(57)【要約】  光フェースプレート及びその製造方法が開示される。光フェースプレート（１０）は、主要表面を有する基板（１２）と、基板上に型押しされた光ファイバのアレイ（１５）とを含む。光ファイバは、該光ファイバを形成する基板上に堆積される材料の層、モールド若しくは型押しの特徴の深さ、及び処理／型押しステップの数に応じて定まる深さを有する。方法は、主要表面を有する基板上に層を形成し、主要表面に横方向に配置された光ファイバのアレイを形成するように層を処理することを含む。
2011507012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光フェースプレートの製造方法であって、
主要表面を有する基板上に層を形成し、
前記主要表面に横方向に配置され付けられた光ファイバのアレイを形成するように前記層を処理することを含む、方法。
【請求項２】
前記層を形成することは、架橋を形成する構成要素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
架橋を形成する前記層は、UV／熱硬化性層及びゲル層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記層を形成することは、複数の層を形成し、光ファイバのアレイを形成するように前記層を処理することであって、前記光ファイバの全長の一部を各層が提供する態様で光ファイバのアレイを形成するように前記複数の層を処理することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記処理することは、光ファイバのアレイを形成するように前記層を型押しすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記処理することは、フレキシブルスタンプを採用することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記型押しすることは、ファイバ間の間隔、前記ファイバの断面形状及び前記ファイバの先端形状の少なくとも１つを制御することを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ファイバの間の材料を除去するために前記ファイバのアレイをエッチングすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ファイバのアレイまわりに放射遮断材料を形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記光ファイバの上部に機能性材料を付着することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記光ファイバの上部に機能性材料を付着することは、発光材料、燐光物質、アフィニティプローブ若しくはこれらの組み合わせを付着することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
光フェースプレートの製造方法であって、
基板上に層を付与し、
型押しを付与することにより光ファイバのアレイを形成し、前記型押しの存在下で前記層を固化するように、前記層を型押しすることを含む、方法。
【請求項１３】
前記層は、架橋材料を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記層は、液体材料を含み、
前記型押しの前に前記層を少なくとも部分的に固化することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
複数の層を形成し、前記複数の層のそれぞれが光ファイバの全長の一部を提供する態様で光ファイバの堆積されたアレイを形成するように、前記層を処理することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記ファイバの間の材料を除去するために前記ファイバのアレイをエッチングすることを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記ファイバのアレイまわりに放射遮断材料を形成することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記光ファイバの上部に機能性材料を付着することを更に含み、
前記機能性材料は、発光材料、燐光物質及びアフィニティプローブのうちの１つを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
光フェースプレートであって、
主要表面を有する基板と、
