(57)【要約】  マイクロレンズのアレイ、ピンホールマスク、及び波長選択フィルタを含む光学要素が記載される。ピンホールマスクは、ピンホールのアレイであって、ピンホールのアレイ内の各ピンホールが、第１のマイクロレンズのアレイ内のマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールのアレイを含む。波長選択フィルタは、マイクロレンズのアレイ内の第１のマイクロレンズから、第１のマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールのアレイ内の第１のピンホールを通って透過される、第１の波長を有する第１の光線を透過させ、かつ第１のマイクロレンズから、第１のマイクロレンズに隣接する第１のマイクロレンズのアレイ内の第２のマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールのアレイ内の第２のピンホールを通って透過される、第１の波長を有する第２の光線を減ずるように適合されている。
2021534451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素であって、
第１のマイクロレンズのアレイと、
ピンホールのアレイを含むピンホールマスクであって、前記ピンホールのアレイ内の各ピンホールが、前記第１のマイクロレンズのアレイ内のマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールマスクと、
波長選択フィルタであって、
前記第１のマイクロレンズのアレイ内の第１のマイクロレンズから、前記第１のマイクロレンズと位置合わせされている、前記ピンホールのアレイ内の第１のピンホールを通って透過される、第１の波長を有する第１の光線を透過させ、かつ
前記第１のマイクロレンズから、前記第１のマイクロレンズに隣接する前記第１のマイクロレンズのアレイ内の第２のマイクロレンズと位置合わせされている、前記ピンホールのアレイ内の第２のピンホールを通って透過される、前記第１の波長を有する第２の光線を減ずるように適合された波長選択フィルタと、
を備える、光学要素。
【請求項２】
互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を含む第１の層を更に備え、前記第１の主面が、前記第１のマイクロレンズのアレイを含み、前記ピンホールマスクが、前記第１の層の前記第２の主面に配置されている、請求項１に記載の光学要素。
【請求項３】
複数のマイクロレンズのアレイを更に備え、前記複数のマイクロレンズのアレイが、前記第１のマイクロレンズのアレイを含み、前記ピンホールのアレイが、前記複数のマイクロレンズのアレイ内の各マイクロレンズのアレイと位置合わせされている、請求項１又は２に記載の光学要素。
【請求項４】
前記波長選択フィルタが、通過帯域を有する多層光学フィルムであって、前記通過帯域が、所定の波長域に沿って延びるとともに可視又は近赤外波長域内の長波長帯域端を有する、多層光学フィルムを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学要素。
【請求項５】
前記波長選択フィルタが、光吸収フィルタを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学要素。
【請求項６】
前記第１のマイクロレンズのアレイが、斜めに入射する光を前記ピンホールのアレイへと透過させるように適合されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学要素。
【請求項７】
第１の主面及び第２の主面を含む第１の層を更に備え、前記第１の主面が、前記第１のマイクロレンズのアレイ及びポストのアレイを含み、前記ポストのアレイ内の少なくとも大半のポストのうちの各ポストが、前記第１のマイクロレンズのアレイ内の２つ以上の隣接するマイクロレンズの間に配置され、前記第２の主面から離れる方向で、前記２つ以上の隣接するマイクロレンズの上方に延びている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学要素。
【請求項８】
光学要素であって、
互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を有する第１の層であって、前記第１の主面が第１のマイクロレンズのアレイを含む、第１の層と、
ピンホールのアレイを含む第２の層であって、前記ピンホールのアレイ内の各ピンホールが、前記第１のマイクロレンズのアレイ内の対応するマイクロレンズから光を受光するように配置されている、第２の層と、
前記第１の層及び前記第２の層の少なくとも一方に隣接するとともに垂直入射における通過帯域を有する多層光学フィルムであって、前記通過帯域が、所定の波長域に沿って延びるとともに可視又は近赤外波長域内の垂直入射における長波長帯域端波長を有する、多層光学フィルムと、
を備える、光学要素。
【請求項９】
前記多層光学フィルムと光学的に連通するとともに吸収帯域を有する光吸収層であって、前記吸収帯域が、垂直入射における前記多層光学フィルムの前記通過帯域の前記長波長帯域端波長とは２００ｎｍ以下だけ異なる長波長帯域端波長を有する、光吸収層を更に備える、請求項８に記載の光学要素。
【請求項１０】
