(57)【要約】  製造システムは、ウェブ案内及び張力制御のための高分化能フィードバックを提供する感知システムを備える。システムは、マイクロメートルのサイズ等級を有するマイクロ複製構造を含むように製造されるウェブ材料に特に有用であり得る。マイクロ複製ステーションは、ウェブ材料上にマイクロ複製レンズのパターンを形成する。感知システムは、ウェブ材料上の測定範囲を照射し、第１の測定範囲内のマイクロ複製レンズの組から出る光の角度分布を検出する。制御システムは、検出された角度分布に基づいて、輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する。
2013528819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブ材料の製造方法であって、
ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスのマイクロ複製ステーションを通して搬送する工程と、
前記マイクロ複製ステーションにより、前記ウェブ材料上にマイクロ複製レンズのパターンを形成する工程と、
前記マイクロ複製レンズのパターンを形成した後、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製レンズからの光の角度分布を検出し、前記マイクロ複製レンズからの前記光の前記角度分布の分析に基づいて、前記ウェブの整合誤差を測定する工程と、を含む、方法。
【請求項２】
前記測定された整合誤差に基づいて、前記輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料のクロスウェブ位置を調整することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料のダウンウェブ位置を調整することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料のクロスウェブ位置及びダウンウェブ位置の両方を調整することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料の張力を調整することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記調整されたプロセス制御パラメーターを、推奨される調整として操作者に表示する工程を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記整合誤差をデータベース内に記録する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記整合誤差が閾値を越えた場合、前記ウェブ材料をマーキングする工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
第２のマイクロ複製ステーションにより、前記ウェブ材料上にマイクロ複製フィーチャのパターンを形成する工程を更に含み、
前記マイクロ複製レンズが、前記第１のマイクロ複製ステーションにより、クロスウェブ方向において前記ウェブ材料の第１の表面上に反復するように形成され、
前記マイクロ複製フィーチャが、前記第２のマイクロ複製ステーションにより、クロスウェブ方向において、マイクロ複製レンズの前記パターンに対向して、前記ウェブ材料の反対側の表面上に反復するように形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記マイクロ複製レンズからの前記光の角度分布を検出する工程が、
前記反対側の表面上の測定範囲内の前記マイクロ複製フィーチャの組を照射して、光を前記マイクロ複製フィーチャの組と、前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記マイクロ複製レンズの組とを通して照射する工程と、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記光の前記角度分布を検出する工程と、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
マイクロ複製フィーチャのパターンを形成する工程が、マイクロ複製プリズムのパターンを形成する工程を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記整合誤差が、前記測定範囲内の前記マイクロ複製レンズの組と前記マイクロ複製プリズムの組との間の予想された整合からの誤差を表す、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記マイクロ複製レンズからの前記光の角度分布を検出し、整合誤差を測定する工程が、
前記反対側の表面上の測定範囲内の前記マイクロ複製フィーチャの組を光源で照射して、光を前記マイクロ複製フィーチャの組と、前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記マイクロ複製レンズの組とを通して照射することと、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記光源からの前記光の角度分布を検出することと、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記光源からの前記光の角度分布の分析に基づいて、前記測定範囲に関連した整合誤差を測定することと、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記マイクロ複製レンズからの前記光の角度分布を検出し、整合誤差を測定する工程が、
前記反対側の表面上の測定範囲内の前記マイクロ複製フィーチャの組を第１の光源及び第２の光源で照射して、光を前記マイクロ複製フィーチャの組と、前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記マイクロ複製レンズの組とを通して照射することと、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第１の光源からの前記光の角度分布を検出することと、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第２の光源からの前記光の角度分布を検出することと、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第１の光源からの前記光の前記角度分布と、前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第２の光源からの前記光の前記角度分布との比較に基づいて、前記測定範囲に関連した整合誤差を測定することと、を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記整合誤差が、前記測定範囲内の前記マイクロ複製レンズの組と前記マイクロ複製プリズムの組との間の予想された整合からの誤差を表す、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記整合誤差が、サブミクロンの整合分解能を提供する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記マイクロ複製レンズからの前記光の角度分布を検出し、整合誤差を測定する工程が、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第１の光源からの前記光の前記角度分布に基づいて、第１の１次元投影を構成することと、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第２の光源からの前記光の前記角度分布に基づいて、第２の１次元投影を構成することと、
前記第１の１次元投影と前記第２の１次元投影との交差地点を測定する工程であって、前記交差地点が、前記第１の１次元投影と第２の１次元投影とが前記ウェブ材料のクロスウェブ方向に関して重なり合う角度位置を特定することと、
を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
第２の測定範囲内の前記マイクロ複製フィーチャの第２の組を第３の光源及び第４の光源で照射して、光を前記マイクロ複製フィーチャの第２の組と、前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記マイクロ複製レンズの第２の組とを通して照射する工程と、
前記マイクロ複製レンズの第２の組により放射された前記第３の光源からの前記光の角度分布を検出する工程と、
前記マイクロ複製レンズの第２により放射された前記第４の光源からの前記光の角度分布を検出する工程と、
前記マイクロ複製レンズの第２の組により放射された前記第３の光源からの前記光の角度分布と、前記マイクロ複製レンズの第２の組により放射された前記第４の光源からの前記光の角度分布との比較に基づいて、前記第２の測定範囲に関連した整合誤差を測定する工程と、を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記測定範囲に関連した前記整合誤差と、前記第２の測定範囲に関連した前記第２の整合誤差とに基づいて、プロセス制御パラメーターを調整する工程を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記測定範囲に関連した前記整合誤差と、前記第２の測定範囲に関連した前記第２の整合誤差との間の相対的な差異を計算する工程と、
前記算出された相対的な差異に基づいて、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料の張力又は歪みを制御する工程と、を更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記ウェブ材料上に印刷フィーチャをイメージングする工程と、
測定範囲内の前記印刷フィーチャの組を照射して、前記印刷フィーチャからの光を前記マイクロ複製レンズの組を通して照射する工程と、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記光の前記角度分布を検出する工程と、
前記マイクロ複製レンズにより放射された前記光の前記角度分布に基づいて、前記印刷フィーチャと前記マイクロ複製レンズとの間の整合誤差を測定する工程と、
前記測定された整合誤差に基づいて、前記ウェブ材料の次のイメージングを制御する工程と、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ウェブ材料上に前記マイクロ複製レンズのパターンを形成する工程が、前記ウェブ材料の第１の表面上に前記マイクロ複製レンズのパターンを形成する工程を含み、前記方法が、
前記マイクロ複製レンズにより放射された前記光の前記角度分布に基づいて、前記整合誤差を、前記マイクロ複製レンズと、前記第１の面の反対側の前記ウェブ材料の第２の面上にマイクロ複製フィーチャのパターンを形成するためのマイクロ複製ツールのフィーチャとの間の整合誤差として測定することと、
前記測定された整合誤差に基づいて、前記マイクロ複製ツールに対する前記ウェブ材料の相対的な位置を制御することと、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記整合誤差がサブミクロン整合分解能を提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記測定された整合に基づいて、変換器具をクロスウェブ方向において前記ウェブ材料に対して自動的に位置決めして、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製フィーチャの前記整合が規定の許容限界内にある前記ウェブ材料の範囲に前記変換機器を配置する工程と、
