专利名称：微透镜阵列及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种微透镜阵列以及制造该微透镜阵列的方法，其中，该微透镜阵列适于抑制例如激光光束的光束发散(dispersion)。
背景技术：
通常，扫描打印(或记录)装置，例如激光打印机等，使用图23中所示的半导体激光器作为光源。
该半导体激光器从位于半导体基底1的侧面1A上的激光器激活层2发射激光光束3。该激活层2构造为在该基底侧面1A上具有带形形状。分别将该激活层2的纵向方向L和厚度方向t定义为x轴和y轴，激光光束3的发射方向将位于与x-y坐标面相交成直角(正交坐标面)的z轴的正方向上。在激光扫描中，该x轴、y轴和z轴分别对应于慢轴(slow axis)、快轴(fastaxis)和光轴。
该激光光束3通常沿x轴方向发散大约10度，沿y轴方向发散大约20-30度。为了抑制这些激光光束的发散，并使光会聚到光纤端部上等，例如，已知会用到图24所示的光学系统(参见日本专利H09-96760)。
在图24所示的光学系统中，从半导体激光器1发出的激光光束3a-3c通过形成在透镜基底4的一个主表面上的半圆柱透镜(semi-cylindricallens)表面5会聚到y轴方向上，并分别通过形成在该透镜基底4的另一主表面上的球形透镜表面6a-6c会聚到x轴方向上。该会聚的激光光束3a-3c传播到z轴方向，并照射到光纤7a-7c的边缘表面。有可能在具有该透镜表面6a-6c(或透镜表面5)的该透镜基底4的分离透镜基底上形成该透镜表面5(或透镜表面6a-6c)。然而，如果该透镜表面5和该透镜表面6a-6c如图24所示整体形成在该透镜基底4上，与此同时，该透镜表面5和该透镜表面6a-6c的曲率半径根据激光光束的发散角彼此独立地形成，将有可能实现用于会聚光的小型且高性能的微透镜阵列。
对于用于抑制光发散的光学系统，图25所示的该光学系统是已知的(参见公开的PCT申请日本译文JPA 2002-513959)。从半导体激光器1的激活层3A、3B和3C发出的激光光束经由具有柱面透镜8S的透镜基底8照射到透镜基底9。该透镜8S的圆柱轴延伸到x轴方向。柱面透镜表面9A、9B和9C分别对应于该透镜基底9的与该透镜8S相对的一个主表面上的激活层3A、3B和3C而形成，柱面透镜表面9a、9b和9c分别对应于该透镜基底9的另一个主表面上的透镜表面9A、9B和9C而形成。该透镜表面9A、9B和9C以及该透镜表面9a、9b和9c的圆柱轴延伸到y轴方向。
图26示出了图25所示光学系统的y轴方向上的准直。附图中的参考标记“3y”表示与一激活层(例如，激活层3A)的厚度t相对应的激活部分。从该激活部分3y发出的激光光束通过该透镜8S准直并透射经过该透镜基底9。
图27示出了在图25所示光学系统的x轴方向上的射束腰部结构。激活层3x对应于一个激活层(例如，激活层3A)的长度L。从该激活层3x发出的激光光束经由透镜8S照射到透镜基底9。在该透镜基底9中，激光光束被透镜9A折射，随后利用该基底中心附近的压缩效应(telescope effect)形成射束腰部BW，且该激光光束再次被该透镜9a折射。其中，该透镜9A的照射侧上的发散角为“α”，在该透镜9a的发射侧上的束宽(beam width)和发散角分别为“Lo”和“β”，根据拉格朗日恒量(Lagrange Invariant)，“αL”就是“βLo”(αL＝βLo)，且“β”比“α”小(β＜α)，即，发散角(divergenceangle)“β”比发散角“α”小，因为“Lo”比“L”大(Lo＞L)。
