一种平滑微透镜结构表面的制备系统技术方案

本发明专利技术提供了一种平滑微透镜结构表面的制备系统，包括：曝光光源，用于提供曝光光线，沿所述曝光光线照射方向顺次设置有匀光准直元件、DMD芯片、投影物镜以及三维精密平台，其中，所述匀光准直元件用于将曝光光线处理为均匀光束；所述DMD芯片用于将所述均匀光束反射至投影物镜；所述投影物镜用于将所述均匀光束聚焦至三维精密平台的精准曝光位置，以在工件表面生成曝光图形；其中，还包括连接至所述投影物镜的机械振动辅助机构，所述机械振动辅助机构驱动所述投影物镜产生正弦振动或余弦振动，以模糊DMD像素间隙，消除曝光图形的像素量化误差。化误差。化误差。

【技术实现步骤摘要】
一种平滑微透镜结构表面的制备系统


[0001]本专利技术涉及数字光刻加工领域，特别涉及一种平滑微透镜结构表面的制备系统。

技术介绍

[0002]随着光电子器件小型化需求的不断增长，微透镜结构已成为一种重要的微型光学器件，具有表面光洁度高、光学性能优越等特点，被广泛应用于紧凑成像、传感、光通信、电荷耦合器件(CCD)、三维显示等领域。近年来，各种微透镜结构制造方法已经快速发展起来，包括光刻胶热回流、微滴喷射、激光直写、热压印等方法。尽管这些方法取得了巨大的进步，但仍然存在一些局限性，如时间消耗长、工艺复杂性高、制造灵活性差以及一致性控制困难等问题。
[0003]与上述方法相比，基于数字微镜器件(DMD)数字光刻技术具有加工效率高、成本低以及灵活性好等优势，近年来受到各国学者的广泛关注，被认为是继单点激光直写技术之后的一种新型数字光刻技术。然而，根据DMD离散化像素特征可知，当DMD显示数字掩模图形时，其实是DMD按照像素尺寸对掩模进行采样量化的一个过程，这样就会引入非整数像素误差，即DMD像素量化误差。为解决这一问题，国内外一些学者进行了相关的研究工作，如韩国釜山大学YM Ha等将高倍物镜用于增强光刻分辨率，以此来减小像素量化误差的影响，但是成像视场严重减小，对成型效率影响较大。南昌航空大学高益庆等通过设计掩模的特征尺寸为DMD像素的整数倍来降低DMD像素误差，但该方法受限于微结构切片层的设计和处理，在加工灵活性上不是很好。韩国首尔庆和大学K Kim等提出一种子图错位叠加曝光方式，该技术是将原始图像数据的每一帧生成多个子帧数据，然后将每一子帧的投影图像相对前面帧的图像在XY方向分别偏移半个像素大小，进而完成叠加曝光，利用该技术实现了在微流体加工中DMD数字光刻分辨率的显著增强。国内东北师范大学刘华等又将该技术应用于DMD扫描光刻系统中，实现了大面积二维微结构的边缘高度平滑增强。可以看出，国内外学者主要通过对DMD数字光刻分辨率的增强来优化像素量化误差，但这些研究方法无法从根本上消除。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种平滑微透镜结构表面的制备系统，以解决现有技术中的技术问题。
[0005]基于上述目的，本专利技术提供了一种平滑微透镜结构表面的制备系统，包括：
[0006]曝光光源，用于提供曝光光线，沿所述曝光光线照射方向顺次设置有匀光准直元件、DMD芯片、投影物镜以及三维精密平台，其中，
[0007]所述匀光准直元件用于将曝光光线处理为均匀光束；
[0008]所述DMD芯片用于将所述均匀光束反射至投影物镜；
[0009]所述投影物镜用于将所述均匀光束聚焦至三维精密平台的精准曝光位置，以在工件表面生成曝光图形；
[0010]其中，还包括连接至所述投影物镜的机械振动辅助机构，所述机械振动辅助机构驱动所述投影物镜产生正弦振动或余弦振动，以模糊DMD像素间隙，消除曝光图形的像素量化误差。
[0011]作为一种可选的实施方式，所述机械振动辅助机构包括驱动杆、单向振动发生器以及正弦/余弦函数发生器，所述正弦/余弦函数发生器连接至所述单向振动发生器，所述驱动杆的一端连接至所述单向振动发生器的输出端，另一端连接至所述投影物镜。
[0012]作为一种可选的实施方式，所述驱动杆的连接方式可以紧固件连接、粘接或焊接的任意一种。
[0013]作为一种可选的实施方式，所述曝光光源采用405纳米紫外光源。
[0014]作为一种可选的实施方式，还包括DMD控制器，所述DMD控制器与所述DMD芯片电性连接，所述DMD控制器控制所述DMD芯片，以控制曝光图形的生成。
