JP2010505631A - 湾曲クレードルを使用してマイクロレンズアレイを貫通する開口を形成する方法及び装置、並びに、それによって製造される製品 - Google Patents

Abstract

その前面にマイクロレンズアレイを含む基板の裏面上の層に開口を形成するための方法は、基板の前面上のマイクレンズアレイが軸に面するように、軸を規定する円筒面セグメントへと基板を湾曲させることを含む。パルスレーザビームは、基板の前面のマイクロレンズアレイを通過して基板の裏面上の層へと至ることにより開口を形成するように、軸から円筒面セグメントに沿って周方向に走査されると同時に、基板及び／又は走査されるパルスレーザビームが互いに対して軸方向に並進される。また、関連する装置及びマイクロレンズアレイ製品が開示される。

Description

本発明は、微細加工方法、装置、そのようにして製造されたデバイスに関し、特に、微細構造を含む光学膜を製造するための方法及び装置、及びそれによって製造される光学微細構造体に関する。

一方側にマイクロレンズアレイを有し且つその他方側に自動位置合わせ開口の配列を有する基板は、コンピュータディスプレイ（モニタ）、プロジェクションテレビ、フラットパネルディスプレイ及びテレビ、並びに、多くの他の光学用途における光学要素として幅広く使用されている。当業者に良く知られるように、マイクロレンズアレイは多数のマイクロレンズを含み、そのベースの少なくとも１つの寸法（「ベース寸法」）は約５００μｍ未満のサイズである。半球状マイクロレンズアレイ、アナモルフィックマイクロレンズアレイ、水晶マイクロレンズアレイ、及び／又は、他の従来のマイクロレンズアレイが形成される場合がある。自動位置合わせ開口は、不透明層及び／又は反射層などの層中に、マイクロレンズを通過するレーザを層に衝突させることによって形成される。

例えば、１９７９年１０月２３日に発行されたＤａｙｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｍａｋｉｎｇ ｔｈｅ Ｓａｍｅと題されるＤｅｍｌ等の米国特許第４，１７２，２１９号は、そのような自動位置合わせ開口を形成するための技術について記載している。Ｄｅｍｌ等の要約書で言及されるように、入射合焦レーザ光を吸収し且つそれに伴う加熱を受ける材料層は、レンズマトリクスの焦点面内に配置される。レーザ光は、レンズマトリクス自体を通じてそのような層上に投影される。レーザ光は、レンズマトリクスのレンズ要素によって、層の小さい明確な部分の非常に局在化される加熱をもたらす層上へ合焦される。それらの小さな明確な部分において、層の材料は、非常に局在化された加熱の結果として、その後にリアプロジェクション又は日光投影スクリーンとしてレンズマトリクスと協働して使用されるレンズ開口マトリクスの開口を形成するために除去される。

自動位置合わせ開口を層中に形成するための他の技術は、１９８７年５月１９日に発行されたＲｅａｒ−Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｓｃｒｅｅｎと題されるｖａｎ ｄｅ Ｖｅｎの米国特許第４，６６６，２４８号に記載されている。ｖａｎ ｄｅ Ｖｅｎの特許の第３欄の５１〜６１行目に言及されるように、該発明に係るリアプロジェクションスクリーンを製造する方法は、以下のステップ、すなわち、薄い透明な箔から成る第１の面上に、金型内で形成されたアナモフィックレンズ構造を複製するステップと、透明箔から成る第２の面上に感光材料を加えるステップと、感光材料をレンズ構造体によって露光するステップと、露光されていない部分が不透明になるように感光材料を現像するステップと、箔からなる第２の面を透明支持シートに対して取り付けるステップとが所与の順序で実行されることを特徴とする。

自動位置合わせ開口を形成するための更に他の技術は、２００５年１１月２２日に発行され且つ本出願の譲受人に対して譲渡されたＭｉｃｒｏ−Ｌｅｎｓ Ａｒｒａｙ Ｗｉｔｈ Ｐｒｅｃｉｓｅｌｙ Ａｌｉｇｈｎｅｄ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｍａｓｋ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｅｓ Ｏｆ Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ Ｓａｍｅと題されるＦｅｄｅｌ等の米国特許第６，９６７，７７９号に記載されている。Ｆｅｄｅｌ等の特許の要約書に言及されるように、正確に位置合わせされた開口マスクを有するマイクロレンズアレイ及び該マイクロレンズアレイを形成する方法が提供される。開口マスクは、マイクロレンズアレイの各レンズレットを使用してマスク層上に光を投影することによって形成される。光の強度及びマスク層材料は、非アブレーションプロセスによって光がマスク層中に開口を形成するように選択される。結果として得られる開口は、それらの対応するレンズレットと自動的に位置合わせされる。

２５年以上も前のＤｅｍｌ等の特許におけるレーザビームを使用する自動位置合わせ開口形成技術の開示にもかかわらず、マイクロレンズアレイによって自動位置合わせ開口を形成するためのレーザビームの商業的使用は、広く行き渡っているように思われない。特に、レーザは比較的小さな光ビームを生じるため、約３０”以上の少なくとも１つの寸法を有する基板などの大型基板における開口形成プロセス、及び／又はウェブの連続処理のための開口形成プロセスは、低いスループットを与える。また、レーザビームがアレイを走査するときにレーザビームを制御することが難しい場合があり、その結果、マイクロレンズに対する開口の位置ずれが生じる場合がある。位置ずれされた開口は透過率の変動を生み出し、それにより、基板が光学用途で使用されるときに、許容できない目に見える欠陥がもたらされる。

本発明のいくつかの実施形態は、その前面にマイクロレンズアレイを含む基板の裏面上の層に開口を形成するための装置を提供する。これらの装置は、軸を規定する円筒面セグメントを含むクレードルを備える。円筒面セグメントは、基板の前面上のマイクレンズアレイが軸に面するように基板の裏面上に層を保持するべく構成される。走査ミラーが設けられる。パルスレーザが、パルスレーザビームを走査ミラーに衝突させるように構成される。走査ミラーは、該ミラーに衝突するパルスレーザビームを、基板の前面のマイクロレンズアレイを通過して基板の裏面上の層へと至ることにより開口を形成するように、軸から円筒面セグメントに沿って周方向に走査するべく、クレードルに対して方向付けられる。リニアトランスレータは、円筒面セグメントに沿って周方向に走査されるパルスレーザビームを軸方向に並進させるためにクレードル及び／又は走査ミラーを互いに対して軸方向に直線的に並進させるように構成される。コントローラは、パルスレーザのパルシング、走査ミラーの走査及びトランスレータの並進を同時に制御するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態において、走査ミラーは、円筒面セグメントの軸と平行な回転軸を中心に回転するように構成される回転ポリゴンミラーを備える。いくつかの実施形態において、回転ポリゴンミラーは、パルスレーザビームが円筒面セグメントの軸でミラーの多角形面と衝突するように円筒面セグメントの軸に対して位置決めされる。また、いくつかの実施形態において、走査ミラーは、パルスレーザビームを軸から円筒面セグメントに沿って周方向に且つ円筒面セグメントに対して垂直に走査するようにクレードルに対して方向付けられる。他の実施形態において、走査ミラーは、パルスレーザビームを、約０．０１°未満の円筒面セグメントに対する垂線からの偏位を伴って、軸から円筒面セグメントに沿って周方向に走査するように、クレードルに対して方向付けられる。更に、いくつかの実施形態において、高速操向ミラーなどの可動ミラーが、回転ポリゴンミラー及び／又は回転軸を中心とする回転ポリゴンミラーの回転における不完全性を少なくとも部分的に補償するために使用されてもよい。リニアトランスレータは、走査ミラーをクレードルに対して軸方向に並進させるように構成されるスクリュードライブを備えてもよい。

