株式会社地址日本东京72发明人安田晋清水敬司74专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人顾红霞何胜勇54发明名称透镜阵列及其制造方法57摘要本发明公开一种透镜阵列及其制造方法，该透镜阵列包括多个透镜；其中，每个透镜具有第一方向上的曲率和第二方向上的曲率，所述第二方向不同于所述第一。
2、方向，所述第一方向上的曲率和所述第二方向上的曲率彼此不同。30优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书6页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图4页10申请公布号CN104076416ACN104076416A1/1页21一种透镜阵列，包括多个透镜；其中，每个透镜具有第一方向上的曲率和第二方向上的曲率，所述第二方向不同于所述第一方向，所述第一方向上的曲率和所述第二方向上的曲率彼此不同。2根据权利要求1所述的透镜阵列，其中，所述第一方向和所述第二方向彼此大致正交。3根据权利要求1所述的透镜阵列，其中，所述透镜的形状选自多边形、圆形和椭圆形。4根据。
3、权利要求1所述的透镜阵列，其中，所述透镜的散焦量是短焦距的20以下。5根据权利要求1所述的透镜阵列，其中，所述透镜的散焦量是长焦距的15以下。6根据权利要求1所述的透镜阵列，其中，所述透镜的散焦量是短焦距的10以下。7根据权利要求1所述的透镜阵列，其中，所述透镜的散焦量是长焦距的5以下。8一种制造透镜阵列的方法，包括形成基板，其中形成透镜周边的第一部分的第一分隔壁的高度与形成透镜周边的第二部分的第二分隔壁的高度彼此不同；以及将聚合物填充到所述基板上的所述第一分隔壁和所述第二分隔壁包围的区域中。9根据权利要求8所述的制造透镜阵列的方法，其中，构成所述透镜阵列的各透镜具有第一方向上的曲率和第二方向。
4、上的曲率，所述第二方向不同于所述第一方向，所述第一方向上的曲率和所述第二方向上的曲率彼此不同。10根据权利要求9所述的制造透镜阵列的方法，其中，所述透镜阵列具有彼此大致正交的所述第一方向和所述第二方向。11根据权利要求8所述的制造透镜阵列的方法，其中，所述透镜的形状选自多边形、圆形和椭圆形。12一种制造透镜阵列的方法，包括形成基板，其中所述透镜阵列上的各透镜的形状是矩形或椭圆形，并且形成各透镜周边的分隔壁的高度是相同的；以及通过将聚合物填充到所述基板上的所述分隔壁包围的区域中来形成透镜。13根据权利要求12所述的制造透镜阵列的方法，其中，构成所述透镜阵列的各透镜具有第一方向上的曲率和第二方向上。
5、的曲率，所述第二方向不同于所述第一方向，所述第一方向上的曲率和所述第二方向上的曲率彼此不同。14根据权利要求13所述的制造透镜阵列的方法，其中，所述透镜阵列具有彼此大致正交的所述第一方向和所述第二方向。权利要求书CN104076416A1/6页3透镜阵列及其制造方法技术领域0001本发明涉及透镜阵列及其制造方法。背景技术0002JPA2005242109（专利文献1）公开了一种方法，利用该方法可以容易并且非常精确地制造高度特别低的微透镜，从而使得形状上的变化减小。在该方法中，在透明基板上以预定形状形成图案化的透明树脂层，树脂从其周围吸收溶解树脂的溶剂，从而树脂具有流动性，以至于树脂表面因为表面。