前記基板上に型押しされた光ファイバのアレイとを含み、前記光ファイバは、該光ファイバを形成する前記基板に堆積される材料の層厚さにより定まる長さを有し、及び／又は、前記光ファイバを型押しするために使用されるスタンプに関する特徴の深さより定まる長さを有する、光フェースプレート。
【請求項２０】
前記基板は、光センサを含む、請求項１９に記載の光フェースプレート。
【請求項２１】
前記ファイバのアレイまわりに形成される放射遮断材料を更に含む、請求項１９に記載の光フェースプレート。
【請求項２２】
前記ファイバの上部に機能性材料を更に含み、前記機能性材料は、発光材料、燐光物質及びアフィニティプローブのうちの１つを含む、請求項１９に記載の光フェースプレート。
【請求項２３】
前記層は、複数の層を含み、前記全長は、前記複数の層に応じて定まる、請求項１９に記載の光フェースプレート。
【請求項２４】
前記光ファイバは、少なくとも１：１０の幅と長さのアスペクト比を含む、請求項１９に記載の光フェースプレート。
【請求項２５】
前記光ファイバは、非円形の断面形状を有する、請求項１９に記載の光フェースプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、光及び画像伝送を含む種々の用途で使用される光フェースプレートに関し、より詳細には、光基板上に横方向に配置された型押し型の光ファイバを採用する光フェースプレート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソースから又は検出器へと光が送られる光ファイバフェースプレートは、各種用途で高解像度のゼロ厚さ光及び画像伝送用に使用され、各種用途は、ＣＣＤ／ＣＭＯＳ結合、レーザーアレイ／ファイバアレイ結合、ＣＲＴ／ＬＣＤディスプレイ、画像増強、リモートビューイング、フィールドフラット化、Ｘ線撮像、及び、ゲノム、プロテオミクス、ドラッグデリバリ及びミクロ流体システムのような分子診断を含む。光ファイバの利点は明らかで証明されているが、種々の問題及び制限がこれらのプレートを製造する際に存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光フェースプレートを製造する際の現在の問題は、薄い光ファイバを所望の直径に構築し、それらを共に結合し、その後、切断し、束にしたファイバを所望の厚さに研磨する際の困難性を含む。また、個々のファイバ間の平行なアライメント及び直径を制御するため、より小さいサイズ（１０ミクロン未満)を有するファイバを備えるフェースプレートを製造する際の改善の余地がある。更に、現在の製造プロセスは、ファイバ間の中心間隔を可変する効率的な方法を提供せず、また、異なる形状(例えば、楕円、四角形、六角形、八角形)のファイバを提供しない。
【０００４】
その他の認識される問題は、クロストークを防止するために、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサのような検出器のピクセルに対してファイバの正確なアライメントを提供することである。従来のフェースプレートの複雑さは、高価な製造プロセスをもたらす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施例によれば、光フェースプレート及びその製造方法が開示される。光フェースプレートは、主要表面を有する基板と、基板上に型押しされた光ファイバのアレイとを含む。光ファイバは、該光ファイバを形成する基板上に堆積される材料の層、モールド若しくは型押しの特徴の深さ、及び処理／型押しステップの数に応じて定まる深さを有する。方法は、主要表面を有する基板上に層を形成し、主要表面に横方向に配置された光ファイバのアレイを形成するように層を処理することを含む。
【０００６】
本発明のこれら及び他の目的、特徴及び効果は、添付図面と関連して読まれるべき例示的な実施例の次の詳細な説明から明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施例による基板上に型押しされた光フェースプレートの斜視図。
【図２】その他の実施例による基板上に型押しされた堆積された光ファイバを備える光フェースプレートの斜視図。
【図３】一実施例により付着された光遮断材料を有する図１又は２の光フェースプレートの斜視図。
【図４】一実施例により光ファイバ上に付着された機能性材料（例えば、燐光物質）を有する光フェースプレートの斜視図。
【図５】その他の実施例により光ファイバ上に付着された機能性材料（例えば、特定のターゲット用のアフィニティプローブ）を有する光フェースプレートの斜視図。
【図６Ａ】活性化された分子が上に形成された溶剤層を有する基板の断面図。
【図６Ｂ】ゲルに変換された図６Ａの溶剤層の断面図。
