本发明涉及微光学和微机械加工技术领域，特别涉及一种曲率可控的复眼透镜的制备方法。
背景技术：
人工复眼结构是由分布在曲面上的很多个子眼系统组成，每个子眼构成一个独立的成像通道，其光轴指向某个特定的方向并对其视场内的物体成像。所有的子眼共同作用，构成一个多通道的成像系统。将所有小眼所成的像进行融合之后获得大视场空间的像。这种多光轴的成像系统使得设计的自由度得到了极大的提高，通过增加不同方向上子眼的个数及改变其排布方式，可以获得所需的视场分布，并且使得视场角的增大不受约束，是一种极具潜力的新型成像元件。
基于曲面基底人工复眼结构的光学系统具有集成度高、大视场、大景深、立体成像等突出的优点。针对曲面复眼结构光学系统，国内外研究人员采用不同的设计结构和设计理念，开展了广泛的探索。目前主要采用的方法有：光刻胶热熔、纳米压印、激光直写、超精密切削。光刻胶热熔作为一种最常用的方法成本低，但是子眼大小一致性难以控制，造成图像不清晰或图像存在局部缺陷；纳米压印使用的热固性材料的流动性差，难以制作高深宽比的图形，且模板制作成本昂贵，脱模过程中易损毁，增加了成本；激光直写加工曲面时，需根据胶厚分布进行不同剂量的曝光，曝光中要实时调焦，现有仪器难以达到很高的实时调焦精度；超精密切削技术只能加工具有一定柔韧性的材料，多次加工成型的能力较差且刀片易损毁导致加工失效。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种曲面可控的复眼透镜的制备方法，解决现有复眼透镜制备方法中成本和现有设备精度互相制约，无法实现大规模批量生产的问题。
一种曲率可控的复眼透镜的制备方法，包括如下步骤：
s1：以硅晶片为基片，通过光刻的方法，在所述硅晶片表面覆盖图形化的光刻胶作为掩膜，再通过干法刻蚀，在所述硅晶片上刻蚀微孔阵列；
s2：在所述微孔阵列的表面覆盖pdms薄膜，并置于可抽气的腔体之上，通过控制所述腔体内的压力调节所述pdms薄膜的形变，形成平面微透镜阵列结构；
s3：在变形后的所述pdms薄膜上方浇注光敏胶，固化得到第一光敏胶凸膜；将pdms混合物中经真空脱气消泡后，浇注到所述第一光敏胶凸模中，固化得到与所述平面微透镜阵列结构相反的第一pdms弹性凹模；
s4：将所述第一pdms弹性凹模置于可抽气的腔体之上，通过控制所述腔体内的压力调节所述第一pdms弹性凹模的形变，在形变后的所述第一pdms弹性凹模上浇注光敏胶，固化得到具有曲面微透镜阵列结构的第二光敏胶凸模；
s5：将脱泡后的pdms混合物浇注到所述第二光敏胶凸模上，固化得到第二pdms凹模；采用所述第二pdms凹模热压成型pc板；
s6：冷却到室温，脱模，得到pc基的曲面复眼透镜。
优选地，所述s3中pdms混合物的固化参数为80℃下固化30min，所述s5中pdms混合物的固化参数为80℃下固化8h。
优选地，所述s2中所述pdms薄膜的形变与所述腔体压力成线性关系，所述腔体内的负压值越大，所述pdms薄膜的形变越大；
所述s4中所述第一pdms弹性凹模的形变与所述腔体压力成线性关系，所述腔体内的负压值越大，所述第一pdms弹性凹模的形变越大；
通过控制所述腔体内的负压值，控制所述pdms薄膜、所述第一pdms弹性凹模的形变量，进而控制所述pc基的曲面复眼透镜的曲率。
优选地，所述s1中所述硅晶基片为p型<100>晶向，厚度400μm。
优选地，光刻胶采用az5214e，光敏胶采用noa63。
优选地，pdms混合物为sylgard184；
所述s2中所述pdms薄膜采用sylgard184制备而成，厚度为20μm，杨氏模量为4×106，泊松比为0.5。
优选地，光敏胶采用紫外光固化，所述紫外光采用300w的汞灯线光源，在10cm处照射10min进行固化。
优选地，所述s5中热压成型条件为：180℃，1kn压力，热压成型12min。
优选地，所述s5中所述pc板的原料为pc-1100。