前記第２の層が波長選択層を含み、前記ピンホールのアレイが、前記波長選択層内の又は前記波長選択層を通るピンホールを含む、請求項８又は９に記載の光学要素。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の光学要素を備える光学アセンブリであって、前記光学要素と光学的に連通している光源を更に備え、前記光源が、垂直入射における前記多層光学フィルムの前記通過帯域の前記長波長帯域端波長から２００ｎｍ以下だけ異なる短波長帯域端波長を含む発光スペクトルを有する、光学アセンブリ。
【請求項１２】
光学要素であって、
第１のマイクロレンズのアレイと、
波長選択層であって、前記波長選択層内の又は前記波長選択層を通るピンホールのアレイを含み、前記ピンホールのアレイ内の各ピンホールが、前記第１のマイクロレンズのアレイ内のマイクロレンズと位置合わせされている、波長選択層とを備え、
少なくとも１つの偏光状態について、隣接するピンホールの間の前記波長選択層の領域が、所定の第１の波長域内の垂直入射光の少なくとも６０％を透過させ、所定の第２の波長域内の垂直入射光の少なくとも６０％を遮断する、光学要素。
【請求項１３】
互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を含む第１の層を更に備え、前記第２の主面が、前記波長選択層に配置されており、前記第１の主面が、前記第１のマイクロレンズのアレイ及びポストのアレイを含み、前記ポストのアレイ内の少なくとも大半のポストのうちの各ポストが、前記第１のマイクロレンズのアレイ内の２つ以上の隣接するマイクロレンズの間に配置され、前記第２の主面から離れる方向で、前記２つ以上の隣接するマイクロレンズの上方に延びている、請求項１２に記載の光学要素。
【請求項１４】
光学要素であって、
互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を含む第１の層を備え、前記第１の主面が、
第１のマイクロレンズのアレイであって、各マイクロレンズが前記第２の主面に対して凹んでいる、第１のマイクロレンズのアレイと、
ポストのアレイであって、前記ポストのアレイ内の少なくとも大半のポストのうちの各ポストが、前記第１のマイクロレンズのアレイ内の２つ以上の隣接するマイクロレンズの間に配置され、前記第２の主面から離れる方向で、前記２つ以上の隣接するマイクロレンズの上方に延びている、ポストのアレイと、
を含む、光学要素。
【請求項１５】
前記第１の層の前記第２の主面に配置された第２の層を更に備え、前記第２の層が、前記マイクロレンズのアレイと位置合わせされたピンホールのアレイを含む、請求項１４に記載の光学要素。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ディスプレイデバイスは、指紋によって反射された光を検出する指紋センサを含み得る。
【０００２】
画像認識システムは、マイクロレンズアレイ、検出器アレイ、及びピンホールアレイを含み得る。
【発明の概要】
【０００３】
本明細書のいくつかの態様では、第１のマイクロレンズのアレイ、ピンホールマスク、及び波長選択フィルタを含む、光学要素が提供される。ピンホールマスクは、ピンホールのアレイを含み、ピンホールのアレイ内の各ピンホールは、第１のマイクロレンズのアレイ内のマイクロレンズと位置合わせされる。波長選択フィルタは、第１のマイクロレンズのアレイ内の第１のマイクロレンズから、第１のマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールのアレイ内の第１のピンホールを通って透過される、第１の波長を有する第１の光線を透過させ、かつ第１のマイクロレンズから、第１のマイクロレンズに隣接する第１のマイクロレンズのアレイ内の第２のマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールのアレイ内の第２のピンホールを通って透過される、第１の波長を有する第２の光線を減ずるように適合されている。
【０００４】
本明細書のいくつかの態様では、互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を有する第１の層であって、第１の主面が第１のマイクロレンズのアレイを含む、第１の層と、ピンホールのアレイを含む第２の層であって、ピンホールのアレイ内の各ピンホールが、第１のマイクロレンズのアレイ内の対応するマイクロレンズから光を受光するように配置されている、第２の層と、第１の層及び第２の層の少なくとも一方に隣接する多層光学フィルムとを含む、光学要素が提供される。多層光学フィルムは、所定の波長域に沿って延びるとともに可視又は近赤外波長域内の垂直入射における長波長帯域端波長を有する、垂直入射における通過帯域を有する。
【０００５】
本明細書のいくつかの態様では、互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を有する第１の層であって、第１の主面が第１のマイクロレンズのアレイを含む、第１の層と、ピンホールのアレイを含む第２の層であって、ピンホールのアレイ内の各ピンホールが、第１のマイクロレンズのアレイ内の対応するマイクロレンズから光を受光するように配置されている、第２の層と、互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を有する任意選択的な第３の層であって、任意選択的な第３の層の第１の主面が、第１の層の第１の主面に配置されており、任意選択的な第３の層の第２の主面ではなく第１の主面が、第１の層の第１の主面に実質的に合致する形状を有する、任意選択的な第３の層とを含む、光学要素が提供される。第１の層又は任意選択的な第３の層の少なくとも一方は、所定の第１の波長域内の垂直入射光に対する吸光度が少なくとも５０％である吸収帯域をもたらす、層全体に分散した波長選択性の吸収材料を含む。
