JP2023504883A - 角度フィルタ - Google Patents

Abstract

【解決手段】本記載は角度フィルタに関する。角度フィルタ（１３）は、平凸レンズ（１３１、１４１）の第１アレイ及び第２のアレイと、開口部（１３７）のアレイとを備え、第１のアレイ及び第２のアレイのレンズ（１３１、１４１）の平面は対向している。

Description

本開示は、角度光フィルタに関する。

より詳細には、本開示は、光学システム（例えば画像化システム）の内部で使用されること、または、光源の光線をコリメートする（有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）による指向性照明、及び光学検査）ために使用されることを目的とする角度フィルタに関する。

角度フィルタは、入射した放射線をその入射角に応じてフィルタリングして、最大入射角度と呼ばれる所望の角度よりも大きい入射角を有する光線を遮断することを可能にする装置である。角度フィルタは、画像センサと組み合わせて使用されることが多い。

既知の角度フィルタを改良する必要がある。

一実施形態では、角度フィルタを提供する。該角度フィルタは、
平凸レンズの第１のアレイと、
第１のアレイ及び画像センサの間に位置する平凸レンズの第２のアレイと、
開口部のアレイと
を備え、
第１のアレイ及び第２のアレイのレンズの平面は対向しており、第２のアレイのレンズの数は、第１のアレイのレンズの数よりも大きい。

一実施形態では、角度フィルタを提供する。角度フィルタは、平凸レンズの第１及び第２のアレイと、開口部のアレイとを備え、第１のアレイのレンズの平面と、第２のアレイのレンズの平面とは対向している。

一実施形態によれば、開口部のアレイは、可視領域及び赤外領域において不透明な第１の樹脂で作られた層に形成されている。

一実施形態によれば、アレイの開口部は、空気、または可視領域及び赤外領域において少なくとも部分的に透明な材料で充填されている。

一実施形態によれば、第１のアレイの各レンズの光軸は、第２のアレイのレンズの光軸及びアレイの開口部の中心と位置合わせされている。

一実施形態によれば、アレイの各開口部は、第１のアレイの単一のレンズと関連する。

一実施形態によれば、第１のアレイのレンズの像焦点面は、第２のアレイのレンズの物体焦点面と一致している。

一実施形態によれば、第２のアレイのレンズの数は、第１のアレイのレンズの数よりも大きい。

一実施形態によれば、第１のアレイのレンズの直径は、第２のアレイのレンズの直径よりも大きい。

一実施形態によれば、開口部のアレイは、第１のアレイ及び第２のアレイの間に位置している。

一実施形態によれば、第２のアレイは、第１のアレイ及び開口部のアレイの間に位置している。

一実施形態によれば、第１のアレイのレンズは、基板の上にあり、且つ基板と接触している。

一実施形態では、角度フィルタの製造方法を提供する。方法は、特に、
第２のレジストの膜を堆積させるステップと、
フォトリソグラフィによって第２のレジストのパッドを形成するステップと、
前記パッドを加熱してその形状を変更させることで、第２のアレイのレンズを形成するステップと
を備える。

一実施形態によれば、第１のアレイのレンズを介してリソグラフィによる露光を実行する。

一実施形態によれば、第２のアレイをインプリントによって形成する。

一実施形態によれば、２つのアレイを個別に形成した後に接着膜によって組み立てる。

上記及び他の特徴及び利点は、添付図面を参照して本発明を限定するものではない実例として与えられる以下の特定の実施形態に詳細に記載されている。
画像取得システムの一実施形態を示す断面図である。 角度フィルタ製造方法の第１の実施態様のステップを示す断面図である。 第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 角度フィルタ製造方法の第２の実施態様のステップを示す断面図である。 第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 角度フィルタ製造方法の第３の実施態様のステップを示す断面図である。 第３の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第３の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第３の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 図１８及び図１９のステップの変形例を示す断面図である。 角度フィルタ製造方法の第４の実施態様のステップを示す断面図である。 第４の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 第４の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。 図２３のステップの変形例を示す断面図である。

同様の特徴は、様々な図面で同様の参照符号によって指定されている。特に、様々な実施形態の間で共通である構造的及び／または機能的特徴は、同じ参照符号を有し得、同一の構造的、寸法的及び材料的特性を有し得る。

明確にするために、本明細書に記載された実施形態の理解に有用なステップ及び要素のみが図示され、詳細に説明されている。特に、画像センサの形成及び角度フィルタ以外の要素の形成は詳述されておらず、説明される実施形態及び実施態様は、センサ及びこれらの他の要素の通常の形成と互換性がある。

特に明記されていない限り、接続された２つの要素に言及する場合、これは、導体以外のいかなる中間要素も伴わない直接接続を意味し、結合された２つの要素に言及する場合、これは、これら２つの要素を接続することができる、または、それらが１つ以上の他の要素を介して結合されることができることを意味する。