前記変換器具により、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製フィーチャの前記整合が前記規定の許容限界内にある前記ウェブ材料の前記範囲を用いて、前記ウェブを製品に変換する工程と、を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記変換器具を自動的に位置決めする工程が、前記変換器具又は前記ウェブを前記クロスウェブ方向にて移動して、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製フィーチャの前記整合が前記許容限界内にある前記ウェブ材料の範囲から製品を切断する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
製造システムであって、
ウェブ材料上にマイクロ複製レンズのパターンを形成するマイクロ複製ステーションと、
前記マイクロ複製ステーションを通して前記ウェブ材料を搬送する輸送システムと、
前記ウェブ材料上の測定範囲を照射し、前記測定範囲内の前記マイクロ複製レンズの組から出る光の角度分布を検出する感知システムと、
前記検出された角度分布に基づいて、前記ウェブの整合誤差を測定する制御システムと、を備える製造システム。
【請求項２８】
前記制御システムが、前記検出された角度分布に基づいて、前記輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項２９】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料のクロスウェブ位置を調整することを含む、請求項２８に記載の製造システム。
【請求項３０】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料のダウンウェブ位置を調整することを含む、請求項２８に記載の製造システム。
【請求項３１】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料のクロスウェブ位置及びダウンウェブ位置の両方を調整することを含む、請求項２８に記載の製造システム。
【請求項３２】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記マイクロ複製ステーションに搬送されているときに、前記ウェブ材料の張力を調整する工程を含む、請求項２８に記載の製造システム。
【請求項３３】
前記調整されたプロセス制御パラメーターを、推奨される調整として操作者に表示する工程を更に含む、請求項２８に記載の製造システム。
【請求項３４】
前記整合誤差を格納するためのデータベースを更に含む、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項３５】
前記整合誤差が所定の許容値を越えた場合、前記ウェブ材料上に誤差表示をマークするマーキング構成要素を更に含む、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項３６】
前記ウェブ材料上にマイクロ複製フィーチャのパターンを形成する第２のマイクロ複製ステーションであって、
前記ウェブ材料の第１の表面上に前記マイクロ複製レンズが形成され、
前記マイクロ複製フィーチャが、マイクロ複製レンズの前記パターンの反対側の前記ウェブ材料の反対の表面上に形成され、
前記マイクロ複製フィーチャが、第２の周期に従って、前記ウェブ材料の前記反対側の表面上にてクロスウェブ方向に反復するように形成される、第２のマイクロ複製ステーションを更に含む、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項３７】
前記感知システムが、
前記反対側の表面上の前記測定範囲内の前記マイクロ複製フィーチャの前記組を照射して、光を前記マイクロ複製フィーチャの組と、前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記マイクロ複製レンズの組とを通して照射する、光源の組と、
前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記光の前記角度分布を記録するセンサと、を含む、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項３８】
前記マイクロ複製フィーチャのパターンが、マイクロ複製プリズムのパターンを含む、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項３９】
前記光源の組が、第１の光源及び第２の光源を含み、
前記アレイセンサが、前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第１の光源からの前記光の角度分布と、前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第２の光源からの前記光の角度分布とを記録し、
前記感知システムが、前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第１の光源からの前記光の前記角度分布と、前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記第２の光源からの前記光の前記角度分布との比較に基づいて、前記測定範囲に関連した前記整合誤差を測定し、
前記整合誤差が、前記測定範囲の前記マイクロ複製レンズの組と前記マイクロ複製リズムの組との間の整合誤差を表す、請求項３８に記載の製造システム。
【請求項４０】
前記第１の感知システムのクロスウェブに配置された第２の感知システムを更に備え、前記第２の感知システムが、前記ウェブ材料上の第２の測定範囲を照射し、前記第２の測定範囲内の前記マイクロ複製レンズの組から出る光の角度分布を検出する、請求項３９に記載の製造システム。
【請求項４１】
前記制御システムが、前記第１の測定範囲に関連した前記整合誤差と、前記第２の測定範囲に関連した前記第２の整合誤差とに基づいて、プロセス制御パラメーターを調整する、請求項３９に記載の製造システム。
【請求項４２】
前記制御システムが、前記第１の測定範囲に関連した前記整合誤差と、前記第２の測定範囲に関連した前記整合誤差との間の相対的な差異を計算し、前記算出された相対的な差異に基づいて前記プロセス制御パラメーターを調整して、前記ウェブ材料の張力又は歪みの少なくとも一方を制御する、請求項３９に記載の製造システム。
【請求項４３】
前記ウェブ材料上に印刷フィーチャをイメージングするエネルギー源であって、
前記感知システムが、測定範囲内の前記印刷フィーチャの組を照射して、光を前記印刷フィーチャから前記マイクロ複製レンズの組を通して照射させ、前記マイクロ複製レンズの組により放射された前記光の前記角度分布を検出し、
前記感知システムが、前記マイクロ複製レンズにより放射された前記光の前記角度分布に基づいて、前記印刷フィーチャと前記マイクロ複製レンズとの間の整合誤差を測定する、エネルギー源を更に含む、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項４４】
前記制御システムが、前記測定された整合誤差に基づいて、前記ウェブ材料の次のイメージングを制御する、請求項４２に記載の製造システム。
【請求項４５】
前記第１のステーション及び第２のステーションが、単一ステーションにて適用される第１の及び第２のパターン形成ツールを含む、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項４６】
前記ウェブ材料を製品に変換する変換器具であって、
前記制御システムが、前記変換器具を前記測定された整合に基づいてクロスウェブ方向において前記ウェブ材料に対して自動的に位置決めして、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製フィーチャの前記整合が規定の許容限界内にある前記ウェブ材料の範囲に前記変換機器を配置し、
前記変換器具が、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製フィーチャの前記整合が前記規定の許容限界内にある前記ウェブ材料の前記範囲を用いて、前記ウェブを製品に変換する、変換器具を更に備える、請求項２７に記載の製造システム。
【請求項４７】
前記変換器具が、前記制御システムからの信号に応答して前記クロスウェブ方向にて移動して、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製フィーチャの前記整合が前記許容限界内にある前記ウェブの範囲から製品を切断する、請求項４６に記載の製造システム。
【請求項４８】
前記制御システムが、前記ウェブを前記変換器具に対して前記クロスウェブ方向に移動して、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製フィーチャが前記許容限界内にある前記ウェブの範囲から製品を切断する、請求項４６に記載の製造システム。
【請求項４９】
ウェブ材料の製造方法であって、
ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスの第１のパターン形成ツールと第２のパターン形成ツールとの間に搬送する工程と、
前記第１のパターン形成ツールにより、前記ウェブ材料上に第１のパターンを形成する工程と、
前記第２のパターン形成ツールにより、前記ウェブ材料上に第２のパターンを形成する工程と、
前記第１及び第２のパターンを形成した後、前記第１のパターンのフィーチャと、前記第２のパターンのフィーチャとの間の相対的な距離を検出する工程と、
前記第１のパターンの前記フィーチャと、前記第２のパターンの前記フィーチャとの間の前記相対的な距離に基づいて、前記輸送システム内の前記ウェブ材料の整合を検出する工程と、を含む、方法。
【請求項５０】
前記検出された相対的な距離を、予想された相対的な距離と比較する工程と、
前記検出された相対的な距離と前記予想された相対的な距離との間の差異が所定の許容値を越える場合、前記ウェブ材料上に誤差表示をマーキングする工程と、を更に含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記第１のパターンが、第１の距離で離間する２つの線を有する基準マークを含み、前記第２のパターンが、第２の距離で離間する２つの線を有する基準マークを含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５２】
前記検出された相対的な距離に基づいて、前記ウェブ輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程を更に含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記第１及び第２のパターン形成ステーションの一方に搬送されているときに、前記ウェブ材料のクロスウェブ位置を調整することを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記第１及び第２のパターン形成ステーションの一方に搬送されているときに、前記ウェブ材料のダウンウェブ位置を調整する工程を含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、前記ウェブ材料が前記第１及び第２のパターン形成ステーションの一方に搬送されているときに、前記ウェブ材料のクロスウェブ位置及びダウンウェブ位置の両方を調整することを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程が、（ｉ）前記ウェブ材料が前記第１及び第２のパターン形成ステーションの一方に搬送されているときに、前記ウェブ材料のクロスウェブ位置を調整すること、（ｉｉ）前記ウェブ材料が前記第１及び第２のパターン形成ステーションの一方に搬送されているときに、前記ウェブ材料のダウンウェブ位置を調整すること、並びに（ｉｉｉ）前記ウェブ材料が前記第１及び第２のパターン形成ステーションの一方に搬送されているときに、前記ウェブ材料の張力を調整すること、を同時に行うことを含む、請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
ウェブ材料の製造方法であって、
ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスの複製ステーションを通して搬送する工程と、
前記複製ステーションにより、前記ウェブ材料上に複製レンズのパターンを形成する工程と、
前記複製レンズのパターンを形成した後、前記ウェブ材料の前記複製レンズからの光の角度分布を検出する工程と、
前記検出された角度分布に基づいて、前記ウェブ輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程と、を含む、方法。
【請求項５８】
ウェブ材料の製造方法であって、
ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスのマイクロ複製ステーションを通して搬送する工程と、
前記マイクロ複製ステーションにより、前記ウェブ材料の第１の表面上にマイクロ複製光学フィーチャを形成する工程と、
前記マイクロ複製光学フィーチャを形成した後、前記ウェブ材料の前記マイクロ複製光学フィーチャからの光の角度分布を検出する工程と、
前記検出された角度分布に基づいて、前記ウェブ輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程と、を含む、方法。
【請求項５９】
第２のマイクロ複製ステーションにより、マイクロ複製レンズの前記パターンに対向して、前記ウェブ材料の反対側の表面上の前記ウェブ材料の第２の表面上に、マイクロ複製フィーチャを形成する工程と、
前記検出された角度分布に基づいて、前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記マイクロ複製光学フィーチャが、前記第２の表面上の前記マイクロ複製フィーチャと予想された位置合わせにあるか否かを測定する工程と、を更に含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
第２のマイクロ複製ステーションにより、前記マイクロ複製レンズのパターンに対向して、前記ウェブ材料の反対側の表面上の前記ウェブ材料の第２の表面上に、マイクロ複製フィーチャを形成する工程と、
前記検出された角度分布に基づいて、前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記マイクロ複製光学フィーチャが、前記第２の表面に前記マイクロ複製フィーチャを形成するための前記第２のマイクロ複製ステーションのフィーチャと予想された位置合わせにあるか否かを測定する工程と、を更に含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
ウェブ材料の製造方法であって、
ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスのプロセス構成要素に搬送する工程であって、前記ウェブ材料が、前記ウェブ材料の第１の表面上に形成された光学フィーチャを含む、工程と、
前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記光学フィーチャが、前記プロセス構成要素の焦点合わせ要素の焦点面内に配置されるように前記光学フィーチャが前記プロセス構成要素の前記焦点合わせ要素と整合される際に、前記ウェブ材料の前記光学フィーチャからの光の角度分布を検出する工程と、
前記検出された角度分布に基づいて、前記ウェブ材料の前記第１の表面上の前記光学フィーチャが前記プロセス構成要素の前記焦点合わせ要素と予想された整合にあるか否かを測定する工程と、
前記測定に基づいて、前記ウェブ輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程と、を含む、方法。
【請求項６２】
前記プロセス構成要素により、前記ウェブ材料上にフィーチャの第２の組を形成する工程を更に含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記プロセス構成要素の前記焦点合わせ要素が、凹面鏡である、請求項６１に記載の方法。
【請求項６４】
前記プロセス構成要素が、前記焦点合わせ要素により前記ウェブ上にフィーチャの前記第２の組を形成するためのマイクロ複製ステーションか、前記焦点合わせを有し前記ウェブを誘導するための誘導ロールか、前記ウェブの張力を調整するための精密張力制御要素か、又は前記焦点合わせ要素によりフィーチャの前記第２の組を印刷するための印刷ステーションを含む、請求項６１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェブ製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造されるウェブ材料は、一方向に固定された寸法を有し、直行する方向に所定の又は不確定な長さのいずれかを有する、任意のシート様の材料であってもよい。ウェブ材料の例としては、金属、紙、織布、不織布、ガラス、ポリマーフィルム、フレキシブル回路、又はこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限られない。金属には、鋼又はアルミニウムなどの材料を挙げることができる。織布としては、一般的に様々な織物が挙げられる。不織布としては、紙、濾材又は絶縁材料などが挙げられる。フィルムとしては、例えば積層体及びコーティングされたフィルムを含む無色（clear）かつ不透明なポリマーフィルムが挙げられる。
【０００３】
ウェブ製造プロセスは、典型的には、紙、フィルム、テープ等の製造に使用される製造システムのような連続供給製造システムを使用し、多くの場合、例えばローラー、鋳造ホイール、ベルト車、歯車、牽引ローラー、押出機、歯車式ポンプ等の、モーター駆動による回転可能な１つ以上の機械的構成要素を備える。これらのシステムは、多くの場合、電子制御装置を含み、該制御装置は、制御信号を出力してモーターを連動させ、ウェブを所定の速度で駆動する。
【０００４】
ウェブの各面上のフィーチャ（feature）をダウンウェブ又はクロスウェブ方向にて整合する必要がある、ウェブベースの製品を製造する場合、クロスウェブ及びダウンウェブ位置、並びにウェブ歪みを注意深く管理して、適切なフィーチャ整合を制御することが重要である。これらのパラメーターを管理するための現存するウェブ制御戦略は、ウェブ制御システムに位置フィードバックを提供して、ウェブフィーチャの相対的な整合を維持する、測定品質により制限され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、本書類は、ウェブフィーチャ整合のための高分解能計測及びフィードバックを提供する技術について記載する。この技術は、マイクロメートルのサイズ等級を有するマイクロ複製構造を含むように製造されるウェブ材料に特に有用であり得る。この技術は、マイクロメートル及びサブミクロンフィーチャの相対的な位置に関する正確なオンライン計測を提供する。データは、側方及び長手方向制御システムに供給されて、ウェブのマイクロ構造化フィーチャの整合を制御するためのリアルタイムのサブミクロン補正を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一例では、この技術は、マイクロレンズ、即ち数十〜数百マイクロメートルのオーダーの直径を有するレンズのアレイを含むように製造されるウェブ材料に適用される。マイクロレンズは、例えば光角度制御フィルム、インテグラルイメージングフィルム、光抽出アレイ、生物医学センサ、ＣＣＤ及びＣＭＯＳアレイセンサ、並びに太陽電池アレイ等の場合のように、消費者に供給される製品の一体的部分であってもよい。別の例では、マイクロレンズは、消費者製品に使用されないウェブ部分上に（例えば、縁に）導入及び製造されて、サブミクロンプロセス制御用の機構を提供する。
【０００７】
本明細書に記載するように、この技術は、アレイセンサ（例えば、ＣＣＤカメラ）を使用して、１つ以上の光源により照射された際にマイクロレンズから放射された光の角度分布を記録し得る。測定システム又は制御システムは、マイクロレンズを離れる光の角度分布を監視し、レンズの焦点面内に存在する配光に影響を与える、レンズとフィーチャとの間の相対的な位置（即ち、位置合わせ）を正確に測定し得る。サブミクロン整合の場合、これは数十マイクロメートルのオーダーの特有のピッチ及び半径を有するマイクロレンズのアレイを使用して達成され得る。一面では、この技術により、ウェブ材料のフィーチャ間の相対的な位置合わせを角度分布に転換することができ、該角度分布を予想された角度分布と比較し得る。
【０００８】
本明細書に記載した技術は、画像ベースの位置決めシステムを使用して、撮像されたウェブ上の基準マークに基づいてウェブ位置を測定する製造システムと比較して、利点を提供し得る。そのようなシステムの位置分解能は、システムの対物レンズシステムと入射光の波長との回折限界により物理的に制限される。加えて、そのような高分解能対物レンズは、非常に小さい被写界深度を有するため、単一のセンサがウェブの両面に亘って焦点を維持することが困難である。また、そのようなシステムは、多くの場合、移動するウェブに生じる自然の深さ変動の存在下で焦点を維持するための高速自動焦点の形態を必要とする。
【０００９】
一実施形態において、製造システムは、ウェブ材料上にマイクロ複製レンズのパターンを形成するマイクロ複製ステーションと、マイクロ複製ステーションを通してウェブ材料を搬送する輸送システムと、ウェブ材料上の測定範囲を照射し、第１の測定範囲内のマイクロレンズの組を出る光の角度分布を検出する感知システムと、検出された角度分布に基づいて輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する制御システムと、を備える。
【００１０】
別の実施形態では、方法は、ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスのマイクロ複製ステーションを通して搬送する工程と、マイクロ複製ステーションにより、ウェブ材料上にマイクロ複製レンズのパターンを形成する工程と、を含む。本方法は、マイクロ複製レンズのパターンを形成した後、ウェブ材料のマイクロレンズからの光の角度分布を検出し、検出された角度分布に基づいて輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程と、を更に含む。
【００１１】
更なる実施形態では、方法は、ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスの第１のパターン形成ツールと第２のパターン形成ツールとの間で搬送する工程と、第１のパターン形成ツールにより、ウェブ材料上に第１のパターンを形成する工程と、第２のパターン形成ツールにより、ウェブ材料上に第２のパターンを形成する工程と、を含む。本方法は、第１及び第２のパターンを形成した後、第１のパターンのフィーチャと第２のパターンのフィーチャとの間の相対的な距離を検出する工程と、検出された相対的な距離に基づいて、ウェブ輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程と、を含む。
【００１２】
更なる別の実施形態では、方法は、ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスの複製ステーションを通して搬送する工程と、複製ステーションにより、ウェブ材料上に複製レンズのパターンを形成する工程と、を含む。本方法は、複製レンズのパターンを形成した後、ウェブ材料の複製レンズからの光の角度分布を検出する工程と、検出された角度分布に基づいてウェブ輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程と、を含む。
【００１３】
更なる実施形態では、方法は、ウェブ材料を、輸送システムにより、製造プロセスのマイクロ複製ステーションを通して搬送する工程と、マイクロ複製ステーションによりウェブ材料の第１の表面上にマイクロ複製光学フィーチャを形成する工程と、を含む。本方法は、マイクロ複製光学フィーチャを形成した後、ウェブ材料のマイクロ複製光学フィーチャからの光の角度分布を検出する工程と、検出された角度分布に基づいてウェブ輸送システムの少なくとも１つのプロセス制御パラメーターを調整する工程と、を含む。