【０００６】
本明細書のいくつかの態様では、第１のマイクロレンズのアレイと、波長選択層であって、波長選択層内の又は波長選択層を通るピンホールのアレイを含み、ピンホールのアレイ内の各ピンホールが、第１のマイクロレンズのアレイ内のマイクロレンズと位置合わせされている、波長選択層とを含む光学要素が提供される。少なくとも１つの偏光状態について、隣接するピンホールの間の波長選択層の領域は、所定の第１の波長域内の垂直入射光の少なくとも６０％を透過させ、所定の第２の波長域内の垂直入射光の少なくとも６０％を遮断する。
【０００７】
本明細書のいくつかの態様では、互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を含む第１の層を含む、光学要素が提供される。第１の主面は、第１のマイクロレンズのアレイであって、各マイクロレンズが第２の主面に対して凹んでいる、第１のマイクロレンズのアレイと、ポストのアレイであって、ポストのアレイ内の少なくとも大半のポストのうちの各ポストが、第１のマイクロレンズのアレイ内の２つ以上の隣接するマイクロレンズの間に配置され、第２の主面から離れる方向で、２つ以上の隣接するマイクロレンズの上方に延びている、ポストのアレイとを含む。
【０００８】
本明細書のいくつかの態様では、少なくとも１つのマイクロレンズのアレイと、少なくとも１つのピンホールのアレイとを含む、光学要素が提供される。いくつかの実施形態では、各マイクロレンズのアレイは、ピンホールのアレイと所定の方法で位置合わせされる。いくつかの実施形態では、光学要素は、少なくとも１つのマイクロレンズのアレイ及び少なくとも１つのピンホールのアレイと光学的に連通している波長選択フィルタを含む。いくつかの実施形態では、光学要素は、ポストのアレイを含み、ポストのアレイの少なくとも大半のうちの各ポストが、２つ以上の隣接するマイクロレンズの間に配置される。
【０００９】
本明細書のいくつかの態様では、本明細書に記載する光学要素を含む電子デバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】マイクロレンズを含む光学要素の概略断面図である。
【図２】マイクロレンズを含む光学要素の概略断面図である。
【図３】マイクロレンズを含む光学要素の概略断面図である。
【図４】マイクロレンズを含む光学要素の概略断面図である。
【図５】干渉フィルタの概略断面図である。
【図６Ａ】光吸収フィルタ及び多層光学フィルムについての垂直入射における透過率対波長の概略プロットである。
【図６Ｂ】図６Ａの光吸収フィルタ及び多層光学フィルムについての斜め入射角での透過率対波長の概略プロットである。
【図６Ｃ】垂直入射における多層光学フィルムの透過率に重ね合わせた光源の発光スペクトルの概略プロットである。
【図７】２つのマイクロレンズのアレイを含む光学要素の概略断面図である。
【図８】マイクロレンズとピンホールの位置合わせを概略的に示す光学要素の概略断面図である。
【図９】マイクロレンズとピンホールの位置合わせを概略的に示す光学要素の概略断面図である。
【図１０】マイクロレンズとピンホールの位置合わせを概略的に示す光学要素の概略断面図である。
【図１１】センサに隣接する光学要素を含む電子デバイスの概略図である。
【図１２】ディスプレイパネルと光学センサとの間に配置された光学要素を含む電子ディスプレイデバイスの概略図である。
【図１３Ａ】マイクロレンズのアレイと、ポストのアレイとを含む光学要素の概略断面図である。
【図１３Ｂ】マイクロレンズのアレイと、隣接層に取り付けられたポストのアレイとを含む光学要素の概略断面図である。
【図１４】マイクロレンズの正方形アレイを含む光学要素の概略上面図である。
【図１５】マイクロレンズの正方形アレイとポストの正方形アレイとを含む光学要素の概略上面図である。
【図１６】マイクロレンズの六角形アレイの一部分及びポストの六角形アレイの一部分の概略上面図である。
【図１７Ａ】ピンホールの概略上面図である。
【図１７Ｂ】ピンホールの概略上面図である。
【図１７Ｃ】ピンホールの概略上面図である。
【図１７Ｄ】ピンホールの概略上面図である。
【図１８Ａ】マイクロレンズの概略上面図である。
【図１８Ｂ】マイクロレンズの概略上面図である。
【図１９】別の層に配置されたバリア層の概略断面図である。
【図２０】マイクロレンズのアレイと多層光学フィルムとを含む光学要素の概略断面図である。
【図２１】第１の領域と、第２の領域とを含む光学要素の概略上面図である。
【図２２】スペーサ層によって隔てられた第１のマスク層及び第２のマスク層の概略断面図である。
【図２３】スペーサ層によって隔てられた第１のマスク層及び第２のマスク層の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の説明では、本明細書の一部を構成し、様々な実施形態が実例として示される、添付図面が参照される。図面は、必ずしも正確な比率の縮尺ではない。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想到され、実施可能である点を理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されないものとする。
【００１２】