以下の開示では、「前」、「後」、「上」、「下」、「左」、「右」などの絶対位置を述べる用語、または、「の上」、「の下」、「上方」、「下方」などの相対位置を述べる用語、または、「水平」、「垂直」などの方向を述べる用語に言及する場合、特に明記されていない限り、図面に示されている向きへの参照がなされる。

特に明記しない限り、「およそ」、「約」、「実質的に」及び「のオーダーで」という表現は、１０％以内、好ましくは５％以内を意味する。

以下の説明では、層または膜を通る放射線の透過率が１０％未満であるとき、その層または膜は、放射線に対して不透明と呼ばれる。以下の説明では、層または膜を通る放射線の透過率が１０％を超えるとき、その層または膜は、放射線に対して透明と呼ばれる。一実施形態によれば、同一の光学システムに関して、放射線に対して不透明な光学システムの全ての要素の透過率は、前記放射線に対して透明な光学システムの要素の最も低い透過率の半分より小さく、好ましくは５分の１より小さく、より好ましくは１０分の１より小さい。本開示の残りの部分では、「有用な放射線」という表現は、動作中に光学システムを横切る電磁放射線を指す。以下の説明では、「マイクロメートル範囲の光学素子」という表現は、支持体の表面と平行に測定された最大寸法が１μｍより大きく１ｍｍより小さい前記表面に形成された光学素子を指す。以下の説明では、４０℃での酸素に対する膜または層の透過率が１．１０^－１ｃｍ^３／（ｍ^２・ｄａｙ）より小さい場合、その膜または層は酸素気密性とする。酸素に対する透過率は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｏｘｙｇｅｎ Ｇａｓ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ ａｎｄ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｃｏｕｌｏｍｅｔｒｉｃ Ｓｅｎｓｏｒ」というＡＳＴＭ Ｄ３９８５法に従って測定することができる。以下の説明では、４０℃での水に対する膜または層の透過率が１．１０^－１ｇ／（ｍ^２・ｄａｙ）より小さい場合、その膜または層は水密性とする。水に対する透過率は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｗａｔｅｒ Ｖａｐｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒａｔｅ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍ ａｎｄ Ｓｈｅｅｔｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｅｎｓｏｒ」というＡＳＴＭ Ｆ１２４９法に従って測定することができる。

光学システムの実施形態は、各マイクロメートル範囲の光学素子がマイクロメートル範囲のレンズ、または２つのディオプタによって形成されたマイクロレンズに対応する場合、マイクロメートル範囲の光学素子のアレイを備える光学システムについて説明されない。しかしながら、これらの実施形態が他のタイプのマイクロメートル範囲の光学素子でも実施可能であり、各マイクロメートル範囲の光学素子が、例えば、マイクロメートル範囲のフレネルレンズ、マイクロメートル範囲の屈折率分布型レンズ、またはマイクロメートル範囲の回折格子に対応し得ることは、明らかになるべきである。

以下の説明では、「可視光」は、４００ｎｍ～７００ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射光を指し、「赤外線」は、７００ｎｍ～１ｍｍの範囲内の波長を有する電磁放射線を指す。赤外線では、７００ｎｍ～１．７μｍの範囲内の波長を有する近赤外線を特に識別することができる。

説明を簡単にするために、特に指定しない限り、製造ステップは、該ステップの終わりに得られた構造と同様に指定される。

図１は、画像取得システム１の一実施形態を示す断面図である。

図１に示す画像取得システム１は、図面の向きで下から上へ、画像センサ１１及び角度フィルタ１３を備える。

画像センサ１１は、光検出器とも呼ばれる光子センサ１１１のアレイを備える。光検出器１１１は、保護被膜（不図示）で覆われてもよい。画像センサ１１は、導電性トラック及び光検出器１１１を選択することを可能にするスイッチング素子（特にトランジスタ、不図示）をさらに備える。光検出器１１１は、有機材料で作られてもよい。光検出器１１１は、有機フォトダイオード（ＯＰＤ）、有機フォトレジスタ、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）もしくはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）トランジスタのアレイと関連するアモルファスまたは単結晶シリコンフォトダイオードに対応してもよい。

一実施形態によれば、各光検出器１１１は、可視光及び／または赤外線を検出するように適合される。

画像取得システム１は、画像センサ１１により供給された信号を処理するための、例えばマイクロプロセッサを備えるユニット（不図示）をさらに備える。

角度フィルタ１３は、図１の向きで上から下へ、平凸レンズ１３１の第１のアレイと、第１の基板または支持体１３３と、開口部または孔１３７の第１の層１３５と、平坦化層及び／または他の基板及び／または接着膜を備え得る第２の層１３９と、フィルタによって透過された光のコリメーションに使用される平凸レンズ１４１の第２のアレイとを備え、レンズ１４１の平面はレンズ１３１の平面と対向している。

