CN105892235A - 一种浅纹菲涅耳透镜的制版设备及制版方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浅纹菲涅耳透镜的制版设备，包括控制电脑、固定平台、X‑Y移动平台、高能量密度雕刻机、旋转平台、X‑Y移动平台控制器、旋转平台控制器和波形产生电路；高能量密度雕刻机活动设置在X‑Y移动平台的X轴上，X轴及X轴上的高能量密度雕刻机架设在X‑Y移动平台的Y轴上，X‑Y移动平台架设在固定平台上，旋转平台设置在固定平台上，X‑Y移动平台连接X‑Y移动平台控制器的输出端，高能量密度发生器控制端连接波形产生电路输出端，旋转平台电连接旋转平台控制器输出端，X‑Y移动平台控制器输入端、旋转平台控制器输入端、波形产生电路输入端分别与控制电脑连接。本发明的制版设备可以制作超薄超小的菲涅尔透镜。

Description

一种浅纹菲涅耳透镜的制版设备及制版方法
技术领域
本发明涉及制版设备技术领域，具体涉及一种浅纹菲涅耳透镜的制版设备及制版方法。
背景技术
现行的菲涅尔透镜都是透过机械切割或者是浇铸来制作，透镜的外缘最深同心圆的切割纹路最浅都在5微米以上，且必须是一个一个制作，无法低成本大量复制，且透镜的整体厚度无法降低，透镜的最小直径也无法降低， 本发明是以高解析度的连续高能光束或电子束来切割纹路，可以透过大幅度提高纹路密度以及任意改变每圈纹路的反射角度，使最深纹路降低到3微米以内，因此得以利用模压技术做大量而低成本的复制，也可以制作微型透镜以及微透镜阵列用于防伪以及光学以及电子产业。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明在提供了一种浅纹菲涅耳透镜的制版设备同时，还提供了该设备的制版方法，该制版设备和制版方法可以制作超薄超小的菲涅尔透镜。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种浅纹菲涅耳透镜的制版设备，包括控制电脑、固定平台、X-Y移动平台、高能量密度雕刻机、旋转平台、X-Y移动平台控制器、旋转平台控制器和波形产生电路；所述高能量密度雕刻机活动设置在X-Y移动平台的X轴上，所述X轴及X轴上的高能量密度雕刻机架设在所述X-Y移动平台的Y轴上，所述X-Y移动平台架设在所述固定平台上，所述旋转平台设置在所述固定平台上，所述X-Y移动平台连接X-Y移动平台控制器的输出端，所述高能量密度雕刻机含有高能量密度发生器，所述高能量密度发生器控制端连接波形产生电路输出端，所述旋转平台电连接所述旋转平台控制器输出端，所述X-Y移动平台控制器输入端、所述旋转平台控制器输入端、所述波形产生电路输入端分别与所述控制电脑连接。
所述的X-Y移动平台包括放置基材的基材放置平台、支撑于基材放置平台上的支撑架，所述基材放置平台两侧设有一对相互平行的滑槽；所述支撑架包括两个相互平行的垂直于基材放置平台台面的竖板和连接两个竖板的平行于所述基材放置平台的横板，所述横板方向为所述X-Y移动平台的X轴方向，所述竖板为所述X-Y移动平台的Y轴方向，所述两个竖板配合所述滑槽移动，所述高能量密度雕刻机活动的设置在所述横板上，所述支撑架与所述X-Y坐标档控制器连接。
所述高能量密度雕刻机为光刻机。
所述的光刻机包括光刻机基座、安装在光刻机基座下方沿与基材放置平台台面平行的平面旋转的光刻头及从光刻头发出的激光，所述光刻头发出的激光的方向垂直于所述基材放置平台的台面，所述光刻机基座与X-Y坐标档控制器连接，所述光刻头通过所述光刻机基座与所述角度档控制器连接，所述深度档控制器控制从所述光刻头发出的激光的功率。
所述的光刻机含有红色激光自动对焦系统。