通常，已知激光束整形器(shaper)通过将激光光束从一圆柱透明体的一侧表面穿过到另一侧表面将具有椭圆截面的激光光束转变成具有圆形截面的激光光束(参见公开的PCT申请日本译文JPA H09-501789)。在这种情况下，在该圆柱透明体的一侧表面(照射面)上形成柱形凹透镜表面，且在该圆柱透明体的另一侧表面(发射面)上形成曲面透镜表面(类环形形状中的凸透镜表面，其中在以直角相互交叉的两个不同的方向上的曲率半径不同)。
根据图24所示的上述传统技术，当具有透镜表面5和6a-6c的透镜基底4用作准直器时，必须将半导体激光器1设置在离该透镜基底4足够远处。通过将该半导体基底1设置成远离该透镜基底4，相邻激光光束例如激光光束3a和3b可能相互重叠，从而可能增加必需的安装空间。具有该透镜表面5和6a-6c的该透镜基底4没有图27中所示的压缩效应；因此，在该基底4内部不会形成射束腰部。
根据图25中所示的上述传统技术，必须将两个透镜基底8和9的位置限定为正好朝向该半导体激光器1。因此，这需要花费较多的时间来定位两个基底，并且受外界变化容易产生定位间隙。此外，还需要更多的部件，从而增加了制造成本，并限制了光学系统的小型化。
根据上述激光光束整形器，为了进一步减小从发射表面发出的激光光束的孔径角(opening angle)，必须增加一准直透镜。此外，上述激光光束整形器不具有图27中所示的压缩效应。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有准直功能和压缩功能的微透镜阵列。
本发明的另一个目的是提供一种具有准直功能和压缩功能的微透镜阵列的制造方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种微透镜阵列，其包括透镜基底；形成在该透镜基底的一个主表面上的第一曲面透镜表面，沿第一方向的曲率半径R11比沿与该第一方向以直角相交的第二方向的曲率半径R12小；和形成在该透镜基底的另一主表面上的第二曲面透镜表面，沿第一方向的曲率半径R21比沿第二方向的曲率半径R22小，其中，从该第一透镜表面照射并从该第二透镜表面发出的光束的射束腰部在该第一方向上形成在该透镜基底中，并且该光束在该第二方向上被准直。
根据本发明的微透镜阵列，该第一和第二透镜表面形成在该透镜基底的一个主表面和另一主表面上，与此同时，该曲率半径R11、R12、R21和R22的条件设置成满足R11比R12小(R11＜R12)，R21比R22小(R21＞R22)，且该射束腰部沿第一方向形成在该透镜基底上，该光束在该第二方向上被准直。因此，可同时在一个微透镜阵列中获得压缩功能和准直功能。
在本发明的微透镜阵列中，优选该透镜基底的折射系数设置为2或更大(更优选为2.5或更大)。这样一来，该微透镜阵列可变薄。
根据本发明的另一方面，提供了一种微透镜阵列的制造方法，包括以下步骤(a)制备一透镜基底；(b)在该透镜基底的一个主表面上根据延伸到第一方向的第一透镜图案形成第一抗蚀剂层；(c)利用热回流(thermalreflow)处理将该第一抗蚀剂层成形为第一凸透镜形状；(d)在步骤(c)后，在所述主表面上根据延伸到与该第一方向以直角相交的第二方向的第二透镜图案形成第二抗蚀剂层，以与该第一抗蚀剂层重叠和交叉，其中该第二抗蚀剂层的宽度在该第一和第二抗蚀剂层的交叉处减小；(e)利用热回流处理将该第二抗蚀剂层成形为第二凸透镜形状；以及(f)通过利用干刻蚀处理将该第一和第二凸透镜形状转印到所述一个主表面而形成透镜表面。
