[發(fā)明專利]一種柔性曲面微透鏡陣列的制作方法及應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410030691.X
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103777256A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金建;邸思;劉鵬;陳賢帥;杜如虛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州中國科學(xué)院先進技術(shù)研究所
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G03F7/20
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚英強

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明用于光學(xué)器械領(lǐng)域，特別是涉及一種柔性曲面微透鏡陣列的制作方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

生物復(fù)眼通常具有體積小，視場角大，對高速移動物體敏感等優(yōu)點。目前已有一些基于微透鏡陣列的仿生復(fù)眼成像系統(tǒng)被提出。但受到制作工藝的限制，這些復(fù)眼成像系統(tǒng)大多為平面結(jié)構(gòu)，很大程度上喪失了曲面復(fù)眼結(jié)構(gòu)的突出優(yōu)點——大視場角。在自然界中，生物復(fù)眼是由聚集在一起的一簇“小眼”所構(gòu)成，通常整個復(fù)眼呈曲面結(jié)構(gòu)。通過這些小眼可以將整個視場分成若干部分，每個小眼對應(yīng)一定的視場角，只負責(zé)觀察視場中的一部分。位于小眼后面的感光細胞將每個小眼觀察到的情況采集下來，接合在一起就形成了整個視場的完整像。因此曲面復(fù)眼在獲得更大的探測角度以及準確獲取被探測曲面發(fā)出的信號等方面都有著潛在的應(yīng)用。

現(xiàn)有技術(shù)中對于曲面上制作微透鏡陣列的方法主要包括兩種：

（1）激光光刻制造法，該方法通過激光直接在在球面上光刻的方式來制作曲面微透鏡陣列，這種方法能制作出較為完美的曲面微透鏡陣列，但是該方法需要較為精密且昂貴的可旋轉(zhuǎn)移動激光發(fā)射源，因此制作成本很高，不適合大批量生產(chǎn)。

（2）熱成型法，該方法是一種利用熱玻璃球?qū)⑵矫婺０寮訜嶙冃纬汕娴闹谱鞴に嚒＞唧w的，首先通過激光光刻和濕法刻蝕的方法在平面玻璃基底上制作出凹形微透鏡陣列，然后用PMMA傾覆到該玻璃基底，固化PMMA制作出PMMA材質(zhì)的微透鏡陣列，最后加熱球形熱熱玻璃至130攝氏度，將PMMA熱壓成曲面，從而形成球面微透鏡陣列。該方法工藝步驟多，需要復(fù)雜的光刻、濕法腐蝕技術(shù)和設(shè)備，而且最后的熱壓法實施起來也不太方便，且工藝步驟多，同樣不適合批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種設(shè)備、加工方法簡單，成本低，并且制作出來的微透鏡能保存較長的時間、不易損壞的柔性曲面微透鏡陣列的制作方法及應(yīng)用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種柔性曲面微透鏡陣列的制作方法，包括以下步驟：

A.?????制作表面具有微透鏡形狀凸起陣列的母版；

B.?????在母版表面上傾倒透明的PUA至覆蓋整個凸起陣列，取一PET片材作為第一基底，覆蓋在PUA上，施加壓力至第一基底與PUA接觸平整；

C.?????將整個母版、PUA、第一基底至于紫外光刻機下曝光，PUA固化后，撕下第一基底，PUA會隨著第一基底與母版分離，從而形成以PET片材為第一基底的凹形微透鏡陣列；

D.?????在凹形微透鏡陣列上再傾覆一層PUA，同時取一PET片材作為第二基底覆蓋在PUA上，施加壓力至第二基底與PUA接觸平整；

E.??????將整個凹形微透鏡陣列、PUA、第二基底至于紫外光刻機下曝光，PUA固化后，撕下第二基底后，新固化的PUA會隨著第二基底與凹形微透鏡陣列分離，從而形成以PET片材為第二基底的透鏡陣列；

F.??????將透鏡陣列的兩側(cè)邊緣固定在夾具上，以PET片材為第二基底的透鏡陣列自然彎曲，形成柔性曲面微透鏡陣列。

進一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進，步驟A中母版的制作包括以下步驟：取一片表面平整的玻璃片作為基板，清洗烘干后將正光刻膠涂覆于所述基板上；經(jīng)過前烘后，將帶有正光刻膠的基板至于圓孔掩膜板下進行紫外曝光；再將曝光后的基板置于顯影液中，顯影得到帶有圓柱形正光刻膠的基板；再將基板置于烘箱內(nèi)，正光刻膠融化，并在表面張力的作用下，自動形成微透鏡形狀的凸起陣列，完成母版的制作。

進一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進，基板在涂覆正光刻膠前進行氧氣等離子體處理。

進一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進，圓孔掩膜板包括透光區(qū)以及若干分散在透光區(qū)且呈圓形的遮光區(qū)。

進一步作為本發(fā)明技術(shù)方案的改進，夾具包括兩個互成角度的夾板，兩夾板的內(nèi)側(cè)對應(yīng)設(shè)有可安裝透鏡陣列兩側(cè)邊緣的卡槽。

一種柔性曲面微透鏡陣列的應(yīng)用，在通過上述方法制作的柔性曲面微透鏡陣列的凹面下方設(shè)置COMS傳感器芯片，組成具有成像功能的全視角微透鏡成像系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明利用柔性透明的PET片材和透明PUA的自我復(fù)制能力，經(jīng)過兩次復(fù)制過程，制作出以PET片材為基底、PUA為透鏡材料的微透鏡陣列。由于PET片材的柔韌性，通過機械彎曲的方式，將微透鏡陣列彎曲成曲面形狀，從而形成柔性曲面微透鏡陣列。該方法具有以下優(yōu)點：

1、該方法步驟簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備，成本低。