[发明专利]一种阵列微棱镜结构的制作方法

说明书

一种阵列微棱镜结构的制作方法，所述阵列微棱镜结构中，构成阵列的每一个微棱镜单元均相同，所述微棱镜单元的结构由底边长度L和斜边与底边所夹角度a来表示，所述空气的折射率和阵列微棱镜材料的折射率分别用n₁和n₂表示，经过阵列微棱镜的光线以角度b进入人眼，所述角度b是指光线与y轴的夹角；在传统光刻技术基础上，引入曝光量连续变化配合精密平移机构，实现阵列微棱镜结构的制作。本发明具有可加工斜面、结构精度高、可在线批量制作等优点。

技术领域

本发明涉及微结构光学器件的制作技术，尤其是一种用于眼视光领域的阵列微棱镜结构的制作方法。

背景技术

阵列微棱镜结构属于微结构光学器件中的一种，可以对入射的光线进行偏折。通过阵列微棱镜结构参数的设计，可以人为地连续控制物体成像的位置变化。将这样的阵列微棱镜结构用于眼视光领域，能够起到缓解用眼疲劳的作用。随着个人电脑、平板、手机等电子产品在工作和娱乐中的迅速普及，用眼人群和用眼量呈指数上升，随之而来的眼疲劳现象也凸显出来。长期用眼疲劳得不到缓解，容易引发屈光不正(近视或远视)、弱视、斜视等眼部疾病；或者引起眼干、眼涩等眼部不适症状。当前，用眼疲劳常见于所有用眼人群，但对眼睛处于发育过程中的青少年的影响特别大。筛查数据显示，近年来，我国青少年屈光不正发病率持续飙升，高中阶段近视率最高，超过80％。因此，研制阵列微棱镜结构并将其应用于眼视光领域，缓解用眼疲劳是十分有意义的。

与其他微结构光学器件类似，阵列微棱镜结构的制作首先需要制作符合阵列微棱镜结构参数要求的模板，然后利用模板在光学材料上压印或者注塑完成。目前带有微结构图形的模板制作主要包括精密机械加工和光刻技术两种。机密机械加工方法，比如单点金刚石车削，对于角度小于25度棱角加工极其困难。而光刻技术则无法加工连续斜面结构(比如微棱镜)，只能将斜面细分为一个个微小的矩形台阶进行加工，由于近似程度较大，光学成像性能会受到较大影响。

发明内容

为了克服已有阵列微棱镜结构的制作技术或者加工过程极度困难、或者加工精度难以保证的缺陷和不足，本发明提供一种阵列微棱镜结构的制作方法，在传统光刻技术基础上，引入曝光量连续变化配合精密平移机构，实现阵列微棱镜结构的制作，具有可加工斜面、结构精度高、可在线批量制作等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种阵列微棱镜结构的制作方法，所述阵列微棱镜结构中，构成阵列的每一个微棱镜单元均相同，所述微棱镜单元的结构由底边长度L和斜边与底边所夹角度a来表示，所述空气的折射率和阵列微棱镜材料的折射率分别用n₁和n₂表示，经过阵列微棱镜的光线以角度b进入人眼，所述角度b是指光线与y轴的夹角；

所述角度a和角度b满足公式(1)：

所述角度b的取值范围是0.1°至6°；

所述底边长度L的取值满足公式(2)：

e^{-α·L tan a}＞85％ (2)

公式(2)中α代表阵列微透镜材料的吸收系数；

所述阵列微棱镜结构的制作方法，包括以下步骤：

1)根据阵列微棱镜结构的参数，制作光刻掩模版备用；

2)在清洁后硅片上涂覆光刻胶；

3)对步骤2)涂覆好的光刻胶进行加热固化；