[发明专利]一种菲涅尔器件的制作方法及制作装置

说明书

本发明提供了一种菲涅尔器件的制作方法，其包括以下步骤：1)图像3D建模；2)将建模后的3D图，按照菲涅尔的变化规律进行量化处理；3)通过等高投影或等宽投影进行像素微结构模拟；4)像素化拼接；5)通过光刻工艺至整个图像光刻完成；6)通过转移工艺将模板转移到应用材料上。本发明还提供了一种菲涅尔器件的制作装置。本发明与现有技术相比，可以实现任意形状的菲涅尔器件；且尺寸不受限制，通过拼版等工艺，可以做大尺寸的菲涅尔器件；且该方法降低了成本。

技术领域

本发明涉及菲涅尔器件领域，具体涉及一种菲涅尔器件的制作方法及制作装置。

背景技术

菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀.菲涅尔(Augustin.Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统-灯塔透镜。菲涅尔透镜(Fresnel Lens)是一种微细结构的光学元件，从正面看其像一个飞镖盘，由一环一环的同心圆组成；其工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面(如：透镜表面)，拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。

另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。

目前常用的是金刚石车削方法加工菲涅尔透镜。该方法有几个方面的缺点：金刚石加工方法制作的菲涅尔透镜尺寸受限，槽型宽度20um-50um，目前能做到的4英寸。槽型小于20um，加工难度大。

但是，现有技术对于非规则的透镜，例如柱透镜形式的菲涅尔透镜，其他文字，图形的菲涅尔透镜等，目前尚没有办法进行加工。金刚石加工的价格相对比较昂贵，刀头越尖，使用寿命越短。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可以实现任意形状菲涅尔器件的制作的菲涅尔器件的制作方法及制作装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种菲涅尔器件的制作方法，其包括以下步骤：

1)图像3D建模；

2)将建模后的3D图，按照菲涅尔的变化规律进行量化处理；

3)通过等高投影或等宽投影进行像素微结构模拟；

4)像素化拼接；

5)通过光刻工艺将整个图像光刻完成；

6)通过转移工艺将模板转移到应用材料上。

进一步地，上述步骤2)中，量化后将图像分解为位置变量、位置变量、取向角度变量和坡度变量。

进一步地，将每一个具有取向角和坡度的像素微结构进行像素化拼接。

进一步地，上述步骤3)中，等高投影为微结构在模拟后通过有倾斜角度的条纹疏密图来表示；其中：微结构的坡度用条纹疏密来表示；微结构的角度为取向角，用条纹的倾斜角度来表示。

进一步地，上述步骤3)中，等宽投影为微结构在模拟后通过有倾斜角度的灰度图来表示；其中：微结构的坡度用灰度来表示；微结构的角度为取向角，用灰度倾斜角度来表示。

进一步地，上述步骤4)中，采用空间光调制器将像素灰度图或像素条纹疏密图，按序在记录材料上光刻，并控制二位移动平台相应移位，直至整个图像光刻完成。

进一步地，上述步骤5)中，经显影处理完成任意形状菲涅尔器件的模板制作，再经过后续工序，最终转移到应用材料上。

一种菲涅尔器件的制作装置，其包括：