【００１４】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細を添付図面及び以下の説明に示す。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の原理に従って作動するウェブベースの製造システム１０の一部分を示すブロック図。
【図２】マイクロレンズとその反対側の構造との間の整合が、様々な表示間で異なっている、ウェブ材料からの例示の光角度制御フィルム製品の３つの可能な断面図。
【図３Ａ】任意の所定のマイクロレンズから来る光の角度分布が、関連したプリズムの先端とレンズの軸線との間の整合にどのように依存するかを示す図。
【図３Ｂ】任意の所定のマイクロレンズから来る光の角度分布が、関連したプリズムの先端とレンズの軸線との間の整合にどのように依存するかを示す図。
【図４Ａ】製造中にウェブ材料上の既知の位置におけるマイクロレンズから来る角度分布を測定する感知システムの例示の実施形態を示すブロック図。
【図４Ｂ】例えば、ソースビームの入射方向がクロスウェブ方向に関して僅かに回転されることを示す下面図。
【図５】アレイセンサにより捕捉された例示の角度分布データを示すグラフ。
【図６Ａ】光ビームの角度分布の分析を示すグラフ。
【図６Ｂ】光ビームの角度分布の分析を示すグラフ。
【図７】ウェブ材料上に印刷されるか、ないしは別の方法で形成されてもよい、例示の基準マークの一実施形態を示す図。
【図８】制御システムが位置信号を使用して、クロスウェブ及びダウンウェブ位置合わせの両方を制御し、即ち位置を制御する、ウェブ製造システムの別の実施形態を示す図。
【図９Ａ】本技術がイメージング用途に適用される別の実施形態を示す図。
【図９Ｂ】ウェブ材料上のマイクロ複製フィーチャと、ウェブ材料と接触するマイクロ複製ツールとの間の相対的な位置合わせを測定するための、別の実施形態を示す図。
【図１０】ウェブ材料がツール間を通過する、ウェブベースの製造システムの一部分の上面図を示すブロック図。
【図１１Ａ】システムによりウェブ材料を線に適用した際の測定結果を示すブロック図。
【図１１Ｂ】システムによりウェブ材料を線に適用した際の測定結果を示すブロック図。
【図１１Ｃ】システムによりウェブ材料を線に適用した際の測定結果を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の原理に従って作動するウェブベースの製造システム１０の一部分を示すブロック図である。この特定の例では、ウェブ輸送システムのセグメントが示され、前記セグメントは、多数の駆動ローラーとアイドラーローラーとを含んで、ウェブ輸送システムを通してウェブ材料１２を移動する。
【００１７】
この例では、ウェブベースの製造システム１０は、２つのマイクロ複製ツール１４Ａ、１４Ｂ（集合的に「ツール１４」）を含む。マイクロ複製ツールは、マイクロ構造を有するウェブ材料１２を生成し、該マイクロ構造は、例えばダウンウェブ方向に連続して延びてもよいか、又はツールの回転に伴って単に反復するいくつかの他の２次元（２Ｄ）パターンを形成してもよい。そのような構成は、例えば、マイクロメートルのサイズ等級を有するマイクロ複製構造を含ませるためのウェブ材料１２の製造に有用であり得る。
【００１８】
一例において、ウェブ材料１２は、材料の上面及び下面の両面上に、対向するマイクロ構造パターンを有する、両面フィルムとして形成される。この例では、マイクロ構造のパターンのそれぞれは、クロスウェブ方向に、対応するピッチ又は周期性を有するように形成される。換言すれば、マイクロ複製パターンは、クロスウェブ方向において、規定の間隔に従って反復されるように構成される。また、ウェブ材料１２の異なる面上の対向するマイクロ構造パターンは、クロスウェブ方向において、異なるピッチ又は周期性にて形成されてもよい。更に、対向するパターンの個々のフィーチャが、１つ以上のクロスウェブ位置において、マイクロレンズの軸線に対して既知の所望の整合を有するように、対向するマイクロ複製パターンがウェブ材料１２上に配置される。更なる態様では、マイクロ複製パターンは、ウェブ位置の関数として均一に離間されなくてもよい。２Ｄマイクロ構造アレイの場合等の別の態様では、マイクロ構造の対向するパターンは、対向するパターンの個々のフィーチャがダウンウェブ及びクロスウェブ方向の両方において整合するように、ウェブ材料１２上に配置される。
【００１９】
例示の一実施形態では、ウェブ材料１２は、一方の表面上に対称的なプリズムのマイクロ複製パターンを有し、他方の表面上に円柱レンズのマイクロ複製パターンを有するように製造される。一般に、ウェブ材料１２は、協働して複数の光学フィーチャを形成するマイクロ複製パターンを有する可撓性又は非可撓性の任意の基材であってもよい。各フィーチャの性能は、各レンズを形成している対向するフィーチャの整合の関数であるため、レンズフィーチャの精密な整合、つまり位置合わせが好ましい場合がある。マイクロ複製パターンは、例えば光角度制御ディスプレーフィルム、インテグラルイメージングフィルム、光抽出アレイ及び太陽電池アレイ等の場合のように、顧客に供給される製品の一体的部分であってもよい。別の例では、ツール１４は、顧客製品に使用されないウェブ材料１２の一部分上に（例えば、ウェブの縁に）マイクロ複製パターンの１つ以上を形成して、制御システム２０及び感知システム２５によるサブミクロンプロセス制御用の機構を提供する。マイクロ複製構造を有する両面物品を形成するための例示の技術の更なる詳細は、それぞれの全開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，２２４，５２９号及び同第７，４１７，７９８号に記載されている。
【００２０】
本明細書に記載した技術によれば、感知システム２５は、ツール１４Ａ、１４Ｂにより形成されたフィーチャの相対的な位置の正確なオンライン計測を提供する。本明細書に記載するように、感知システム２５は、１つ以上の光源により照射された際にウェブ材料１２のマイクロレンズにより生成された光線の角度分布を記録するアレイセンサ（例えば、ＣＣＤカメラ）を含んでもよい。一態様において、制御システム２０は、光源のそれぞれに関して、マイクロレンズを離れる光の角度分布を監視して、レンズと、レンズの焦点面内に存在しかつ配光に影響を与えるウェブ材料１２上の他のマイクロフィーチャと、の間の相対的な位置を正確に測定する。別の態様では、制御システム２０は、マイクロレンズを離れる光の角度分布を監視して、ツール１４Ｂによるマイクロ構造の組の形成中、レンズとツール１４Ｂとの間の相対的な位置を測定する。この例では、測定は、概して、透過感知形態ではなく反射感知形態を必要とするが、概念は類似している。この態様は、図９Ｂに関連して更に論じられる。サブミクロン整合は、数十マイクロメートルのオーダーの特有のピッチ及び半径を有するマイクロレンズのアレイを使用して達成され得る。
【００２１】
センサにより感知された角度信号は、感知システム２５の測定システム（図１に示さず）により位置信号２２に変換されてもよい。感知システム２５からの位置信号２２は、制御システム２０に供給されて、ツール１４の一方又は両方を通したウェブ材料１２の輸送の誘導及び張力制御のためのリアルタイムのサブミクロン補正を提供する。即ち、ウェブベースの製造システムの制御システム２０は、感知システム２４から信号２２を受信し、前記信号２２は、ツール１４Ｂにより形成されたマイクロフィーチャに対するツール１４Ａにより形成されたマイクロフィーチャの相対的な位置をサブミクロン精度で示す。制御システム２０は、相対的位置信号２２を処理し、ウェブ材料がツール１４及びウェブ製造システム１０を通して連続して流れているときに、リアルタイムのウェブ材料１２の所定のプロセス制御パラメーターをリアルタイムで測定する。いくつかの例では、感知システム２５は、所定の時間においてウェブ材料１２の２つ以上の位置に関する位置信号２２を感知し、制御システムはこれらのデータからウェブの歪み及び張力を監視するのに使用し得る位置信号を算出する。例えば、制御システム１０は、信号２２を処理して、ウェブ材料１２内のウェブ張力の閉ループ制御を提供し、又はウェブ材料１２の異なるマイクロ複製フィーチャのリアルタイムでのサブミクロン整合を正確に維持し得る。様々な態様において、感知した角度分布データは、感知システム２５の測定システムにより、ホストコンピューターにより、センサにおいて、又は遠隔設置された計算デバイスにおいて、位置信号に変換され得る。
【００２２】
図１に示すように、感知システム２５は、ツール１４の下流に位置していてもよいが、ウェブ材料１２が第１のツール１４Ａから、マイクロフィーチャ、即ちこの例ではマイクロレンズである、第２の層が形成される第２のツール１４Ｂへと様々なステージを通して輸送されるときに、位置制御のために使用されてもよい。ウェブ材料１２のマイクロフィーチャの複数の層の相対的な位置合わせ及び整合が、第２の組が第２のツール１４Ｂにより形成される際に固定されているため、感知システム２５の上流において位置及び張力制御を達成することができ、したがって、ツール１４Ｂの下流かつ感知システム２５の上流にて生じ得る任意の張力又は位置の変動による影響を受けない。ツール１４Ａ、１４Ｂは、一般に、ウェブ上にフィーチャを形成するための、又はさもなくばウェブの輸送を制御するための、焦点合わせ要素を有するプロセス構成要素を表す。プロセス構成要素の他の例は、透過光若しくは反射光を感知してウェブを誘導する焦点合わせ要素を有する誘導ロールか、又は焦点合わせ要素によりフィーチャの組を印刷する印刷ステーションを含む。
【００２３】
別の態様では、感知システム２５は、ツール１４Ｂに配置されて、マイクロレンズの層と、マイクロ構造を形成するためのツール１４Ｂのフィーチャとの相対的な位置合わせ及び整合を測定してもよい。これにより、リアルタイムでのより即時的なプロセス制御パラメーターの調整が可能となる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、ツール１４は単一のステーションに位置していてもよいが、別の実施形態では、ツール１４は分離したステーションに位置していてもよい。概してツール１４の観点から記載したが、マイクロ複製フィーチャは、硬化、エンボス加工、押出、積層、成型、又は他のプロセス等の多様なプロセスによりウェブ材料上に形成され得る。
【００２５】
例えば、感知システム２５により提供される相対的な位置信号２２に基づいて、制御システム２０は、様々なアクチュエーター制御信号３０を出力して、ウェブ製造システム１０の１つ以上の輸送要素を変更する。例えば、制御システム２０は、アクチュエーター制御信号３０を出力して、輸送システムの１つ以上のローラーの駆動モーター（図示せず）を制御してもよい。別の例として、制御システム２０は、サブミクロン精度まで位置合わせされ得る１つ以上の側方ステージにアクチュエーター制御信号を提供してもよく、アクチュエーターは、ツール１４に対するウェブ材料１２の位置を調整するための圧電素子、リニアモーター、ボイスコイル、又は他の装置であってもよい。マイクロ複製構造を有する両面物品の整合に使用し得る例示の技術の更なる詳細は、全内容が参照により本明細書に組み込まれる、Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ａ  ｍｏｖｉｎｇ  ｗｅｂと題された米国特許第７，２９６，７１７号に記載されている。
【００２６】
制御システム２０は、例えば、駆動ローラーのうちの１つ以上の位置、速度、及び／又はトルクを制御して、ウェブ張力又は歪みを制御してもよい。同様に、制御システム２０は、アクチュエーター制御信号３０を出力してローラー間の距離を変更し、ウェブ歪み又は張力を変更してもよい。ウェブ張力を制御するための例示の技術は、全内容が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，９８５，７８９号に記載されている。別の例として、制御システム２０は、ツール１４のうちの１つ以上の温度を調整してもよい。
【００２７】
