微型化和智能化是近代工业和科技的主要发展方向。继电路、机械向微型化的方向发展后,人们将光、机、电集成为一体并发展出的微光机电系统(MOEMS),则是进一步响应这种趋势的产物。微光机电系统的出现对光学元件提出了微型化、阵列化、集成化、智能化的要求,进而催生出微光学(Micro-optics)及微型化的光学元件。相比于传统光学元件,微光学元件(Micro-optical elements,MOEs)具有体积小、设计灵活、可阵列化的优点而广泛应用在生物医疗、数字通信、灵巧武器等诸多方面。在社会的客观需求和经济利益的推动下,一系列基于微电子、微机械、半导体加工技术的微光学元件的加工工艺被开发。然而,如何高效率、低成本的制作出微光学元件仍然是研究的热点,具有现实的意义。本文是在基于DMD(digital micromirror device)数字光刻技术的基础上研究微光学元件的快速成型工艺,包括基于DMD的数字光刻系统的原理、三维光的调制理论、曝光剂量的空间分布、三维重构的切片算法以及表面热塑型技术,最后提出一种具有高填充率的六边形复眼的微透镜阵列并在实验的中完成设计与制作,以此来展示本文的快速成型工艺。本文的主要研究工作如下:本文首先详细的介绍了基于DMD的数字光刻技术,包括曝光光源的种类及性能、照明系统中的准直和匀光单元的原理和类型、DMD芯片的结构和工作原理、投影系统的关键参数等。在此基础上,选取曝光光源为UV-LED的DMD光刻系统,它的最小分辨率能够达到0.6μm,满足设计要求,且光刻后得到的图形具有良好的质量。接下来完整地阐述了三维光的调制理论和微光学元件快速成型的工艺。三维光调控是一种用于快速重构目标结构的方法,其核心内容是依据目标轮廓计算曝光剂量的分布和以切片算法获取曝光区域。利用该方法进行重构的思路为,首先获取微光学元件的数学模型或者轮廓函数,依据目标轮廓与曝光剂量的关系计算出曝光剂量的空间分布,再研究切片算法以获得曝光区域并结合曝光剂量的空间分布得知相应的曝光剂量,最终在光刻系统中多重曝光一次完成微光学元件的重构。此外,还介绍了光刻工艺的基本流程和热回流技术,并采用不同的热回流方式在实验中对微透镜阵列进行塑形,以研究不同热回流方式在微纳米加工中的特性。最后,对微光学元件中的具有极高填充率的六边形复眼微透镜阵列进行了研究,实验采用正性厚胶AZ4620,微透镜的轮廓设计为抛物面型。首先从理论上计算出了曝光计量的空间分布,分析了等弧切片算法,在此基础上获取了多层切片的数据并设计出数字掩膜版图案;然后利用三维光的调控理论,在首次光刻后所得的六边形柱体上进行多重曝光,在完成曝光和显影后采用热回流技术获得表面光滑、质量较好的六边形复眼微透镜阵列;最后设置不同的切片层数并测量相应的微透镜轮廓,研究切片层数对重构轮廓精度的影响。