本発明のいくつかの実施形態において、円筒面セグメントは、穿孔を含む硬質支持層と、硬質支持層と軸との間にある硬質支持層上の柔軟な多孔質バッファ層と、柔軟な多孔質バッファ層と軸との間にある柔軟な多孔質バッファ層上の柔軟な多孔質支持層とを備える。柔軟な多孔質支持層は基板の裏面を支持するように構成されてもよく、また、クレードルは、基板の裏面を柔軟な多孔質支持層上に保持するため、柔軟な多孔質支持層の穿孔と、柔軟な多孔質バッファ層と、硬質支持層とを通じて真空引きするように構成される真空プレナムを更に備えてもよい。

他の実施形態において、円筒面セグメントは、有孔メタルシートと、有孔メタルシートと軸との間にある有孔メタルシート上の発泡層と、発泡層と軸との間にある発泡層上の柔軟なスクリーンとを備えてもよい。柔軟なスクリーンは基板を支持するように構成されてもよく、また、クレードルは、基板の裏面を柔軟なスクリーン上に保持するため、柔軟なスクリーンと、発泡層と、有孔メタルシートの穿孔とを通じて真空引きするように構成される真空プレナムを更に備えてもよい。

いくつかの実施形態において、マイクロレンズはそのベースで約１００μｍ未満のサイズであってもよく、また、パルスレーザビームは円筒面セグメントで約１ｍｍの直径であってもよい。パルスレーザ、走査ミラー、及び、リニアトランスレータは、円筒面に対するパルスレーザビームの衝突領域を周方向及び軸方向で重ね合わせるように構成されて制御されてもよい。また、いくつかの実施形態では、基板が可視光用途のために構成され、また、パルスレーザは、可視光よりも長い波長を有し、例えばパルス赤外線レーザである。

本発明の他の実施形態は、その前面にマイクロレンズアレイを含む基板の裏面上の層に開口を形成する方法を提供する。これらの方法は、基板の前面上のマイクレンズアレイが軸に面するように、軸を規定する円筒面セグメントへと基板を湾曲させることを含む。パルスレーザビームは、基板の前面のマイクロレンズアレイを通過して基板の裏面上の層へと至ることにより開口を形成するように、軸から円筒面セグメントに沿って周方向に走査されると同時に、基板及び／又は走査されるパルスレーザビームが互いに対して軸方向に並進される。走査は、前述した実施形態のうちのいずれかにしたがって行なわれてもよい。

本発明の更なる他の実施形態は、その裏面に層を含み且つその前面にマイクロレンズアレイを含む基板を保持するクレードルであって、層中に開口が形成されるクレードルを提供する。クレードルは、軸を規定する円筒面セグメントを備え、円筒面セグメントは、基板の前面上のマイクレンズアレイが軸に面するように基板の裏面を保持するべく構成される。クレードルは、前述した実施形態のうちのいずれかにしたがって構成されてもよい。

最後に、本発明のいくつかの実施形態に係るマイクロレンズアレイ製品は、基板と、少なくとも３０”にわたって基板の少なくとも１つの方向に沿って延びる基板の第１の面上のマイクロレンズの配列とを含んでもよい。少なくとも３０”の寸法は、少なくとも３０”の寸法を有する最終製品、又は、製造された後に更に小さい断片へとカットされる３０”を超える連続ウェブの寸法を有する最終製品に基づいてよい。配列中のマイクロレンズは、約５００μｍ未満のサイズの少なくとも１つのベース寸法を含む。基板の第２の面上の層は、少なくとも３０”にわたって基板の少なくとも１つの方向に沿って延びる開口の配列を含む。この場合、それぞれの開口は、いくつかの実施形態では約０．５°未満の位置合わせからの偏位を伴ってそれぞれのマイクロレンズと位置合わせされる。他の実施形態では、約０．１°未満の変化が与えられてもよく、また、更に他の実施形態では、０．０５°程度の低い変化が与えられてもよい。

本発明の様々な実施形態に係る、その前面上にマイクロレンズアレイを含む基板の裏面上の層中に開口を形成するための装置及び方法の概略図である。 本発明の他の実施形態に係る、その前面上にマイクロレンズアレイを含む基板の裏面上の層中に開口を形成するための装置及び方法の概略図である。 図１及び／又は図２の装置／方法を制御するために使用されてもよい制御システム及び方法のブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態に係る円筒面セグメントを含むクレードルの断面図である。 本発明のいくつかの実施形態に係るマイクロレンズアレイ製品の断面図である。

以下、本発明の実施形態が示される添付図面を参照し、本発明を更に説明する。しかしながら、本発明が本明細書中に記載される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示内容が十分で完全であり且つ本発明の範囲を当業者に対して十分に伝えるように与えられる。図中、層及び領域の厚さは、明確にするために誇張されている場合がある。同様の参照符号は、全体にわたって同様の要素を示している。本明細書中で使用される用語「及び／又は」は、関連する挙げられた項目のうちの１つ以上の任意の及び全ての組み合わせを含み、「／」として短縮されてもよい。

本明細書中で使用される専門用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的とし、本発明を限定しようとするものではない。本明細書中で使用される単数形「１つ（ａ ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」は、文脈が他の点を明確に示していなければ、複数形も同様に含むように意図されている。また、用語「備える」、「備えている」、「有している」、「有する」、「含む」、及び／又は「含んでいる」は、この明細書中で使用される場合、述べられている特徴、領域、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を明示しているが、１つ以上の他の特徴、領域、ステップ、動作、要素、構成要素の、及び／又はそれらのグループの存在又は付加を排除しないことは言うまでもない。

層又は領域などの要素が他の要素「上にある」又は「上へ延びている」（あるいは、その変形）といわれる場合、その要素が他の要素上に直接にありあるいは他の要素上へと直接に延びることができ、あるいは、介在要素が存在していてもよいことは言うまでもない。一方、要素が他の要素「上に直接にある」又は「上へと直接に延びている」（あるいは、その変形）といわれる場合には、介在要素が存在しない。また、要素が他の要素に「接続される」又は「結合される」（あるいは、その変形）といわれる場合には、当該要素を他の要素に対して直接に接続することができあるいは結合することができ、あるいは、介在要素が存在してもよいことは言うまでもない。一方、要素が他の要素に対して「直接に接続される」又は「直接に結合される」（あるいは、その変形）といわれる場合には、介在要素が存在しない。最後に、要素が他の要素を「保持する」（あるいは、その変形）といわれる場合には、該要素は他の要素を直接に保持することができ、また、介在要素が存在してもよい。一方、要素が他の要素を「直接に保持する」（あるいは、その変形）といわれる場合には、介在要素が存在しない。

本明細書中では、様々な要素、構成要素、領域、層、及び／又は部分を説明するために第１、第２などの用語が使用される場合があるが、これらの要素、材料、領域、層、及び／又は部分がこれらの用語によって限定されるべきではないことは言うまでもない。これらの用語は、１つの要素、材料、領域、層、又は部分を他の要素、材料、領域、層、又は部分から区別するためだけに使用される。したがって、以下で述べられる第１の要素、材料、領域、層、又は部分は、本発明の教示内容から逸脱することなく、第２の要素、材料、領域、層、又は部分と称することができる。また、本明細書中では、ディスプレイスクリーンの相対する面を説明するために「前」及び「裏」が使用される場合がある。いくつかの実施形態において、「前」は、最初にパルスレーザビームが直面する基板などの表面の側を示すために使用され、また、「裏」は、表面の反対側を示すために使用される。更に、従来から、観察面が前とみなされる場合があるが、方向性に応じて観察面が裏とみなされてもよい。