6、张力而呈凸出形，然后将溶剂干燥化以将树脂的凸出形部分形成为透镜。0003专利文献1JPA2005242109发明内容0004本发明的一个目的是提供一种可以在一个透镜阵列上进行三维显示并显示变换图像的透镜阵列以及制造该透镜阵列的方法。0005根据本发明的第一方面，提供一种透镜阵列，所述透镜阵列包括0006多个透镜；0007其中，每个透镜具有第一方向上的曲率和第二方向上的曲率，所述第二方向不同于所述第一方向，所述第一方向上的曲率和所述第二方向上的曲率彼此不同。0008根据本发明的第二方面，提供根据第一方面所述的透镜阵列，其中，所述第一方向和所述第二方向彼此大致正交。0009根据本发明的第三方面，提。
7、供根据第一方面所述的透镜阵列，其中，所述透镜的形状选自多边形、圆形和椭圆形。0010根据本发明的第四方面，提供根据第一方面所述的透镜阵列，其中，所述透镜的散焦量是短焦距的20以下。0011根据本发明的第五方面，提供根据第一方面所述的透镜阵列，其中，所述透镜的散焦量是长焦距的15以下。0012根据本发明的第六方面，提供根据第一方面所述的透镜阵列，其中，所述透镜的散焦量是短焦距的10以下。0013根据本发明的第七方面，提供根据第一方面所述的透镜阵列，其中，所述透镜的散焦量是长焦距的5以下。0014根据本发明的第八方面，提供一种制造透镜阵列的方法，包括0015形成基板，其中形成透镜周边的第一部分的第。
8、一分隔壁的高度与形成透镜周边的第二部分的第二分隔壁的高度彼此不同；以及0016将聚合物填充到所述基板上的所述第一分隔壁和所述第二分隔壁包围的区域中。0017根据本发明的第九方面，提供根据第八方面所述的制造透镜阵列的方法，其中，构成所述透镜阵列的各透镜具有第一方向上的曲率和第二方向上的曲率，所述第二方向不同说明书CN104076416A2/6页4于所述第一方向，所述第一方向上的曲率和所述第二方向上的曲率彼此不同。0018根据本发明的第十方面，提供根据第九方面所述的制造透镜阵列的方法，其中，所述透镜阵列具有彼此大致正交的所述第一方向和所述第二方向。0019根据本发明的第十一方面，提供根据第八方面所。
9、述的制造透镜阵列的方法，其中，所述透镜的形状选自多边形、圆形和椭圆形。0020根据本发明的第十二方面，提供一种制造透镜阵列的方法，包括0021形成基板，其中所述透镜阵列上的各透镜的形状是矩形或椭圆形，并且形成各透镜周边的分隔壁的高度是相同的；以及0022通过将聚合物填充到所述基板上的所述分隔壁包围的区域中来形成透镜。0023根据本发明的第十三方面，提供根据第十二方面所述的制造透镜阵列的方法，其中，构成所述透镜阵列的各透镜具有第一方向上的曲率和第二方向上的曲率，所述第二方向不同于所述第一方向，所述第一方向上的曲率和所述第二方向上的曲率彼此不同。0024根据本发明的第十四方面，提供根据第十三方面所。
10、述的制造透镜阵列的方法，其中，所述透镜阵列具有彼此大致正交的所述第一方向和所述第二方向。0025根据第一方面、第四方面至第七方面、第九方面和第十三方面所述的透镜阵列，可以在一个透镜阵列上进行三维显示并显示变换图像。0026根据第二方面、第十方面和第十四方面所述的透镜阵列，可以在与执行三维显示的角度正交的方向上显示变换图像。0027根据第八方面所述的制造透镜阵列的方法，可以制造如下的透镜阵列能在一个透镜阵列上进行三维显示并显示变换图像。0028根据第三方面和第七方面所述的制造透镜阵列的方法，可以制造如下的透镜阵列能在一个透镜阵列上进行三维显示并显示变换图像，并且各个透镜的形状是多边形、圆形和椭圆。