別の例として、制御システム２０により測定された現在のウェブ張力値又は現在のツール１４の整合等の算出されたプロセス制御パラメーターを操作者３４に表示して、操作者がウェブベースの製造システム１０の作動パラメーターを変更することを可能にしてもよい。このようにして、制御システム２０は、信号２２により表される、異なるマイクロフィーチャの相対的な位置を監視し、この信号に基づいて、ウェブ輸送システムのリアルタイム制御においてフィードバックデータとして使用するためのプロセス制御パラメーターを算出し得る。角度信号から誘導された相対的な位置データにより提供されるサブミクロン精度に応答して、ウェブベースの製造システム１０に関連した他の周知のシステムパラメーターが制御され得る。そのようなものとして、上記のシステムは、いくつかの実施形態では、それらのシステム内での任意の他の用途に使用される、ウェブ材料１２の張力又は弾性率等の観察されたウェブパラメーターに関する値を生成するシステムと見なすことができる。
【００２８】
例示の一実施形態では、制御システム２０は、ウェブ輸送制御装置として使用される、ソフトウェアを実行する汎用プログラム可能コンピューターである。制御システム２０は、典型的には、ソフトウェア命令を実行するための１つ以上のプログラム可能プロセッサ、メモリ（例えば、ＲＡＭ）、１つ以上の大容量記憶装置（例えば、ハードドライブ、フラッシュメモリ）、及び外部装置と通信するための様々なインターフェイスモジュールを含む。制御システム２０内で実行するオペレーティング・システムは、プログラムコード形態のソフトウェア命令の実行のための手段を提供してもよい。
【００２９】
図２は、ウェブ材料１２からの例示の角度転向フィルム製品の断面図である。この例では、ウェブ材料１２は、ツール１４Ａによって基材４２の下面上に被覆されたマイクロプリズム（「マイクロプリズム４０」）を含むマイクロプリズムアレイを含む。加えて、ウェブ材料１２は、ツール１４Ｂによって基材４２の上面上に被覆されたマイクロレンズ（「マイクロレンズ４４」）を含むマイクロレンズアレイを含む。図の３部は、マイクロプリズム４０Ａ〜４０Ｃの位置が、ウェブ上の代表的な位置において、マイクロレンズ４４Ａ〜４４Ｃの位置に対してシフトし得ることを示す。このシフトは、生じたプロセスの変動に関連した整合の変動の結果であり得るか、又は整合のずれは、実際には所望の製品構造の一部であり得る。ツール１４は、これらのマイクロ構造アレイ要素が下面及び上面の両面上で連続的に反復するように形成する。これらのフィーチャは、レンズが屈折力をクロスウェブ方向のみに関して有するか、又はこれらのレンズが２次元、即ちダウンウェブ及びクロスウェブの両方において屈折活性を有するレンズであってもよいように、ダウンウェブ方向に連続的に延びてもよい。後者は、多くの場合、２次元レンズアレイと称される。
【００３０】
図示した例では、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズ４０は、１〜１５００マイクロメートルの範囲内、好ましくは数十〜数百マイクロメートルの範囲内のレンズ曲率半径にて形成され、マイクロプリズムアレイの各マイクロプリズム４４は、マイクロプリズム先端の高さが名目上マイクロレンズの焦点にあるように形成される。一般に、整合測定の分解能は、光学フィーチャのサイズに応じて定められるであろう。マイクロレンズ４４及びマイクロプリズム４０は、角度転向フィルムとして適用された際に所定の視覚効果を提供するように、クロスウェブ方向におけるサブミクロン位置合わせを有して形成される。また、マイクロフィーチャ（即ち、マイクロレンズ及びマイクロプリズムアレイ）のクロスウェブピッチ又は周期性は、時にはナノメートルレベルの精度を有して注意深く制御される必要があり、対向するフィーチャに関して常に同一である必要はなく、またウェブ上の異なる位置にて同一でなくてもよい。
【００３１】
ウェブ基材の各面上のフィーチャ間の精密な位置合わせを、サブミクロン許容度以内で維持することにより、容認可能な製品の生産量を増大させることができる。ウェブ材料１０は、２つのマイクロ複製ステーション１４間の輸送領域内で誘導され得る（即ち、クロスウェブ方向において僅かにシフトする）ため、またそれぞれのステーションまで通じる多数の別個の張力ゾーンが存在し得ることを想定すると、マイクロレンズ４４及びマイクロプリズム４０の整合及びピッチの、ウェブ材料１２の長さ及び幅に亘ったマイクロメートル又はサブミクロン制御さえ有することが望ましい。
【００３２】
図３Ａ〜３Ｂは、光角度制御フィルム内に放出される代表的な光線を示す。任意の所定のレンズを離れる光の角度分布は、固定された入射角、固定されたプリズム頂角、及び固定されたレンズ曲率半径を仮定して、マイクロプリズム４０の先端とマイクロレンズ４４の光学軸との間の整合の関数である。フィルムからの角度分布は、ピッチを制御するための整合の関数であるため、ウェブを横切る位置において角度分布がどのように変動するかを測定し、それを位置内で生じる整合における変化と関連付けてもよい。
【００３３】
規定の視角内でフィルムを通して観察者に表された画像の所定の視覚効果を形成するために、フィーチャの所望の整合はフィルムを横切る位置の関数であってもよい。したがって、例えば、図３Ａに示すマイクロフィーチャは整合されており、これがフィルム上のいくつかの位置での所望の相対的な整合であると仮定してみよう。一方、図３Ｂは、対向するマイクロフィーチャ間のシフトを示し、このシフトは、図３Ａの場合に測定された角度分布とは異なる角度分布をもたらすであろう。このシフトが、図３Ｂに示す整合が予想された位置で生じた場合、製品は容認できない性能を有する可能性があるが、この整合がフィルム上の異なる位置で生じた場合、これは所望の整合であり得る。整合がフィルム上の位置の関数として変動し得る場合、フィーチャが適切に整合されているか否かを測定するには、角度分布が測定されるフィルム上の位置を知る必要がある。かくして、この例では、角度データ出力を適切に解釈するために、センサのフィルム上の位置を知る必要がある。フィルムに対するセンサの位置を測定するための技術は、下記に記載されている。
【００３４】
図４Ａは、製造中にウェブ材料１２上の既知の位置におけるマイクロレンズから来る角度分布を測定する感知システム２５の例示の実施形態を示すブロック図である。感知システム２５は、マイクロ構造化フィーチャの整合を制御するための制御システム２０に位置信号２２を提供する。粗位置決めシステム５９は、製造ラインの静止座標系内に固定された位置基準フレームを提供し、センサ６３は、その固定された座標フレーム内で製造プロセス中に生じ得るウェブ上の基準フィーチャ６１の動作を追跡する。感知システム２５の位置も固定された座標系内で既知であり、したがってセンサ２５の位置はウェブ上の基準位置に対して常に既知である。粗位置決めシステム５９の分解能は、一般に、対向する構造の相対的な整合における任意の周期性を分解するのに少なくとも十分である必要がある。大抵、必要な空間分解能は、マイクロ構造化製品の予想された角度分布の変化率により検出され、これは例えば０．１〜１ｄｅｇ／ｍｍの範囲内であってもよく、これは許容差の範囲であり、該範囲において、所定の角度出力がフィルムにより形成されると想定され、これは０．１〜１０ｍｍの範囲内であってもよく、また感知システム２５の角度分解能により測定され、これは０．０１〜０．１ｄｅｇのオーダーであってもよい。これらの数値の典型的な組み合わせに関して、粗位置決めシステム５９による０．１ｍｍ分解能が概ね十分であるが、必要であれば、数マイクロメートル分解能を有するシステムが容易に入手可能である。
【００３５】
一実施形態において、測定システム５２は、レンズの後焦点面内の光強度分布が、レンズに入る波面の角度分布のフーリエ変換である、レンズの光学特性を利用する。一例では、アレイセンサ５０（例えば、ＣＣＤカメラ）が多要素レンズ５４の焦点面に位置して、レンズに入る光線５６Ａ、５６Ｂの角度分布を記録する。別の例では、単一要素センサが、時間の関数として角度の範囲に亘って走査して、レンズに入る光線５６Ａ、５６Ｂの角度分布を記録し得る。
【００３６】
一例では、レンズ５４は、１ｍｍのオーダーの測定スポットサイズを有する測定範囲５７からのアレイセンサ５０を横切る中程度の角度範囲（例えば、±３０°）を同時に記録するように設計された多要素レンズである。図２の例示の製品では、マイクロレンズのピッチが３０〜１００マイクロメートルの範囲内である場合、１ｍｍのスポットサイズはおよそ１０〜３３個のマイクロレンズ／マイクロプリズム対の照射をもたらすであろう。この場合、得られる角度分布は、個々のフィーチャの任意の１つに存在し得る異常に反応せず、マイクロフィーチャ全体の整合をより正確に表すであろう。明らかに、スポットサイズの選択は、位置による角度出力における全ての変動を除去するほど大きくなり得ないが、スポットサイズはまた、角度による全ての変動を完全に排除する程、小さい必要はない。得られた角度出力は、照射されたマイクロ構造からの角度分布に亘って統合される。スポットサイズは、入力ビームの焦点を合わせることによって、又は多要素レンズシステム５４の視野を縮小することによって、必要に応じて調整されてもよい。
【００３７】
図４Ａの例では、２つの異なる光源６０Ａ、６０Ｂがクロスウェブ方向において実質的に互いに対向して配置されて、ウェブ材料１２の測定範囲５７をそれぞれ光線６２Ａ及び６２Ｂにより同時に照射する。一例では、２Ｄアレイセンサ５０が光線５６Ａ及び５６Ｂの、Ｘ軸（クロスウェブ）及びＹ軸（ダウンウェブ）の両方に関する角度分布を同時に記録する。一実施形態において、クロストークを有することなく光源からの分布を同時に記録できるように、光源６０Ａ及び６０Ｂは、関心対象領域を中心として僅かに（例えば、数度）回転されて、入射ビーム角度を配置する。この例では、これはウェブ材料１２上の円柱マイクロレンズ４４が光をＹ軸のみに関して屈折させるという事実を利用する。例えば図４Ｂは、アレイセンサ５０により光源６０に関して記録された得られた角度分布がアレイセンサ５０の感知領域上で分離されるように、ソースビーム６２Ａ、６２Ｂの入射方向がクロスウェブ方向に関して僅かに回転されていることを示す下面図である。これは捕捉光線をＸ及びＹ方向の両方にて分離することを可能にする。別の実施形態では、光線６２Ａ、６２Ｂの唯１つのみを使用して、マイクロ複製レンズにより放射された光の角度分布を検出してもよい。単一の光線は角度分布の検出に十分であるが、第２の光源の加えることにより、システムの正確さ及び分解能が改善し得る。
【００３８】
別の実施形態では、フィルムからの角度出力の範囲が波面センサにより測定可能な角度の範囲内にあることを条件として、波面感知システムを使用してフィルム上の多数の地点からの角度分布を同時に分析し得る。
【００３９】
図５は、アレイセンサ５０により捕捉された例示の角度分布データを示すグラフである。この例では、光源６０Ａからの光線６２Ａにより照射されたマイクロプリズム４０及びマイクロレンズ４４は、Ｘ軸からおよそ−６°〜−１８°の角度分布７０Ａを有する光線５６Ａを生成した。同様に、光源６０Ｂからの光線６２Ｂにより照射された同一のマイクロプリズム４０及びマイクロレンズ４４は、Ｘ軸からおよそ−４°〜＋１２°の角度分布７０Ｂを有する光線５６Ｂを生成した。図５の角度分布データは説明の容易さのために均一の強度を有するよう示されているが、他の角度分布データは非均一の強度分布を有し得る。
【００４０】
光角度制御フィルム用途において、測定システム５２は、アレイセンサ５０により記録された角度分布を、画像加工アルゴリズムを使用して分析する。分析に基づいて、測定システム５２は、収集光学（collection optics）及び入力ビームにより画定される直径１〜２ｍｍの測定範囲５７内のプリズム先端とマイクロレンズの軸線との間の整合を示す位置信号２２を生成する。
【００４１】