光学センサの分解能を向上させるために、光を光学センサへと透過させるように配置されたコリメート用光学要素を使用することが望ましい場合がある。好適なコリメート用光学要素は、マイクロレンズアレイ及びピンホールマスクを含み、マイクロレンズはピンホールに焦点を有する。マイクロレンズの表面にわたる屈折率コントラストを最大化するために、マイクロレンズアレイの表面に空隙を有することが典型的に望まれてきた。空隙が存在しない場合、マイクロレンズアレイと隣接層との間の屈折率コントラストが低減し、これにより、空隙が存在する場合にはピンホール層によって遮断されることになるマイクロレンズに入射する光の一部分が、隣接するマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールを通過することができる。本明細書のいくつかの実施形態によれば、隣接するピンホールにおける光学フィルタへの入射角が増加することによって帯域端がシフトすることにより、光が、マイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールを通過できるが、隣接するピンホールを通過できない、光学フィルタが提供される。これにより、マイクロレンズのアレイとピンホールのアレイの位置合わせによってもたらされるコリメーションを実質的に犠牲にせずに、接着剤層にマイクロレンズアレイを埋め込むことができる。いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイを含む層はまた、マイクロレンズの上方に空隙を残しながら、ポストによって接着剤層に層を接合することができる、ポストのアレイを含む。これにより、マイクロレンズにわたる屈折率コントラストを維持しながら、隣接層に層を接合することができるので、接合は、マイクロレンズのアレイとピンホールのアレイの位置合わせによってもたらされるコリメーションを犠牲にすることがない。
【００１３】
本明細書に記載する光学要素は、例えば電子ディスプレイデバイスを含む、様々な電子デバイスにおいて有用である。本明細書の光学要素を含み得る様々なデバイスについては、例えば、米国特許出願公開第２００７／０１０９４３８号（Ｄｕｐａｒｒｅら）、同第２００８／０００５００５号（Ｈｅら）、及び同第２０１８／００１２９０６９号（Ｃｈｕｎｇら）に記載されている。
【００１４】
図１は、マイクロレンズのアレイ１５０と、ピンホールのアレイ１８０を含むピンホールマスク１８９とを含む光学要素１００の概略断面図である。ピンホールマスクは、少なくとも１つの波長及び少なくとも１つの偏光状態について、ピンホール同士の間でマスクに入射する光を実質的に遮断する（例えば、吸収、反射、又はそれらの組み合わせにより、少なくとも６０％の光を遮断する）。いくつかの実施形態では、ピンホールマスク１８９は、例えば、光学的に実質的に不透明な材料内のピンホールを含む、又は波長選択フィルタ内のピンホールを含む。光学的に実質的に不透明な材料又は層は、近紫外（例えば、４００ｎｍ未満かつ少なくとも３５０ｎｍ）、可視（例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍ）、及び／又は赤外（７００ｎｍ超かつ２５００ｎｍ以下）の所定の波長域内の垂直入射無偏光に対する透過率が１０％未満である材料又は層である。いくつかの実施形態では、所定の波長域は、少なくとも４００ｎｍ〜７００ｎｍに沿って延びる。透過率は、材料特性（例えば、吸光度）及び材料厚さに依存し得る。いくつかの実施形態では、ピンホールマスク１８９は、ピンホールのアレイ１８０内の隣接するピンホールの間で光学的に実質的に不透明である。いくつかの実施形態では、ピンホールマスク１８９は、波長選択層であるか又はそれを含み、ピンホールのアレイ１８０は、波長選択層内の又は波長選択層を通るピンホールを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの偏光状態について（いくつかの実施形態では、直交する２つの偏光状態のそれぞれについて）、波長選択層は、所定の第１の波長域（例えば、近紫外、可視、又は近赤外域）内の垂直入射光の少なくとも６０％を透過させ、所定の第２の波長域（例えば、異なる近紫外、可視、又は近赤外域）内の垂直入射光の少なくとも６０％を遮断する、隣接するピンホールの間の領域を有する。いくつかの実施形態では、波長選択層は、所定の第１の波長域内の垂直入射無偏光の少なくとも６０％を透過させ、所定の第２の波長域内の垂直入射無偏光の少なくとも６０％を遮断する、隣接するピンホールの間の領域を有する。波長選択層は、例えば、波長選択性のミラー又は波長選択性の反射型偏光子であってもよい。いくつかの実施形態では、波長選択層は、少なくとも１つの波長域内で光学的に実質的に不透明である。透過率、反射率、及び吸光度はそれぞれ、（例えば、偏光状態を参照するなど）特に指定しない限り又は文脈から明らかでない限り、無偏光の透過率、反射率、及び吸光度を指すものと理解することができる。
【００１５】
例えば可視域全体であり得る所定の波長域内の光をフィルタリングするために、光学的に実質的に不透明な材料を使用してもよい。所定の第１の波長域内ではなく、所定の第２の波長域内の光をフィルタリングするために、波長選択層を使用してもよい。所定の第１の波長域及び第２の波長域の一方が、可視域であってもよく、所定の第１の波長域及び第２の波長域の他方が、近赤外域であってもよい。可視光とは、別様に指定しない限り、波長が４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の光を指す。近赤外とは、別様に指定しない限り、波長が７００ｎｍ超かつ２５００ｎｍまでの光を指す。
【００１６】