所述的浅纹菲涅耳透镜的制版设备的制版方法包括以下几个步骤：
步骤1: 制作透镜灰阶图案；
步骤2：利用控制电脑读取灰阶图的每一个同心圆灰阶，设计对应的波形产生电路，将高能光束的输出功率设置为根据波形产生电路的控制而输出不同功率的激光；
步骤3：电脑计算每一圆圈的圆周，换算成为旋转平台的步进数目,控制器驱动旋转平台以曝光感光片材需要的速度作等速旋转，圆周所需步数完成后，X-Y移动平台上的光刻机往外移动相对应灰阶圆圈的宽度，重复这个动作直到步骤1中所设计的灰阶图像完成。
所述步骤3中的感光片材是与使用激光器波长匹配的光阻剂涂布玻璃。
本发明的有益效果为：使用本发明的制版设备和制版方法可以制作超薄超小的菲涅尔透镜，可以用于数码相机传感器的微透镜阵列， 微透镜3D图文防伪， 包装印刷产业的直观防伪等。
附图说明
图1为本发明具体实施例的浅纹菲涅耳透镜的制版设备结构示意图；
图2为本发明具体实施例的凸透镜灰阶示意图；
图3为本发明具体实施例的涟漪透镜灰阶示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，
一种浅纹菲涅耳透镜的制版设备，包括控制电脑、固定平台、X-Y移动平台、高能量密度雕刻机、旋转平台、X-Y移动平台控制器、旋转平台控制器和波形产生电路；高能量密度雕刻机活动设置在X-Y移动平台的X轴上，X轴及X轴上的高能量密度雕刻机架设在X-Y移动平台的Y轴上，X-Y移动平台架设在固定平台上，旋转平台设置在固定平台上，X-Y移动平台连接X-Y移动平台控制器的输出端，高能量密度雕刻机含有高能量密度发生器，高能量密度发生器控制端连接波形产生电路输出端，旋转平台电连接旋转平台控制器输出端，X-Y移动平台控制器输入端、旋转平台控制器输入端、波形产生电路输入端分别与控制电脑连接。
如图1所示，X-Y移动平台包括固定平台1、支撑于固定平台1上的支撑架2，固定平台1两侧设有一对相互平行的滑槽12；支撑架12包括两个相互平行的垂直于固定平台1台面的竖板21和连接两个竖板21的平行于固定平台的横板22，横板22方向为X-Y移动平台的X轴方向，竖板21为X-Y移动平台的Y轴方向，两个竖板21配合滑槽12移动，高能量密度雕刻机3活动的设置在横板上，支撑架2与X-Y坐标档控制器连接，旋转平台4设置在固定平台1上。
高能量密度雕刻机3为光刻机。
光刻机包括光刻机基座31、安装在光刻机基座31下方沿与固定平台1台面平行的平面旋转的光刻头32及从光刻头发出的激光，光刻头32发出的激光的方向垂直于固定平台1的台面，光刻机基座31与X-Y坐标档控制器连接，光刻头通过光刻机基座与角度档控制器连接，深度档控制器控制从光刻头发出的激光的功率。
制版设备的制版方法包括以下几个步骤：
步骤1: 基材处理，依据需要的直径制作透镜灰阶图案，可以是凸透镜，凹透镜或是凹凸结合的涟漪状透镜，如图2所示，为凸透镜，如果图1中的灰阶反向，那么就是凹透镜，图3所示为涟漪透镜，涟漪透镜的最中心是凸透镜。
步骤2: 制作透镜灰阶图案，步骤1中透镜灰阶图案的每一圈不同灰阶代表一个不同角度但相同深度的锯齿状，灰阶低的，越白的，代表光线折射之后是曲面凸出的效果，似凸透镜，如果把图2和图3中的黑白灰阶反向代表一个凹下的效果，代表凹透镜，黑白灰阶反向就是中心灰度高逐步往外灰度低，涟漪效果就是在一个圆内包含几个灰阶度，可以形成凹凸混合的涟漪状立体图像。
步骤3：利用控制电脑读取灰阶图的每一个同心圆灰阶，依据灰阶定义的角度，设计对应的波形产生电路，将高能光束的输出功率设置为根据波形产生电路的控制而输出不同功率的激光，