11、形中任一者。0029根据第十二方面所述的制造透镜阵列的方法，可以制造如下的透镜阵列能利用分隔壁高度相同的基板在一个透镜阵列上进行三维显示并显示变换图像，分隔壁形成各个透镜的周边。附图说明0030下面将基于如下附图详细地描述本发明的示例性实施例，其中0031图1A至图1D是示出透镜的实例的说明图，该透镜在竖直方向上的曲率不同于其在水平方向上的曲率；0032图2A和图2B是示出3D以及变换的原理的说明图；0033图3A至图3D是示出透镜阵列的制造方法的实例的说明图；0034图4是示出透镜阵列的制造方法的实例的流程图；0035图5A至图5C是示出正方形单元透镜的实例的说明图；0036图6A至图6D是。
12、示出矩形单元透镜的实例的说明图；0037图7A至图7C是示出圆形单元透镜的实例的说明图；以及0038图8A至图8D是示出椭圆形单元透镜的实例的说明图。说明书CN104076416A3/6页5具体实施方式0039首先，在描述示例性实施例之前将描述优选技术。该描述是为了使示例性实施例容易理解。0040迄今为止，在使用透镜阵列的显示方法中，不可能在单片显示媒介上共存地进行三维显示（下面也称为3D）和变换（CHANGING）。00413D和变换是如下显示手段在透镜阵列的表面上布置构造为包括多个图像的复合图像。向观察者呈现构成复合图像的各图像的条件使得两种手段之间存在差异。图2A和图2B是示出3D以及变。
13、换的原理的说明图。如图2A所示，3D通过使左眼和右眼分别辨识具有视差的两个图像（图2A中的视差图像220A和视差图像230A）来描绘立体效果（感知深度）。当观察角度变化时，左眼和右眼进一步辨识不同的一对视差图像，从而表现出运动视差和立体效果。另一方面，如图2B所示，因为变换使得左眼和右眼辨识同一图像（图2B中的图像220B），因此不可能表现出立体效果。然而，可以通过改变观察角度来改变待辨识的整个图像。3D和变换之间的这种差异的主要因素是透镜的焦距的差异。一般来说，具有长焦距的透镜（透镜曲率小）被用于3D，具有短焦距的透镜（透镜曲率大）被用于变换。焦距越长，图像变化时的观察角度越小。曲率是曲率半。
14、径的倒数，而焦距与曲率半径成比例。0042在透镜方法中，图像仅仅在一个方向（要么是水平方向，要么是竖直方向）上变化，从而只能实现变换和3D之中的一者。0043在集成摄像法（IP法）中使用二维透镜阵列。各单元透镜具有一个焦距。在该IP法中，尽管水平方向和竖直方向的图像可以变化，因为存在一个焦距，图像在任意方向上同时变化。因为在现有技术中需要针对变换的图像变化角度不同于针对3D的图像变化角度，即使在IP法中也只能实现变换和3D中的一者。0044下面将参照附图描述各示例性实施例的优选实例。0045作为可以在一个透镜阵列上进行三维显示和显示变换图像的透镜阵列，将描述如下透镜阵列构成透镜阵列的各透镜的第。
15、一方向上的曲率不同于与第一方向不同的第二方向上的曲率。上述第一方向和第二方向例如是彼此大致正交的方向。例如，在从上方（头顶方向）观察透镜的情况下，一个方向是水平方向，另一个方向是竖直方向。除了彼此大致正交之外，上述第一方向和第二方向可以具有大约45度或类似角度。0046图1A至图1D是示出透镜的实例的示意图，该透镜在竖直方向上的曲率不同于其在水平方向上的曲率。图1A示出透镜阵列的切断面（水平方向）的实例。图1C示出透镜阵列的切断面（竖直方向）的实例。也就是说，图中示出的是从一个透镜阵列截取的切断面，这些切断面是沿着穿过以列（直线）布置的单元透镜的中心的水平方向和竖直方向切断的。图1B的实例示出。