本明細書中では、本発明の理想的な実施形態の概略図である断面図及び斜視図を参照して本発明の実施形態が説明される。したがって、例えば、製造技術及び／又は許容誤差の結果としての例図の形状の変形が予期されるべきである。そのため、本発明の実施形態は、本明細書中で示される領域の特定の形状に限定されるものと解釈されるべきではなく、例えば、製造に起因する形状のずれを含むべきである。例えば、平坦であるとして図示されあるいは説明される領域は、一般に、粗い及び／又は非直線状の特徴を有していてもよい。また、図示される鋭角は、一般に、丸みを帯びていてもよい。したがって、図に示される領域は実際には概略的であり、また、それらの形状は、領域の正にその形状を示そうとするものではなく、また、本発明の範囲を限定しようとするものではない。

他に別の点が規定されていなければ、本明細書中で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する技術分野の当業者によって共通に理解される意味と同じ意味を有する。また、一般に使用される辞書で規定される用語などの用語は、関連技術及び本開示内容との関連におけるそれらの意味と一致する意味を有するものと解釈されるべきであり、また、本明細書中でそのように明白に規定されなければ理想的なあるいは過度に形式的な意味に解釈されないことは言うまでもない。最後に、図の１つ以上のブロックの機能は、他のブロックの機能とは別個であってもよく及び／又は他のブロックの機能と組み合わされてもよい。

図１は、本発明の様々な実施形態に係る、パルスレーザビーム及び湾曲クレードルを使用して開口を形成する装置／方法の概略側面図である。特に、図１は、その前面１５２ａにマイクロレンズアレイ１５４を含む基板１５２の裏面１５２ｂ上の層１５６に開口１５８を形成するための装置を示している。その前面１５２ａにマイクロレンズアレイ１５４を含むと共にその裏面１５２ｂ上に開口１５８を有する層１５６を含む基板１５２は、総称してマイクロレンズアレイ製品又はレンズシート１５０と称される場合がある。レンズシート１５０それ自体は、その全てが本発明の譲受人に対して譲渡され且つその開示内容がそれらの全体を参照することによりあたかも本明細書中に十分に説明されるかのように本願に組み入れられる、米国特許出願第２００６／００６１８６９号、第２００５／００５８９４７号、第２００５／００５８９４８号、第２００５／００５８９４９号及び／又は第２００３／００２０６３４２号及び／又は第２００６／０１６４７２９号、及び／又は米国特許第６，９６７，７７９号、第６，８２９，０８７号、第６，８１６，３０６号及び／又は第７，０９２，１６６号及び／又は米国特許出願第１１／１１３，８４６号、第１１／１７９，１６２号、第１１／３６４，４２３号、第１１／３７８，１８９号、第１１／３８２，１６３号、第１１／４１４，８７５号、第１１／４６５，３７３号、第１１／４６５，３５８号及び／又は第１１／４６５，３７７号に記載されるように製造されてもよい。レンズシート１５０を製造する他の技術が使用されてもよい。

マイクロ構造体１５４は、サイズが約５００μｍ未満の少なくとも１つのベース寸法（すなわち、基板１５２に隣接する寸法）を有するマイクロレンズの一次元又は二次元配列を含んでもよい。レンズシート１５０における光学的用途に応じて、水晶体アレイ、半球状アレイ、アナモルフィックアレイ、及び／又は、他のマイクロレンズアレイが設けられてもよい。マイクロ構造体１５４は、サイズ、形状又は方向が均一である必要はない。本明細書中で使用される「レンズ」は、任意の透過型光学素子、回折光学素子及び／又は屈折光学素子を含み、また、「マイクロレンズ」は、約１００μｍ未満の少なくとも１つのベース寸法を有する任意の透過型光学素子、回折光学素子及び／又は屈折光学素子を含む。

図１の説明を続けると、装置は、軸１４４を規定する円筒面セグメント１４２をそれ自体が含むクレードル１４０を含んでいる。円筒面セグメント１４２は、基板１５２の前面１５２ａ上のマイクレンズアレイ１５４が軸１４４に面するように基板１５２の裏面上に層１５６を保持するべく構成される。円筒面セグメント１４２の寸法は、製造されるべきマイクロレンズアレイ製品又はレンズシート１５０のサイズに応じて変えられてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、円筒面セグメント１４２は、約４３”×２４”のリアプロジェクションスクリーンを形成するために、約１９．１”の半径を有する軸を規定してもよく、約３０”の周方向長さ（図１の面内）を含んでもよく、また、約４８”の軸方向長さ（図１の面に対して垂直）を含んでもよい。更に小さいあるいは更に大きい構造が設けられてもよい。以下で更に詳しく説明するように、円筒面セグメント１４２上に真空を形成して走査中に円筒面セグメント上にレンズシート１５０を保持するため、クレードル１４０に真空ポート１４８が設けられてもよい。

更に図１を参照すると、走査ミラー１２０も設けられる。いくつかの実施形態では、走査ミラーが振動ミラーであってもよい。しかしながら、他の実施形態では、図１に示されるように、走査ミラー１２０は、矢印１２４で示されるように回転軸１２２を中心に回転するように構成される回転ポリゴンミラーを構成する。図１の実施形態では、ポリゴンミラー１２０が八角形ミラーである。しかしながら、本発明の他の実施形態によれば、更に少ない（例えば６個）あるいは更に多い（例えば１０個）辺が設けられてもよい。

更に図１を参照すると、パルスレーザ１１０も設けられる。パルスレーザ１１０は、パルスレーザビーム１１２を走査ミラー１２０に衝突させるように構成される。本発明のいくつかの実施形態では、パルスレートが１００ｋＨｚ程度であってもよい。走査ミラー１２０は、該ミラーに衝突するパルスレーザビーム１１２を、基板１５２の前面１５２ａのマイクロレンズアレイ１５４を通過して基板１５２の裏面１５２ｂ上の層１５６へと至ることにより開口１５８を形成するように、軸１４４から矢印１１４で示されるように円筒面セグメント１４２に沿って周方向に走査するべく、クレードル１４０に対して方向付けられる。

パルスレーザビーム１１２は、パルスＮｄ：ＹＡＧレーザなどのレーザ１１０によって発生されてもよい。また、可視光用途においてレンズシート１５０が使用される場合、本発明のいくつかの実施形態は、パルス赤外線レーザビーム１１２を生成するパルス赤外線（ＩＲ）レーザ１１０を備える。他の実施形態では、可視光よりも長い波長を有する他のレーザが使用されてもよい。可視光よりも長い波長を有するレーザビームを使用して開口を形成することにより、以下で詳しく説明されるように、紫外線（ＵＶ）レーザ又は可視光よりも短い波長を有する他のレーザを使用する従来の用途と比べて改良された開口形成が行われてもよい。

最後に、図１を参照すると、スクリュードライブ及び／又は他の従来のリニアトランスレータなどのリニアトランスレータ１３０は、円筒面セグメント１４２に沿って周方向に走査されるパルスレーザビームを軸方向に並進させるためにクレードル１４０及び／又は走査ミラー１２０を互いに対して軸方向に（すなわち、図１の面内へ及び面外へ）直線的に並進させるように構成される。図１の実施形態において、リニアトランスレータ１３０は回転ミラーを軸方向に（軸１４４に対して平行に）並進させる。他の実施形態において、クレードル１４０自体を並進させてもよい。更に他の実施形態において、クレードル１４０及び走査ミラー１２０を両方とも並進させてもよい。

ここで、図１の実施形態について更に説明する。特に、走査ミラー１２０は、円筒面セグメント１４２の軸１４４と平行な回転軸１２２を中心に回転するように構成される図１に示されるような回転ポリゴンミラーを構成してもよい。また、図１に示されるように、いくつかの実施形態では、回転ポリゴンミラー１２０は、パルスレーザビーム１１２が円筒面セグメント１４２の軸１４４でミラー１２０の多角形面１２６と衝突するように円筒面セグメント１４２の軸１４４に対して位置決めされる。