図６Ａは、測定システム５２が光線５６Ａ、５６Ｂの角度分布を分析する一方法を示すグラフ７１である。この例では、測定システム５２は、図５に示した角度分布７０Ａに関する２次元データから、１次元投影（即ち、感知データの１次元）を構成する。同様に、測定システム５２は、角度分布７０Ｂに関する２次元データから１次元投影を構成する。次に、測定システム５２は、異なる感知システム２５により使用された光源の間の任意の光学又はパワーの差異等の様々な要因に基づいて投影のデータ値を正規化する。図６Ａは、０〜１の範囲のデータ値を有する、正規化された２つの例示の投影７２、７４のグラフを示す。次に、測定システム５２は、正規化データを分析して、２つの１次元投影７２、７４に関する交差地点７５を同定し、ここで交差地点は、異なる光源からの２つの分布が交差する角度を表す。この分割角（bisector angle）は、プリズムとレンズの整合がＸの関数であるため、クロスウェブ位置Ｘに対して予想された挙動を有する。一実施形態において、測定システム２５は、同定されたこの交差７５地点の角度位置を位置信号２２の形態で制御システム２０に搬送する。
【００４２】
図６Ａの例は、角度投影に関する交差地点７５が０度に位置する場合を示す。測定範囲５７が、交差地点が０度に位置することが予想された製品の特定の位置と一致することが予想される場合、（例えば、図２のマイクロレンズ４４Ａ及びマイクロプリズム４０Ａ）、図６Ａの例は、製品が適切な位置合わせにあることを示す。
【００４３】
しかしながら、いくつかの製品では、マイクロフィーチャは、マイクロフィーチャの間隔が、例えばマイクロフィーチャ間の整合が製品の幅に亘ってシフトするようにクロスウェブ方向において作動ピッチ率（differential pitch rate）（周期性）を有することによる等、製品上の位置に関連して変動するように特に形成され得る。そのような例では、予想された角度分布は、フィルム上の測定範囲５７のクロスウェブ位置の関数である。そのような例では、上記に説明したように、ウェブ製造システム１０は、粗粒（coarse-grain）位置決めシステム５９（図４）を使用して、製品の位置に対する測定範囲５７のクロスウェブ位置を追跡してもよい。一例では、粗粒ウェブ追跡センサを使用して、通常のウェブ誘導動作の結果としてウェブ材料が座標系内で前後に移動し得るときに、ウェブ材料１２上の基準マーク６１の動作を監視する。制御システム２０は、この情報を使用して、測定範囲５７の現在のクロスウェブ位置を測定する。この測定位置に基づいて、制御システム２０は、光線５６Ａ、５６Ｂのそれぞれに関する予想された角度分布と、一例では、正規化された１次元投影に関する予想された交差地点と、を測定し得る。実際の角度分布を検出し、予想された角度分布と比較し得る。実際の値と予想された値との間の差異を許容差と比較して、プロセスパラメーターに対する手動又は自動調整等の行動を取るべきか、又は制御システム２０がマーキング構成要素にウェブ材料上に誤差表示をマークするように指示する必要があるかを、測定し得る。例えば、誤差表示は、マイクロ複製フィーチャ間の整合誤差（alignment error）の位置及び量等の整合誤差に関する情報を記録するための、測定範囲内に作製若しくは印刷された物理的マークであってもよく、又はウェブの縁に沿って印刷された基準マークであってもよい。いくつかの場合では、制御システム２０は、データベース又は他の非一時的な（non-transitory）コンピューター可読媒体を含んで、測定された整合を記録する。
【００４４】
別の実施形態では、測定システム５２又は制御システム２０は、図５の角度分布７０Ａ、７０Ｂに関連した画像内の閾値化ブロブ（thresholded blob）からの位置情報を処理することにより、光線５６Ａ、５６Ｂの角度分布を分析してもよい。更なる実施形態では、２つの光源からの投影データの交差地点を測定する代わりに、単一光源からの投影データを分析して、例えば曲線を投影データのプロファイルに適合させるか、又は画像の測定角度強度分布を予想されたパターンと比較してもよい。
【００４５】
図６Ｂは、制御システム２０が、通常のウェブ誘導及び感知システム２５の位置に基づいて、測定範囲５７の位置が、適切に整合された製品に関して５°の交差地点７６を有する角度分布を生成することが予想されたことを測定する、一例を示すグラフである。しかしながら、図６Ｂに示すように、測定システム５２は、実際の交差地点７７を７°に検出する。制御システム２０は、検出された交差地点７７の予想された交差地点７６からの角度逸脱８１に基づいて、位置調整を計算し、例えば製品に関して予め設定されているピッチ情報を使用して微粒位置決め調整を行って、製品の片面上のフィーチャの位置を、反対側の面上のフィーチャに対して調整する。この位置調整は、例えばおよそマイクロメートル又はより適切に言えば、サブミクロンのオーダーであってもよい。代替的に、制御システム２０は、手動調整のために、位置決め調整を操作者に出力する。
【００４６】
このようにして、粗粒位置決めシステム５９が典型的にはマイクロメートル又はサブミクロン距離のオーダーの整合を提供することができなくても、制御システムは、初期クロスウェブ位置情報を使用してウェブのマイクロフィーチャに関する予想された角度分布を測定する。プロセスの開始時に測定地点５７の基準マーク６１に対する相対的な位置を記録することにより、測定システム５２は、ウェブ材料１２の即座の位置に関する予想された角度分布を測定することができる。このことにより、システムは、検出された実際の角度分布を予想された角度分布と比較することにより、光の角度分布の分析に基づいて測定範囲に関連した整合誤差を測定することができる。実際の角度分布と予想された角度分布との比較を用いて整合誤差を測定し、整合誤差に基づいて、マイクロメートルの、いくつかの精度適用ではサブミクロンのオーダーの追加の微粒調整を行うことができる。
【００４７】
例えば、光の予想された角度分布と光の実際の角度分布との間の検出された差異から測定された整合誤差に基づいて、ツール１４Ｂによる第２のマイクロ複製フィーチャの適用前に、ウェブ材料１２及び第２のツール１４Ｂの相対的な位置決めを精密に調整することができる。一般に、調整は整合誤差に基づいてリアルタイムで行われて、マイクロ複製構造の側方位置合わせ、マイクロ複製構造のダウンウェブ位置合わせ、及びマイクロ複製構造の相対的なピッチの調整のいずれか又は全部が制御され得る。
【００４８】
図７は、材料１２上に印刷されるか、ないしは別の方法で形成されてもよい、例示の基準マークの一実施形態を示す図である。一例では、基準マークは、ウェブ上での物理的位置の正確な配置と独自の識別のために、ウェブ材料１２の長さ、好ましくはウェブの売却される範囲の外部にわたって、規則的な間隔で配置される。図７に示す基準マークの実施形態では、基準マークは、１つ以上の位置調整マーク８２、８４及びバーコード８０を有する。位置調整マーク８２、８４は、基準マーク読取機６３及び粗位置決めシステム５９が、クロスウェブ及びダウンウェブ方向の両方にてバーコード８０の位置を正確に決めることを可能にする。
【００４９】
バーコード８０は、機械可読フォーマットで提供される情報を表す。バーコード８０は、例えば各基準マークに関する独自の識別子をエンコードしてもよい。バーコード８０は、他の情報、例えばマークを適用するときに使用された座標系に基づいた位置情報、マークがそこに適用されるウェブに関する識別子、ウェブの製造に使用された若しくは計画された生産ラインの指定、製造プロセスライン及び／又は製造工場にわたるウェブに関する経路を規定する経路情報、適用された材料を識別し、並びにウェブの順番及び範囲を識別する情報、プロセス中に測定された環境条件、ウェブのダウンストリームの処理に関する指示及び他の情報のホストなどをエンコードすることができる。一実施形態において、バーコード８０は、インターリーブド「２オブ５」（interleaved “2 of 5”）コードに従ってもよい。一実施形態において、バーコード８０は、０〜９９９，９９９の範囲内の単純な整数を表してもよい。一実施形態において、ウェブ上に配置された各基準マークは、以前の基準マークよりも大きいものである。
【００５０】
一実施形態において、基準マークは、インクジェットプリンタを用いてウェブに適用されてもよい。ウェブ上に基準マークを配置するプロセスは、その全体が参照により本明細書に組み込まれるＦｌｏｅｄｅｒ  ｅｔ  ａｌ．、米国特許第７，５４２８２１号、Ｍｕｌｔｉ−ｕｎｉｔ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｓｐａｔｉａｌ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｍａｇｅ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓに更に詳細に記載されている。他の実施形態は、様々な他の方法における基準マークを表してもよい。例えば、データは、１Ｄバーコード、２Ｄバーコード、光学式文字読取装置（ＯＣＲ）又は磁気的なエンコードによって示されてもよい。更に、他の実施形態は、インクジェット印刷、レーザー印刷を使用するか、又は機械的なラベルをウェブに固定することによって、基準マークをウェブに適用してもよい。基準マークを示す他の手段、並びに他の適用方法も使用されてもよい。
【００５１】
再び図４Ａを参照すると、粗粒位置決めシステム５９は、基準マークを使用して粗粒電子位置データ６５を算出及び出力し、ミリメートルのオーダーの、又はいくつかの実施形態では数十マイクロメートルのオーダーの精度を有する、製造システム１０の座標系内での、位置データを提供してもよい。測定システム５２は、この初期位置データ６５を使用して、光源６０Ａ、６０Ｂにより現在照射されているウェブ材料１２のマイクロフィーチャに関する予想された角度分布を算出する。予想された角度分布に基づいて、測定システム５２は、収集光学及び入力ビームにより画定された直径１〜２ｍｍの測定範囲５７内でのプリズム先端とマイクロレンズの軸線との間の整合を示す位置信号２２を生成する。位置信号２２は、例えば、閉ループ制御を目的として誤差信号の形態をとってもよく、誤差信号は、任意の整合誤差を、例えば５マイクロメートル以内、１マイクロメートル以内等の±マイクロメートルの単位で、又はサブミクロン精度により搬送する。マイクロフィーチャの整合がクロスウェブ位置の関数として逸脱しない用途では、粗粒位置決めシステム５９を使用する必要はない場合がある。
【００５２】
測定システム５２の整合の正確さは、マイクロフィーチャのサイズピッチ、マイクロレンズの半径、及び角度スペクトルを記録するのに使用されるアレイセンサ５０の角度分解能の、関数である。測定システム５２は、配光が、照射され、レンズ５４により収集された測定容積内に存在する全構造に亘って平均されるため、ウェブ材料１２上に形成されたマイクロ構造の反復性を利用することにより高いレベルの正確さを達成する。このようにして、測定システム５２により分析される角度分布は、任意の所定のマイクロレンズ４４内の小さい異常、又は任意の１つのマイクロフィーチャに関する、ウェブ材料１２の焦点面側上に存在し得る局所欠陥に対して、比較的感度が低い。実験により、１０２４×１３６０画素を有するアレイカメラと、名目上０．０３°／画素（即ち、１３６０画素方向において約±２０度の角度範囲）を提供するフーリエレンズ設定とを使用して、名目上５０〜７０μｍのピッチ及び３０〜５５μｍの曲率半径を有するレンズ状マイクロレンズアレイに関する０．１μｍ以内の構造の整合を測定する能力が示されている。
【００５３】
図８は、制御システム１２０が、張力／歪み制御の両方、並びにウェブ位置制御のために位置信号１２２Ａ及び１２２Ｂを使用する、ウェブ製造システム１００の別の実施形態を示す。ウェブベースの製造システム１００は、多数のマイクロ複製ツール又はステーション（図示せず）を使用して、ダウンウェブ方向に連続して延びるマイクロ構造を有するようにウェブ材料１１２を生成し得る点で、図１のウェブ製造システム１０と実質的に類似していてもよい。例として、ウェブ１１２は図８にて方向Ｙに移動し、クロスウェブ方向Ｘを有するとして示されている。
【００５４】
この例では、製造システム１００は、ツールにより形成されるサブミクロンフィーチャの相対的な位置、又はサブミクロンフィーチャと、追加のサブミクロンフィーチャを形成するためのツールとの相対的な位置の正確なリアルタイム測定値を提供する２つの感知システム１２５Ａ、１２５Ｂを含む。各感知システム１２５Ａ、１２５Ｂは、上述した感知システム２５と実質的に類似し得る。この場合の感知システム１２５は、対応する測定範囲１２７Ａ、１２７Ｂから受容した光の角度分布を示し、又は該角度分布に由来する信号１２２を提供する。上記に論じたように、感知ステーション１２５はツールの下流又はツールのうちの１つに配置されてもよいが、ウェブ材料がマイクロフィーチャ、例えばマイクロプリズム４０の、第２の層のために第２のツール内に供給されるときに、ウェブ材料１１２の位置及び張力制御に使用され得る。第２のツールによりマイクロフィーチャの複数の層が形成された後に、マイクロフィーチャの複数の層の相対的な位置合わせが固定されているため、例えば上流位置における位置及び張力制御が達成されてもよく、したがって第２のツールの後かつ感知システム１２５の前に生じ得る張力又は位置の変動による影響を受けない。