第１のアレイのレンズ１３１の平面と、第２のアレイのレンズ１４１の平面とは、対向している。

第１のアレイのレンズ１３１の直径は、第２のアレイのレンズ１４１の直径よりも大きいことが好ましい。

各開口部１３７は、第１のアレイの単一のレンズ１３１と関連することが好ましい。レンズ１３１の光軸１４３は、第１の層１３５の開口部１３７の中心と位置合わせされることが好ましい。第１のアレイのレンズ１３１の直径は、開口部１３７の最大断面長さ（光軸１４３に垂直に測定される）よりも大きいことが好ましい。

図１に示す実施形態では、第１のアレイのレンズ１３１の数は、第２のアレイのレンズ１４１の数と等しい。第１のアレイのレンズ１３１と第２のアレイのレンズ１４１とは、それらの光軸１４３によって位置合わせされている。

変形例として、第２のアレイのレンズ１４１の数は、第１のアレイのレンズ１３１の数よりも大きい。

図１の例では、各光検出器１１１が単一の開口部１３７と関連するものとして示されており、各光検出器１１１の中心は、それが関連する開口部１３７の中心と揃っている。実際には、角度フィルタ１３の解像度は、画像センサ１１の解像度の少なくとも２倍である。言い換えれば、画像取得システム１は、光検出器１１１として少なくとも２倍のレンズ１３１（または開口部１３７）を備える。よって、光検出器１１１は、少なくとも２つのレンズ１３１（または開口部１３７）と関連する。

角度フィルタ１３は、第１のアレイのレンズ１３１の光軸１４３に対する放射線の入射に従って、入射放射線をフィルタリングするように適合される。角度フィルタ１３は、画像センサ１１の各光検出器１１１が、光検出器１１１と関連するレンズ１３１のそれぞれの光軸１４３に対する入射角が最大入射角度よりも小さい光線のみを受けるように適合される。最大入射角度は、４５°よりも小さく、好ましくは３０°よりも小さく、より好ましくは１０°よりも小さく、より好ましくはさらに４°よりも小さい。角度フィルタ１３は、角度フィルタ１３のレンズ１３１の光軸１４３に対するそれぞれの入射角が最大入射角度よりも大きい入射放射線の光線を遮断することが可能である。

光線は、レンズ１３１に入射する光線のそれぞれの方向に対する角度αでレンズ１３１及び層１３５から出射する。角度αは、レンズ１３１に固有であり、その直径及び同じレンズ１３１の焦点距離に依存する。

層１３５から出力した光線は、層１３９を横切り、そして第２のアレイのレンズ１４１に当たる。このように、光線は、レンズ１４１から出る際に、レンズ１４１に入射した光線のそれぞれの方向に対して角度βだけ偏向する。角度βは、レンズ１４１に固有のものであり、その直径及び同じレンズ１４１の焦点距離に依存する。

総発散角度は、レンズ１３１及びレンズ１４１によって逐次生じる偏向に対応する。第２のアレイのレンズ１４１は、総発散角度が例えば約５°以下になるように選択される。

図１に示す実施形態では、第１のアレイのレンズ１３１の像焦点面が第２のアレイのレンズ１４１の物体焦点面と同じである理想的な構成を示している。示された光線は、光軸に平行に到達し、レンズ１３１の像焦点またはレンズ１４１の物体焦点に集束される。よって、レンズ１４１から出射した光線はその光軸に平行に伝播される。この場合、総発散角度はゼロである。

レンズ１４１の第２のアレイが存在しない場合、発散角度が大きすぎると、レンズ１３１から出射した特定の光線は、層１３５の開口部１３７の間の壁１３６によって吸収されないリスクがある。そして複数の光検出器１１１に照射するリスクがある。これにより、結果として得られる画像の品質の解像度が低下する。

現れる利点は、レンズ１４１の第２のアレイの存在が、角度フィルタ１３の出力における発散角度を減少させることである。発散角度の減少は、画像センサ１１のレベルに現れる光線の交差のリスクを減少させることを可能にする。

図２～図８は、第１の実施態様による角度フィルタ製造方法の一例の連続するステップを模式的に、かつ部分的に示す図である。

図２は、角度フィルタ製造方法の第１の実施態様のステップを示す断面図である。

より詳細には、図２は、レンズまたはマイクロレンズ１３１の第１のアレイ及び第１の基板１３３の初期構造即ちスタック２１を部分的かつ概略的に示している。

基板１３３は、少なくとも考慮される波長（ここで、可視及び赤外範囲の波長）を吸収しない透明なポリマーで作られてもよい。ポリマーは、特に、ポリエチレンテレフタレートＰＥＴ、ポリ（メチルメタクリレート）ＰＭＭＡ、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）で作られてもよい。基板１３３の厚さは、例えば、１～１００μｍ、好ましくは１０～１００μｍで変化してもよい。基板１３３は、カラーフィルタ、偏光板、半波長板、または１／４波長板に対応してもよい。