根据本发明的透镜阵列的制造方法，当在所述一个主表面上，该第二抗蚀剂层根据延伸到与该第一方向以直角相交的第二方向的第二透镜图案而形成为与该第一抗蚀剂层重叠并交叉时，其中该第二抗蚀剂层的宽度在该第一和第二抗蚀剂层的交叉处减小。通过这样做，如稍后参照附图17和附图28的说明，当在该第二抗蚀剂层上执行该第二热回流处理时，在该第二抗蚀剂层上的顶部和底部附近的曲率半径可相同。
在本发明的制造方法中，该第一方向上的曲率半径根据该第二抗蚀剂层上的第一方向上的曲率半径确定，该第二方向上的曲率半径根据该第一抗蚀剂层上的第二方向上的曲率半径确定。即，该第一和第二方向上的曲率半径可以根据该第一和第二抗蚀剂层的曲率半径独立确定。因此，能够获得具有在相互交叉的两个方向上独立设置的曲率半径的曲面透镜表面。
本发明的制造方法优选为进一步包括以下步骤(g)在该步骤(e)后，在该透镜基底的另一主表面上根据延伸到该第一方向的第三透镜图案而形成第三抗蚀剂层；(h)利用热回流处理将该第三抗蚀剂层成形为第三凸透镜形状；(i)在该步骤(h)后，在所述另一主表面上，根据延伸到与该第一方向以直角相交的该第二方向的第四透镜图案而形成第四抗蚀剂层，以与该第三抗蚀剂层重叠和交叉，其中，该第四抗蚀剂层的宽度在该第三和第四抗蚀剂层的交叉处减小；(j)利用热回流处理将该第四抗蚀剂层成形为第四凸透镜形状；以及(k)在该步骤(f)之前或之后，通过利用干刻蚀处理将该第三和第四凸透镜形状转印到所述另一主表面。
根据本发明，由于可实现具有准直功能和压缩功能的该单体微透镜阵列，可减少用于如在常规技术中相对该激光光源来精确限定多个该透镜基底的位置的时间，以及与此同时，减少由于环境的改变导致的光轴的定位间隙。此外，根据本发明的该微透镜阵列需要较少的用于制造的部件，从而可降低制造成本，并实现光学系统的小型化。
此外，当该曲面透镜表面形成在该透镜基底的一主表面或两个主表面上时，在相互交叉的两个方向上的曲率半径可分别独立地确定。
图1为根据本发明实施例的微透镜阵列的透视图。
图2为沿着图1中Y-Y’线截开的透镜表面20的截面图。
图3为沿着图1中X-X’线截开的透镜表面20的截面图。
图4为在该透镜表面20的y轴方向上的模拟结果的光路图。
图5为在该透镜表面20的x轴方向上的模拟结果的光路图。
图6A示出用于本发明的基底保持器的一个例子的平面图，图6B为从右侧看图6A中该基底保持器的侧视图。
图7为根据本发明的微透镜阵列的制造方法的一个例子的抗蚀剂层形成步骤的截面图。
图8为在图7中的步骤之后的热回流处理的截面图。
图9为在图8中的步骤之后的抗蚀剂层的形成过程和热回流处理的截面图。
图10为在图9中的步骤之后的热回流反处理和该抗蚀剂层形成步骤的截面图。
图11为在图10中的步骤之后的热回流处理的截面图。
图12为在图11中的步骤之后的抗蚀剂层的形成步骤和该热回流处理的截面图。
图13为在图12中的步骤之后的基底保持器反处理的截面图。
图14为在图13中的步骤之后的透镜基底移除处理的截面图。
图15为在图14中的步骤之后的干刻蚀处理的截面图。
图16为在图9的处理中抗蚀剂层的定位的平面图。
图17为图16中预期透镜表面形成部分20A的放大平面图。
图18为沿着图17中a-a’线截开的截面图。
图19为沿着图17中b-b’线截开的截面图。
图20A和20B分别是对应于图17中a-a’线的示出透镜表面S1和S2的截面图。
图21A和21B分别是对应于图17中b-b’线的示出了透镜表面S1和S2的截面图。
图22为示出用于形成非旋转对称的透镜表面的抗蚀剂层的定位的平面图。
图23为用于解释从该半导体激光器发出的激光光束的透视图。