ピンホールは、例えば、物理的ピンホール又は光学式ピンホールとすることができる。光学的に不透明な材料内又は波長選択層内の物理的ピンホールは、例えば、対応するマイクロレンズからの光が通過できる、材料又は層を通る開口部である。開口部のサイズは、マイクロレンズの平均直径Ｄよりも実質的に小さい（例えば、少なくとも５倍、少なくとも１０倍、若しくは少なくとも２０倍小さい）、及び／又はマイクロレンズの平均焦点距離よりも実質的に小さい。層内又はフィルム内の光学式ピンホールは、（例えば、ピンホールのサイズが、対応するマイクロレンズの直径又は焦点距離よりも実質的に小さい）物理的ピンホールと同様の形状寸法を有する、層内又はフィルム内の領域であり、そうでなければ遮断されることになる光を透過させることができるように層又はフィルムの材料が改変されている。例えば、光学フィルムの反射帯域の少なくとも一部分内の波長に対して、ピンホール領域が光学フィルムの他の領域よりも光学的に実質的に透明になるように、光学フィルムを局所的に加熱して、ピンホール領域内の複屈折を低減させるか又は排除することにより、複屈折多層光学フィルム内の光学式ピンホールを作り出すことができる。いくつかの実施形態では、多層光学フィルムは、ピンホールを横切って連続して物理的に延びる。多層光学フィルムの光学特性を空間的に調整することについては、例えば米国特許第９，５７５，２３３号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）に全般的に記載されている。いくつかの実施形態では、多層ピンホールマスク内のピンホールは、例えば、マスクの１つ以上の層にピンホールを含むが、必ずしも全ての層には含まない。例えば、多層ピンホールマスクは、スペーサ層（及び任意選択的に、離れた追加のマスク層）を間に有する第１のマスク層及び第２のマスク層を含んでもよい。第１のマスク層及び第２のマスク層は、物理的又は光学式ピンホールの位置合わせされたアレイを含んでもよい。この場合、位置合わせされたピンホールの各対は、位置合わせされたピンホール同士の間に光路を提供する、位置合わせされたピンホール同士の間のスペーサ層の領域と共に、スペーサ層が第１のピンホールと第２のピンホールとの間に延びる物理的ピンホールを含むか否かにかかわらず、多層マスク内のピンホールとみなすことができる。
【００１７】
マイクロレンズは、１ｍｍ未満の少なくとも１つの横寸法（例えば、直径）を有するレンズである。いくつかの実施形態では、マイクロレンズの平均直径Ｄは、５マイクロメートル〜１０００マイクロメートルの範囲内である。
【００１８】
いくつかの実施形態では、マイクロレンズは、直交する２つの方向に関して湾曲しており、ピンホールは、直交する２つの方向のそれぞれで、マイクロレンズの対応する横寸法よりも実質的に小さな最大横寸法を有する。他の実施形態では、マイクロレンズは、レンチキュラマイクロレンズであり、ピンホールは、レンチキュラマイクロレンズの幅よりも実質的に小さな幅と、レンチキュラマイクロレンズの長さに沿った方向に延びる長さとを（光学的又は物理的に）有するスリットである。いくつかの実施形態では、異なる方向に延びるレンチキュラマイクロレンズを有するそのような２つの光学要素を、センサデバイスに使用してもよく、又はそのような１つの光学要素を、光学センサデバイス内でレンチキュラマイクロレンズの方向とは異なる方向に延びるルーバを有するルーバフィルムと組み合わせてもよい。
【００１９】
光学要素１００は、互いに反対側にある第１の主面１６２及び第２の主面１６４を有する第１の層１６０を含み、かつ第２の主面１６４に配置された第２の層１８８を含む。第１の主面１６２は、マイクロレンズのアレイ１５０を含む。第２の層１８８は、ピンホールマスク１８９及びピンホールのアレイ１８０を含む。第２の層１８８は、ピンホールマスク１８９と、例えば、追加のコーティング若しくは層とを含んでいてもよく、又は、第２の層１８８は、ピンホールマスク１８９からなっていてもよく、若しくはピンホールマスク１８９から本質的になっていてもよい。第１の層１６０は厚さＴを有し、第２の層１８８は、図示した実施形態ではピンホールマスク１８９の厚さでもある厚さｔを有する。いくつかの実施形態では、ｔ／Ｔは、０．５未満、０．２未満、０．１未満、０．０５未満、０．０２未満、又は０．０１未満である。例えば、いくつかの実施形態では、ｔは、０．０１〜０．２マイクロメートルの範囲内であり、Ｔは、１０〜２００マイクロメートルの範囲内である。例えば、クロストーク（１つのマイクロレンズから異なるマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールに入射する光）を低減させるために、より厚いピンホールマスクを選択してもよく、又はピンホールを通って透過される光を増加させるために、より薄いピンホールマスクを選択してもよい。いずれの場合も、本明細書の他の箇所に更に記載するように、クロストークを低減させるか又は更に低減させるために、光学フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ピンホールのアレイは、隣接するピンホールの間の平均中心間距離Ｓを有し、０．１Ｓ／Ｔ２である。いくつかの実施形態では、直径Ｄは、距離Ｓにほぼ等しい（例えば、１０％以内）。いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイ１５０は、距離Ｓに等しいか又はほぼ等しくてもよい（例えば、±１０％又は±５％以内）、隣接するマイクロレンズの間の平均中心間距離Ｓ０を有する。