具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

目前，传统的透镜虽然在光学系统中仍占主导地位，但通常体积庞大且价格昂贵。且传统透镜的加工工艺，如成型、抛光和金刚石打磨，限制了传统透镜的厚度尺寸。

然而，随着光学系统的发展，要求对光学器件的尺寸更加微型化，以满足光学系统高集成度的需求，而传统的透镜已逐渐无法到达部分高集成度光学器件的需求。本申请通过提供一种离轴聚焦透镜的制作方法，以制作精细化的光器件，从而满足具有高集成度需求的光学系统。

请参照图1、图2、图6，本申请实施例提供一种离轴聚焦透镜的制作方法，包括：步骤S100、在第一透明基板的表面设置第一取向层以形成第一透镜组件，在第二透明基板的表面设置第二取向层以形成第二透镜组件；步骤S200、在第一透镜组件设有第一取向层的一侧设置间隔件；步骤S300、通过间隔件固定第一透镜组件、第二透镜组件的相对位置以形成液晶盒，第一透镜组件、第二透镜组件之间设有空隙层；步骤S400、对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理、第二阶段取向处理；步骤S500、对空隙层进行液晶填充处理，以形成液晶层。

通过在第一透明基板、第二透明基板的表面分别设置取向层，以得到第一透镜组件、第二透镜组件。在第一透镜组件设有第一取向层的一侧的表面上设置间隔件，通过将第一透镜组件、第二透镜组件设有取向层的一侧相对设置，以形成液晶盒。其中，第一透镜组件、第二透镜组件通过间隔件对两者进行粘结，以固定两者相对位置。

通过间隔件固定两者相对位置的同时，并调节间隔件的尺寸可使得第一透镜组件、第二透镜组件之间形成空隙层。通过对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理、第二阶段取向处理，以使得第一取向层、第二取向层按照预设角度分布进行排布。进一步地，通过对空隙层进行液晶填充处理以形成液晶层，液晶层的相位分布由第一取向层、第二取向层决定。根据预设相位分布对第一取向层、第二取向层进行取向，以使得液晶层按照预设取向方向进行分布，从而实现对应的光束调制效果。

如图6所示，例如，离轴聚焦透镜为一种具有离轴聚焦效果的菲涅尔波带片结构型的液晶透镜。

其中，菲涅尔波带片是由许多同心圆环构成，如图所示，每n个波带的外圆半径为：

式中，λ表示入射波长，n表示波带数，f表示波带片的焦距，R_C表示第n个波带的半径。

当用单色平面波垂直照射菲涅尔波带片时，所有波带发出的子波在距波带片f处产生的复振幅将会进行叠加，并形成一个亮点，即波带片的焦点。此外，当单色平面波以平行光的方式进行入射时，焦点的位置会处于波带片中心轴线上。进一步地，可通过选取波带片中的某一小部分，如图所示，光束仍按原路径传播。此时，对于截取出来的波带片而言，波带片对光束起到了偏转的作用而且同时还具有聚焦作用。

以图6为例，透镜的基本参数设定为主透镜半径R_C等于800μm，截取透镜的中心距主透镜的中心Rp180μm，截取透镜半径Re 150μm，焦点距离f 5000μm，入射光波长为532nm。经过计算，得到的相位设计图如图所示，此透镜当平行光入射时，产生的光场在距透镜5000μm处偏离主光轴180μm附近形成了一个焦斑，实现了离轴聚焦的效果。

请参照图9、图10，在一些实施例中，液晶层包括至少两个第一相位取向区域、至少两个第二相位取向区域；相邻的两个第一相位取向区域以一个第二相位取向区域作为间隔，得到以间隔设置；相邻的两个第二相位取向区域以一个第一相位取向区域作为间隔，得到以间隔设置。

可以理解的，液晶层中的相位分布为周期性变化。相邻两个第一相位取向区域对应于相同的相位；相邻两个第二相位取向区域对应于相同的相位。

进一步地，液晶层中的液晶分子偏转角为周期性变化。多个第一相位取向区域中的液晶分子具有相同的偏转角，多个第二相位取向区域中的液晶分子具有相同的偏转角。

如图所示，在一些实施例中，第一相位取向区域、第二相位取向区域为环形区域，且第一相位取向区域、第二相位取向区域为具有相同的圆心。

第一相位取向区域、第二相位取向区域为同圆心分布，位于中心的第一相位取向区域可以理解为内径等于0的环形区域。即液晶层中的液晶分子为多个环形区域逐层套嵌的方式进行设置。