图24为用于会聚光的传统光学系统的一个例子的透视图。
图25为用于抑制光发散的传统光学系统的一个例子的透视图。
图26为示出图25中的该光学系统中的准直的光路图。
图27为示出图25中的该光学系统中的射束腰部结构的光路图。
图28为预期透镜表面形成部分中的曲率半径的变化的平面图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的微透镜阵列。图2为沿着图1中Y-Y’线截开的该透镜表面20的截面图。图3为沿着图1中X-X’线截开的该透镜表面20的截面图。
透镜基底16由称作金红石的单晶氧化钛(TiO2)组成的透明材料构成。该单晶金红石能够通过在光轴方向上与该晶轴一致而获得高的折射系数(正常(normal)折射系数为2.5185，异常(abnormal)折射系数为2.7907)。氧化锆、铌酸锂、钽酸锂(lithium tantalate)、钼酸铅(molybdic acid lead)、二氧化锑、钛酸锶等可用作该透明材料。如图3所示，当该激光光束在x轴方向上发散大约10度时，期望该透明材料的折射系数为2或更大(优选2.5或更大)，以在该基底16上形成该射束腰部BW。该射束腰部BW结构的形成变得简单以使得组成该透镜基底16的该透明材料的折射系数变高。
多个该透镜表面20、22等定位成附于该透镜基底16上。这些透镜表面的结构相同，并将该透镜表面20的结构作代表进行解释。在该透镜基底16的一个主表面和另一主表面上，分别形成该曲面透镜表面S1和S2。
在该透镜表面S1上，在该y轴方向上的该曲率半径R12如图2所示被设置为4mm，在该x轴方向上的该曲率半径R11如图3所示被设置为0.45mm(R11＜R12)。在该透镜表面S2上，在该y轴方向上的该曲率半径R22如图2所示被设置为2.45mm，在该x轴方向上的该曲率半径R21如图3所示被设置为1.222mm(R21＜R22)。分别具有曲率半径R11、R12、R21和R22的该四个透镜表面可以是非球形透镜表面。该透镜表面的厚度(从该透镜表面S1顶部到该透镜表面S2顶部的距离)被设置为2.6mm，透镜阵列间距(相邻透镜表面20和22中心之间的距离)被设置为390μm。
进行了上述透镜表面20的模拟试验。发射具有805nm波长激光的半导体激光器用作激光光源。在y轴方向上的光束24y的宽度L0如图2所示被设置为1μm，在该x轴方向上的该光束24x的宽度L1如图3所示被设置为200μm。此外，在该y轴方向上的光束发散角(整个角度)被设置为56.8度，在该x轴方向上的光束发散角(整个角度)被设置为8.6度。
图4示出了在该透镜表面20的y轴方向上的模拟结果。图5为示出在该透镜表面20的x轴方向上的模拟结果的光路图。图4示出了被准直的该激光光束(该激光光束平行发出)，图5示出了利用该压缩功能在该激光光束上形成的射束腰部BW。图2和图3分别示出了图4和图5中的模拟结果。图2示出了该准直，图3示出了该射束腰部。该激光光束的发散角在整个角度内利用该透镜表面20的准直功能变成0.2度或更小。此外，在该透镜表面S1的照射表面侧的发散角如图3所示设为α，在该透镜表面S2的发射侧的光束宽度和发散角分别设为L2和β，根据拉格朗日恒量，αL1即为βL2(αL1＝βL2)。由于L1比L2小(L1＜L2)，发散角β将比发散角α小(β＜α)。在该实施例中，α为4.3度，β为2.2度，并可实现发散角的减小。
根据本发明的上述实施例，通过利用在两个表面上形成有该曲面透镜表面S1和S2的该单(单体)透镜基底16可抑制在x和y轴的任一方向上的光发散。因此，不必要使用如图25所示的两个透镜基底8和9。
