在微型光学元件制造中,光刻技术经历了从掩模时代到无掩模时代的发展,随着微机电系统(MEMS)的不断发展,无掩模光刻技术的发展被推向一个又一个高潮,数字化无掩模光刻技术就是在这一背景下快速发展起来的,它具有制作方便、节约材料降低成本、高精度、无套刻误差、一次性曝光制作三维面型结构等优点,已成为近年来最热门的研究课题之一。本文重点研究的是数字光刻技术中折射型光学器件的制作。本文主要研究内容和结论是:第一,透彻地分析了DMD (Digital Micro-mirror Device)的显示特性,针对DMD在一定条件下显示失真的特性,提出了一种适合于DMD数字光刻技术制作的微透镜的设计方法。通过反复试验对比结果,得出DMD显示小分辨尺寸的失真特性。对比传统掩模光刻技术中制作微透镜的等相位深度分析法,提出一种等底面直径分割法,将凸透镜底面直径按DMD像素规格等分成若干个微元,以基于微元形成的环带量化透镜。第二,提出了动态渐变灰阶数字掩模光刻技术,实验验证该方法能精确控制曝光量,优化透镜表面轮廓。分析了现有的数字光刻方法制作折射型透镜的不足,阐述了动态渐变灰阶曝光方法的必要性。介绍并分析了数字光刻技术中的数字灰度掩模技术——数字移动掩模技术和数字旋转掩模技术,以这两种技术为基础提出一种动态渐变灰度的新曝光方法。分三种情况讨论了该曝光方法的设计和应用,分析并归纳出各种情况的一般设计公式,总结各种情况的优缺点。在工艺方面,对本实验的曝光量和光刻胶感光度做了定性的研究,在器件的制作中调整了灰度的变化范围。对实验曝光系统做了调整能更完美地制作元器件。比较分析了各种制作数字掩模的CAD软件,从制作和显示两方面选择了最优化的制作软件。