基板１３３の上に基板１３３と接触するマイクロレンズ１３１は、シリカ、ＰＭＭＡ、ポジ型レジスト、ＰＥＴ、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ＣＯＰ、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）／シリコーン、エポキシ樹脂、またはアクリレート樹脂で作られてもよい。マイクロレンズ１３１は、レジストブロックのクリープにより形成されてもよい。マイクロレンズ１３１は、さらに、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ、ＰＤＭＳ／シリコーン、エポキシ樹脂、またはアクリレート樹脂の層にインプリントすることにより形成されてもよい。

マイクロレンズ１３１は、収束レンズであり、各々は１μｍ～１００μｍ、好ましくは１μｍ～７０μｍの範囲の焦点距離ｆを有する。一実施形態によれば、すべてのマイクロレンズ１３１は実質的に同一である。

以下の説明では、構造体の上面は、図２の向きでは、表側であると考えられ、構造体の下面は、図２の向きでは、裏側であると考えられる。

図３は、第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図３は、図２のステップの終わりに得られた構造体の裏側に、開口部１３７のアレイを備える第１の樹脂１４５の層１３５を形成するステップを示す部分概略図である。

支持体１３３から測定された層１３５の厚さを「ｈ」と呼ぶ。層１３５は、例えば、光検出器（１１１、図１）によって検出される放射線に対して不透明であり、例えば光検出器によって検出される放射線に対して吸収性及び／または反射性を有する。層１３５は、可視及び／または近赤外及び／または赤外の範囲で吸収する。層１３５は、画像化（生物測定及び指紋画像化）に使用される４５０ｎｍ～５７０ｎｍの範囲の放射線に対して不透明であってもよい。

図３において、開口部１３７は、断面図において、台形の断面を有するように示されている。一般的に、開口部１３７の断面は、断面図において、正方形、三角形、長方形であってもよい。更に、開口部１３７の断面は、上面視において、円形、楕円形、または多角形（例えば、三角形、正方形、長方形、台形、または漏斗形）であってもよい。上面視における開口部１３７の断面は、円形が好ましい。

一実施形態によれば、開口部１３７は、行及び列に配置されている。開口部１３７は、実質的に同じ寸法を有してもよい。開口部１３７の直径（開口部の基部、即ち基板１３３との界面で測定される）を「ｗ１」と呼ぶ。一実施形態によれば、開口部１３７は、行及び列に規則的に配置されている。孔１３７の繰り返しピッチ、即ち上面視において１行または１列の２つの連続する孔１３７の中心間の距離を、「ｐ」と呼ぶ。

開口部１３７は、好ましくは、各マイクロレンズ１３１が単一の開口部１３７の表側にあり、各開口部１３７の頂部に単一のマイクロレンズ１３１が配置されるように形成される。マイクロレンズ１３１の中心は、例えば、それと関連する開口部１３７の中心と位置合わせされている。各レンズ１３１の直径は、レンズ１３１が関連する各開口部１３７の直径ｗ１よりも大きいことが好ましい。

ピッチｐは、５μｍ～５０μｍの範囲であってもよく、例えば約１５μｍに等しい。高さｈは、１μｍ～１ｍｍの範囲であってもよく、１２μｍ～１５μｍの範囲が好ましい。幅ｗ１は、好ましくは５μｍ～５０μｍの範囲であってもよく、例えば約１０μｍに等しい。

開口部１３７のアレイを備える層１３５の製造方法の一実施形態は、
遠心分離またはコーティングによって、基板１３３の裏側に第１の樹脂１４５の層１３５を堆積させるステップ、
マイクロレンズ１３１のアレイによって形成されたマスクを介してコリメートされた光に第１の樹脂１４５をその表側で露光すること（フォトリソグラフィ）により、層１３５に開口部１３７を形成するステップ、及び
現像によって、樹脂１４５の露光部分を除去するステップ
を備える。

この実施形態によれば、マイクロレンズ１３１及び基板１３３は、透明または部分的に透明な材料で作られ、即ち、露光時に使用される波長に対応する波長範囲にわたって、対象分野（例えば画像化）に対して考慮されるスペクトルの一部において透明な材料で作られることが好ましい。

開口部１３７のアレイを備える層１３５の製造方法の他の実施形態は、
遠心分離またはコーティングによって、基板１３３の裏側に第１の樹脂１４５の層１３５を堆積させるステップ、
マスクを介してコリメートされた光に樹脂１４５をその裏側を介して露光することにより、層１３５に開口部１３７を形成するステップ、及び
現像によって樹脂１４５の露光部分を除去するステップ
を備える。

この実施形態では、レンズ１３１と位置合わせされた開口部１３７を形成するために、マスク上に描かれた開口部とレンズ１３１との位置合わせを予め行う必要がある。

実際には、この位置合わせは、構造体の表面全体に分散された位置合わせマーク（好ましくは少なくとも４つの位置合わせマーク）によって実行される。

開口部１３７のアレイを備える層１３５の製造方法の他の実施態様は、
フォトリソグラフィエッチングステップによって、基板１３３の裏側に、開口部１３７の所望の形状の透明なネガ型犠牲樹脂で作られた型（図３に示されない）を形成するステップ、
型に第１の樹脂１４５を充填するステップ、及び
犠牲樹脂型を、例えば「リフトオフ」法によって除去するステップ
を備える。