参见图2和图3，以金红石为例示出了该透镜表面S1和S2的曲率半径R11、R12、R21和R22。当钽酸锂(LiTaOa)用作该透明材料时，每个曲率半径是R11＝0.55mm；R12＝1.8mm；R21＝1.29mm；和R22＝4.3mm。同样，在该例子中，满足下列条件R11＜R12＜R21＜R22。
接下来，将参照图6至图21说明上述该微透镜阵列的制造方法。
图6A为用于本发明的基底保持器的一个例子的平面图，图6B为从图6A的右侧看该基底保持器的侧视图。
基底保持器10是具有用于保持由例如石英组成的该四边形透镜基底16的四边形保持孔10A的框架型平板，并具有例如方形的外表面。此外，该基底保持器10由一侧长度D为76.2mm的铝制框架构成。该基底保持器10的厚度几乎与该透镜基底16的厚度相同。例如玻璃、氧化铝的陶瓷材料，或者例如不锈钢或殷钢(invar)的金属等可用作该基底保持器10的材料。
在该基底保持器10的一个主表面(前表面)上，定位调整标记14A至14D形成在该保持孔10的一侧，定位调整标记14E至14H形成在该保持孔10A的另一侧。在该基底保持器10的另一主表面(后表面)上，形成对应于该定位调整标记14A至14D的四对定位调整标记，并形成对应于该定位调整标记14E至14H的四对定位调整标记。如图7所示，在该后表面上的定位调整标记14a和14e分别与前表面侧上的该定位调整标记14A和14E相对应。作为每个定位调整标记例如14A，可以使用通常在步进器(投影光刻)中使用的衍射光栅或能够执行图像处理的具有对比的标记。
在该基底保持器10中，与固定螺钉12a和12b配合的螺孔10a和10b布置在一侧A1上，与固定螺钉12c和12d配合的螺孔10c和10d布置在与该A1相邻的一侧A2上。每个螺孔，例如A1，形成为到达该保持孔10A。此外，在本发明的相同发明人的日本专利申请2005-237414中公开了该基底保持器10的制造方法，在此引用其全部内容作参考。
在该基底保持器10的保持孔10A中，L形间隔器18构成为A1和A2侧的预定角落CN。该间隔器18，例如，由金属制成，并具有几乎与该基底保持器10相同的厚度。对于该间隔器18的材料，可使用树脂、玻璃或陶瓷材料。在该基底保持器10的保持孔10A中，该透镜基底16定位在与该预定的角落CN对角的角落LC处，间隔器18插入在该透镜基底16和保持孔10A的侧壁之间。该间隔器18具有几乎与该透镜基底16相同的厚度。
如图6A中所示，当使用该基底保持器10时，在平板表面上放置的该基底保持器10的保持孔10A中，通过设置该透镜基底16和该间隔器18，固定螺钉12a至12d被旋进螺孔10a至10d中，以通过该间隔器18朝向角落LC挤压并固定该透镜基底16。图7为沿着图6A中的b-b’线截开的截面图，并且该透镜基底16在该间隔器18和该基底保持器10的前侧和后侧上具有完美的平板表面。
接下来，将参照图7至图21说明根据该实施例的微透镜阵列例子。在图7的步骤中，该透镜基底16和间隔器18如上所述被固定在该基底保持器的保持孔10A中。然后，利用熟知的光刻处理，该抗蚀剂层R11至R16在该基底保持器10的一侧上平行形成在该透镜基底16的该主表面(前表面)上。
图7中所示的该基底16的截面与图16中A-A’线的截面相对应。该抗蚀剂层R11至R16根据延伸到与图16中所示A-A’线(y轴方向)成直角相交的方向(x轴方向)的带形图案形成。在光刻处理中，由于该透镜基底16的前表面具有该间隔器18和该基底保持器10的完美的平板表面，该抗蚀剂层可形成为对于该透镜基底16的球形区域具有均匀的厚度。此外，通过利用一侧步进器执行曝光处理，通过利用例如14A、14E等的定位调整标记在该透镜基底16上定位该光掩模而执行抗蚀剂曝光。