図１にも示されるように、円筒面セグメント１４２を設けることによって、走査ミラー１２０は、軸１４４からのパルスレーザビームを円筒面セグメントに対して略垂直（直交）に保ちつつ矢印１１４で示されるように円筒面セグメントに沿って周方向に走査するようにクレードル１４０に対して方向付けられてもよい。特に、直角記号（┐）によって示されるように、パルスレーザ１１２は、走査全体にわたって円筒面セグメントに対して略垂直に保ちつつ、軸１４４から円筒面セグメント１４２に沿って周方向に走査されてもよい。いくつかの実施形態では、約３０アーク秒未満すなわち約０．０１°未満の垂直からの偏位が円筒面セグメントの周方向走査全体に沿って与えられてもよい。この偏位は、レトロフレクション及び／又は他の従来の技術によって測定されてもよい。レンズシート１５０へのパルスレーザビーム１１２の略垂直衝突を行なうことによって、レンズ１５４とほぼ位置合わせされる開口１５８が形成されてもよい。これにより、より均一なマイクロレンズアレイ製品を提供することができる。

いくつかの実施形態において、円筒面セグメント１４２は、パルスレーザビームが円筒面セグメント１４２に衝突するときにパルスレーザビーム１１２によって形成されるアークに沿って、円筒面セグメント１４２に沿って周方向に延びるスロットを有していてもよい。円筒面セグメント１４２のスロットにより、層１５６の裏面をクレードル１４０の内部に晒すことができ、それにより、開口形成プロセスからの破片が例えば真空ポート１４８を通じてクレードル１４０から排出されてもよい。

また、図１は、その前面１５２ａ上にマイクロレンズアレイ１５４を含む基板１５２の裏面１５２ｂの層１５６に開口１５８を形成する方法も示している。図１に示されるように、これらの方法は、基板１５２の前面１５２ａ上のマイクロレンズアレイ１５４が軸１４４と対向するように、軸１４４を規定する円筒面セグメントへと基板１５２を湾曲させることを含んでいてもよい。パルスレーザビーム１１２が、基板１５２の前面１５２ａのマイクロレンズアレイ１５４を通過して基板１５２の裏面１５２ｂ上の層１５６へと至るように、軸１４４から矢印１１４で示されるように円筒面セグメント１４２に沿って周方向に走査されると同時に、基板１５２及び／又は走査されるパルスレーザビーム１１２が互いに対して軸方向に（図１の面内へ及び面外へ）並進される。

また、図１は、本発明の様々な実施形態にしたがって生成されてもよいマイクロレンズアレイ製品１５０も示している。これらのマイクロレンズアレイ製品１５０は、その１つの方向（長さ、幅、及び／又は、対角線）に沿って少なくとも３０”にわたって延びる基板１５２を含んでいてもよい。基板は、その１つの方向に沿って少なくとも３０”の長さであってもよい。これは、基板が３０”の対角線のあるいはそれよりも大きいスクリーンを形成するために使用される最終製品だからである。あるいは、基板１５２は、その１つの方向に沿って少なくとも３０”にわたって延びてもよい。これは、基板１５２が、個々のマイクロレンズアレイ製品を形成するために後にカットされる連続基板（ウェブ）だからである。いずれにしても、マイクロレンズ１５４の配列は基板１５２の前面１５２ａ上に設けられる。また、マイクロレンズ１５４は、少なくとも３０”にわたって少なくとも基板の１つの方向（長さ、幅、及び／又は、対角線）に沿って延びる。マイクロレンズ１５４は、約５００μｍ未満のサイズである少なくとも１つのベース寸法を含む。黒層などの層１５６は、基板１５２の第２の面１５２ｂ上に設けられ、少なくとも３０”にわたって基板の少なくとも１つの方向（長さ、幅、及び／又は、対角線）に沿って延びる開口１５８の配列を有している。

いくつかの実施形態において、それぞれの開口１５８は、約０．５°未満の位置合わせからの偏位を伴って、アレイ中のそれぞれのマイクロレンズアレイ１５４と位置合わせされる。この場合、位置合わせからの偏位は、図１に示されるように、マイクロレンズ１５４の軸を通過する直交光線に対して測定される。他の実施形態では、０．１°未満の位置合わせからの偏位が与えられてもよく、また、いくつかの実施形態では、約０．０５°未満の位置合わせからの偏位が与えられてもよい。

特に、いくつかの実施形態において、目に見える欠陥を減少させあるいは避けるための許容されるずれ量は、ずれの均一性の関数であってもよい。開口が基板の１つの部分から隣の部分へ位置合わせされるようなシフトが存在する場合には、異なる透過パターンが見える場合があり、また、マイクロレンズアレイ製品が明らかに均一に見えない場合がある。例えば、マイクロレンズアレイは、１つの場所で他の場所よりも暗い場合があり、あるいは、所定の角度で観察されるときに明るいパッチ及び暗いパッチを示す場合がある。０．１°未満のランダムな変化が目に見えない不完全性をもたらす場合がある。しかしながら、変化がランダムでなく、むしろ、１つの方向又は他の方向でのドリフトであれば、あるいは、変化が繰り返す場合には、精度が更に良くなる必要がある場合があり、また、目に見えるアーチファクトを避けるために０．０５°以下の精度を維持することが望ましい場合がある。いずれにしても、これにより、目に見える不完全性を減少させあるいは避けるため、製品１５０の全体にわたってマイクロレンズに十分に位置合わせされる開口が大面積マイクロレンズアレイ製品１５０に設けられてもよい。

図２は、開口を形成するための本発明の他の実施形態に係る装置及び方法の概略平面図である。図２において、リニアトランスレータ１３０は、スクリュードライブモータ２３４によって駆動され且つ矢印２３８で示される軸方向にスライド２３６を移動させるスクリュードライブ２３２として具現化される。矢印１２４で示される方向にポリゴンミラー１２０を回転させるために走査ミラーモータ２２０が設けられてもよい。図１に関連して説明されたように、線１１４によって示される位置で円筒面セグメント１４２にスロットが設けられてもよい。レーザ１１０は図２に示されるように位置されてもよく、また、パルスレーザビーム１１２を調整し且つパルスレーザビームをポリゴンミラー１２０へと伝送するために光学トレイン２６０が使用されてもよい。

図２の実施形態において、光学トレイン２６０は、１／４波長板２６６と、ビームスプリッタ２６２と、ビーム検出器２６４と、第１及び第２のビーム拡大・コリメータレンズ２７２，２７４と、集束レンズ２７６と、３つのビーム操向ミラー２８２，２８４，２８６とを含んでいてもよい。ビームスプリッタ２６２及びビーム検出器２６４は、レーザビーム１１２のパワー及び／又はパルスをサンプリングして監視するために使用されてもよい。いくつかの実施形態では、第１のレンズ２７２が約−１００ｍｍの焦点距離を有していてもよく、また、第２のレンズ２７４が約４００ｍｍの焦点距離を有していてもよい。また、第１及び第２のレンズ２７２，２７４が約３００ｍｍだけ離間されてもよい。集束レンズ２７６は、所与の走行前に細かい合焦を行なうため、リニアトランスレータスライド２３６に対して調整可能であってもよい集束レンズスライド２７８上に装着されてもよい。光学トレイン２６０は、レーザ１１０の出口で約１．３ｍｍの直径を有するパルスレーザビームを伝送してもよく、また、ビームがクレードル１４０の円筒面セグメント１４２に衝突する場所で約０．５ｍｍの直径のビームを供給してもよい。他の実施形態では、円筒面セグメント１４２で、約０．４〜０．８ｍｍのビーム直径が与えられてもよい。他のビーム直径が与えられてもよい。