【図６Ｃ】固体構造へとファイバを型押しするためにラバースタンプを使用して型押しされた図６Ｂのゲルの断面図。
【図６Ｄ】１つの例示的な実施例により光ファイバを形成する固体構造を示す断面図。
【図７Ａ】ＵＶ若しくは熱硬化性層を有する基板の断面図。
【図７Ｂ】テンプレートを使用し、次いで重合を開始するために放射にＵＶ若しくは熱硬化性層を晒すことによりインプリントされる図７ＡのＵＶ若しくは熱硬化性層の断面図。
【図７Ｃ】１つの例示的な実施例により光ファイバを形成する固体構造を残すテンプレートの除去を示す断面図。
【図８Ａ】充填材料で充填された光ファイバのアレイを有する基板の断面図。
【図８Ｂ】インプリントされる層を有する充填材料で充填された固体構造を有する基板の断面図。
【図８Ｃ】テンプレートを使用し、次いで硬化性樹脂を固化することでインプリントされる図８Ｂの層の断面図。
【図８Ｄ】１つの例示的な実施例により光ファイバを形成する固体構造を残すテンプレートの除去を示す断面図。
【図８Ｅ】充填材料の除去の後の１つの例示的な実施例により光ファイバを形成する固体堆積構造を示す断面図。
【図９】１つの例示的な実施例による光フェースプレートの例示的な用途を示す概略図。
【図１０】フェースプレート無しのセットアップを示す概略図。
【図１１】本原理により光フェースプレートを製造する例示的な方法を示すブロック／フロー図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、好ましい実施例の詳細な説明を行う。
【０００９】
本開示は、これらに限定されないが、電荷結合素子（ＣＣＤ）／相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）結合、レーザーアレイ／ファイバアレイ結合、ブラウン管（ＣＲＴ）／液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）ディスプレイ、画像増強、リモートビューイング、フィールドフラット化、Ｘ線撮像、及び、ゲノム、プロテオミクス、ドラッグデリバリ及びミクロ流体システムのような分子診断等を含む用途で採用されることができる光フェースプレートを説明する。現在、かかるプレートは、薄い光ファイバを所望の直径に構築し、それらを共に結合し、その後、切断し、デバイスを所望の厚さに研磨することによって、製造される。これは、種々の制限により困難なプロセスである。本原理によれば、光プレートを製造する方法が開示される。本方法は、機能性ユニット（検出器等）であることができる所望の基板の上部に所望の高さ且つアスペクト比の構造を型押しすることを伴う。これは、必要な場合、型押しされたファイバまわりの領域を低屈折性材料若しくは他の材料で充填することが後続されてもよい。機能性材料は、同様に、ファイバ上に付着されてもよい。これらの機能性材料は、例えば、光フェースプレート上に付着される特定のターゲット用のアフィニティプローブであってよい。
【００１０】
本発明は、型押しされた光ファイバを備える光フェースプレートの観点から説明されることを理解されたい。しかし、本発明の教示は、より広く、ファイバを担持又は保持する基板に対して横向きのファイバ用のアレイベースの取り付け方法に適用可能である。ファイバは、複数の異なる技術を用いて、基板上に、搭載、配置若しくは設置されてもよい。ここで開示される実施例は、好ましくは、印刷プロセスを用いて製造される。しかし、リソグラフィイメージング及び処理が採用されてもよい。他の処理技術も考えられうる。
【００１１】
光フェースプレートの例示的な例は追加の電子／光部品を含むように適合されてもよいことを理解されたい。これらの部品は、基板に一体的に形成されてもよいし、または、基板若しくは他の部品上（例えばファイバ上）に搭載されてもよい。各図に示される要素は、種々のハードウェアの組み合わせにより実現されることができ、単一の要素若しくは複数の要素に組み合わせられることができる機能を提供する。
【００１２】
同様の参照符号が同一若しくは類似の要素を示す図面を参照し、先ず図１を参照するに、光フェースプレート１０は、所望のパターン若しくはアレイ１５で基板１２の上部上に型押しされる複数の光ファイバ１４を備える基板１２を含む。基板１２は、ピクセル、ピクセルアレイ、検出器、センサ等のような機能ユニット１６であってもよく若しくは機能ユニット１６が形成されてもよい。検出器若しくはセンサが基板１２で採用される場合、光ファイバアレイ１５の品質チェック若しくは試験は、最終製品の機能性を検出するのがより容易であるので、容易である。ファイバ１４は、好ましくは、高いアスペクト比、例えば１：２から１：１０若しくはそれ以上の幅と長さの比を有する。
【００１３】