この実施形態でも、レンズ１３１と位置合わせされた開口部１３７を形成するために、マスク上に描かれた開口部とレンズ１３１との位置合わせを予め行う必要がある。

開口部１３７のアレイを備える層１３５の製造方法の一実施態様は、
コーティングまたは遠心分離によって基板１３３の裏側に樹脂１４５の層１３５を堆積させるステップ、及び
樹脂１４５の層１３５を穿孔して開口部１３７を形成するステップ
を備える。

この実施形態でも、レンズ１３１と位置合わせされた開口部１３７を形成するために、レンズ１３１と穿孔工具との位置合わせを予め行う必要がある。

孔１３７の正確な寸法を得るために、穿孔は、例えばマイクロニードルを備えるマイクロ穿孔工具を使用することにより実施されてもよい。

変形例として、層１３５の穿孔は、レーザアブレーションによって実行されてもよい。

一実施形態によれば、樹脂１４５は、ポジ型レジストであり、例えば、着色もしくは黒色ＤＮＱ－ノボラック樹脂、またはＤＵＶ（深紫外：ＤｅｅｐＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）レジストである。ＤＮＱ－ノボラックレジストは、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）とノボラック樹脂（フェノールホルムアルデヒド樹脂）との混合物をベースとする。ＤＵＶレジストは、ポリヒドロキシスチレンをベースとするポリマーを備えてもよい。

他の実施形態によれば、樹脂１４５は、ネガ型レジストである。ネガ型レジストの一例は、エポキシポリマー樹脂(例えば、ＳＵ－８の名称で商品化されている樹脂)、アクリル樹脂、及び非化学量論的チオール－エン（ＯＳＴＥ）ポリマーがある。

他の実施形態によれば、樹脂１４５は、レーザ加工可能な材料、即ちレーザ放射線の作用下で劣化する可能性がある材料をベースとする。レーザ加工可能な材料の例は、グラファイト、プラスチック材料（ＰＭＭＡ、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）など）、またはＰＥＴ、ＰＥＮ、ＣＯＰ、ＰＩなどの染色されたプラスチックフィルムである。

図４は、第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図４は、図２及び３のステップの終わりに得られた構造体の裏側に第２の層１３９を堆積させることにより平坦化するステップを示す部分概略図である。

選択的に、開口部１３７は、空気、または光検出器（１１１、図１）によって検出される放射線に対して少なくとも部分的に透明な充填材料（例えば、ＰＤＭＳ、エポキシまたはアクリレート樹脂、または商品名ＳＵ８で知られている樹脂）で充填される。変形例として、開口部１３７は、部分的に透明な材料で充填されてもよい。該材料は、角度フィルタ１３によって角度的にフィルタリングされた光線を色彩的にフィルタリングするために、対象分野（例えば画像化など）に対して考慮されるスペクトルの一部で吸収する。

図３に示すステップの後、または開口部１３７の選択的な充填の後に、構造体の裏側は、第２の層１３９で完全に覆われる。言い換えれば、第１の層１３５は第２の層１３９で覆われる。第２の層１３９の下面は、このステップの後に、実質的に平坦である。開口部１３７を充填するステップが事前に実施されていない場合、開口部１３７は、このように第２の層１３９で充填される。

層１３９の材料は、好ましくは、光検出器（１１１、図１）により検出される放射線に対して少なくとも部分的に透明であり、例えば、ＰＤＭＳ、エポキシもしくはアクリレート樹脂、または商品名ＳＵ８で知られている樹脂が挙げられる。開口部１３７の選択的な充填時に使用される充填材料と、層１３９の材料とは、同じ組成を有してもよいし、異なる組成を有してもよい。

図５は、第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図５は、図２～図４のステップの終わりに得られた構造体の裏面に、第２の樹脂１５１の膜１４９を堆積させるステップを示す部分概略図である。

一実施態様によれば、構造体の裏面は一体的に覆われており（フルプレート）、特に層１３９は第２の樹脂１５１の膜１４９で覆われている。第２の樹脂１５１はポジ型が好ましい。

膜の厚さは、構造体全体にわたって実質的に一定である。厚さは例えば１μｍ～２０μｍの範囲であり、好ましくは１２μｍ～１５μｍである。

代替的な実施態様として、層１４９を支持膜（不図示）上に堆積させ、その後、図２～図４のステップの終わりに得られた構造体に層１４９及び前記膜の組立体を積層してもよい。層１４９は、この代替的な実施態様に従って、図３に示すステップの終わりからすぐに堆積されてもよい。