いくつかの実施形態では、３つのビーム操向ミラー２８２，２８４，２８６が固定ビーム操向ミラーである。しかしながら、本発明の他の実施形態において、パルスレーザビーム１１２を回転ポリゴンミラー１２０に衝突させる最後のビーム操向ミラー２８６は、回転ポリゴンミラー１２０及び／又は矢印１２４で示されるその回転軸を中心とするその回転における不完全性を少なくとも部分的に補償するように構成される可動ミラーであってもよい。いくつかの実施形態において、可動ミラー２８６は、回転ポリゴンミラー１２０、モータ２２０における機械的不完全性及び／又はレーザビーム配置のエラーをもたらす場合がある他の機械的不完全性を補償するために使用できる電子的に制御される高速操向ミラー（ＦＳＭ）を備えていてもよい。高速操向ミラーは、当業者に良く知られ、そのため、ここで更に記載する必要はない。いくつかの実施形態では、Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって販売されるモデルＦＳＭ−３００高速操向ミラーが使用されてもよい。

いくつかの実施形態において、高速操向ミラー２８６は、回転ポリゴンミラー１２０、モータ２２０及び／又は他の構成要素における不完全性を策定するとともに、回転１２４に応じて高速操向ミラー２８６における補償Ｘ−Ｙ作動を生み出して記憶することによって制御されてもよい。記憶されたＸ−Ｙ作動は、その後、高速操向ミラーの動作を管理するために使用される。他の実施形態において、補償は、フィードバック機構を使用して、当業者に良く知られる技術を使用して、リアルタイムで行なわれてもよい。本発明のいくつかの実施形態によれば、高速操向ミラー２８６の付加が、クレードル１４０の円筒面セグメント１４２上に対するビーム１１２の配置の精度をある程度の大きさ以上まで向上させることができることが分かった。

図２に示される要素の全てを使用する必要がない多くの他の形態の光学トレインが設けられてもよいことは言うまでもない。また、更なる光学素子が設けられてもよい。例えば、本出願の譲受人に対して譲渡され且つその開示内容がその全体を参照することによりあたかも本明細書中に十分に説明されるかのように本願に組み入れられるＭｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａ Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｂｅａｍ ｔｏ Ｃｒｅａｔｅ Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ Ａｒｒａｙｓ，ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｅｂｙと題されるＧａｒｄｎｅｒ等の同時係属出願第１１／３８２，１６３号に記載されるように、真空空間フィルタ、トップハットフィルタ、及び／又は、拡散スクリーンが設けられてもよい。最後に、図２が本発明の類似の方法実施形態も示していることは言うまでもない。

図３は、パルスレーザ１１０のパルシング、ポリゴンミラーモータ２２０によるポリゴンミラーの回転、及び、リニアトランスレータモータ２３４によるポリゴンミラー１２０の並進を同時に制御するように構成される本発明のいくつかの実施形態に係るコントローラのブロック図である。図３に示されるように、コンピュータ３４０は、矢印２３８で示される直線（Ｘ）軸ドライブ３３０と、矢印１２４で示されるポリゴンミラー（Ｙ）軸ドライブ３２０と、レーザ１１０のための電源３１０とを制御するために使用される。レーザのパワー及び／又はパルス周波数が制御されてもよい。図３にも示されるように、コンピュータ３４０は、直線軸ドライブ３３０の制御モジュール３３２、ポリゴンミラードライブ３２０の制御モジュール３３４、及び、レーザ電源３１０の制御モジュール３１２とインタフェースをとってもよい。また、レーザ電源３１０のトリガ入力３４４をトリガするために、ポリゴンミラードライブ３２０からの位置同期出力（ＰＳＯ）３４２が使用されてもよい。ドライバ３１０，３２０，３３０をデバイス１１０，２２０，２３４に対してインタフェース接続するために様々なケーブル３５２，３５４，３５６が使用されてもよい。

図３にも示されるように、高速操向ミラー２８６が使用される場合、コンピュータ３４０は、高速操向ミラーコントローラ３４４に対して印加されるＸ−Ｙ操向電圧を発生させる波形発生器３４２を制御するために使用されてもよい。高速操向ミラーコントローラ３４４は適切なケーブル３５８を介して高速操向ミラー２８６を制御する。波形発生器３４２は、ビーム位置フィードバックケーブス３６０を介して光学トレイン２６０中の１つ以上のビーム位置センサ３６４に接続されるビーム位置コントローラ３６２に応答してもよい。図３にも示されるように、高速操向ミラー２８６の位置は、ポリゴンミラー動作と同期して波形発生器３４２によって供給される独立したＸ電圧及びＹ電圧によって制御されてもよい。同期は、ポリゴンミラーモータコントローラ３２０の位置同期出力（ＰＳＯ）３４２を使用して達成されてもよい。したがって、高速操向ミラーは、揺れ及び／又はポリゴンミラーモータ２２０及び／又はポリゴンミラー１２０自体における他の不完全性を少なくとも部分的に補償することができる。

本発明のいくつかの実施形態において、図３のコントローラは、約１００ｋＨｚでレーザをパルスするため、レーザの出口で約１．３ｍｍ直径のパルス及び円筒面セグメント１４２で約０．５ｍｍの直径のパルスを供給するために使用されてもよい。また、レーザリニアトランスレータモータ２３４及びポリゴンミラーモータ２２０は、周方向及び軸方向の両方で約０．１２ｍｍのオーバーラップを与えるように制御されてもよい。いくつかの実施形態では、所与のスポット（レーザパルス）が３０〜４０個のレンズを撮像してもよい。この場合、これらのレンズのうちの１０〜１５個は、１秒当たり約１００万〜１５０万個のマイクロレンズを撮像できるように予め露光されない。したがって、約４分にわたって５０”対角線の基板が処理されてもよい。これにより、ほぼ位置合わせされた開口を基板全体にわたって設けつつ、高いスループットを得ることができる。

図４は、本発明の様々な実施形態に係る図１及び図２のクレードル１４０の断面図である。当業者であれば分かるように、円筒面セグメント１４２の層のサイズ及び相対的サイズは明確にするために誇張され、また、図４は一定の倍率で描かれていない。

より具体的には、図４に示されるように、本発明のいくつかの実施形態に係るクレードル１４０は円筒面セグメント１４２を含む。円筒面セグメント１４２は、穿孔４３２を含む硬質支持層４３０を含んでいる。硬質支持層４３０は、有孔スチールシートなどの湾曲された有孔シートメタルシートとして具現化されてもよい。有孔スチールシートは、矢印４４０で示されるように該有孔スチールシートを通じて真空プレナム４４２を介して真空ポート１４８から真空引きできるように、その形状及び穿孔を維持することができる。

図４の説明を更に続けると、硬質支持層４３０上には、硬質支持層４３０と軸１４４との間に、１インチ厚オープンセル発泡層などの柔軟な多孔質バッファ層４２０が設けられる。バッファ層４２０はまた、多孔質であり、バッファ層を介して真空引きできる。また、バッファ層４２０は、硬質支持層４３０の穿孔４３２が円筒面セグメント１４２上に装着されるレンズシート１５０に刻設されるのを減少させあるいは排除することができる。

最後に、柔軟な多孔質バッファ層４２０上には、柔軟な多孔質バッファ層４２０と軸１４４との間に、柔軟な多孔質支持層４１０が設けられる。いくつかの実施形態において、柔軟な多孔質支持層４１０は、例えば１インチ当たり６０本の糸４１２を有するガラス繊維メッシュスクリーンを構成してもよい。ガラス繊維スクリーン４１０は、その上に装着されるレンズシート１５０のための比較的低摩擦の支持面を形成することができるとともに、レーザがレンズシートに衝突するときにレンズシートの何らかの拡張及び収縮を許容できる。また、ガラス繊維スクリーンを通じて押さえつけ真空引きすることができる。最後に、前述したように、例えば真空プレナム４４２及び真空ポート１４８を通じて破片を排出できるように、クレードル１４０には、図４の面内に、硬質支持層４３０、柔軟な多孔質バッファ層４２０、及び／又は、柔軟な多孔質支持層４１０を貫通して延びるスロットが設けられてもよい。