16、图1A示例的透镜阵列之中的一个透镜（也称为单元透镜）的切断面（水平方向）。图1D的实例示出图1C示例的透镜阵列之中的一个单元透镜的切断面（竖直方向）。以这种方式，当从水平方向观察单元透镜100A时切断面的单元透镜的端部处分隔壁110A的高度（HA）不同于从竖直方向观察时切断面的单元透镜100B的端部处分隔壁110B的高度（HB）。因此，一个透镜在彼此大致正交的方向上具有不同的曲率，也就是说，单元透镜中焦距是变化的。此外，由于切断面穿过同一单元透镜的中心，因此该单元透镜具有一致的高度。在该实例中，图1B示出用于变换的曲率（曲率是大的），而图1D示出用于3D的曲率（曲率是小的）。也就是说，透镜阵列。
17、构造成包括如下单元透镜该单元透镜在至少彼此大致正说明书CN104076416A4/6页6交的方向上具有不同的焦距。可以在单片显示媒介上显示3D和变换图像。例如，作为单元透镜的形状，存在矩形透镜（正方形透镜）阵列、椭圆形透镜阵列等。当然，透镜阵列内的各单元透镜具有相同的形状。0047接下来描述制造上述透镜阵列的方法。主要存在如下两种方法。0048（1）利用模具制造0049例如，通过利用模具的诸如注塑成型等现有技术来执行制造。0050模具例如是用于透镜阵列的模具，曲率不同的上述单元透镜以格子形式布置在透镜阵列上。0051（2）通过分隔壁旋转方法制造0052分隔壁形成为在结构上具有格子形式。下面将参。
18、照图3A至图3D和图4描述主要用于正方形透镜的制造方法。图3A至图3D是示出透镜阵列的制造方法的实例的说明图。图4是示出透镜阵列的制造方法的实例的流程图。0053在步骤S402中，如图3A的实例所示在一个方向（竖直方向）上形成分隔壁。也就是说，通过利用刀片310在竖直方向上切割沟槽（沟槽320、330、340等）在透明聚合物制成的基板300上形成分隔壁（分隔壁322、324、332、334、342、344等）。0054另外，基板300和刀片310可以相对于彼此移动（基板300和刀片310之中的一者或两者移动）。也就是说，可以通过在基板300上滑动刀片310，或者通过使刀片310按压基板300来。
19、形成分隔壁（下同）。0055在步骤S404中，如图3B的实例所示形成正方形开口。也就是说，在与步骤S402不同的方向上形成分隔壁。通过利用刀片310在水平方向上切割沟槽（沟槽370、380等）在透明基板300上形成分隔壁（分隔壁372、374、382、384等）。例如，分隔壁344、352、374和382形成一个正方形开口。0056另外，将水平方向的分隔壁的高度控制为与竖直方向的分隔壁的高度不同。也就是说，制造出如下基板300形成透镜阵列上的各个透镜的周边的第一部分的第一分隔壁（这里为竖直方向的分隔壁）的高度不同于形成各个透镜的周边的第二部分的第二分隔壁（这里为水平方向的分隔壁）的高度。具体地。
20、说，通过刀片310在基板300上的切割深度（刀片310的压力）来控制分隔壁的高度。0057此外，在步骤S404中，通过相对于基板300移动刀片310来形成分隔壁。然而，也可以通过利用具有正方形开口的刀片（模具）按压基板来形成分隔壁。在该情况下，由于分隔壁在高度上彼此不同，由四个刀片形成的全部刀片的长度在水平方向和竖直方向上彼此不同。0058除了正方形开口之外，刀片的形状当然可以包括多边形开口（例如，矩形（在纵向和横向上长度彼此不同的四边形）、六边形等）、圆形开口、椭圆形开口等。此外，透镜的形状（开口）表示被第一分隔壁和第二份隔壁包围的区域的形状。在矩形的情况下，由于分隔壁在高度上彼此不同，由四。