在一些实施例中，第一相位取向区域的对应相位为0，第二相位取向区域的对应相位为π。

通过将第一相位取向区域的对应相位设置为0，第二相位取向区域的对应相位设置为π。其中，第一相位取向区域中的液晶分子与第一透明基板的夹角为0度，第二相位取向区域中的液晶分子与第一透明基板的夹角为90度。

在相邻的相位取向区域中，液晶分子互相垂直设置。即第一相位取向区域的液晶分子与第二相位取向区域的液晶分子相互垂直。

请参照图3，在一些实施例中，步骤S400、对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理、第二阶段取向处理，还包括：步骤S410、获取目标透镜的相位分布图；步骤S420、根据相位分布图得到第一相位分布图、第二相位分布图；步骤S430、根据第一相位分布图对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理，以形成第一相位取向区域；步骤S440、根据第二相位分布图对第一取向层、第二取向层进行第二阶段取向处理，以形成第二相位取向区域。

通过取目标透镜的相位分布图；根据相位分布图得到第一相位分布图、第二相位分布图；根据第一相位分布图对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理，以形成第一相位取向区域；根据第二相位分布图对第一取向层、第二取向层进行第二阶段取向处理，以形成第二相位取向区域。

其中，第一相位分布图对应于第一相位取向区域的相位分布，第二相位分布图对应于第二相位取向区域的相位分布。通过对第一相位分布图、第二相位分布图的第一取向层、第二取向层的不同区域进行取向，以对第一取向层、第二取向层进行图形化取向改写。

通过对第一取向层、第二取向层进行图案化取向改写，以使得填充后得到的液晶层按预设取向进行排布，从而令液晶层中的液晶分子按固定的偏转方向排布。

进一步地，若对部分液晶层中的液晶分子偏转角具有两种，且其中一种为0时，对第一取向层、第二取向层仅进行第一阶段取向处理即可。

以下以具有数控微镜芯片的微缩投影式曝光系统为例，对第一取向层、第二取向层的取向过程进行说明。数字微镜阵列中由多个微镜单元组成，可单独控制单个微镜单元的开关状态。若单个微镜单元处于开启状态，则可对光进行反射；若单个微镜单元的关闭状态，则不对光进行反射。

请参照图4、图9，在一些实施例中，步骤S430、根据第一相位分布图对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理，以形成第一相位取向区域，包括：步骤S431、根据第一相位分布图对数字微镜阵列中的微镜单元进行状态调节，以形成第一相位微镜阵列；步骤S432、通过光源对第一相位微镜阵列进行照射，以得到第一相位图像光；步骤S433、对第一相位图像光进行偏振调制，以得到第一偏振图像光；步骤S434、根据第一偏振图像光对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理，以形成第一相位取向区域。例如，根据图9所示的相位取向区域的示意图对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理，以形成第一相位取向区域。

其中，图9中白色的区域为曝光区域，黑色为非曝光区域。曝光区域为相位分布图中相位为0的区域，相位分布图中非0相位区域为非曝光区域。

请参照图5、图10，在一些实施例中，步骤S440、根据第二相位分布图对第一取向层、第二取向层进行第二阶段取向处理，以形成第二相位取向区域，包括：步骤S441、根据第二相位分布图对数字微镜阵列中的微镜单元进行状态调节，以形成第二相位微镜阵列；步骤S442、通过光源对第二相位微镜阵列进行照射，以得到第二相位图像光；步骤S443、对第二相位图像光进行偏振调制，以得到第二偏振图像光；步骤S444、根据第二偏振图像光对第一取向层、第二取向层进行第二阶段取向处理，以形成第二相位取向区域。例如，根据图10所示的相位取向区域的示意图对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理，以形成第一相位取向区域。