したがって、図４に示されるように、本発明のいくつかの実施形態では、円筒面セグメント１４２は、有孔メタルシート４３０と、有孔メタルシート４３０上の発泡層４２０と、発泡層４２０上の柔軟シート４１０とを備えることができる。クレードル１４０の本体は、レンズシート１５０を円筒面セグメント１４２上に保持するため、矢印４４０で示されるように発泡層４２０及び柔軟なスクリーン４１０を通じて有孔メタルシート４３０の穿孔４３２により真空引きするように構成される真空プレナム４４２を備えることができる。

図１及び図２に関連して前述したように、本発明のいくつかの実施形態は、大面積マイクロレンズシートに対するレーザビームの略直交する衝突又は垂直な衝突を行なうことができる。これにより、高性能マイクロレンズアレイ製品を提供することができる。例えば、図５に示されるように、本発明のいくつかの実施形態に係るマイクロレンズアレイ製品１５０は、基板１５２と、図５に記号Ｘで示されるように少なくとも３０”にわたって基板の少なくとも１つの方向（水平、垂直、及び／又は、対角線）に沿って延びる基板１５２の第１の面１５２ａ上のマイクロレンズ１５４の配列とを含む。配列中のマイクロレンズ１５４は、約５００μｍ未満のサイズの図５にＹで示される少なくとも１つのベース寸法を含む。

図５の説明を続けると、黒層などの層１５６は、基板１５０の第２の面１５２ｂ上に設けられる。層１５６は、図５にＸで示されるように少なくとも３０”にわたって基板の少なくとも１つの方向に沿って延びる開口１５８の配列を含む。それぞれの開口１５８は、いくつかの実施形態では約０．５°未満の位置合わせからの偏位を伴って、軸線５１０によって示されるようにそれぞれのマイクロレンズとほぼ位置合わせされる。つまり、いくつかの実施形態では、位置ずれされた開口１５８と対応するマイクロレンズ１５４の軸５１０との間の角度２を０．５°未満にすることができる。別の言い方をすれば、本発明のいくつかの実施形態では、開口１５８の軸を、図５にＺで示されるようにマイクロレンズアレイ製品１５０の少なくとも１つの方向Ｘにわたって約２μｍ未満だけマイクロレンズの軸５１０からオフセットさせることができる。また、前述したように、他の実施形態では、例えばランダムな変化が存在する場合には、角度２が約０．１°未満であってもよい。更に他の実施形態において、変化がランダムではなく、むしろ、１つの方向又は他の方向でのドリフトであれば、あるいは、変化が繰り返す場合には、目に見える欠陥を減少させ／避けるために、角度２が０．０５°以下であってもよい。これにより、高性能マイクロレンズアレイ製品を提供できる。

図１〜５の任意のあるいは全ての実施形態において、パルスレーザビームは、パルス赤外線レーザビームなどの可視光よりも長い波長を有するパルスレーザビームであってもよい。しかしながら、他の実施形態では、パルス可視レーザビーム、又は、可視光よりも短い波長を有するパルスレーザビーム、例えばパルス紫外線レーザビームが使用されてもよい。

ここで、図１〜５に関連して前述した本発明の実施形態及び本発明の他の実施形態の更なる説明を行なう。本発明のいくつかの特定の実施形態の動作パラメータも与えられる。

レンズに対向する自動位置合わせ開口、レンズアレイ、及び／又は他の光学素子の形成を可能にするため、本発明の様々な実施形態にしたがってプロセス及び装置が開発された。結果的に得られるプロセス、機器及び／又は物品（レンズシート）は、制御された様式での開口形成を可能にすることができる。この場合、位置、形状、サイズ、エッジ細部、レンズ毎の開口の数、開口の長さ、及び／又は他のパラメータが制御されてもよい。有機膜、無機膜、反射膜、吸収膜、及び／又は他の光学活性膜、及び／又は、光学的に中性の膜と組み合わせたこれらの開口の形成は、軽量な膜、電子膜、及び／又は他の管理膜を与えることができる。

光学素子又はレンズ１５４がレンズの反対側で層１５６（薄膜又は単に膜とも称される）をコーティングした場合、その膜１５６は、ほぼ合焦されるビームの存在下で焼灼され、除去され、気化され、及び／又は破壊されるようになる。この除去の形状（丸い、正方形の、細長い）及び特徴（鋭いエッジ、粗いエッジ）は、かなりの程度まで、レンズ形状、レンズアレイ１５４を形成するあるいはレンズアレイ１５４によって形成されるビームレットのための合焦領域の形成に対するレンズ形状及びその影響、及び／又は、この除去を実行するために活用されるエネルギに依存する場合がある。形成される穴又は開口１５８（その形状及び／又はそのエッジの外観の点から見て）は、レンズ１５４の光学特性によって一般に決定付けられてもよく、また、この開口１５８の形状及び特徴は、レンズ形状によって決定付けられる形状及び特徴を超えて更なる技術により変えることができる。

また、開口１５８が空間フィルタ機能の一部として使用される用途、例えば、多くの光管理機能における用途においては、開口１５８のエッジでの光カット（膜１５６のエッジによる光の一部の遮断）又は光損失を減少させあるいは回避するように、用途に関連する開口１５８のサイズが決定されてもよい。損失光は、形成される開口が、レンズ１５４を介して層１５６へと方向付けられる光の十分な通過を可能にするほど十分に大きくないときに引き起こされる場合がある。従来、レンズ１５４における何らかの収差又は所定の角度から方向付けられる光は、これらの付加された制御方法を有さないプロセスでは、開口１５８を正確に寸法付けることができるようにするための十分なエネルギを開口形成中に与えない場合があった。本発明のいくつかの実施形態によれば、開口の開度を変えるためにレーザの波長が使用されてもよい。また、開口の開度を変えるために入射ビーム及び／又は複数のビームの角度が使用されてもよい。

また、高速開口形成は、広範囲に渡る商品化をもたらすために望ましい場合もある。焼灼の均一性は、例えば、約３０ｎｓ未満のパルス幅を有するパルスビーム１５２の使用によって与えられてもよい。結果として得られるピーク光出力密度は数十メガジュール（ｍＪ）／ｃｍ^２となる。

いくつかの実施形態において、Ｓｐｅｃｔｒａ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｑｕａｎｔａ Ｒａｙ Ｐｒｏ Ｓｅｒｉｅｓ ３５０レーザなどのＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザ１１０の高ピーク出力が投入されてもよい。Ｑスイッチシステムの出力は、約２００ｍｓにわたって増大することで一般に良く知られ、数十メガワットのピーク光出力を生じるように約１０ｎｓ未満のパルス幅へと解放される。

本明細書中で単に「黒」とも称される従来の黒色材料が使用される用途においては、黒層が可視用途における唯一の黒色源となる場合がある。特に、リアプロジェクション、プラズマ、液晶ディスプレイ、及び、他の関連用途で黒色ピクセルを形成するため、ディスプレイ生成技術が画像中に黒を生み出さない場合がある。むしろ、画像中の黒は、通常は光路中に配置される何らかのタイプの黒マトリクスの使用によって形成される場合がある。光がピクセルから消されると、黒マトリクスが観察される。黒マトリクス材料が使用されなければ、観察者は、ディスプレイ生成技術で使用され且つ反射性も有する灰色又は金属色を見る場合がある。コントラストが減少されあるいは最小になる場合があり、また、周囲の光の反射が、画像エンジンによって表面上に形成される画像のウォッシュアウトを引き起こす場合がある。