光フェースプレート１０を印刷若しくは型押しすることによって、従来の光ファイバを束化し、それらを共に結合し、その後、切断し、これらを所望の厚さに研磨することにおける上述の制限が、効果的に対処される。本原理により形成されるファイバ１４は、特に小さい直径（例えば１０ミクロン未満）であり、個々に位置合わせされ、より容易に製造することができる。本方法は、ナノメートルの寸法（ナノファイバ）でファイバを製造するのにも適する。本製造方法は、また、種々のアレイ寸法、例えば、ファイバ１４間の中心間隔、ファイバの形状（例えば、楕円、四角形、六角形、八角形等)、及びファイバ先端形状の制御を可能とする。かかる寸法、形状及び間隔は、効果的には、リソグラフィのマスク操作で事前にパターンニングされ若しくは型／スタンプ内で所定される。
【００１４】
本原理は、光ファイバの製造に多大なフレキシビリティをもたらすことを理解されたい。例えば、ファイバの断面形状及びファイバ間の間隔は、同一のデバイス若しくは基板上で可変されてもよい。即ち、ファイバの密度及びファイバの個々のサイズは、表面上で可変されてもよい。また、断面形状及び幅は、表面上で可変され混合されてもよい。更に、ファイバの上面形状は、ドーム型、平ら、ピラミッド型、湾曲等に可変されることができる。更に、ファイバの寸法は、ファイバ軸に沿って可変してもよい。かかる構造は、表面に沿って可変され混合されてもよい。例えば、テーパー付きのファイバが製造されてもよい。
【００１５】
基板１２に対して光ファイバ１４を正確に配置することは効果的に達成される。例えば、基板１２がＣＣＤ若しくはＣＭＯＳセンサのような検出器又はソースを含む場合、ファイバ１４の正確な位置付けは、特性を最適化でき又は改善できる基板１２上の特定位置にて提供されることができる。更に、ソース又は検出器への光フェースプレートの結合が改善され、効率的な伝送効率及び低減されたコストをもたらす。ファイバは、表面に化学的に結合されることができる。これは、層と事後的に反応できる反応性分子を使用して表面を処理することによって達成することができる。それは、また、単なる物理的な接着であることもできる。
【００１６】
種々の材料は、ファイバ１４の形成で使用することができる。特に有用な実施例では、低い重合収縮を示し表面に化学的に取り付くゾル−ゲル材料が採用されてもよい。一実施例では、液体材料は、溶剤の気化及び／又は熱又は光による架橋により、付着され（例えば、スピンオンされ）固化される。光フェースプレート１０に対して、これらの材料は、この用途に対して望ましい改善された光特性（例えば、最適な開口数、高い透過度）を有する一方、熱的及び化学的に安定である（劣化や変色が無い）。硬化性材料の例は、(メタ)アクリラート、エポキシオキセタン、ビニルエーテル、オルトケイ酸テトラメチル（TMOS）、オルトケイ酸テトラエチル（TEOS）、メチルトリメトキシシラン(MTMS)のようなアルコキシド又は他の適切な材料からなる集合から選択されてもよい。
【００１７】
図２を参照するに、堆積された光ファイバフェースプレート２０が例示的に示される。第１層２８は、基板１２上に堆積又はスピンオンされてよい第１材料を含む。第２層２６は、第１層２８の上部に形成される。層２６，２８の処理は、各層に対して採用される材料の種類及び層を処理するために使用される方法に依存して別のステップで若しくは同時に実行されてもよい。例えば、型押しプロセスが採用される場合、双方の層２６，２８は、堆積されたファイバ２４を形成するために同時に型押しされてもよい。リソグラフィプロセスが採用される場合、層は、同時にエッチングされてもよく、又は、エッチング化学が異なる層に対して調整される必要がある場合は、別のステップでエッチングされてもよい。
【００１８】
図２の基板１２は、基板１２内又は上に形成されるＣＭＯＳやＣＣＤデバイスのようなピクセル化された光センサ１６を含んでよい。ファイバ２４は、ファイバの上部上に例えば燐光体層により生成される光をガイドするように構成されるセンサに光をガイドするために使用される。ファイバが、単一のインプリント動作で得られないアスペクト比を有する必要がある場合、図２に示す堆積型のファイバ構成を使用することができる。堆積されたファイバ２４は、異なる材料を含んでよく、また、異なる光学特性及び寸法を有してよい。当業者は、層の１つが放射(光、Ｘ線等)を減衰するために若しくは光及び／又は放射を条件付ける（例えば、特定の波長をフィルタする等）ために使用されてよいことを、理解するだろう。一実施例では、層２６は、連続的なままであり、ファイバが内部に形成されず、ファイバが層２８に形成されるだけでありうる。
【００１９】
複数の層が２以上の数で互いに堆積されてもよいことは理解されたい。更に、堆積されたファイバ２４の断面は、図２に示したように同軸に形成されてもよい。しかし、堆積されたファイバ２４の断面は、層間で異なる断面積で形成されてもよく、若しくは、層間で中心のオフセットを有してもよい。