在图8中的步骤中，通过向该抗蚀剂层R11至R16执行热回流处理，使每个抗蚀剂层例如R11形成凸透镜形状。图18为沿图17中的a-a’线(y轴方向)截开的截面图。图19为沿图17中的b-b’线(x轴方向)截开的截面图。如图18和图19所示，该抗蚀剂层R11在具有宽度W0和厚度t1的该凸透镜形状中成型。其它抗蚀剂层R12至R16与之相同。该宽度W0和厚度t1根据所需的曲率半径来确定。
在图9的步骤中，图16示出的抗蚀剂层R21至R28利用光刻处理根据延伸到与A-A’线平行的方向(y轴方向)的该带形图案形成在该基底保持器10的一侧上的该透镜基底16的前表面上。该光刻处理可执行与图7中相同的步骤。
在图9的步骤中，该抗蚀剂层R21至R28形成为在与较低抗蚀剂层例如R11的交叉处具有从较低抗蚀剂层的底部区域至顶部逐渐减小的宽度。图17为说明包括图16中该较低抗蚀剂层R11和该较高抗蚀剂层R21的交叉处和该球形区域的预期透镜形成部分20A的放大平面图。
在形成该抗蚀剂层R21至R28后，在该抗蚀剂层R21至R28上执行热回流处理以将它们形成为凸透镜形状。例如，如图19中所示，该抗蚀剂层R21形成为在该抗蚀剂层R11的顶部具有宽度W2和厚度t2的凸透镜形状。其它与该较高和较低抗蚀剂层的交叉处相对应的预期透镜形成部分也相同。该宽度W2和厚度t2根据所需的曲率半径确定。
该抗蚀剂层R21形成为朝向如图17中所示的抗蚀剂层R11的顶部，宽度从W1逐渐减小至W2，以调整利用热回流处理形成在该抗蚀剂层21上的该曲面的曲率半径，如图18中所示。如果该抗蚀剂层R21形成为从该抗蚀剂层R11的一侧底部至另一侧底部具有均匀的宽度W1，那么随着接近该抗蚀剂层R11的顶部，该抗蚀剂层R21将变薄。然后，当执行该热回流处理时，在该抗蚀剂层R21上的顶部附近的曲率半径比底部的大。
例如，限定该抗蚀剂层R21形成为具有宽度Wx，并且该Wx为320μm(Wx＝320μm)。当对该抗蚀剂层21执行热回流处理后，在与该抗蚀剂层R21的纵向方向成直角相交的方向(x轴方向)上的曲率半径在图中所示测量点M1至M5处沿着从一底部经由该抗蚀剂层R21的顶部向另一底部的路径被测量时，在该测量点M1至M5处的与该抗蚀剂层R21的两个底部相对应的曲率半径相对较小，在该测量点M3处的与该抗蚀剂层R21的顶部相对应的该曲率半径最大，如图所示。
在该实施例中，如上所述，由于随着接近顶部，抗蚀剂层R21具有逐渐减小的宽度，因此在该抗蚀剂层R21上执行热回流处理后，在该抗蚀剂层R21上该顶部区域的曲率半径几乎与底部区域相同。因此，在下述的干刻蚀处理中，能够获得具有与图19中的该抗蚀剂层R21的b-b’线(x轴方向)方向中的该曲率半径相对应的曲率半径的透镜表面S1，如图21A所示。该预期透镜表面形成部分20A的上述透镜表面形成可类似适用于其它对应于该较高和较低抗蚀剂层的交叉处的估计透镜表面形成部分。
在图10的步骤中，该基底保持器10保持该透镜基底16旋转颠倒。结果，形成例如14a和14e的该定位调整标记的该基底保持器10的另一表面变成上表面。在该情况中，在该基底保持器10的另一侧上，利用光刻处理，平行形成抗蚀剂层R31至R36，并分别面对该透镜基底16的另一主表面(后表面)上的该抗蚀剂层R11至R16。该光刻处理可按图7中相同的步骤执行。在这种情况下，由于利用例如14A、14E等的定位调整标记在该透镜基底16上定位光掩模的情况下执行该抗蚀剂曝光，该抗蚀剂层R31至R36与该抗蚀剂层R11至R16的定位精度可非常高。