21、个刀片形成的全部刀片的长度在水平方向和竖直方向上彼此不同。在六边形的情况下，由六个刀片形成的全部刀片的长度在三条连续边上的刀片和另外三条连续边上的刀片之间彼此不同。因此，三条连续边上的分隔壁的高度不同于另外三条连续边上的分隔壁的高度。在圆形和椭圆形的情况下，如下面参照图7A至图7C和图8A至图8D所述，使用刀片使得在彼此大致正交的位置处分隔壁的高度不同。说明书CN104076416A5/6页70059此外，特别地，如果各单元透镜的形状是矩形或椭圆形，如下面参照图6A至图6D和图8A至图8D所述，由于分隔壁可以在高度上彼此相同，与各边（周边）对应的刀片的高度可以相同。0060在步骤S406中，如。
22、图3C的实例所示，通过聚合物滴落装置396来排出液体聚合物。利用液体聚合物（聚合物326、336、346、356等）填充由第一分隔壁（分隔壁322、324、332、334、342、344等）和第二分隔壁（分隔壁372、374、382、384等）所包围的区域（这里为正方形）。也就是说，将作为透镜材料的聚合物336滴到由基板300上形成的分隔壁所包围的孔中。由具有透镜形状的聚合物326、336、346、356等通过液体聚合物的表面张力来形成阵列。此时，液体聚合物可以是紫外线（UV）可固化聚合物或热熔性聚合物。UV可固化聚合物代表作为对紫外线光能的反应从液体化学地变为固体的合成聚合物。对于热熔性聚合。
23、物，可以使用丙烯酸聚合物或环氧聚合物。具体地说，对于丙烯酸聚合物，例如可以是NORLANDPRODUCTSINC（诺兰产品公司）制造的NOA61（粘度300CPS）和NOA65（粘度1200CPS）；对于环氧聚合物，例如可以是AZELECTRONICMATERIALSMANUFACTURINGCO,LTD（AZ电子材料制造有限公司）制造的3553（粘度1000CPS）。在本示例性实施例中使用NOA61。0061在步骤S408中，如下面参照图3D的实例所述，通过UV光源398的UV照射来执行固化处理。也就是说，通过执行聚合物的固化处理来形成各个透镜。当然，液体聚合物处于固化状态从而是透明的。00。
24、62此外，使用模具的制造方法适用于大量生产同一种透镜阵列，而分隔壁旋转方法适用于定制生产满足用户需求条件的透镜阵列。0063图5A至图5C是示出具有正方形形状的单元透镜的实例的说明图。在正方形透镜中，示出竖直方向的分隔壁的高度不同于水平方向的分隔壁的高度。也就是说，图5A示出从上方（头顶方向）看到的透镜的形状，图5B和图5C分别示出切断面510和切断面520的形状。因为分隔壁的高度彼此不同，切断面510中的曲率不同于切断面520中的曲率。0064图6A至图6D是示出具有矩形形状的单元透镜的实例的说明图。在矩形透镜中，示出竖直方向的分隔壁的高度不同于水平方向的分隔壁的高度，以及分隔壁的高度在竖直。
25、方向和水平方向上彼此相同。也就是说，图6A示出从上方（头顶方向）看到的透镜的形状，图6B和图6C分别示出切断面610和切断面620的形状。竖直轴线的长度不同于水平轴线的长度，分隔壁的高度彼此不同。因此，切断面610中的曲率不同于切断面620中的曲率。图6B和图6D示出分隔壁的高度在竖直方向和水平方向上彼此相同。然而，竖直轴线的长度不同于水平轴线的长度。因此，切断面610的曲率不同于切断面620的曲率。这样，在各单元透镜具有矩形形状的情况下，即使分隔壁具有一致的高度，竖直方向上的曲率也不同于水平方向上的曲率。然而，因为透镜的曲率决定于透镜的长宽比，设计的灵活度也是小的。为了积极地控制透镜的两个曲。
