[發明專利]數字光刻微雕的制作裝置及其雕刻制作方法

無效

• 申請號: 201310395073.0
• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103472683A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 龔勇清;蘇兆國;周張鈺;龔藝川;田紅彥;高益慶;羅寧寧;方利華;徐冉冉
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G03F7/00
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種數字光刻微雕的制作裝置及雕刻制作方法。

背景技術

傳統的微雕藝術作品都是手工雕刻而成，以字畫居多，且精細微小的結構給微雕藝術工作者們帶來極大的挑戰，完成一件微雕藝術作品往往需要花費較長的制作周期。由于微雕技藝與所用的材料等原因，目前大部分微雕藝術作品容易失真。因此，能夠在短時間內制作出不易失真的微雕藝術品，具有廣闊的藝術和商業價值。

在激光彩虹全息圖的制作過程中，不僅需要價格昂貴的紫光激光器，而且必須在全息平臺上搭建復雜的記錄光路，在記錄光路中適當的位置上還需使用狹縫等許多光學元件和調節裝置，不僅光路的排布繁瑣，而且狹縫的設置限制了物光波能量的利用率。因此，激光彩虹全息圖的制作方法不適用于微雕工藝制作系統。而傳統手工微雕工藝不僅雕刻工藝品的周期長，成本高，而且雕刻質量和成品率也較低。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種數字光刻微雕的制作裝置及雕刻制作方法，它具有制作周期短，成品率高和操作簡單方便的優點。

本發明是這樣來實現的，一種數字光刻微雕的制作裝置，它包括紫光半導體激光器、反射鏡、擴束鏡、準直透鏡、光束提升器、數字微鏡器件（DMD）、縮微物鏡、光刻膠版、三維精密電控平移臺和計算機，其特征在于數字微鏡器件連接計算機，計算機將圖形或文字輸送到數字微鏡器件，并使得圖像或文字在數字微鏡器件和計算機屏幕上的相對分辨率一致，通過三維精密電控平移臺控制各個部件的位置，使得從紫光半導體激光器發射的激光束先通過反射鏡反射，然后經過擴束鏡和準直透鏡后，照射到一個光束提升器上，光束提升器使準直后的激光束與數字微鏡器件的平面法線成20°角入射，從數字微鏡器件發出的+1級的出射光作為物光波，它經過與其同軸的縮微物鏡后，照射到光刻膠版上，使得數字微鏡器件上的圖形或文字在光刻膠版上形成“潛像”；所述的縮微物鏡倍率為10～20倍縮微物鏡；所述數字微鏡器件由若干鋁質微反射鏡片按照緊密排列組成，并且相互之間僅有很小間隔，經過縮微物鏡成像后所形成的衍射光柵就能達到一種彩虹的效果。一種數字光刻微雕的制作裝置的雕刻制作方法，它包括以下步驟：基片預處理→旋轉涂膠→前烘→曝光→后烘→顯影→堅膜→鉻刻蝕→玻璃刻蝕→去膠→二次鉻刻蝕→微雕成品。

本發明的技術效果是：本發明設計出一種基于數字微鏡器件的空間調制特性，生成與原版字畫等藝術品一致的圖案，再利用縮微物鏡系統的光學成像原理，結合濕法光刻工藝的方法，將整版圖形微縮到涂覆有光刻膠的真空鍍金屬膜的硬質基材上。本發明可以使得這種微雕工藝品的制作周期較之于傳統的手工微雕工藝品的制作周期要短得多，而且，該微雕制作方法克服了手工微雕工藝品圖樣失真、成品率低、甚至功虧一簣的諸多缺點。它的優點是：（1）結合了濕法光刻工藝的方法，將所得圖像最終轉印到能夠長久保存的基材上；（2）使得該微雕工藝品的制作周期較之于傳統的手工微雕工藝品制作周期要縮短很多；（3）該微雕制作方法克服了手工微雕工藝圖樣失真、成品率低的諸多缺點。本發明在光路設置中無需狹縫、無需參考光。利用自制的數字光刻微雕實驗裝置，可以做到整版圖形微縮，且制作周期短。

附圖說明

圖1為數字光刻微雕的制作裝置的結構示意圖。

圖2數字光刻微雕的制作方法工藝流程圖。

圖3?為玻璃基材上的光刻微雕原圖。

圖4?為玻璃基材上的光刻微雕微縮后的陣列圖。

圖5?為玻璃基材上的光刻微雕單個顯微放大圖。

在圖中，1、紫光半導體激光器???2、反射鏡??3、擴束鏡??4、準直透鏡??5、光束提升器??6、數字微鏡器件??7、縮微物鏡??8、光刻膠版??9、三維精密電控平移臺??10、計算機。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例對本發明做進一步闡述；

本發明利用圖像處理軟件，將計算機10內的圖像（數碼相機拍攝的照片或者圖像設計軟件制作出的圖像）的分辨率設置成與數字微鏡器件6（DMD）的相對分辨率一致。由圖1所示，紫光半導體激光器1（激光器）發出的激光束經過反射鏡2、擴束鏡3和準直透鏡4后，照射到一個光束提升器5上，光束提升器5能夠使準直后的激光束與DMD平面法線成20°角入射，當與圖像像素相對應的DMD像素微鏡處于開態（+1級）時，從DMD面上反射出的光束與縮微物鏡7、光刻膠版8同軸。由于DMD的+1級的光波復振幅分布與所顯示的圖像相一致，因此用+1級的出射光作為物光波。將所需的微雕圖案通過計算機10輸入到DMD上，經過倍率為10～20的縮微物鏡7縮微到光刻膠版8上；