【００２０】
図３を参照するに、ファイバ１４若しくは２４間の領域は、空のままにされてもよいし若しくは材料３２で充填又は部分的に充填されてもよい。材料３２は、低い屈折率の材料、放射遮断材料（例えば、光遮断材料や、重量のある金属及びそれらのイオンを含むＸ線遮断材料)又は他の機能性材料若しくは構造を含んでよい。例えば、任意のサイズの粒子を含んでもよい高い反射性若しくは吸収性材料は、ＣＣＤ若しくはＣＭＯＳ撮像装置の高い画像品質を得るために光ファイバフェースプレート１０若しくは２０の外側の構造を充填するために使用されてもよい。材料３２は、また、ハンドリングや操作に起因した応力／ひずみからファイバ１４及び２４を保護するために採用されてもよい。材料３２は、また、ファイバ１４若しくは２４の下部を保護しつつファイバ１４若しくは２４の上部を処理（例えば図４及び５を参照して後述されるような追加の特徴を形成するため若しくは粗い又は汚れた表面をきれいにするためのエッチング）のために現すためのマスクとして採用されてもよい。
【００２１】
図４を参照するに、光ファイバフェースプレート１０(若しくは２０)は、用途がＸ線撮像若しくは他のモダリティを含む場合に発光材料、燐光物質（燐光体）、シンチレーター物質またはその他の材料のような機能性材料４２を含んでよい。好ましくは、この材料（例えば燐光体）４２は、ファイバ１４の上部領域に配置されてもよい。これらの構造４２は、所与の条件下で照明されてもよい。
【００２２】
図５を参照するに、例えば特定のターゲット用のアフィニティプローブ５４のような機能性材料５２は、同様に、光フェースプレート１０若しくは２０上に付着されることができる。特定ターゲット用アフィニティプローブ５４は、接触、落下，スポットを含む複数の方法で若しくは他の任意のデポジション技術により、光フェースプレート１０若しくは２０上に付着されることができる。光フェースプレート上の特定ターゲット用アフィニティプローブ５４の非可動化は、フェースプレート１０若しくは２０へのプローブ５４の化学的なバインディングを含む異なる方法で達成されることができる。プローブ５４は、ＤＮＡ，ＲＮＡ、プロテイン、細胞、組織若しくは関心の生物分子若しくは生体の任意の種類を検出するための異なる生物レセプタを含んでよい。
【００２３】
光フェースプレートは、生物診断の高いスループットのために使用することができる。部品は、例えば、ゲノム、プロテオミクス、ドラッグデリバリ及びミクロ流体システム等のような多くの用途で採用されてもよい。光フェースプレートは、非常に高い数の光素子及び反応部位を有する利点を有する。光フェースプレートは、マイクロウエルや毛細管を介して反応部位のインターフェース無しの分離を提供する。光ファイバ技術を用いることで、個々の光チャネルの優れた読み出しが得られる。これは、高い感応性、反復性及び低い背景蛍光を可能とする。
【００２４】
図６Ａから６Ｄを参照するに、インプリントリソグラフィー／型押し方法は、本原理による光フェースプレートの製造用の一方法により図式的に示される。大面積のインプリント技術が採用されてもよく、これは、単一の堆積された層において室温にて高いアスペクト比でナノメートルサイズの構造へと製造するのに非常に適している。この方法によれば、フレキシブルスタンプは、ミリメートルからナノメートルサイズへの構造の複製のために採用されてもよい。この技術は、ミリメートルからナノメートルサイズまで高いアスペクト比で高精度に特徴をプリントできるので、光ファイバフェースプレートを製造するために非常に適している。更に、製造プロセスは、低コストであり、産業生産性を有する。インプリントリソグラフィー用いた、提案される光ファイバフェースプレートの生産プロセスがここで示される。
【００２５】
図６Ａを参照するに、２．９重量％のＴＭＯＳ，２．６重量％のＭＴＭＳ、８７．５重量％の１−プロパノール、２．３重量％のギ酸、３．７重量％の水及び１．０重量％のメチルベンゾエートのような、反応性分子を持つ固化可能な液体６２は、例えばスピンコーティング、スプレイコーティング若しくはドクターブレーディングにより、基板１２上に付与される。基板は、ピクセルまたは光センサ若しくはその類のような、機能性ユニット１６を含んでよい。このプロセス中、液体６２内の溶剤は気化し、反応分子は、図６Ｂに示すようにゲル６６を形成し始める。続いて、層６８は、図６Ｃに示すように、ここでの参照により本願に組み込まれるＷＯ２００３０９９４６３及びＥＰ１５１１６３２に記載するように、空気の混入を防止する波動式で基板１２に穏やかに印加される。