図示した実施形態では、マイクロレンズのアレイ１５０と第２の層１８８又はピンホールマスク１８９との間の距離はＴ０である。いくつかの実施形態では、ピンホールのアレイ１８０は、Ｔ０よりも実質的に（例えば、少なくとも４倍、少なくとも８倍、又は少なくとも１０倍）小さくてもよい平均ピンホール直径ｄを有する。いくつかの実施形態では、ピンホールマスク１８９又は第２の層１８８は、クロストーク（例えば、１つのマイクロレンズに入射し、別のマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールを通過する光）を低減させるために十分に厚くてもよい。ピンホールマスク１８９又は第２の層１８８は、所望の厚さを有する単一層であってもよく、又は本明細書の他の箇所に更に記載するような離れたマスク層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、ピンホールマスク１８９又は第２の層１８８の厚さｔは、０．１Ｔ０＊ｄ／Ｓ０以上である。いくつかの実施形態では、１０Ｔ０＊ｄ／Ｓ０≧ｔｓ≧０．１Ｔ０＊ｄ／Ｓ０、又は８Ｔ０＊ｄ／Ｓ０≧ｔｓ≧０．２Ｔ０＊ｄ／Ｓ０、又は６Ｔ０＊ｄ／Ｓ０≧ｔｓ≧０．４Ｔ０＊ｄ／Ｓ０、４Ｔ０＊ｄ／Ｓ０≧ｔｓ≧０．５Ｔ０＊ｄ／Ｓ０である。いくつかの実施形態では、ピンホールマスク��８９又は第２の層１８８は、垂直入射光を透過させるように適合されてもよい。いくつかの実施形態では、ピンホールマスク１８９又は第２の層１８８は、本明細書の他の箇所に更に記載するように、所定の斜め入射角で斜めに入射する光を透過させるように適合されてもよい。
【００２０】
第２の層は、互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を有する第１の層の第２の主面に配置されてもよく、この配置は、第２の主面に直接配置することによるか、又は、第１の層の第２の主面が第１の層の第１の主面と第２の層との間に配置された状態で、１つ以上の介在層によって第２の主面に間接的に配置することによる。隣接する第１の層及び第２の層は、直接隣接してもよく、又は隣接する第１の層及び第２の層は、１つ以上の介在層によって隔てられてもよい。
【００２１】
層は、単層であってもよく、又は互いに接合された副層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の層１６０は、モノリシック又は一体である。いくつかの実施形態では、第１の層１６０は、互いに接合された１つ以上の副層を含む。いくつかの実施形態では、第１の層１６０は、ポリマーフィルム基材と、基材に配置されたマイクロレンズ１５０を含むモノリシックな又は一体の層とを含む。
【００２２】
光学要素１００は、注型及び紫外線（ＵＶ）硬化処理を用いて、マイクロレンズのアレイを高精細化する（micro-replicating）ことによって作製することができ、この場合、例えば、米国特許第５，１７５，０３０号（Ｌｕら）、同第５，１８３，５９７号（Ｌｕ）、及び同第９，９１９，３３９号（Ｊｏｈｎｓｏｎら）、並びに米国特許出願公開第２０１２／００６４２９６号（Ｗａｌｋｅｒ，ＪＲら）に全般的に記載されているように、例えば、基材に樹脂が注型され、複製ツールの表面と接触して硬化される。ピンホールマスク１８９は、次いで、例えば、第２の主面１６４に、実質的に不透明な材料をコーティングすることによって形成することができる。例えば、実質的に不透明な材料は、厚さ１００ｎｍ〜１５０ｎｍのアルミニウムであってもよく、例えば、標準的なマグネトロンスパッタリングを用いてコーティングされてもよい。ピンホール１８０は、次いで、例えば、マイクロレンズを通じたレーザアブレーションによって形成することができる。好適なレーザとしては、例えば、１０７０ｎｍの波長を操作する４０Ｗパルスのファイバレーザなどのファイバレーザが挙げられる。いくつかの実施形態では、ピンホールマスク１８９は、波長選択性の多層光学フィルムを第２の主面１６４に適用することによって形成される。次いで、マイクロレンズを通じてレーザを照射することにより、光学フィルム内に物理的又は光学式ピンホールを形成することができる。任意選択的に、吸収性オーバーコートを光学フィルムに適用して、レーザからのエネルギー吸収を増加させることができる。マイクロレンズアレイを通じてレーザを使用して層にアパーチャを形成することについては、例えば米国特許出願公開第２００７／０２５８１４９号（Ｇａｒｄｎｅｒら）に全般的に記載されている。
【００２３】
図２は、マイクロレンズのアレイ２５０と、ピンホールのアレイ２８０を含むピンホールマスク２８９と、波長選択フィルタ２１０とを含む光学要素２００の概略断面図である。光学要素２００は、波長選択フィルタ２１０の追加を除いて、光学要素１００に相当し得る。いくつかの実施形態では、波長選択フィルタ２１０は、第１のマイクロレンズのアレイ２５０内の第１のマイクロレンズ２５１から、第１のマイクロレンズ２５１と位置合わせされている、ピンホールのアレイ２８０内の第１のピンホール２８１を通って透過される、第１の波長を有する第１の光線２３３を透過させ、かつ第１のマイクロレンズ２５１から、第１のマイクロレンズ２５１に隣接する第１のマイクロレンズのアレイ２５０内の第２のマイクロレンズ２５２と位置合わせされている、ピンホールのアレイ２８０内の第２のピンホール２８２を通って透過される、第１の波長を有する第２の光線２３４を減ずるように適合される。第１の波長は、例えば、３５０ｎｍ〜４００ｎｍ、又は４００ｎｍ〜７００ｎｍ、又は７００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲内とすることができる。