【００５５】
一例では、ウェブ材料１１２は、製品レーン１２９Ａ及び製品レーン１２９Ｂ等の製品の多数のレーンを所有するように製造されてもよい。ウェブ材料１１２は、製品レーン１２９のそれぞれが図２に示した構造と一致する様式で形成されるように製造されてもよい。例えば、製品レーン１２９のそれぞれは、ウェブ材料１１２の上面上にマイクロレンズを有し、下面上にマイクロプリズムを有してもよい。また、図２に示すように、製品レーン１２９のそれぞれは、図２のマイクロレンズ４４Ａ及びマイクロプリズム４０Ａにより示されるように、各製品の中心部のマイクロフィーチャが精密に整合されることが予想されるように形成されてもよい。別の例では、ウェブ材料１１２は、製品の異なる位置に２つの感知システム１２５Ａ、１２５Ｂを有する、製品の単一レーンにて製造されてもよい。
【００５６】
位置信号１２２Ａ、１２２Ｂは感知システム２５から制御システム１２０へ供給され、制御システム１２０は、例えばウェブ材料がマイクロ複製ツールを通して輸送される製造プロセスにおける上流の地点等で、ウェブ１１２内の張力に関するリアルタイム制御を提供する。図８の例では、感知システム１２５Ａ、１２５Ｂは、光源の両方の対（例えば、図３の光源６０Ａ、６０Ｂ）に関する光の角度分布が０度にて交差すると予想される製品レーン１２９Ａ、１２９Ｂ上の位置に測定範囲１２７Ａ、１２７Ｂが対応するように、基準マーキングに対して配置される。しかしながら、いくつかの態様では、ウェブ誘導、即ちウェブ材料１１２のクロスウェブ位置におけるシフトの存在を明らかにするために基準マーキングを使用した場合でも、例えば、不正確な張力を原因として、またマイクロ複製フィーチャと、第２のマイクロ複製フィーチャを形成するためのツールのフィーチャとの間の不正確な位置合わせを原因として、感知システム１２５Ａ及び／又は感知システム１２５Ｂの各光源から受容される光の角度分布に関する予想された交差地点からのシフトを検出する場合がある。上記に論じたように、この各測定範囲１２７Ａ、１２７Ｂにおける角度分布の絶対的な変化は、検出され得る。光の予想された角度分布と光の測定角度分布との間の差異に基づいて、ツール１４Ｂによる第２のマイクロ複製フィーチャの適用前に、ウェブ材料１１２及びツール１４の相対的な位置決めを精密に調整することができる。２つのセンサが存在し、したがって２つの独立パラメーターを調整することができる。ダウンウェブ張力はクロスウェブ歪みを制御し、したがって測定された角度分布の間の差異と、対向するマイクロ構造の相対的な位置（即ち整合）とは、２つの測定値の平均（又は合計）を支配する。２つのセンサからの感知データの他の独立した組み合わせ、例えば単一のセンサからの角度出力及び２つの間の差異も使用し得る。
【００５７】
いずれの場合でも、製品レーン（単数又は複数）に対する感知システムの配置に係わらず、光の予想された角度分布が感知システムの測定範囲に関して既知である限り、センサ１２５Ａ及び１２５Ｂの位置が既知であることを条件として、実際の検出角度分布に基づいてツール１４Ａ又は１４Ｂに対するウェブの側方又は長手方向の位置の動作が生じたか否かを検出することができるであろう。
【００５８】
更に、第２のマイクロフィーチャを適用する前の、ウェブ材料１１２における不適切な張力も、マイクロフィーチャの不整合をもたらす場合もあり、この不整合は、次に、２つの光源からの光に関して検出された交差地点を、感知システム１２５のそれぞれにおいて変化させる。しかしながら、張力の変動は、各測定範囲１２７におけるマイクロフィーチャの相対的な整合の異なる変化として現れ、この相対的な変化は、張力誘導による整合誤差を、マイクロフィーチャの位置合わせの誤りにより生じた整合誤差から区別するのに使用し得る。
【００５９】
例えば、ダウンウェブ方向Ｙの緊張に影響を与える張力の変動は、ウェブ材料１２のクロスウェブ寸法Ｘに変化を生じさせる。片面上に硬化プリズムマイクロ構造を有する３ｍｉｌ（７６．２μｍ）ＰＥＴフィルムに関するクロスウェブ歪み係数の典型的な大きさは、１×１０−５ｍｍ／ｍｍ／ｌｂｆ（２．２５×１０−６ｍｍ／ｍｍ／Ｎ）である。その結果、２５０ｍｍのそのようなウェブを横切って作用する０．１ｌｂｆ（０．４４Ｎ）の張力の変動は、０．２５μｍのクロスウェブ寸法変化（即ち、増大された張力の変動に関するウェブ伸張）を生じるであろう。第２の被覆ステーションによる加工前の、このようなプリズム被覆ウェブ材料１１２のクロスウェブのひずみは、測定範囲１２７Ａ、１２７Ｂにおけるマイクロプリズム４０とマイクロレンズ４４（図２）との間の相対的な整合を、予想された整合から逸脱させるであろう。例えば、クロスウェブ寸法の０．２５μｍの変形は、適用されたマイクロレンズ４４が製品レーン１２５Ａの中央を外れた位置でマイクロプリズム４０と整合するため、感知システム１２５Ａにより記録される角度分布に関する交差地点を逸らすであろう。同様に、張力の変動を原因とするクロスウェブ寸法の０．２５μｍの変形は、感知システム１２５Ｂにより記録される角度分布に関する交差地点を、製品レーン１２５Ｂの中心を外れた位置に逸らすであろう。感知システム１２５Ａ及び１２５Ｂにより記録される角度分布間の差異の取得は、伸張が集中する箇所とは無関係に、張力の調整の方法に関する情報を提供する。
【００６０】
制御システム１２０は、感知システム１２５からの角度分布と、センサ間の距離と測定範囲１２７Ａ、１２７Ｂにおけるウェブ材料１２０の予想された角度性能とにより構成される角度分布との間の差異を算出し、アクチュエーター制御信号１３０を出力して、測定された角度間の差異が、フィーチャ設計に関連した予想された角度差異と一致するまで、ウェブ製造システム１００の輸送要素の１つ以上を変更する。別の例として、制御システム１２０は、例えば現在のウェブ張力値等の算出したプロセス制御パラメーターを操作者に表示して、操作者がウェブベースの製造システム１００の操作パラメーターを変更することを可能にしてもよい。更なる例として、制御システム１２０は、検出角度分布を操作者に表示してもよく、又は角度分布間の差異を表示してもよい。
【００６１】
一例では、制御システム１２０は、データを時間平均して、任意のロール振れにより生じる周期的変動を取り去り、それにより制御システム１２０は、張力を増大された分解能、例えば０．１ｌｂｆ（０．４４Ｎ）に設定することができる。５０μｍのレンズピッチの場合、ピッチにおけるサブｎｍの変動を制御することができる。例えば、２５０．００１ｍｍの製品全体に亘るレンズフィーチャ上のクロスウェブ寸法の１μｍの変化は、張力制御により分解可能である。これはさもなくば、５０．０００２μｍの増大されたプリズムピッチを導入するであろう。その結果、この例では、この技術は、製品の全幅に亘って一定のピッチを仮定すると、ピッチに関して２オングストロームの正確さを達成する。適応技術及びフィードフォワード技術を使用して、任意のウェブ輸送プロセスに固有の周期的かつ反復可能な誤差構成要素を除去することもできる。
【００６２】
上記に引用した正確さの数値は、図４Ａに関連して上述したレンズ５４等の、光線の角度分布を記録する感知システム１２５のレンズの焦点面にあるフィーチャに対応する。この正確さは、マイクロフィーチャがレンズの焦点面に存在しない場合、低下する可能性があり、これは例えばウェブ材料１１２が製造される際の大きい厚さ変動を原因とし得る。しかしながら、そのような変動は、ウェブ材料１１２の現在の厚さを測定し、対向するフィーチャ、例えばプリズム先端を離れる光の角度分布が既知であるか又は算出できる場合、補正できる。しかしながら、多くの場合、そのような数マイクロメートルのオーダーの厚さの変動全体に関する補正は、そのような変動が１７０μｍのオーダーの例示の全体の厚さに鑑みて無視できるため、必要ない可能性がある。
【００６３】
上記の例では、ウェブの片面上にレンズ状（即ち１次元焦点合わせ）レンズを含み、他方の面上にプリズムマイクロ構造を含むウェブ製品に関連して本技術を記載した。整合構造に関する相対的な位置をフィードバックとして製造プロセスを制御するために使用することができるか、又はサンプルの品質制御試験のための品質測定法として使用することができる。例示を目的として、整合フィードバック及び張力制御を提供するための２つの感知システムを使用して実施形態を記載したが、この技術は一般化して、光学要素の焦点面に位置する任意の光活性構造のアレイに対する、任意の小型レンズアレイ又は他の光学要素（１次元又は２次元焦点合わせ力を有する）の整合を特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、単一又は多数のパターンを含むウェブ用途において、走査又は再配置可能なセンサ位置を使用してもよい。
【００６４】
図９Ａは、本明細書に記載した技術が、バーチャル又はインテグラルイメージング用途に適用される別の実施形態を示す。ウェブ材料１５０は、マイクロレンズ１５６のレンズ状アレイの焦点面に位置する印刷／転写フィーチャ１５２を含むように製造されてもよい。そのような用途では、印刷／転写フィーチャ１５２は、典型的にはレンズ１５６のピッチと整合されて所定の視覚効果を形成し、表示する。本明細書に記載した技術を適用して、印刷／転写フィーチャ１５２とマイクロレンズ１５６のパターンとの位置合わせを制御することができる。この技術は、例えば球面又は非球面マイクロレンズアレイ等の２次元マイクロレンズアレイに拡大適用することができる。印刷又は転写フィーチャ１５２のパターンが、マイクロレンズアレイに対向する面に配置されている用途では、本明細書に記載した制御技術を使用して、各印刷フィーチャと対応する小型レンズ又は小型レンズとの間の位置合わせを測定することができる。これは、例えば、所定の特徴を有するように見える複合画像を形成する製品を、より正確に生成するのに有用であり得る。
【００６５】
本明細書に記載した技術を用いて、高分解能印刷プロセスを使用して、レンズフィルムの裏面上にフィーチャを印刷してもよく、次に、印刷フィーチャ１５２を透過した（又印刷フィーチャ１５２に吸収された）光の角度分布を使用して、ウェブ材料のマイクロレンズに関連したフィーチャの位置合わせを測定してもよい。例えば、上記の記載と同様、印刷フィーチャとマイクロ−レンズとの間の整合における任意のクロスウェブ逸脱は、レンズを出る光の角度分布を生じる。本明細書に記載するように、印刷フィーチャ１５２及びマイクロ−レンズ１５６の位置合わせにおける任意の位置誤差を使用して、ウェブ材料が印刷ステージを通して輸送されているときに、ウェブ材料の位置及び／又は張力を制御することができる。代替的に、レンズ１５６との位置合わせを維持する際、この技術により測定された位置情報を代わりに又は付加的に使用して、イメージング機器（例えば、レーザー）を微細に制御してもよい。マイクロ複製レンズのパターンと位置合わせされた印刷材料を有するマイクロレンズシート（sheeting）を形成するための例示の技術の更なる詳細は、それぞれの全内容が参照により本明細書に組み込まれる、「Ｓｈｅｅｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｉｍａｇｅ  ｔｈａｔ  ｆｌｏａｔｓ」と題された米国特許第７，３３６，４２２号、及び「Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ｓｈｅｅｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｉｍａｇｅ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｓｈａｐｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｍａｔｅｒｉａｌ」と題された米国特許第７，５８６，６８５号に記載されている。