したがって、周囲光拒絶層を設けてコントラストの形成を助けるため、黒マトリクスによって光を効率的に伝送することができ且つ比較的多量の黒が存在できるようにする黒マトリクスを設けることが望ましい場合がある。一般に、表面上の黒の量が多ければ多いほど、周囲光、画像ウォッシュアウトを拒絶できる能力が高くなるとともに、コントラストが高くなる。つまり、コントラストは、暗室では無限となり得るが、黒が無ければ、光を伴う部屋でコントラストがほとんどない場合がある。したがって、黒色材料は、所望のコントラストを与えるのを助けることができる。同様に、膜が反射性を有する場合あるいは反射性と反射防止性とを兼ね備えている場合、膜は、伝送される光との相互作用によって及び／又は他の電子用途又は誘電用途において機能性を与えることができる。

したがって、（１）所望の空間フィルタ機能を与えることができる能力に影響を与え得る所望の形状、（２）合焦の形状及び特徴又は用途及び膜の使用に関連する所望のサイズ、（３）各レンズについての開口の所望の密度、及び／又は、（４）対応するレンズに関連する所望の位置合わせ、を有する開口を提供することが望ましい場合がある。所望の形状、サイズ、密度、及び／又は、位置合わせは、本発明のいくつかの実施形態にしたがって与えられてもよい。いくつかの実施形態では、いくつかのマイクロレンズ製品にわたって一定の形状、サイズ、密度、及び／又は、位置合わせの開口が設けられてもよい。これらの実施形態では、クレードル１４０が円筒面セグメントを含んでもよい。パルスレーザビームは、円筒面セグメントに対して略垂直（直交）のままである。つまり、軸１４４から円筒面セグメント１４２へのパルスレーザビームの半径は、走査全体に沿って略一定のままであってもよい。また、他の実施形態では、可変の形状、サイズ、密度、及び／又は、位置合わせが与えられてもよい。可変の形状、サイズ、密度、及び／又は、位置合わせが望ましいこれらの実施形態において、円筒面セグメント１４２は、円筒面セグメントでない凹面と置き換えられてもよい。この場合、所望の可変の形状、サイズ、密度、及び／又は、位置合わせを与えるために、凹面の曲率半径及び／又は該凹面に対する衝突の角度は、位置に伴って変わることができる。

また、他の実施形態は、円筒面セグメントでない凹面を与えてもよく、あるいは、更には平坦面を与えてもよい。これらの実施形態において、表面に対するレーザパルスの略垂直な衝突は、走査面に対して垂直なパルスレーザビームを幅広い距離にわたって維持するためのレンズ及び／又は他の光学素子を使用して行なわれてもよい。例えば、円筒面セグメントでない凹面と共にあるいは更には平坦面と共にｆ−θレンズが使用されてもよいが、依然として垂直衝突も可能である。当業者に良く知られるように、ｆ−θレンズは、一般に、画像高さが一般のケースのように角度のタンジェントではなく走査角度２に比例するように設計される文書を読み取りあるいは印刷するための走査システムで使用される。

また、本明細書中では、主にクレードル上に配置される長方形基板に関して本発明の実施形態を説明してきた。しかしながら、他の多角形状及び／又は楕円形状の基板が使用されてもよい。更に、本発明の他の実施形態では、連続膜を撮像するため、連続（ウェブ）基板が使用されてクレードルを横切って段階的にあるいは連続様式で移動されてもよい。その後、連続膜は、最終製品にとって望ましい形状へカットされてもよい。

以下の実施例は、単なる例示とみなされるべきであり、本発明を限定すると解釈されるべきではない。

クレードル１４０は、軸方向の長さが５３”、周方向の長さが３６”、曲率半径が１９．１”の円筒面セグメント１４２を有するように構成された。円筒面セグメント１４２は、０．２５”サイズの開口４３２の配列を５／１６”ピッチで（千鳥状に）有する１４ゲージ厚の有孔スチールプレート４３０を含んでいた。１インチ当たり６０本の糸を有する従来のガラス繊維メッシュスクリーン４１０と同様に、１インチ厚のポリカーボネートオープンセル発泡体４２０、例えばＵｌｉｎｅによって販売される発泡体が使用された。Ｓｐｅｃｔｒａ Ｐｈｙｓｉｃｓによって販売されるＭｏｄｅｌ Ｈ．Ｉ．Ｐ．Ｐ．Ｏ． Ｊ８０−Ｈ１０−１０６ＱＷレーザ１１０が、１４０，０００パルス／秒のパルス周波数で且つ０．１４ｍＪのパルスエネルギで使用された。レーザ１１０から出現するビーム１１２は直径が０．６ｍｍであり、また、光学トレイン２６０は、円筒面セグメント１４２に衝突するための０．５ｍｍ直径のビームを供給した。Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって販売されるＭｏｄｅｌ ＦＳＭ−３００ Ｆａｓｔ−Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ｍｉｒｒｏｒ （ＦＳＭ）２８６が使用された。１０辺のポリゴンミラー１２０が設けられた。この場合、多角形面は０．８１２”であり、６０００ｒｐｍの一定の角速度で回転した。したがって、マイクロレンズアレイシートの１スキャン又はラスターが１ミリ秒で達成された。Ｔｅｃｈｎｏ−Ｉｓｅｌによって販売されるＭｏｄｅｌ ＨＬ３１ＨＤＭＢリニアトランスレータ１３０が４．５”／分の速度でスライダ２３６を並進させた。

これらの実施形態は、約１０億個の非球面マイクロレンズ（例えば、１３１，６６５７０μｍレンズ／平方インチ）を有する５０”×３０”のサイズのマイクロレンズアレイシートを約９分で撮像することができた。検査時、目に見える欠陥は見られなかった。

図面及び明細書において本発明の実施形態を開示してきたとともに、特定の用語が使用されているが、これらは、単に包括的で且つ記述的な意味で使用され、限定を目的とするものではなく、本発明の範囲は以下の請求項に記載される。

Claims (35)