図６は、第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図６は、層１４９の一部を除去して第２の樹脂１５１のパッド１５３を形成するステップを示す部分概略図である。

パッド１５３は、例えば、上面視において、正方形または円形の形状、好ましくは円形を有するように形成されている。パッドは、例えば、２μｍからレンズ１３１の直径までの範囲内の直径ｗ２を有する。パッド１５３の数は、第１のアレイのレンズ１３１の数に対応することが好ましい。

層１４９からパッド１５３を製造する方法の一実施形態は、
マイクロレンズ１３１及び開口部１３７のアレイによって形成されたマスクを介してコリメートされた光に第２の樹脂１５１をその表側で露光することによって、層１４９にパッド１５３を形成するステップ、及び
現像によって、樹脂１５１の非露光部分を除去するステップ
を備える。

この実施形態によれば、マイクロレンズ１３１、基板１３３及び層１３９は、露光時に使用される波長に対応する波長範囲にわたって透明な材料で作られることが好ましい。

層１４９からパッド１５３を製造する方法の他の実施形態は、
マスクを介してコリメートされた光に樹脂１５１をその裏側で露光することにより、パッド１５３を層１４９に形成するステップ、及び
現像によって樹脂１５１の非露光部分を除去するステップ
を備える。

この実施形態では、レンズ１３１（及び開口部１３７）と位置合わせされたパッド１５３を形成するために、マスク上に描かれたパッド１５３とレンズ１３１（及び開口部１３７）との位置合わせを予め行う必要がある。

図７は、第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図７は、図２～図６のステップの終わりに得られた構造体を加熱するステップを示す部分概略図である。

一実施態様によれば、構造体を加熱して樹脂１５１のパッド１５３を変形させる。実際に、熱の作用により、パッド１５３はクリープによって変形し、レンズ１４１を形成する。このステップ中において、温度は例えば１００～２００℃の範囲である。

変形例として、パッド１５３をＵＶに露光して変形させて、レンズ１４１を形成する。ＵＶ源の開口角は、レンズ１４１の曲率を変更することを可能にする。

図７に示すステップの終わりに、レンズ１４１は、例えば、球状または非球状のキャップ形状を有する。

図８は、第１の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図８は、図２～図７のステップの終わりに得られた構造体の裏側に、第３の層１５５を堆積させるステップを示す部分概略図である。

構造体の裏側は一体的に覆われており（フルプレート）、特に、レンズ１４１及び第２の層１３９は、第３の層１５５で覆われている。

第３の層１５５及び第２の層１３９は、同じ組成であってもよいし、異なる組成であってもよい。

第３の層１５５は、第２の樹脂１５１の光学指数よりも小さい光学指数を有することが好ましい。

図９～図１５は、第２の実施態様による角度フィルタ製造方法の一例の連続するステップを模式的にかつ部分的に示す図である。

第２の実施態様は、レンズ１３１の第１のアレイが、基板１３３に接触するように、開口部１３７のアレイを備える第１の層１３５の形成前に形成されるという点で、第１の実施態様と異なっている。

図９は、角度フィルタ製造方法の第２の実施態様のステップを示す断面図である。

より詳細には、図９は、図２に示される第１の実施態様による方法の初期構造と同一の初期構造を示す部分概略図である。

図１０は、第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図１０は、図９のステップの終わりに得られた構造体の裏面に第１の実施態様の膜１４９を堆積させるステップを示す部分概略図である。

このステップは、第１の実施態様による方法の図５に示すステップと実質的に同一であるが、図１０に示すステップにおいて膜１４９が基板１３３を覆うという点で異なる。

図１１は、第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

図１２は、第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図１１及び図１２は、図１０のステップの終わりに得られた構造体の裏側に、膜１４９からレンズ１４１の第２のアレイを形成するステップを示す部分概略図である。

この２つのステップは、第１の実施態様による方法の図６及び図７それぞれに示すステップと実質的に同一である。

図１３は、第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図１３は、図９～図１２のステップの終わりに得られた構造体の裏側に、第２の樹脂１５１の光学指数よりも低い光学指数を有する第３の層１５５を堆積させるステップを示す部分概略図である。

構造体の裏側は、一体的に覆われており（フルプレート）、特に、レンズ１４１及び基板１３３は第３の層１５５で覆われている。

図１４は、第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

図１５は、第２の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図１４及び図１５は、図９～図１３のステップの終わりに得られた構造体の裏側に、開口部１３７のアレイを備える第１の層１３５を形成するステップを示す部分概略図である。

この２つのステップは、第１の実施態様による方法の図３に示すステップと実質的に同一であるが、第１の層１３５を第３の層１５５に形成するという点で異なる。

これらのステップは、第２の層を堆積させるステップに続いてもよい。第２の層を堆積させるステップは、第１の実施態様による方法の図７の第２の層１３９を堆積させるステップと実質的に同一である。