【００６６】
図９Ｂは、本明細書に記載した技術が適用されて、ウェブ材料上のマイクロ複製フィーチャと、レンズの焦点面においてウェブ材料と接触するツール又は精密アイドラーとの間の相対的な位置合わせを測定する、別の実施形態を示す。ウェブ材料１６０はマイクロレンズ１６６のレンズ状アレイを含んでもよく、マイクロレンズ１６６は、特定の瞬間において、ツール１６８のフィーチャ１６２（例えば、マイクロプリズムを複製するための谷部）が名目上レンズの焦点面に配置されるように、ウェブ材料１６０の対向する面上にマイクロプリズムを形成するためのツールと整合される。この整合において、マイクロレンズを通して反射された光線の角度分布を検出し、予想された角度分布と比較してもよい。この例は、上述したような透過形態ではなく反射形態に基づいている。この方法で、整合誤差を測定し、ウェブ材料１６０とツール１６８との相対的な位置を直ちに変化させるのに使用して、マイクロレンズとツール１６８のフィーチャとの間の整合を調整することができる。この例は、ウェブ構造がレンズ状アレイ１６６であり、ツール構造がマイクロプリズムであることを仮定した１次元型を記載しているが、これは２次元マイクロレンズアレイ及びツール１６８上の光学的に活性な他の構造の場合において容易に一般化することができ、それによりクロスウェブ及びダウンウェブ整合の両方が見分けられ、必要であれば対応することができる。
【００６７】
図１０は、ウェブ材料２０２がツール２０６Ａと２０６Ｂとの間を通過する、ウェブベースの製造システム２００の一部分の上面図を示すブロック図である。ツール２０６Ａ及び２０６Ｂは、例えばパターン化ロールであってもよい。パターン又はフィーチャは、印刷、積層、エンボス加工、押出、硬化、又は他のプロセス等により、ツールからウェブに転写され得る。図１０の例では、線２１０Ａ、２１０Ｂ（「線２１０」）のパターン又はフィーチャがツール２０６Ａの対応するフィーチャ２０４Ａ、２０４Ｂによりウェブ２０２上に形成される。同様に、線２１２Ａ−２１２Ｂ（「線２１２」）のパターン又はフィーチャがツール２０６Ｂの対応するフィーチャ２０８Ａ、２０８Ｂによりウェブ２０２上に形成される。一例では、線２１０、２１２は、それぞれ約７０〜１００マイクロメートルの幅を有する。線２１０、２１２は、上述した粗粒制御に使用される基準マーキングとして作用してもよい。
【００６８】
一例では、ウェブ材料２０２は、既知の距離で離間する２つの線２１０を有してツール２０６Ａを出る。線２１２の適用は、線２１２がツール２０６Ａ上と比較して約５００マイクロメートル互いに接近していることを除いて、ツール２０６Ｂ上で反復される。ウェブ材料２０２がツール２０６Ｂを出た後、１つ以上のセンサが、線の各組の間の距離を測定する。線の間の距離を分析し、予想された距離と比較し得る。いくつかの場合、正弦波形状のマーキングを使用してもよい。
【００６９】
図１１Ａ〜１１Ｃは、システム２００により線２１０、２１２をウェブ材料２０２に適用する際の３つの測定結果を示すブロック図である。図１１Ａは線２１０、２１２が完全な側方位置合わせ及び完全なピッチにある例を示す。線２１０、２１２の各対は、２５０マイクロメートル離間されていると予想される。図１１Ａに示すように、線２１０Ａと２１２Ａとは、線２１０Ｂ及び２１２Ｂと同様、２５０マイクロメートル離間している。
【００７０】
図１１Ｂは、線２１０、２１２が完全なピッチの一致を有するが、側方不整合を有する例を示す。図１１Ａに示すように、線２１０Ａと２１２Ａとは２５３マイクロメートル離間し、線２１０Ｂと２１２Ｂとは２４７マイクロメートル離間している。このことは、第２のツール２０６Ｂ上のウェブ材料２０２が３マイクロメートル右にシフトしていることを示すように制御システムにより解釈される。制御システムはこの情報を使用して、プロセス制御パラメーターを調整することによりシフトに関して補正する。
【００７１】
図１１Ｃは、線２１０、２１２が完全な位置合わせを有するが、ピッチの不完全な一致を有する例を示す。線２１０Ａ、２１２Ａ間及び線２１０Ｂ、２１２Ｂ間の距離は、２５３マイクロメートルの同一距離であるため、第２のツール２０６Ｂ上のウェブ材料２０２は、ツール２０６Ａにより置かれた第１のパターンに関連して中心に置かれてる。しかしながら、ウェブ材料２０２は大きすぎる張力及び歪みを有するため、これはウェブ材料２０２を「ネックイン」させ、線２１０Ａと２１２Ａとの間、及び線２１０Ｂと２１２Ｂとの間の距離が、予想された２５０マイクロメートルの距離と比較して短縮され、現在では第１のツール及び第２のツールからの線の間の間隙が大きすぎて、ピッチの不適切な一致を示している。制御システムはこの情報を使用して張力又は歪みを変化させて、両方の線の距離を予想された２５０マイクロメートルに戻す。例えば、第２のツール２０６Ｂの速度を第１のツール２０６Ａに関連して調整することにより張力変化が達成され得る。ウェブ材料のクロスウェブ位置、ウェブ材料のダウンウェブ位置、及びウェブ材料に適用される張力／歪みは、基準線の間の距離の測定に基づいて、同時に調整されてもよい。
【００７２】
この技術は、ウェブ歪みの分解能を劇的に改善し得る。例えば、この技術は、センサが１／１０マイクロメートル（例えば、０．１マイクロメートル）まで分解し、７ｍｍの視野を有することを可能にする。したがって、センサは、０．１／７０００＝１４ｐｐｍの歪みを分解することができる。しかしながら、約３５０ｍｍ離間された２つのセンサを使用して、０．１／３５０＝０．３ｐｐｍ分解することができ、歪み分解能を劇的に向上させ、また側方及びダウンウェブ整合フィードバックを提供する。
【００７３】
線２１０、２１２は、ウェブ材料２０２の同一の面上に形成されてもよいか、又はウェブ材料２０２の反対側の面上に形成されてもよい。ウェブ材料２０２の縁もまた、単独で及び基準線技術と組み合わせてウェブを案内するように使用することができ、また上述した所定の微細信号技術の基礎として使用し得る粗信号を提供することができる。
【００７４】
いくつかの用途では、カラーカメラ及び白色光源を使用して、多色フィーチャの位置を同時に分析してもよい。２次元的に活性なレンズの使用により、ダウンウェブ及びクロスウェブ方向の両方におけるフィーチャの整合に関するフィードバックが可能となる。これはまた、例えば積層レンズ状製品内の２つのパターン間の方向整合の高い分解能を提供することができる。
【００７５】
可撓性ソーラーアレイ用途、ＣＣＤ及びＣＭＯＳ小型レンズアレイ用途、及びＬＥＤアレイ用の光抽出フィルムで使用されるもの等の、反射フィーチャを小型レンズアレイと整合する潜在性も存在する。反射要素から戻った後にレンズを透過する反射光の角度は、反射フィーチャがレンズの焦点面内にある限り、単に反射要素の位置の関数である。これは例えば可撓性ソーラーアレイ内の光受容体要素を上記の小型レンズと整合して、それらを特定の太陽の角度の範囲に関して最適化するのに有用であり得る。
【００７６】
例示を目的として、マイクロ複製レンズの観点から記載したが、他のマイクロ複製光学フィーチャを使用して、光の角度分布を測定してもよい。例えば、フレネルレンズの小平面を形成するプリズムを使用してもよい。
【００７７】
いくつかの例において、ウェブ材料の反対側の面のフィーチャ同士の間の位置合わせの測定に使用されるフィーチャは、ダウンウェブ方向において連続している必要はないが、連続的ではなく周期的に適用されて標本となり得る。
【００７８】
精密なウェブ誘導及び張力制御用途には、反射配置も有用であり得る。マイクロレンズの基準の組（１次元又は２次元的に活性）がウェブのいずれかの面上に配置された場合、これらのフィーチャは、上記の図９Ｂのように、レンズの焦点面においてウェブ材料と接触するツール又は精密アイドラー上の反射フィーチャに関して誘導されてもよい。レンズの半径は、所定のウェブ厚さを有する製品に関して予め測定され得る。代替的に、ツールは、本質的に凹面鏡のように作用するフィーチャを有してもよく、かつ基準マークは、上述したパターンフィーチャのいずれかであってもよい。ウェブ幅を横切って２つのセンサを使用することにより、上述したように、精密なクロスウェブ寸法制御が可能となる。これはクロスウェブ寸法の変動及び張力制御に関するフィードバックのみでなく、精密なウェブ伸張の適用に関するフィードバックも提供し得る。同様の原理を使用して、硬化が起こる際の被覆フィルム又は成型フィーチャの収縮を監視することができる。また、２次元フィーチャを使用する場合、ダウンウェブ位置合わせも測定することができる。
【００７９】
別の実施形態では、小型レンズアレイと、例えばＬＥＤアレイ又は光ファイバーアレイに見出し得るような発光体のアレイとの間の、相対的な整合が測定される。この場合、発光体はレンズの焦点面アレイに配置されてもよく、レンズに関連した光源の相対的な位置は、レンズからの角度出力により測定されるであろう。一般に、パターン化ビームがフィルム面に照射され得た後、ビームのパターンに対するフィルムの位置を測定し得る。
【００８０】
フィルムの、クロスウェブ及び／又はダウンウェブ寸法の精密測定は、多様な用途に有用であり得る。例としては、製版フィルムのオンライン寸法検証、マイクロウェルアレイと結合されるバイオセンサ用のレンズアレイ、光電気回路内の用途のための部品、並びに／又は複数の構成のデータストレージ、ディスプレイ及び回転フィルムが挙げられる。基準レンズアレイ構造は、使用される製品範囲の外部又は製品内の既知の位置において、それ自体が機能的製品構造の一部としてフィルム設計内に組み込まれてもよく、次に、これらのフィーチャの相対的な位置を使用して、ウェブプロセスにおいて整合及び／又は寸法正確さを確認してもよい。
【００８１】
一実施形態において、ウェブ上のマイクロ複製フィーチャの相対的な整合をデータベース内に記録し、ウェブを製品に変換する間に使用してもよい。例えば、ウェブが本明細書に記載された検出システムを通して輸送されているときに、１つ以上のクロスウェブ位置における整合を検出及び記録してもよく、ウェブ全体に関するクロスウェブ整合情報のデータベースを作製してもよい。この整合情報を後に使用して、ウェブの製品への変換の制御に使用してもよい。即ち、転換システムは、クロスウェブ整合データを使用して、ウェブ材料のマイクロ複製フィーチャの整合が許容限界内にあるウェブの範囲から製品が切断されるように、変換器具又はウェブ、又は両方のいずれかをクロスウェブ方向に移動することによって、変換器具をクロスウェブ方向において自動的に配置することができる。変換システムは、この方法で、ウェブ材料が変換システムを通して内部へ輸送され、個々の製品に切断されているときに、クロスウェブ方向における整合範囲を追跡することにより、潜在的に生産量を増大させることができる。
【００８２】
本発明の様々な実施形態について説明してきた。これらの及び他の実施形態は、以下の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】
2013528819.tif 000003
【図２】
2013528819.tif 000004
【図３Ａ】
2013528819.tif 000005
【図３Ｂ】
2013528819.tif 000006
【図４Ａ】
2013528819.tif 000007
【図４Ｂ】
2013528819.tif 000008
【図５】
2013528819.tif 000009
【図６Ａ】
2013528819.tif 000010
【図６Ｂ】
2013528819.tif 000011
【図７】
2013528819.tif 000012
【図８】
2013528819.tif 000013
【図９Ａ】
2013528819.tif 000014
【図９Ｂ】
2013528819.tif 000015
【図１０】
2013528819.tif 000016
【図１１Ａ】
2013528819.tif 000017
【図１１Ｂ】
2013528819.tif 000018
【図１１Ｃ】
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【国際調査報告】
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