1. 軸を規定する円筒面セグメントを含むクレードルであって、前記円筒面セグメントは、基板の前面上のマイクレンズアレイが軸に面するように基板の裏面上に層を保持するべく構成される、クレードルと、
   走査ミラーと、
   パルスレーザビームを走査ミラーに衝突させるように構成されるパルスレーザであって、前記走査ミラーが、該ミラーに衝突するパルスレーザビームを、基板の前面のマイクロレンズアレイを通過して基板の裏面上の層へと至ることにより開口を形成するように、軸から円筒面セグメントに沿って周方向に走査するべく、クレードルに対して方向付けられる、パルスレーザと、
   前記円筒面セグメントに沿って周方向に走査されるパルスレーザビームを軸方向に並進させるためにクレードル及び／又は走査ミラーを互いに対して軸方向に直線的に並進させるように構成されるリニアトランスレータと
   を備える、前面にマイクロレンズアレイを含む基板の裏面上の層に開口を形成する装置。
2. 前記走査ミラーは、前記円筒面セグメントの軸と平行な回転軸を中心に回転するように構成される回転ポリゴンミラーを備える請求項１に記載の装置。
3. 前記回転ポリゴンミラーは、パルスレーザビームが円筒面セグメントの軸でミラーの多角形面と衝突するように前記円筒面セグメントの軸に対して位置決めされる請求項２に記載の装置。
4. 前記走査ミラーは、前記パルスレーザビームを軸から前記円筒面セグメントに沿って周方向に且つ円筒面セグメントに対して垂直に走査するようにクレードルに対して方向付けられる請求項１に記載の装置。
5. 前記走査ミラーは、パルスレーザビームを、約０．０１°未満の円筒面セグメントに対する垂線からの偏位を伴って、軸から円筒面セグメントに沿って周方向に走査するように、クレードルに対して方向付けられる請求項１に記載の装置。
6. 前記パルスレーザからのパルスレーザビームを回転ポリゴンミラーに衝突させるように構成される可動ミラーを更に備え、前記可動ミラーは、前記回転ポリゴンミラー及び／又は回転軸を中心とする回転ポリゴンミラーの回転における不完全性を少なくとも部分的に補償するように構成される請求項２に記載の装置。
7. 前記可動ミラーが高速操向ミラーを備える請求項６に記載の装置。
8. 前記リニアトランスレータは、前記走査ミラーをクレードルに対して軸方向に並進させるように構成されるスクリュードライブを備える請求項１に記載の装置。
9. 円筒面セグメントは、
   穿孔を含む硬質支持層と、
   前記硬質支持層と軸との間にある硬質支持層上の柔軟な多孔質バッファ層と、
   柔軟な多孔質バッファ層と軸との間にある柔軟な多孔質バッファ層上の柔軟な多孔質支持層と
   を備える請求項１に記載の装置。
10. 柔軟な多孔質支持層が基板の裏面を支持するように構成され、前記クレードルは、基板の裏面を柔軟な多孔質支持層上に保持するため、柔軟な多孔質支持層の穿孔と、柔軟な多孔質バッファ層と、硬質支持層とを通じて真空引きするように構成される真空プレナムを更に備える請求項７に記載の装置。
11. 前記円筒面セグメントは、
    有孔メタルシートと、
    前記有孔メタルシートと軸との間にある有孔メタルシート上の発泡層と、
    前記発泡層と軸との間にある発泡層上の柔軟なスクリーンと
    を備える請求項１に記載の装置。
12. 柔軟なスクリーンが基板の裏面を支持するように構成され、前記クレードルは、前記基板の裏面を柔軟なスクリーン上に保持するため、柔軟なスクリーンと、発泡層と、有孔メタルシートの穿孔とを通じて真空引きするように構成される真空プレナムを更に備える請求項９に記載の装置。
13. 前記パルスレーザのパルシングと、前記走査ミラーの走査と、トランスレータの並進とを同時に制御するように構成されるコントローラを更に備える請求項１に記載の装置。
14. 前記パルスレーザのパルシングと、回転ポリゴンミラーの走査と、高速操向ミラーの動作と、トランスレータの並進とを同時に制御するように構成されるコントローラを更に備える請求項７に記載の装置。
15. マイクロレンズがそのベースで約１００μｍ未満のサイズであり、パルスレーザビームが円筒面セグメントで約１ｍｍの直径である請求項１に記載の装置。
16. パルスレーザ、走査ミラー及びリニアトランスレータは、円筒面セグメントに対するパルスレーザビームの衝突領域を周方向及び軸方向で重ね合わせるように構成される請求項１に記載の装置。
17. 前面にマイクロレンズアレイを含み且つ裏面に層を含む基板が可視光用途のために構成され、パルスレーザが可視光よりも長い波長を有するパルスレーザである請求項１に記載の装置。
18. 前面にマイクロレンズアレイを含み且つ裏面に層を含む基板が可視光用途のために構成され、パルスレーザがパルス赤外線レーザである請求項１に記載の装置。
19. 基板の前面上のマイクレンズアレイが軸に面するように、軸を規定する円筒面セグメントへと基板を湾曲させるステップと、
    パルスレーザビームを、基板の前面のマイクロレンズアレイを通過して基板の裏面上の層へと至ることにより開口を形成するように、軸から円筒面セグメントに沿って周方向に走査すると同時に、基板及び／又は走査されるパルスレーザビームを互いに対して軸方向に並進させるステップと
    を含む、前面にマイクロレンズアレイを含む基板の裏面上の層に開口を形成する方法。
20. パルスレーザビームを軸から円筒面セグメントに沿って周方向に走査することは、円筒面セグメントの軸と平行な回転軸を中心にポリゴンミラーを回転させることを含む請求項１９に記載の方法。
21. パルスレーザビームが円筒面セグメントの軸でミラーの多角形面に衝突するように円筒面セグメントの軸に対してポリゴンミラーを位置決めすることを更に含む請求項２０に記載の方法。
22. パルスレーザビームを軸から周方向に走査することは、約０．０１°未満の円筒面セグメントに対する垂線からの偏位を伴って行われる請求項１９に記載の方法。
23. ポリゴンミラー及び／又は回転軸を中心とする回転ポリゴンミラーの回転における不完全性を少なくとも部分的に補償することを更に含む請求項２０に記載の方法。
24. 少なくとも部分的に補償することが高速操向ミラーによって行なわれる請求項２３に記載の方法。
25. 同時に並進させることは、走査されるパルスレーザビームをクレードルに対して軸方向に並進させることを含む請求項１９に記載の方法。
26. パルスレーザのパルシングと、前記パルスレーザビームの走査と、基板及び／又は走査されるパルスレーザビームの互いに対する軸方向の並進とを同時に制御することを更に含む請求項１９に記載の方法。
27. パルスレーザのパルシングと、パルスレーザビームの走査と、不完全性の少なくとも部分的な補償と、基板及び／又は走査されるパルスレーザビームの互いに対する軸方向の並進とを同時に制御することを更に含む請求項２３に記載の方法。
28. マイクロレンズがそのベースで約１００μｍ未満のサイズであり、パルスレーザビームが円筒面セグメントで約１ｍｍの直径である請求項１９に記載の方法。
29. パルスレーザビーム、走査及び同時並進は、円筒面セグメントに対するパルスレーザビームの衝突領域を周方向及び軸方向で重ね合わせるように制御される請求項１９に記載の方法。
30. 軸を規定する円筒面セグメントを備え、ここで、前記円筒面セグメントは、基板の前面上のマイクレンズアレイが軸に面するように基板の裏面を保持するように構成されることを特徴とする、層に開口を形成しつつ、裏面に層を含み且つ前面にマイクロレンズアレイを含む基板を保持するクレードル。
31. 円筒面セグメントは、
    穿孔を含む硬質支持層と、
    前記硬質支持層と軸との間にある硬質支持層上の柔軟な多孔質バッファ層と、
    前記柔軟な多孔質バッファ層と軸との間にある柔軟な多孔質バッファ層上の柔軟な多孔質支持層と
    を備える請求項３０に記載のクレードル。
32. 前記柔軟な多孔質支持層が基板の裏面を支持するように構成され、クレードルは、基板の裏面を柔軟な多孔質支持層上に保持するため、柔軟な多孔質支持層の穿孔と、柔軟な多孔質バッファ層と、硬質支持層とを通じて真空引きするように構成される真空プレナムを更に備える請求項３１に記載のクレードル。
33. 円筒面セグメントは、
    有孔メタルシートと、
    前記有孔メタルシートと軸との間にある有孔メタルシート上の発泡層と、
    前記発泡層と軸との間にある発泡層上の柔軟なスクリーンと
    を備える請求項３０に記載のクレードル。
34. 前記柔軟なスクリーンが基板の裏面を支持するように構成され、クレードルは、基板の裏面を柔軟なスクリーン上に保持するため、柔軟なスクリーンと、発泡層と、有孔メタルシートの穿孔とを通じて真空引きするように構成される真空プレナムを更に備える請求項３３に記載のクレードル。
35. 基板と、
    少なくとも３０”にわたって基板の少なくとも１つの方向に沿って延びる基板の第１の面上のマイクロレンズの配列であって、配列中のマイクロレンズが約１００μｍ未満のサイズの少なくとも１つのベース寸法を含む、マイクロレンズの配列と、
    少なくとも３０”にわたって基板の少なくとも１つの方向に沿って延びる開口の配列を含む基板の第２の面上の層であって、それぞれの開口が約０．０１°未満の位置合わせからの偏位を伴ってそれぞれのマイクロレンズと位置合わせされる、層と
    を備える、マイクロレンズアレイ製品。

Images