專利名稱：一種非球面透鏡的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件的制造方法，尤其涉及一種非球面透鏡的制造方法。
背景技術(shù)：
非球面透鏡是一種常用光學(xué)元件，廣泛用于攝像機、數(shù)字相機等鏡頭。
非球面透鏡用于鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中，可以大幅度提高大光圈時的成像質(zhì)量，減小廣角鏡頭的邊角變形，而且，一片非球面透鏡可以替代數(shù)片球面透鏡補償像差，能顯著簡化鏡頭的光學(xué)設(shè)計，減小其高度、面積、體積和重量。
一般相機的非球面鏡頭是由多個非球面透鏡組組成，每一透鏡組一般由兩非球面透鏡組成，兩非球面透鏡之間有一空隙，通過調(diào)節(jié)該空隙可調(diào)節(jié)該透鏡組的成像像差。
但是，上述非球面透鏡組的特性全部是由幾何光學(xué)決定，像差消除效果仍不理想；另外，上述非球面鏡頭高度、面積、體積和重量仍然較大。
所以，提供一種像差更小、更有利于減小其所組成的光學(xué)系統(tǒng)高度、面積、體積和重量的非球面透鏡的制造方法實為必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種制造像差小、有利于減小其所組成的光學(xué)系統(tǒng)高度、面積、體積和重量的非球面透鏡的方法。
為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種具有光柵的非球面透鏡的制造方法，包括下列步驟提供一非球面透鏡，該非球面透鏡包括一非球面曲面和與之相對的平整表面；在所述非球面透鏡的平整表面通過光刻技術(shù)形成一多階梯式光柵。
和先前技術(shù)相比較，使用本發(fā)明之制造方法使光柵與透鏡有機結(jié)合，可利用光柵調(diào)節(jié)相位，進一步減小非球面透鏡的像差；一個帶光柵的非球面透鏡的作用相當(dāng)于一個普通非球面透鏡組，因而能顯著減小非球面透鏡所組成的光學(xué)系統(tǒng)的高度、面積、體積和重量。


圖1是第一實施例一非球面透鏡的側(cè)面示意圖。
圖2是第一次光刻中掩模的側(cè)面示意圖。
圖3是非球面透鏡涂覆光阻層的側(cè)面示意圖。
圖4到圖6是非球面透鏡第一次曝光、顯影、蝕刻的步驟示意圖。
圖7是非球面透鏡蝕刻一個深度單位的側(cè)面示意圖。
圖8是第二次光刻的掩模的側(cè)面示意圖。
圖9是在圖7的非球面透鏡涂覆光阻層的側(cè)面示意圖。
圖10到圖12是非球面透鏡第二次曝光、顯影、蝕刻的步驟示意圖。
圖13是非球面透鏡蝕刻三個深度單位的側(cè)面示意圖。
圖14是第二實施例中提供一掩模示意圖。
圖15是第二實施例中非球面透鏡涂覆光阻層示意圖。
圖16到圖18是第二實施例中非球面透鏡曝光、顯影、蝕刻的步驟示意圖。
圖19是非球面透鏡蝕刻對稱臺階的側(cè)面示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1到圖13，說明本發(fā)明的第一實施例。
請參閱圖1，首先提供一非球面透鏡10，此非球面透鏡10有兩表面101，102。表面101為非球面曲面；表面102為平整表面。
為使非球面透鏡的表面102形成一平整表面，可以通過機械拋光或化學(xué)拋光等方法，使得表面102平整。其平整度越小越好，以利后續(xù)步驟光阻層容易貼附其上。
請參閱圖2，提供一掩模111，其分辨率為100lines/mm。該掩模尺寸與表面102相同。由于二元光學(xué)元件位相值量化為N個等級，一般取N＝2n，為制造出具有N個位相量化等級的光柵，掩模必須為能產(chǎn)生n個二元振幅型掩模，該掩模111記錄二元分布的相位圖案。
請參閱圖3，在非球面透鏡表面102上形成一層光阻層121。
請參閱圖4，對上述光阻層121進行曝光。在光阻層121表面放上掩模111進行對準(zhǔn)曝光。對準(zhǔn)曝光可在曝光機(Aligner)或步進機(Stepper)上以紫外光照射；也可直接以電子束書寫機(E-beam writer)，一點一點進行曝照。
請參閱圖5，再將曝光區(qū)域的光阻層洗去，剩下的光阻圖形在烤干后，可作為下一道蝕刻的罩幕(Masking)使用。