在图11的步骤中，每个抗蚀剂层例如R31通过在该抗蚀剂层R31至R36上执行热回流处理形成为凸透镜形状。每个抗蚀剂层例如R31形成为与抗蚀剂层R11类似的凸透镜形状，尽管如图18中所示，其宽度和厚度与该抗蚀剂层R11不同。每个抗蚀剂层例如R31的宽度和厚度根据所需的曲率半径而确定。
在图12的步骤中，该抗蚀剂层R41在该基底保持器10的另一侧上利用根据延伸到与该A-A’线平行的方向的该带形图案通过光刻处理形成为面对位于该透镜基底16的后表面上的该抗蚀剂层R21。如上所述，该抗蚀剂层R41形成为与该较低抗蚀剂层R31至R36重叠并交叉。此外，该抗蚀剂层R41形成为具有在该交叉处减小的宽度。然而，该抗蚀剂层R41的宽度和厚度与该抗蚀剂层R21不同。在该光刻处理中，分别与图16中的该抗蚀剂层R22至R28相对应的该抗蚀剂层R42至R48(图中未示出)形成为与该抗蚀剂层R41相同。
在形成该抗蚀剂层R41至R48(图中未示出R42至R48)后，在该抗蚀剂层R41至R48上执行热回流处理以将它们形成为凸透镜形状。在该抗蚀剂层R31的顶部，该抗蚀剂层R41被形成为与图19中的R21相同的凸透镜形状。对应于该较高和较低抗蚀剂层的交叉点的其它预期透镜表面形成部分以相同方式形成。每个抗蚀剂层例如R41的宽度和厚度根据所需的曲率半径确定。
在图13的步骤中，该基底保持器10保持该透镜基底16并连同其一起旋转颠倒。结果，形成有定位调整标记例如14A和14E的该基底保持器10的表面变成上表面。在图13中该基底保持器的旋转步骤可省略。
在图14的步骤中，该固定螺钉12a至12d未被旋紧以将该透镜基底16从该基底保持器10释放。然后，在图15的步骤中，将利用通过对用作掩模的R21至R28的第一干刻蚀处理转印该透镜基底16的表面上的该凸透镜形状形成许多(例如，48)图16所示的较高和较低抗蚀剂层的交叉点(图16中的阴影部分)的曲面透镜表面S1。在旋转颠倒该透镜基底16后，利用通过对用作掩模的R41至R48(图中未示出R42至R48)的第二干刻蚀处理转印该透镜基底16的后表面上的该凸透镜形状将曲面透镜表面S2形成为面对该透镜表面S1。图15中示出了包括相互面对的一透镜表面S1和一透镜表面S2的透镜部分20。
图20和图21为图15中的透镜部分20的截面图。图20A和图21A分别为与沿该透镜表面S1上的a-a’线和b-b’线截开后相对应的截面图。图20B和图21B分别为与沿图17中的该透镜表面S2上的a-a’线和b-b’线截开后相对应的截面图。
在图20A和图21A所示的透镜表面S1上，在a-a’线方向(y轴方向)上的曲率半径根据图18中的该抗蚀剂层R11的曲率半径而确定，在b-b’线方向(x轴方向)上的曲率半径根据图19中的该抗蚀剂层R21的曲率半径而确定。因此，在图2中的y轴方向上的该曲率半径R12可通过简单适当地设置图18中的该抗蚀剂层R11的宽度和厚度而获得。此外，在该x轴方向上的该曲率半径R11可通过简单适当地设置图19中的该抗蚀剂层R21的宽度和厚度而获得。
在图20B和图21B所示的该透镜表面S2上，在a-a’线方向(y轴方向)上的曲率半径根据图14中的该抗蚀剂层R31的曲率半径而确定，在b-b’线方向(x轴方向)上的曲率半径根据图14中的该抗蚀剂层R41的曲率半径而确定。因此，在图2中所示的该曲率半径R22可通过简单适当地设置图14中的该抗蚀剂层R31的宽度和厚度而获得，在图3中所示的该曲率半径R21可通过简单适当地设置图14中的该抗蚀剂层R31重叠部分的宽度和厚度而获得。