[0015]作为一种可选的实施方式，还包括用于设计曝光图形的计算终端，所述计算终端与所述DMD控制器电性连接。
[0016]作为一种可选的实施方式，还包括与所述三维精密平台电性连接的平台控制器，所述平台控制器用于控制三维精密平台的精准曝光位置。
[0017]作为一种可选的实施方式，所述DMD芯片的单个微镜尺寸为10.8微米或7.6微米。
[0018]从上面所述可以看出，本专利技术提供的一种平滑微透镜结构表面的制备系统，通过给投影物镜施加一个正弦/余弦振动，并通过调节频率/幅值，可以模糊DMD像素间隙，进而消除曝光图形的像素量化误差，实现了超光滑表面粗糙度的优势。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术微透镜结构制备系统的示意图；
[0021]图2为本专利技术微透镜结构经过DMD像素量化误差消除前后的效果对比图。
[0022]图中：1、405纳米紫外光源；2、匀光准直元件；3、DMD芯片；4、投影物镜；5、三维精密平台；6、驱动杆；7、单向振动发生器；8、正弦/余弦函数发生器；9、DMD控制器；10、计算终端；11、平台控制器；12、微透镜平滑处理前的效果图；13
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微透镜平滑处理后的效果图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。
[0024]为了实现上述专利技术目的，如图1所示，本专利技术实施例提供了一种平滑微透镜结构表面的制备系统，包括：
[0025]曝光光源，用于提供曝光光线，沿所述曝光光线照射方向顺次设置有匀光准直元件2、DMD芯片3、投影物镜4以及三维精密平台5，其中，
[0026]所述匀光准直元件2用于将曝光光线处理为均匀光束；
[0027]所述DMD芯片3用于将所述均匀光束反射至投影物镜4；
[0028]所述投影物镜4用于将所述均匀光束聚焦至三维精密平台的精准曝光位置，以在工件表面生成曝光图形；
[0029]其中，还包括连接至所述投影物镜4的机械振动辅助机构，所述机械振动辅助机构驱动所述投影物镜4产生正弦振动或余弦振动，以模糊DMD像素间隙，消除曝光图形的像素量化误差。
[0030]作为一种可选的实施方式，所述机械振动辅助机构包括驱动杆6、单向振动发生器7以及正弦/余弦函数发生器8，所述正弦/余弦函数发生器8连接至所述单向振动发生器7，所述驱动杆6的一端连接至所述单向振动发生器7的输出端，另一端连接至所述投影物镜4。
[0031]可选的，所述驱动杆6的连接方式可以紧固件连接、粘接或焊接的任意一种。
[0032]本专利技术实施例中，该制备系统的制备方法为：
[0033]开启曝光光源，产生曝光光线，匀光准直元件2用于将曝光光线处理为均匀光束，投影物镜4将所述均匀光束聚焦至三维精密平台的精准曝光位置，以在工件表面生成曝光图形；
[0034]开启机械振动辅助机构，驱动所述投影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平滑微透镜结构表面的制备系统，其特征在于，包括：曝光光源，用于提供曝光光线，沿所述曝光光线照射方向顺次设置有匀光准直元件、DMD芯片、投影物镜以及三维精密平台，其中，所述匀光准直元件用于将曝光光线处理为均匀光束；所述DMD芯片用于将所述均匀光束反射至投影物镜；所述投影物镜用于将所述均匀光束聚焦至三维精密平台的精准曝光位置，以在工件表面生成曝光图形；其中，还包括连接至所述投影物镜的机械振动辅助机构，所述机械振动辅助机构驱动所述投影物镜产生正弦振动或余弦振动，以模糊DMD像素间隙，消除曝光图形的像素量化误差。2.根据权利要求1所述的平滑微透镜结构表面的制备系统，其特征在于，所述机械振动辅助机构包括驱动杆、单向振动发生器以及正弦/余弦函数发生器，所述正弦/余弦函数发生器连接至所述单向振动发生器，所述驱动杆的一端连接至所述单向振动发生器的输出端，另一端连接至所述投影物镜。3.根据权利要求2所述的平滑微透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄胜洲，谢芳琳，王雷，王风涛，韦山，吴中平，孙家乐，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：