いくつかの実施形態では、第１の光線２３３と第２の光線２３４は、同じ第１の偏光状態を有する。いくつかの実施形態では、第１の光線２３３及び第２の光線２３４は、偏光されていない。フィルタ２１０は、フィルタ２１０を通って透過される入射光の量を吸収、反射、又はそれらの組み合わせによって低減させることにより、入射光２３４を減ずることができる。いくつかの実施形態では、フィルタ２１０は、入射光２３４の５０％超又は７０％超を吸収及び／又は反射する。いくつかの実施形態では、フィルタ２１０は、入射光２３４を遮断する。いくつかの実施形態では、フィルタ２１０は、（例えば、直交する２つの偏光状態のそれぞれについて反射帯域内の垂直入射光の少なくとも７０％を反射する）波長選択性のミラーであるか又はそれを含む。いくつかの実施形態では、フィルタ２１０は、（例えば、第１の偏光状態について反射帯域の波長域内の垂直入射光の少なくとも７０％を反射し、直交する第２の偏光状態について同じ波長域内の垂直入射光の少なくとも６０％を透過させる）波長選択性の反射型偏光子であるか又はそれを含む。いくつかの実施形態では、フィルタ２１０は、第１の波長及び第１の偏光状態を有する垂直入射光に対する透過率が７０％超又は８０％超である。いくつかの実施形態では、フィルタ２１０は、第１の波長及び第１の偏光状態を有する、垂直に対して６０度で入射する光に対する透過率が３０％未満又は２０％未満である。いくつかの実施形態では、フィルタ２１０は、第１の波長を有する、垂直入射する無偏光に対する透過率が７０％超又は８０％超である。いくつかの実施形態では、フィルタ２１０は、第１の波長を有する、垂直に対して６０度で入射する無偏光に対する透過率が３０％未満又は２０％未満である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、波長選択フィルタ２１０は、干渉フィルタ、吸収フィルタ、又はそれらの組み合わせを含む。例えば、波長選択フィルタ２１０は、本明細書の他の箇所に更に記載するような、多層光学フィルムであり得る又はそれを含み得る、干渉フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、互いに反対側にある第１の主面及び第２の主面を有する第１の層２６０は、第１の主面上のマイクロレンズのアレイ２５０を含み、第２の層２８８は、ピンホール（例えば、光学的に実質的に不透明な材料内のピンホール又は波長選択フィルタ内のピンホール）のアレイ２８０を含むピンホールマスク２８９を含み、ピンホールのアレイ２８０内の各ピンホールは、マイクロレンズのアレイ２５０内の対応するマイクロレンズから光を受光するように配置される。波長選択フィルタ２１０は、フィルタ２１０がマイクロレンズのアレイ２５０及びピンホールのアレイ２８０と光学的に連通するような、光学要素２００内の他の場所に配置されてもよい。２つの物体に適用される「光学的に連通する」という用語は、光学的方法（例えば、反射、回折、屈折）を用いて、直接に又は間接的に、のいずれかで、一方から他方に光を透過できることを意味する。いくつかの実施形態では、干渉フィルタであり得る又はそれを含み得る、フィルタ２１０は、第１の層２６０及び第２の層２６８の少なくとも一方に隣接して配置され、所定の波長域に沿って延びるとともに可視又は近赤外波長域内の長波長帯域端波長（例えば、長波長帯域端波長は、４００ｎｍ〜２５００ｎｍの範囲内、５００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内、又は６００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内であり得る）を有する、垂直入射における通過帯域を有する。好適な干渉フィルタとしては、交互する無機層、交互する有機層（例えば、等方性若しくは複屈折ポリマー多層光学フィルム）、又は交互する有機層及び無機層が挙げられ得る。
【００２５】
いくつかの実施形態では、光学要素は、互いに直接隣接し得る又は１つ以上の層によって隔てられ得る、２つ以上の構成要素を含む波長選択フィルタを含む。例えば、波長選択フィルタは、光吸収層と、吸収層に直接隣接し得る又は１つ以上の層によって隔てられ得る、多層光学フィルムとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の層２６０は光吸収層であり、いくつかの実施形態では、光吸収層は、第１の層２６０とは反対側でマイクロレンズのアレイに隣接して配置された追加の層である。多層光学フィルムは、吸収層に隣接して配置されてもよく、及び／又は第１の層２６０のいずれの側に配置されてもよい。
【００２６】
図３は、第１の主面３６２及び第２の主面３６４を有する第１の層３６０であって、第１の主面がマイクロレンズのアレイ３５０を含む、第１の層と、第２の層３８８内のピンホールのアレイ３８０と、いくつかの実施形態では任意選択的に省略される第３の層３２３とを含む、光学要素３００の概略断面図である。光学要素３００は、第３の層３２３の追加を除いて、光学要素１００に相当し得る。光学要素２００について記載したような波長選択フィルタが含まれてもよい。第３の層３２３は、互いに反対側にある第１の主面３２４及び第２の主面３２５を有する。第３の層３２３の第１の主面３２４は、第１の層３６０の第１の主面３６２に配置される。第３の層３２３の第２の主面３２５ではなく第１の主面３２４が、第１の層３６０の第１の主面３６２に実質的に合致する形状を有する。いくつかの実施形態では、第１の層３６０又は任意選択的な第３の層３２３の少なくとも一方は、所定の第１の波長域内の垂直入射光に対する吸光度が少なくとも５０％、少なくとも６０％、又は少なくとも７０％である吸収帯域をもたらす、層全体に分散した波長選択性の吸収材料（例えば、染料、顔料、又はそれらの組み合わせ）を含む。所定の第１の波長域は、所与の用途において好適な任意の範囲であってもよく、又は、可視及び／若しくは近赤外及び／若しくは近紫外波長を含んでもよい。いくつかの実施形態では、任意選択的な第３の層３２３が含まれ、第１の層３６０及び第３の層３２３はそれぞれ、波長選択性の吸収材料を含む。いくつかの実施形態では、第１の層３６０ではなく第３の層３２３が、波長選択性の吸収材料を含む。いくつかの実施形態では、第３の層３２３ではなく第１の層３６０が、波長選択性の吸収材料を含む。