図１６～図１９は、第３の実施態様による角度フィルタ製造方法の一例の連続するステップを模式的にかつ部分的に示している。

第３の実施態様は、レンズ１４１の第２のアレイの製造態様によって、第１の実施態様と異なる。

図１６は、角度フィルタ製造方法の第３の実施態様のステップを示す断面図である。

より詳細には、図１６は、第１の実施態様による方法の図４に示す構造体と実質的に同一の構造体を形成するステップを示す部分概略図である。従って、図１６に示す構造体は、第１の実施態様による方法の図２～図４のステップの実施結果に実質的に対応する。

図１７は、第３の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図１７は、図１６のステップの終わりに得られた構造体の裏側に第２の樹脂１５１の膜１４９を堆積させるステップを示す部分概略図である。

このステップは、第１の実施態様による方法の図５に示すステップと実質的に同一である。

本実施態様では、第２の樹脂１５１は、非架橋エポキシ及び／またはアクリレートをベースとすることが好ましい。

図１８は、第３の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図１８は、膜１４９からレンズ１４１の第２のアレイを形成するステップを示す部分概略図である。

このステップでは、レンズ１４１の第２のアレイは、インプリントによって形成される。より正確には、一定の初期厚さを有する膜１４９は、構造体への型１５７の圧力によって変形される。使用される型１５７は、レンズ１４１の第２のアレイのインプリントの形状を有することが好ましい。加圧時と同時に、構造体を光放射（例えばＵＶ）、または熱源（熱成形）に曝すことで、第２の樹脂１５１を架橋させて硬化させることができる。その後、第２の樹脂１５１は、型１５７の形状と逆の形状になる。

実際には、レンズ１３１の第１のアレイの損傷を避けるために、このステップ中において、構造体の表側に保護膜を取り付けてもよい。

図１８に示す構造体は、前述したステップの終わりに得られた構造体に対応し、型１５７は常に樹脂１５１に接触する。

図１９は、第３の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図１９は、図１８のステップの終わりに得られた構造体に存在する型１５７を除去するステップを示す部分概略図である。

このステップでは、型１５７を除去して、レンズ１４１の第２のアレイを解放する。

実際には、このステップの終わりに、レンズ１４１は必ずしも互いに分離されない。実に、後者は、膜１４９に由来する架橋膜によって結合されている可能性がある。この現象は、特に、型１５７の内面に存在する欠陥、層１３９の平坦化欠陥に起因するものである。

このステップでは、レンズ１３１（及び開口部１３７）と位置合わせされたレンズ１４１を形成するために、型１５７とレンズ１３１（及び開口部１３７）との位置合わせを予め行う必要がある。

図２０は、図１８及び図１９のステップの変形例を示す断面図である。

より詳細には、図２０は、図１８及び図１９のステップの代替実施形態を示す部分概略図である。

図２０に示すステップは、第２のアレイのレンズ１４１の数が第１のアレイのレンズ１３１の数と同一でないという点で、図１８及び図１９に示すステップと異なる。レンズ１４１の数は、レンズ１３１の数よりも大きいことが好ましい。一例として、レンズ１４１の数は、レンズ１３１の数の少なくとも２倍である。

各レンズ１４１の光軸１４３（図１）は、この場合、必ずしもレンズ１３１の光軸１４３（図１）と位置合わせされない。

従って、この変形例では、型１５７とレンズ１３１（及び開口部１３７）との位置合わせを予め行う必要はない。

図２１～図２４は、第４の実施態様による角型フィルタ製造方法の一例の連続するステップを模式的に、かつ部分的に示している。

第４の実施態様は、レンズ１３１及び１４１の２つのアレイを個別に形成した後に接着剤によって組み立てるという点で、第１の実施態様と異なる。

図２１は、角度フィルタ製造方法の第４の実施態様のステップを示す断面図である。

より詳細には、図２１は、第１の実施態様による方法の図４に示す構造体と実質的に同一の構造体を形成するステップを示す部分概略図である。

図２２は、第４の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図２２は、スタック２３を形成するステップを示している。スタック２３は、上から下へ、
接着膜１５９、
第２の基板１６１、及び
レンズ１４１の第２のアレイ
を備える。

第２の基板１６１は、第１の実施態様による方法の図２に示す第１の基板１３３と実質的に同一である。

一実施形態によれば、レンズ１４１のアレイの形成は、第１の実施態様による方法の図５～図７に示すステップで説明したレンズ１４１のアレイの形成と実質的に同一であるが、図２２のステップにおいてレンズ１４１の第２のアレイを基板１６１に形成するという点で異なる。レンズ１４１の第２のアレイは、レンズ１３１の第１のアレイを備えない構造体に形成されるが、レンズ１４１は、フォトリソグラフィエッチングによって、レンズ１３１の第１のアレイによって形成されたマスクを介してコリメートされた光の作用により形成されなくてもよい。

他の実施形態によれば、レンズ１４１のアレイの形成は、第３の実施態様による方法の図１７～図２０に示すステップで説明したレンズ１４１のアレイの形成と実質的に同一である。

