逐点优化数字掩模制作曲面微透镜阵列研究

摘要

曲面微透镜阵列以其大视场、对动态物体捕捉灵敏度高以及设计自由度高等诸多优点，使其在国防科技、航空航天等现代工业领域有着越来越重要的地位。目前国内外现有的曲面微透镜阵列的制作技术主要是以逐点法加工制作为主，然而这类制作方法周期长，成本高、效率低，在工业化的应用上有很大的限制。本文基于数字掩模光刻技术，利用平面数字掩模的灰度值对曝光剂量进行纵向调制，从而在平面基底上形成曲面微透镜阵列结构。本文深入研究数字掩模、曝光剂量、制作深度的映射关系，研究了基于数字掩模光刻技术制作曲面微透镜阵列的方法。该方法与目前存在的方法相比，是一种快速的制作方法，具有制作周期短、制作成本低、制作效率高等优点。该方法在工业化应用和产业化制作上有着很好的前景，可以广泛的应用于现代化微纳加工制作等相关领域。
　　主要研究的内容：
　　1.研究了基于数字掩模光刻技术制作曲面透镜阵列的方法。该方法利用 SLM对曝光剂量调制，从而精确调制基底每一个像素点的曝光剂量，最终使得基底接收到的曝光剂量近似达到曲面微透镜阵列的结构。
　　2.针对积分算法设计数字掩模的受限性，本文提出逐点优化方法来设计曲面微透镜阵列的数字掩模。并对该方法的机理、系统以及数字掩模设计进行了深入的研究。最后通过实验进行了曲面微透镜阵列的制作，并且对实验结果的尺寸与设计轮廓的尺寸进行了比较研究，从而验证该方法的可行性。
　　3.针对曲面微透镜阵列制作时阵列的尺寸受限于制作系统的制作面积，研究了数字掩模曲面拼接方法用来制作大面积曲面微透镜阵列。并对拼接算法、拼接数字掩模设计以及在拼接过程中的缝隙问题进行了深入研究，最后通过实验进行了大面积曲面微透镜阵列的拼接制作，并且对实验结果尺寸与设计轮廓尺寸进行了比较研究，从而验证大面积曲面微透镜阵列拼接制作的可行性。

目录

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2曲面微透镜阵列的制作及现状

1.3论文的内容安排

第二章 数字掩模光刻技术制作曲面微透镜阵列研究

2.1 数字掩模光刻技术制作曲面微透镜阵列的机理

2.2数字掩模设计算法及受限分析

2.3本章小结

第三章 逐点优化设计曲面微透镜阵列数字掩模研究

3.1逐点优化数字掩模机理

3.2逐点优化设计曲面微透镜阵列数字掩模

3.3逐点优化设计数字掩模制作曲面微透镜阵列的系统及实验

3.4本章小结

第四章 曲面微透镜阵列数字掩模曲面拼接方法研究

4.1数字掩模光刻技术制作曲面微透镜阵列的面积受限分析

4.2曲面微透镜阵列数字掩模曲面拼接算法

4.3曲面微透镜阵列数字掩模曲面拼接曝光原理

4.4曲面微透镜阵列数字掩模拼接实验

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间参加科研情况说明

致谢

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