液体６２内の溶剤は、また、示すように、基板１２及び／又は機能ユニット１６上に固体構造７２を残すのを補助するためにスタンプ７０へとゲル材料６６から拡散してもよい。ラバースタンプ７０は、好ましくは、同様の波動式技術により取り除かれ、レプリカの破壊無しにスタンプ７０が剥がされる。構造７２間にいくらかの材料が依存として残っている場合は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）及び／又はイオンビームエッチングのようなエッチング方法が採用されてもよい。任意的には、基板１２上の固体構造７２は、光遮断材料または銀ゾル−ゲルのような他の材料により充填されることができる（例えば図３参照）。また、また、先ず光遮断構造を製造し、次いで、光の伝播が可能な材料によりギャップを埋めることも可能である。
【００２６】
図７Ａ−Ｃを参照するに、第２のインプリントリソグラフィー／型押し方法は、フェースプレートの製造のために紫外線（ＵＶ）若しくは熱感応材料を用いて図式的に示される。
【００２７】
図７Ａを参照するに、ＵＶ若しくは熱感応材料１６４は、例えばスピンコーティング若しくはドクターブレーディングにより、基板１２上に付与される。付着された層は、図７Ｂに示すように、スタンプ１７０により型押し若しくはインプリントされ、次いで、放射に晒される。照射は、レジスト若しくは材料１６４を、架橋させさもなければ固化させる。図７Ｃに示すように、スタンプ１７０を取り除き、基板上１２にファイバ構造１７２を残す。
【００２８】
図８を参照するに、その他の例示的な実施例によるファイバ堆積構造を製造するのに使用されるプロセスステップが示される。
【００２９】
図８Ａを参照するに、ファイバアレイ１８０は、機能ユニット１６を含む基板１２上に形成される。ファイバアレイ１８０は、ファイバ１４間の領域が材料１８２（上述の材料３２と同一であってよい）により充填されるインプリントリソグラフィーにより生成される。図８Ｂを参照するに、硬化性材料１８４（例えばレジスト）は、例えばスピンコーティング若しくはドクターブレーディングにより、図８Ａの充填ファイバアレイ１８０上に付与される。図８Ｂの付着された層は、基板に対するスタンプの位置合わせの後にスタンプ１７０により型押しされ、次いで、図８Ｃに示すように、固体構造１８６を形成するために固化される。図８Ｄに示すように、スタンプ１７０を取り除き、図８Ａの充填ファイバアレイ１８０上にファイバ構造１８６を残す。充填材料１８２は、適切な溶剤内に充填材料１８２を拡散することによって若しくは充填材料１８２を焼き除くことによって後で除去されることができ、堆積されたファイバアレイ１８８を生む（耐熱性若しくは耐溶剤性の材料がゾル−ゲル材料のようなファイバアレイを製造するのに使用される場合のみ可能）。
【００３０】
図９を参照するに、一の例示的な実施例では、光ファイバフェースプレート１９０は、デジタルX線写真用途で採用されてもよい。これは、レンズに比べて、良好な画像解像度及び効率的な光収集及び透過特性を生む。光ファイバアレイ１９０は、シンチレーター１９２とＣＣＤ若しくはＣＭＯＳ撮像装置１９４の間に配置される。Ｘ線源１９６は、Ｘ線を生成する。Ｘ線シンチレーターからの光は、図１０に示すように散乱する傾向にあるが、本原理によりコーヒレントな光ファイバストランドから製造されるフェースプレート１９０は、散乱を最小化し、画像強度及び解像度を確保する。
【００３１】
デジタルX線写真用の光ファイバの利点は明らかであるが、問題は、従来の技術を用いて、かかる光ファイバフェースプレートを製造し、ＣＣＤ若しくはＣＭＯＳ撮像装置１９４及びシンチレーターに光ファイバフェースプレートを結合させることに存在しうる。ファイバは、検出器のピクセルに対して位置合わせされることが重要である。画質を劣化させるひずみ及び応答非均一性は低減されるべきである。ピクセルに対する高い度合いのファイバの整列は、本原理により基板（例えば直接的にＣＤ若しくはＣＭＯＳ撮像装置）にファイバを結合し若しくは型押しすることによって達成される。正確でロバストで信頼性の高い取り付けは、ファイバゲルを型押しすることにより若しくは架橋された層へのホトリソグラフィーを用いることにより提供される。
【００３２】
更に、より高い画質は、各センサピクセルに光を搬送するファイバの数を増加させることにより提供される。例えば、６ミクロンのファイバ直径は、２４ミクロンのピクセルに１６個のファイバを提供することができる。しかし、より多くのファイバは、小さい径のファイバ（ナノメートルのスケールでも）製造できるので、本原理により提供されることができる。ファイバの密度、サイズ、形状及び位置は、基板内で容易に変化させることができる。
【００３３】