其中，图10中白色的区域为曝光区域，黑色为非曝光区域。曝光区域为相位分布图中相位为π的区域，相位分布图中非π相位区域为非曝光区域。

进一步地，通过上述实施例中的第一取向层、第二取向层的改写方式，对第一取向层、第二取向层进行二次改写，以使得第一取向层、第二取向层中根据预设的取向图案进行取向。

请参照图7至图11，通过处理器对数字微镜阵列450中的微镜单元的开关状态进行调控，以形成动态掩模。紫外光源440发射准直光束至数字微镜阵列450表面，并产生第一相位图像光。其中，第一相位图像光带有图像信息。通过电控偏振片430对第一相位图像光进行偏振调制，以得到具有特定偏振态的第一偏振图像光。通过平场复消色差的微缩物镜420对第一偏振图像光进行缩束，以调节第一偏振图像光的有效面积。通过缩束后的第一偏振图像光对液晶盒410中的第一取向层、第二取向层进行取向，以对第一取向层、第二取向层进行取向改写。

例如，第一相位分布图对第一取向层、第二取向层进行第一阶段取向处理，以改写第一取向层、第二取向层中的第一区域，从而形成第一相位取向区域。

进一步地，通过分束器470对第一相位图像光进行分束，并通过CCD相机460对分束所得到的光束进行检测，以实时监测取向图案。

例如，第二相位分布图对第一取向层、第二取向层进行第二阶段取向处理，以改写第一取向层、第二取向层中的第二区域，从而形成第二相位取向区域。

可以理解的是，第一相位取向区域、第二相位取向区域为第一取向层、第二取向层中相对应的两类区域。通过对第一取向层、第二取向层中的第一相位取向区域、第二相位取向区域分别进行改写，以优化取向层的取向精度。

在一些实施例中，在第一透明基板的表面设置第一取向层以形成第一透镜组件，在第一透明基板的表面设置第二取向层以形成第二透镜组件，包括：在第一透明基板的表面涂布取向剂，对涂布取向剂后的第一透明基板进行加热处理，以使第一透明基板的表面形成第一取向层；和\或，在第二透明基板的表面涂布取向剂，对涂布取向剂后的第二透明基板进行加热处理，以使第二透明基板的表面形成第二取向层。

可以理解的是，通过对设有取向剂的第一透明基板、第二透明基板进行加热，以使得溶液挥发，并在第一透明基板、第二透明基板上保留有效成分，以形成取向膜(PAAD22薄膜)，即取向层。

以下以具体应用为例，对离轴聚焦透镜的制作方法进行说明示意性说明。

对玻璃进行切割，以形成2.5cm*2.5cm的第一透明基板、第二透明基板。通过对第一透明基板、第二透明基板进行预处理以清除表面的有机杂质，并增强第一透明基板、第二透明基板表面的亲水性。

其中，清洁处理包括：通过丙酮溶液、酒精的混合溶剂对第一透明基板、第二透明基板进行15min的超声清洗，并用去离子水对清洗后的第一透明基板、第二透明基板进行15min的浸泡处理。进一步，通过对浸泡处理后的第一透明基板、第二透明基板进行二次超声清洗(15min)，以保证第一透明基板、第二透明基板表面的清洁。通过对清洗后的第一透明基板、第二透明基板进行30min的烘烤处理，以使得第一透明基板、第二透明基板表面上的溶液充分挥发。

通过将干燥的第一透明基板、第二透明基板放入UV照射机中照射30min，以清洁玻璃表面残留的有机杂质，同时增加玻璃基底表面的亲水性。

进一步地，在第一透明基板的表面涂布取向剂，对涂布取向剂后的第一透明基板进行加热处理，以使第一透明基板的表面形成第一取向层。

例如，通过对氮气对第一透明基板、第二透明基板进行鼓吹处理，以保证第一透明基板、第二透明基板的表面无浮尘。通过旋涂机以高速2000转/分钟的速度在第一透明基板、第二透明基板的表面旋涂取向剂，将旋涂取向剂后的第一透明基板、第二透明基板放置于100℃的热台进行10min的加热处理，以使得溶液充分挥发，并在第一透明基板、第二透明基板的表面上形成第一取向层、第二取向层。

在第一透镜组件设有第一取向层的一侧设置混有间隔子的UV胶(间隔件)，将第一透镜组件、第二透镜组件进行叠放。通过UV光对混有间隔子的UV胶进行照射固化，以形成间隔件。其中，通过间隔子的直径尺寸对液晶盒子的盒厚进行调节。

本申请实施例还提供了一种离轴聚焦透镜，应用上述任一实施例的离轴聚焦透镜的制作方法进行制作。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。