26、率，优选地分隔壁的高度彼此不同，从而控制透镜的两个曲率。0065图7A至图7C是示出具有圆形形状的单元透镜的实例的说明图。在圆形透镜中，在圆周上的分隔壁的高度不是一致的。也就是说，图7A示出从上方（头顶方向）看到的透镜的形状，图7B和图7C分别示出切断面710和切断面720的形状。因为分隔壁的高度彼此不同，切断面710的曲率不同于切断面720的曲率。0066透镜的分隔壁的高度可以连续地变化。例如，分隔壁的高度可以在切断面710（水平方向）处最大，分隔壁的高度可以在切断面720（竖直方向）处最小，从而高度连续地变化。说明书CN104076416A6/6页8另外，透镜的圆周可以分割为四个相等的部分。
27、（在围绕切断面710的中心向上和向下45度处分割），从而使分隔壁在高度上彼此不同。具体地说，相对的分隔壁可以具有相同的高度，使得相邻的分隔壁在高度上彼此不同。这同样适用于具有椭圆形形状的透镜的情况。0067图8A至图8D是示出具有椭圆形形状的单元透镜的实例的说明图。在椭圆形透镜中，示出长轴方向的分隔壁的高度不同于短轴方向的分隔壁的高度，以及整个分隔壁的高度彼此相同。也就是说，图8A示出从上方（头顶方向）看到的透镜的形状，图8B和图8C分别示出切断面810和切断面820的形状。长轴的长度不同于短轴的长度，分隔壁的高度彼此不同。因此，切断面810的曲率不同于切断面820的曲率。图8B和图8D示出分。
28、隔壁的高度在长轴方向和短轴方向上彼此相同。然而，长轴的长度不同于短轴的长度。因此，切断面810的曲率不同于切断面820的曲率。在实例中，图8B是小曲率的实例，图8D是大曲率的实例。这样，在各单元透镜具有椭圆形形状的情况下，即使分隔壁具有一致的高度，长轴方向上的曲率也不同于短轴方向上的曲率。然而，因为透镜的曲率决定于透镜的长轴长度与短轴长度的比率，设计的灵活度也是小的。为了积极地控制透镜的两个曲率，优选地分隔壁的高度彼此不同，从而控制透镜的两个曲率。0068下面描述透镜散焦量的调节。0069变换透镜具有短焦距（FS），3D透镜具有长焦距（FL）。0070焦距F、曲率半径R和折射率N之间的关系表达。
29、式如下。0071FR/N10072这里，优选地，3D透镜的焦距（FL）的散焦量是FL的15以下，变换透镜的焦距（FS）的散焦量是FS的20以下。0073进一步优选地，3D透镜的焦距（FL）的散焦量是FL的5以下，变换透镜的焦距（FS）的散焦量是FS的10以下。0074因此，确定各个单元透镜的曲率以获得其散焦量。也就是说，确定第一分隔壁的高度、第二分隔壁的高度和各单元透镜在长度和宽度上的尺度以获得其散焦量。0075在使用模具的上述制造方法中，一体地制造基板和透镜。然而，可以通过在制造基板之后执行与上述图3A至图3D和图4的步骤相当的处理来制造透镜阵列。0076为了解释和说明起见，已提供了对于本发。
30、明的示例性实施例的前述说明。其本意并不是穷举或将本发明限制为所公开的确切形式。显然，对于本技术领域的技术人员可以进行多种修改和变型。选择和说明这些实施例是为了更好地解释本发明的原理及其实际应用，因此使得本技术领域的其他技术人员能够理解本发明所适用的各种实施例并预见到适合于特定应用的各种修改。目的在于通过所附权利要求书及其等同内容限定本发明的范围。说明书CN104076416A1/4页9图1A图1B图1C图1D图2A图2B说明书附图CN104076416A2/4页10图3A图3B图3C图3D说明书附图CN104076416A103/4页11图4图5A图5B图5C图6A图6B图6C图6D说明书附图CN104076416A114/4页12图7A图7B图7C图8A图8B图8C图8D说明书附图CN104076416A12。