図２３は、第４の実施態様に係る角度フィルタ製造方法の他のステップを示す断面図である。

より詳細には、図２３は、図２１及び図２２に示す２つの構造体を組み立てるステップを示している。

このステップにおいて、スタック２３の表側に位置した接着膜１５９で、図２１に示す構造体の裏側にスタック２３を配置して接着する。

図２４は、図２３のステップの変形例を示す断面図である。

より詳細には、図２４は、図２２及び図２３のステップの代替実施形態を示す部分概略図である。

図２４に示す構造体は、第２のアレイのレンズ１４１の数が第１のアレイのレンズ１３１の数と同一でないという点で、図２３に示す構造体と異なる。レンズ１４１の数は、レンズ１３１の数よりも大きいことが好ましい。

図２４に示すレンズ１４１は、第３の実施態様による方法の図２０に示すレンズ１４１と実質的に同一である。

従って、この変形例では、レンズ１４１のアレイとレンズ１３１のアレイ（及び開口部１３７）との位置合わせを予め行う必要はない。

様々な実施形態及び変形例が説明されている。当業者は、これらの様々な実施形態及び変形例の特定の特徴が組み合わせられてもよく、他の変形例が想到されることを理解するであろう。特に、第２及び第３の実施態様は組み合わされてもよく、第３の実施態様で図２０に示す変形例は、第１及び第２の実施態様に置換されてもよい。さらに、説明された実施形態は、例えば、ここで言及された寸法の例及び材料の例に限定されるものではない。

最後に、本明細書で説明した実施形態及び変形例の実用的実現は、本明細書で提供した機能表示に基づいて、当業者の能力の範囲内である。

本特許出願は、参照によって本明細書に組み込まれる仏国特許出願第１９／１３８９２号明細書の優先権を主張している。

Claims (14)

1. 平凸レンズ（１３１）の第１のアレイと、
   前記第１のアレイ及び画像センサ（１１）の間に位置する平凸レンズ（１４１）の第２のアレイと、
   開口部（１３７）のアレイと
   を備え、
   前記第１のアレイ及び第２のアレイのレンズ（１３１、１４１）の平面は対向しており、前記第２のアレイのレンズの数は、前記第１のアレイのレンズの数よりも大きい
   角度フィルタ（１３）。
2. 前記開口部（１３７）のアレイは、可視領域及び赤外領域において不透明な第１の樹脂で作られた層（１３５）に形成されている
   請求項１に記載の角度フィルタ。
3. 前記アレイの前記開口部（１３７）は、空気、または可視領域及び赤外領域において少なくとも部分的に透明な材料で充填されている
   請求項１または２に記載の角度フィルタ。
4. 前記第１のアレイの各レンズ（１３１）の光軸（１４３）は、前記第２のアレイのレンズ（１４１）の光軸（１４３）及び前記アレイの開口部（１３７）の中心と位置合わせされている
   請求項１～３のいずれか１つに記載の角度フィルタ。
5. 前記アレイの各開口部（１３７）は、前記第１のアレイの単一のレンズ（１３１）と関連する
   請求項１～４のいずれか１つに記載の角度フィルタ。
6. 前記第１のアレイの前記レンズ（１３１）の像焦点面は、前記第２のアレイの前記レンズ（１４１）の物体焦点面と一致する
   請求項１～５のいずれか１つに記載の角度フィルタ。
7. 前記第１のアレイの前記レンズ（１３１）は、前記第２のアレイの前記レンズ（１４１）の直径よりも大きい直径を有する
   請求項１～６のいずれか１つに記載の角度フィルタ。
8. 前記開口部（１３７）のアレイは、前記第１のアレイ及び前記第２のアレイの間に位置している
   請求項１～７のいずれか１つに記載の角度フィルタ。
9. 前記第２のアレイは、前記第１のアレイ及び前記開口部（１３７）のアレイの間に位置している
   請求項１～７のいずれか１つに記載の角度フィルタ。
10. 前記第１のアレイの前記レンズ（１３１）は、基板（１３３）の上にあり、且つ前記基板（１３３）に接触している
    請求項１～９のいずれか１つに記載の角度フィルタ。
11. 請求項１～１０のいずれか１つに記載の角度フィルタを製造する方法であって、特に、
    第２のレジスト（１５１）の膜を堆積させるステップと、
    フォトリソグラフィによって第２のレジストのパッドを形成するステップと、
    前記パッドを加熱してその形状を変更させることで、前記第２のアレイの前記レンズ（１４１）を形成するステップと
    を備える方法。
12. 前記第１のアレイの前記レンズ（１３１）を介して、フォトリソグラフィによる露光を実行する
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記第２のアレイをインプリントによって形成する
    請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記第１のアレイ及び前記第２のアレイを個別に形成した後に接着膜（１５９）によって組み立てる
    請求項１１～１３のいずれか１つに記載の方法。

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