本发明的曲面可控的复眼透镜的制备方法，采用转模复制的方法制备曲面复眼透镜，操作简单，加工周期短，通过光刻法控制子眼的形貌，一致性和可重复性好；通过薄膜弹性力和气体压力共同调控能制备曲面可控的复眼透镜；采用软质的pdms材料，脱模过程损耗小，降低了制备成本，更适合大面积曲面复眼透镜的批量化生产。
附图说明
图1为本发明一实施例曲面可控的复眼透镜的制备方法的流程示意图。
图2为步骤s2中pdms薄膜的形变随腔体内压力变化关系图。
附图标记说明：1-图形化的光刻胶；2-硅晶片；3-微孔阵列；4-pdms薄膜；5-可抽气的腔体；6-第一光敏胶凸模；7-紫外光；8-第一pdms弹性凹模；9-第二光敏胶凸模；10-第二pdms凹模；11-pc基的曲面复眼透镜。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
本发明针对曲面复眼透镜的结构特点开发可实用的制备方法，引入新材料、开发新技术，将微纳加工、软光刻、复制技术、热压成型技术相结合，形成独特的曲面复眼透镜制备技术。
如图1所示，为本发明一实施例曲面可控的复眼透镜的制备方法的流程示意图，包括如下步骤：
s1：以硅晶片2为基片，通过光刻的方法，在硅晶片2表面覆盖图形化的光刻胶1作为掩膜，再通过干法刻蚀，在硅晶片2上刻蚀微孔阵列3；
s2：在微孔阵列3的表面覆盖pdms薄膜4，并置于可抽气的腔体5之上，通过控制腔体5内的压力调节pdms薄膜4的形变，形成平面微透镜阵列结构；
s3：在变形后的pdms薄膜4上方浇注光敏胶，固化得到第一光敏胶凸膜6；将pdms混合物经真空脱气消泡后，浇注到第一光敏胶凸模6中，固化得到与平面微透镜阵列结构相反的第一pdms弹性凹模8；
s4：将第一pdms弹性凹模8置于可抽气的腔体5之上，通过控制腔体5内的压力调节第一pdms弹性凹模8的形变，在形变后的pdms弹性凹模8上浇注光敏胶，固化得到具有曲面微透镜阵列结构的第二光敏胶凸模9；
s5：将脱泡后的pdms混合物浇注到第二光敏胶凸模9上，固化得到第二pdms凹模10；采用第二pdms凹模10热压成型pc板；
s6：冷却到室温，脱模，得到pc基的曲面复眼透镜11。
在一些实施例中，s3中pdms混合物的固化参数为80℃下固化30min，s5中pdms混合物的固化参数为80℃下固化8h。
在一些实施例中，s2中pdms薄膜4的形变与腔体5的压力成线性关系，腔体5内的负压值越大，pdms薄膜4的形变越大；
s4中第一pdms弹性凹模8的形变与腔体5的压力成线性关系，腔体5内的负压值越大，第一pdms弹性凹模8的形变越大；
通过控制腔体5内的负压值，控制pdms薄膜4、第一pdms弹性凹模8的形变量，进而控制pc基的曲面复眼透镜11的曲率。
图2为s2中pdms薄膜的形变随腔体内压力变化关系图，通过comsol仿真和实验验证，在-3500～-5900pa的压力范围内形变和压差为线性关系，最大形变为65μm，最小为40μm，形变量以pdms薄膜4球缺的矢高表征，图2是根据实验数据绘制的关系图。
在一些实施例中，s1中所述硅晶片2为p型<100>晶向，厚度400μm。
在一些实施例中，光刻胶采用az5214e，光敏胶采用noa63。
在一些实施例中，pdms混合物为sylgard184；s2中pdms薄膜4采用sylgard184制备而成，厚度为20μm，杨氏模量为4×106，泊松比为0.5。
在一些实施例中，光敏胶采用紫外光固化，紫外光7采用300w的汞灯线光源，在10cm处照射10min进行固化。
在一些实施例中，s5中热压成型条件为：180℃，1kn压力，热压成型12min。
在一些实施例中，s5中pc板的原料为pc-1100。
本发明的曲面可控的复眼透镜的制备方法，采用转模复制的方法制备曲面复眼透镜，操作简单，加工周期短，通过光刻法控制子眼的形貌，一致性和可重复性好；通过薄膜弹性力和气体压力共同调控能制备曲面可控的复眼透镜；采用软质的pdms材料，脱模过程损耗小，降低了制备成本，更适合大面积曲面复眼透镜的批量化生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。