本原理は、改善された透過効率で正確でロバストな光ファイバフェースプレートの取り付けを提供し、ひずみ及び応答非均一性を低減し、画質及び耐久性を最大化する。更に、フェースプレートは、上述の如くより小さいサイズ（例えば、１５マイクロメートル未満及びナノメートルの範囲まで）及び特定の形状（例えば、楕円、四角形、六角形、八角形等）を有するファイバを備えて製造することができる。また、ファイバの上面形状は、ドーム型、平ら、ピラミッド型、湾曲等に可変されることができる。更に、本実施例による製造方法はコストが低減される。
【００３４】
本発明の実施例では、光ファイバフェースプレートは、架橋材料を用いて製造されている。多様な形状及び高いアスペクト比（１：１０）を備えるマイクロメートルの構造及びナノメートルの構造でも、異なる粗さ若しくはプロフィールを有する種々の表面上に製造される。
【００３５】
図１１を参照するに、光フェースプレートを製造する方法は、本原理により例示的に示されている。ブロック２０２では、層は、基板の主要表面上に形成される。層は、好ましくは、硬化若しくは乾燥したときに、所望の波長若しくは波長範囲で電磁放射の伝送が可能な材料である。層は、基板の表面上にスピンコーティングまたはドクターブレーディングにより付与されてもよい。基板は、撮像装置（例えば、ピクセル等）を含んでよい。材料は、溶剤が熱若しくは放射により気化若しくは重合された後にゲルになる液体のような、固化される材料若しくは架橋材料である液体を含んでよい。一実施例では、層材料は、層の型押し中に固化することができる。ブロック２０４では、層は、基板の主要表面上に横方向に配置される光ファイバのアレイを形成するように処理される。これは、ブロック２０６での型押しステップ中またはその前にゲル若しくは固体を形成すること若しくは型押しステップ中にレジスト層を放射（例えばＵＶ）若しくは熱を用いて硬化することを含んでよい。
【００３６】
任意的なステップ２０３では、充填材料は、ファイバの前の層まわりに形成されてもよい。従って、複数の層が、堆積された光フェースプレートを生成するために形成されてもよい。ブロック２０２から２１０の処理が完了した後、必要な場合は、充填材料は、(ブロック２１０)の放射遮断材料に代えて若しくは加えて付与される。第２の層（ブロック２０２）は、形成され、必要な場合は、ステップ２０２，２０４，２０６，２０８，２１０に従って処理される。これは、必要なだけの多くの層に対して続けることができる。複数の層は、各層が全体の光ファイバの全長の一部を提供する態様で光ファイバのアレイを形成する。
【００３７】
ブロック２０６では、処理は、光ファイバのアレイを形成するために層(複数も可)を型押し(スタンピング若しくはエンボシング)することを含んでよい。型押しは、好ましくは、アライメント後の空隙及び気泡を防ぐために例えば波動状でスタンプを印加することを含む。型押しプロセスは、更に、ファイバ間の間隔、ファイバの断面形状及びファイバの先端形状の少なくとも１つを制御することを含む。これは、スタンプ上に付与される特徴を用いて実行されてもよい。
【００３８】
ブロック２０８では、ファイバのアレイは、ファイバ間の材料を除去するためにエッチング若しくは加熱されてもよい。エッチングは、例えば反応性イオンエッチングプロセスを含んでよい。ブロック２１０では、放射（光、Ｘ線等）遮断材料は、ファイバアレイのまわりに形成されてもよい。ブロック２１２では、機能性材料は、光ファイバの上部に付着されてもよい。機能性材料は、発光材料、燐光物質及び／又はアフィニティプローブ（例えば、特定ターゲット用アフィニティプローブ）を含んでよい。他の機能性材料も考えられる。
【００３９】
添付の請求項を解釈する際、理解すべきこととして、
ａ）用語“含む”は、請求項に列挙されたもの以外の要素や動作の存在を除外しない、
ｂ）単数表現は、かかる要素の複数の存在を除外しない、
ｃ）請求項内の参照符号は請求項の範囲を限定しない、
ｄ）幾つかの“手段”は、同一のアイテム若しくはハードウェア又はソフトウェアで実現される構造若しくは機能により表すことができる、
ｅ）動作の特定のシーケンスは、特に言及しない限り、必須であることを意図しない。
【００４０】
光フェースプレート及び製造方法に対する好ましい実施例を説明したが（これらは例示的であり限定する意図でない）、上述の教示の範囲内で当業者により修正や変形が可能である。それ故に、理解されるべきこととして、変更は、添付の請求項で境界付けられるようにここで開示される実施例の範囲や精神内で開示される特定の実施例においてなすことができる。特許法により特に要求されるように詳細を説明したが、文言特許により保護されることが望まれクレームされるものは、請求項に記載される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2011507012.tif 000009