請參閱圖6，在已顯影的非球面透鏡表面102上進行光蝕刻或微光顯影。在光阻層121被溶解的部位，將非球面透鏡平整表面102往下蝕刻出凹槽，蝕刻深度根據(jù)所需要蝕刻的階梯數(shù)決定，由計算機控制。
請參閱圖7，用氰化鉀等溶液腐蝕非球面透鏡表面102，除去光阻層121，得到只有一個臺階光柵的表面102。
請參閱圖8，為制做多階梯式光柵表面，提供第二個掩模112。該掩模112分辨率為200lines/mm。
請參閱圖9到圖12所示，在第七圖制得的非球面表面102上再重復(fù)以上涂覆光阻層122、曝光、顯影、蝕刻和去除剩余光阻層122等步驟，其中蝕刻深度為第一次蝕刻深度的一半，可制得具有多個均勻臺階光柵表面102的非球面透鏡，如圖13所示。
循環(huán)上述步驟可進行多次光刻，第一次掩模分辨率為R，下一次掩模分辨率為2R，且每一次蝕刻深度均為前一次蝕刻深度的一半。重復(fù)光刻n(n＞0，自然數(shù))次，其中每次使用的掩模的分辨率為2n*R，可相應(yīng)得到的光柵為2n+1階光柵。
本發(fā)明第二實施例主要包括下面步驟請參閱圖1到圖7，同第一實施例步驟，制出具有一階光柵表面102’的非球面透鏡。
然后如圖14所示，提供一掩模113’，其分辨率為掩模111’的三倍。
如圖15到圖18所示，在圖7所得的非球面透鏡的表面102’上重復(fù)涂覆光阻層123’、曝光、顯影、蝕刻和去除剩余光阻層123’等步驟，其中蝕刻深度為第一次蝕刻深度的一半，可制得具有多個對稱臺階光柵表面102’的非球面透鏡，請參閱圖19。
權(quán)利要求
1.一種非球面透鏡的制造方法，包括下列步驟提供一非球面透鏡，該非球面透鏡包括一非球面曲面和與之相對的平整表面；在所述非球面透鏡的平整表面通過光刻技術(shù)形成一多階梯式光柵。
2.如權(quán)利要求1所述的非球面透鏡的制造方法，其特征在于非球面透鏡的平整表面通過光刻技術(shù)形成一多階梯式光柵包括如下分步驟在上述平整表面形成一層光阻層；將一掩模設(shè)置于該光阻層上方，該掩模的分辨率為R；經(jīng)過曝光，蝕刻，在非球面透鏡的平整表面上形成一1階光柵；重復(fù)制做掩模、曝光、蝕刻n(n＞0，自然數(shù))次，其中每次使用的掩模分辨率為2n*R，相應(yīng)得到的光柵為2n+1階光柵。
3.如權(quán)利要求2所述的非球面透鏡的制造方法，其特征在于曝光是用曝光機或步進機以紫外光曝光或電子束書寫機進行曝光。
4.如權(quán)利要求2所述的非球面透鏡的制造方法，其特征在于蝕刻是用光蝕刻或微光顯影技術(shù)。
5.一種具有相位光柵的非球面透鏡的制造方法，包括下列步驟提供一非球面透鏡，該非球面透鏡包括一非球面曲面和與之相對的平整表面；在所述非球面透鏡的平整表面通過光刻技術(shù)形成一對稱式多階梯光柵。
6.如權(quán)利要求5所述的非球面透鏡的制造方法，其特征在于非球面透鏡的平整表面通過光刻技術(shù)形成一對稱式多階梯光柵包括如下分步驟在上述平整表面形成一層光阻層；將一掩模設(shè)置于該光阻層上方，該掩模的分辨率為R；經(jīng)過曝光，蝕刻，在非球面透鏡的平整表面上形成一1階光柵；重復(fù)制做掩模、曝光、蝕刻，其中使用的掩模的分辨率為3R，相應(yīng)得到的光柵為4階對稱式光柵。
7.如權(quán)利要求6所述的非球面透鏡的制造方法，其特征在于曝光是用曝光機或步進機以紫外光曝光或電子束書寫機進行曝光。
8.如權(quán)利要求6所述的非球面透鏡的制造方法，其特征在于所述的蝕刻是用光蝕刻或微光顯影技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有光柵的非球面透鏡的制造方法，包括下列步驟提供一非球面透鏡，該非球面透鏡包括一非球面曲面和與之相對的平整表面；在所述非球面透鏡的平整表面通過光刻技術(shù)形成一多階梯式光柵。本方法制造之多階梯式光柵使透鏡像差減小，成像清晰和減小其所組成的光學(xué)系統(tǒng)的體積和重量。
文檔編號G02B13/18GK1567017SQ0312686
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者陳杰良 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司