步骤4：电脑计算每一圆圈的圆周，换算成为旋转平台的步进数目,控制器驱动旋转平台以曝光感光片材需要的速度作等速旋转，圆周所需步数完成后，X-Y移动平台上的光刻机往外移动相对应灰阶园圈的宽度，重复这个动作直到步骤2中所设计的灰阶图像完成，感光片材可以是与使用激光器波长匹配的光阻剂涂布玻璃，或是与电子束反应的涂层材料，如果使用高能切割光束，则可以直接使用塑料片进行切割，但这种切割的切面不够平整，会影响到透镜的效果和透光度，为了解决感光片材涂布的不均匀以及旋转平台旋转的上下微小晃动造成光束焦点的偏移，光刻头使用红色激光自动对焦系统，透过架设在光刻头组件的红激光照射感光片材表面的反射和接收位置的感应，驱动线圈做光刻头上下自动位置调整，保持光束焦距的固定。
需要说明的是，以上所述只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种浅纹菲涅耳透镜的制版设备，其特征在于：包括控制电脑、固定平台、X-Y移动平台、高能量密度雕刻机、旋转平台、X-Y移动平台控制器、旋转平台控制器和波形产生电路；所述高能量密度雕刻机活动设置在X-Y移动平台的X轴上，所述X轴及X轴上的高能量密度雕刻机架设在所述X-Y移动平台的Y轴上，所述X-Y移动平台架设在所述固定平台上，所述旋转平台设置在所述固定平台上，所述X-Y移动平台连接X-Y移动平台控制器的输出端，所述高能量密度雕刻机含有高能量密度发生器，所述高能量密度发生器控制端连接波形产生电路输出端，所述旋转平台电连接所述旋转平台控制器输出端，所述X-Y移动平台控制器输入端、所述旋转平台控制器输入端、所述波形产生电路输入端分别与所述控制电脑连接。
2.如权利要求1所述的浅纹菲涅耳透镜的制版设备，其特征在于：所述的X-Y移动平台包括放置基材的基材放置平台、支撑于基材放置平台上的支撑架，所述基材放置平台两侧设有一对相互平行的滑槽；所述支撑架包括两个相互平行的垂直于基材放置平台台面的竖板和连接两个竖板的平行于所述基材放置平台的横板，所述横板方向为所述X-Y移动平台的X轴方向，所述竖板为所述X-Y移动平台的Y轴方向，所述两个竖板配合所述滑槽移动，所述高能量密度雕刻机活动的设置在所述横板上，所述支撑架与所述X-Y坐标档控制器连接。
3.如权利要求1所述的浅纹菲涅耳透镜的制版设备，其特征在于：所述高能量密度雕刻机为光刻机。
4.如权利要求3所述的浅纹菲涅耳透镜的制版设备，其特征在于：所述的光刻机包括光刻机基座、安装在光刻机基座下方沿与基材放置平台台面平行的平面旋转的光刻头及从光刻头发出的激光，所述光刻头发出的激光的方向垂直于所述基材放置平台的台面，所述光刻机基座与X-Y坐标档控制器连接，所述光刻头通过所述光刻机基座与所述角度档控制器连接，所述深度档控制器控制从所述光刻头发出的激光的功率。
5.如权利要求3所述的浅纹菲涅耳透镜的制版设备，其特征在于：所述的光刻机含有红色激光自动对焦系统。
6.如权利要求1-5任一项所述的浅纹菲涅耳透镜的制版设备的制版方法，其特征在于所述方法包括以下几个步骤：
步骤1: 制作透镜灰阶图案；
步骤2：利用控制电脑读取灰阶图的每一个同心圆灰阶，设计对应的波形产生电路，将高能光束的输出功率设置为根据波形产生电路的控制而输出不同功率的激光；
步骤3：电脑计算每一圆圈的圆周，换算成为旋转平台的步进数目,控制器驱动旋转平台以曝光感光片材需要的速度作等速旋转，圆周所需步数完成后，X-Y移动平台上的光刻机往外移动相对应灰阶圆圈的宽度，重复这个动作直到步骤1中所设计的灰阶图像完成。
7.如权利要求6所述的浅纹菲涅耳透镜制版设备的制版方法，其特征在于：所述步骤3中的感光片材是与使用激光器波长匹配的光阻剂涂布玻璃。
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