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年6月8日(2010.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光フェースプレートの製造方法であって、
主要表面及び前記主要表面上に光センサの層を有する基板上に第１層を形成するステップと、
前記光センサの層から延在して前記光センサの層に付けられた光ファイバの第１アレイを形成するように前記第１層を処理するステップと、
連続表面を提供するために充填材料により前記光ファイバの第１アレイを充填するステップと、
前記連続フォーマット上に第２層を形成するステップと、
前記第１アレイに付けられる更なる光ファイバの第２アレイを形成するように第２層を処理するステップとを含み、前記光ファイバと前記更なる光ファイバとは互いに接触し、互いに整列された少なくとも一方が、異なる形状を有し、互いからの異なるオフセットを有する、方法。
【請求項２】
前記処理するステップは、フレキシブルスタンプを用いて、前記第１及び第２アレイを形成するように前記第１層及び第２層を型押しすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記型押しすることは、前記フレキシブルスタンプの形状を制御することによって、ファイバ間の間隔、前記ファイバの断面形状及び前記ファイバの先端形状の少なくとも１つを制御することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ファイバの間の前記充填材料を除去するために前記第１及び第２アレイをエッチングすることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２アレイの少なくともいずれか一方のまわりに放射遮断材料を形成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記更なる光ファイバの上部に機能性材料を付着することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記更なる光ファイバの上部に機能性材料を付着することは、発光材料、燐光物質、アフィニティプローブ若しくはこれらの組み合わせを付着することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
光フェースプレートであって、
主要表面及び前記主要表面上に光センサの層を有する基板と、
前記光センサの層上に型押しされた光ファイバの第１アレイであって、前記光ファイバが、該光ファイバを形成する前記基板に堆積される材料の層厚さにより定まる長さを有し、及び／又は、前記光ファイバを型押しするために使用されるスタンプに関する特徴の深さより定まる長さを有する、第１アレイと、
前記第１アレイに付けられる更なる光ファイバの第２アレイとを含み、前記光ファイバと前記更なる光ファイバとは互いに接触し、互いに整列された少なくとも一方が、異なる形状を有し、互いからの異なるオフセットを有する、光フェースプレート。
【請求項９】
前記第１及び第２アレイの少なくともいずれか一方のまわりに形成される放射遮断材料を更に含む、請求項８に記載の光フェースプレート。
【請求項１０】
前記更なるファイバの上部に機能性材料を更に含み、前記機能性材料は、発光材料、燐光物質及びアフィニティプローブのうちの１つを含む、請求項８に記載の光フェースプレート。
【請求項１１】
前記光ファイバは、少なくとも１：１０の幅と長さのアスペクト比を含む、請求項８に記載の光フェースプレート。
【請求項１２】
前記光ファイバ及び前記更なる光ファイバの少なくともいずれか一方は、非円形の断面形状を有する、請求項８に記載の光フェースプレート。
【請求項１３】
前記光ファイバ及び前記更なる光ファイバの少なくともいずれか一方は、異なる個々のサイズのファイバ、異なる断面形状、異なる幅、ドーム型を含む異なる上面形状及び異なるファイバ密度のうちの少なくとも１つを有する混合型の光ファイバを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記光ファイバ及び前記更なる光ファイバの少なくともいずれか一方は、異なる個々のサイズのファイバ、異なる断面形状、異なる幅、ドーム型を含む異なる上面形状及び異なるファイバ密度のうちの少なくとも１つを有する混合型の光ファイバを有する、請求項８に記載の光フェースプレート。
【国際調査報告】
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2011507012.tif 000024
2011507012.tif 000025