图22示出了用于形成不旋转对称的该透镜表面的该抗蚀剂层的定位。在该例子中，与该抗蚀剂层R11和R21相同，较高抗蚀剂层RU形成为与该较低抗蚀剂层RL重叠并交叉。在该情况下，使用关于中心线P-P’不对称的平面形状作为该抗蚀剂层RL，使用关于中心线Q-Q’不对称的平面形状作为该抗蚀剂层RU。这样做，可获得与该抗蚀剂层RL和RU的交叉点(图中的阴影部分)相对应的不旋转对称的曲面透镜表面。
已经结合优选实施例说明了本发明。但本发明不限于上述实施例。对本领域技术人员来说，很明显可以对本发明做出各种修改、改进、组合等。
相关专利申请的交叉参考本申请以2005年10月20日提交的日本专利申请2005-305379为基础，并在此引用其全部内容作为参考。
权利要求
1.一种微透镜阵列，其包括透镜基底；在所述透镜基底的一个主表面上形成的第一曲面透镜表面，在第一方向上的曲率半径R11比在与所述第一方向以直角相交的第二方向上的曲率半径R12小；以及在所述透镜基底的另一个主表面上形成的第二曲面透镜表面，在第一方向上的曲率半径R21比在所述第二方向上的曲率半径R22小，以及其中，从所述第一透镜表面照射并从所述第二透镜表面发出的光束射束腰部沿所述第一方向形成在所述透镜基底上，并且所述光束沿所述第二方向准直。
2.根据权利要求1中的微透镜阵列，其中，所述透镜基底的折射系数不小于2。
3.一种微透镜阵列的制造方法，其包括以下步骤(a)制备透镜基底；(b)在所述透镜基底的一个主表面上根据延伸到第一方向的第一透镜图案形成第一抗蚀剂层；(c)利用热回流处理将所述第一抗蚀剂层形成为第一凸透镜形状；(d)在所述步骤(c)后，在所述一个主表面上根据延伸到与所述第一方向以直角相交的第二方向的第二透镜图案而形成第二抗蚀剂层，以与所述第一抗蚀剂层重叠并交叉，其中所述第二抗蚀剂层的宽度在所述第一和第二抗蚀剂层的交叉处减小；(e)利用热回流处理将所述第二抗蚀剂层形成为第二凸透镜形状；以及(f)通过利用干刻蚀处理将所述第一和第二凸透镜形状转印至所述一个主表面而形成透镜表面。
4.根据权利要求3中的微透镜阵列的制造方法，其中，进一步包括以下步骤(g)在步骤(e)后，在所述透镜基底的另一主表面上根据延伸到所述第一方向的第三透镜图案而形成第三抗蚀剂层；(h)利用热回流处理将所述第三抗蚀剂层形成为第三凸透镜形状；(i)在步骤(h)后，在所述另一主表面上根据延伸到与所述第一方向以直角相交的所述第二方向的第四透镜图案而形成第四抗蚀剂层，以与所述第三抗蚀剂层重叠并交叉，其中所述第四抗蚀剂层的宽度在所述第三和第四抗蚀剂层的交叉处减小；(j)利用热回流处理将所述第四抗蚀剂层形成为第四凸透镜形状；以及(k)在步骤(f)之前或之后，通过利用干刻蚀处理将所述第三和第四凸透镜形状转印至所述另一个主表面而形成透镜表面。
全文摘要
本发明利用干刻蚀在透镜基底(16)上形成多个透镜部分(20、22)。该透镜部分(20、22)具有相同的结构，该透镜部分(20)包括在该基底(16)的一主表面和另一主表面上相互面对的曲面透镜表面(S1和S2)。假定从激光器激活层发出的激光光束在y轴方向上的截面在z轴方向上长，在x轴方向上窄，该透镜表面(S2)形成为在x轴方向上的曲率半径R
文档编号G02B3/00GK1952697SQ20061014928
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月20日 优先权日2005年10月20日
发明者中嶋敏博 申请人:雅马哈株式会社