【００２７】
図４は、マイクロレンズのアレイ４５０を含む主面４６２を有する第１の層４６０と、第２の層４８８内のピンホールのアレイ４８０と、第３の層４２３と、第１の層４６０とは反対側で第３の層４３４に配置された接着剤層（例えば、光学的に透明な接着剤層）と、第２の層４８８に配置された光学フィルタ４１０（例えば、波長選択フィルタ）と、光学フィルタ４１０に配置されたバリア層４６６とを含む、光学要素４００の概略断面図である。要素４８０、４８８、４６０、４５０、４２４、４２５、４６２、及び４２３はそれぞれ、要素３８０、３８８、３６０、３５０、３２４、３２５、３６２、及び３２３について記載したものと同じであってもよい。バリア層４６６は、好適な任意の種類のバリア層とすることができる。例示的なバリア層については、本明細書の他の箇所に更に記載する。いくつかの実施形態では、第３の層４２３は、屈折率が１．３以下（例えば、１．１〜１．３の範囲内）である低屈折率層であり、第１の層４６０の第１の主面４６２に配置され、第１の主面４６２に実質的に合致する主面４２４を有する。屈折率は、特に指定しない限り、６３３ｎｍでの屈折率を指す。屈折率が１．３以下である層は、例えば、国際公開第２０１３／００１１６０８号（Ｗｏｌｋら）及び同第２０１３／０２３５６１４号（Ｗｏｌｋら）に記載されているようなナノボイド層であってもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、光学フィルタ４１０は、２つのフィルタ４１２及び４１４を含み、２つのフィルタ４１２及び４１４の一方は吸収フィルタであり、他方は干渉フィルタ（例えば、交互する干渉層を有する多層光学フィルム）である。吸収フィルタは典型的に、入射角によって実質的にシフトしない吸収帯域を有するが、干渉フィルタは典型的に、入射角の増加によってシフトする透過帯域及び／又は反射帯域を有する。吸収フィルタと干渉フィルタの組み合わせを利用することで、フィルタの帯域端の相対的なシフトにより、クロストーク（１つのマイクロレンズから異なるマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールに入射する光）の低減をもたらすことができる。多層光学フィルムの干渉フィルタ及び吸収光学フィルタを使用する光学フィルタについては、国際公開第２０１８／０１３３６３号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）及び同第２０１７／２１３９１１号（Ｗｈｅａｔｌｅｙら）に記載されている。
【００２９】
図５は、交互する第１の層５０４及び第２の層５０６を含む干渉フィルタ５１０の概略断面図である。いくつかの実施形態では、干渉フィルタ５１０は多層光学フィルムであり、交互する第１の層５０４及び第２の層５０６は、交互するポリマー層であり、第１の層５０４及び第２の層５０６の少なくとも一方は、配向された複屈折ポリマー層である。いくつかの実施形態では、干渉フィルタ５１０は、波長選択性のミラー又は反射型偏光子である。そのようなポリマーフィルタ（例えば、ミラー又は反射型偏光子）については、例えば、米国特許第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａら）、同第５，９６２，１１４号（Ｊｏｎｚａら）、同第５，９６５，２４７号（Ｊｏｎｚａら）、同第６，９３９，４９９号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）、同第６，９１６，４４０号（Ｊａｃｋｓｏｎら）、同第６，９４９，２１２号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）、及び同第６，９３６，２０９号（Ｊａｃｋｓｏｎら）に全般的に記載されている。要約すると、ポリマー多層光学フィルムは、交互する複数のポリマー層（例えば数百層）を共押出し、偏光子の場合には、（直線形又は放物形の幅出機において）押出したフィルムを一軸又は実質的に一軸に延伸してフィルムを配向させることによって、又はミラーの場合には、フィルムを二軸延伸して配向させることによって作ることができる。
【００３０】
多層光学フィルムは、交互する干渉層を保護するために、外面にスキン層を含むことができる。いくつかの実施形態では、例えば、吸収フィルタを提供するために、スキン層に吸収性の染料及び／又は顔料が含まれる。他の実施形態では、吸収層は、別個に形成され、多層光学フィルムに取り付けられるか、又は光学要素を通る光路内の他の場所に配置される。
【００３１】
図６Ａは、長波長帯域端波長λ１を有する吸収帯域６９４、及び通過帯域又は透過帯域６９６を有する吸収フィルタと、長波長帯域端λ２を有する通過帯域又は透過帯域６９０、及び反射帯域６９２を有する多層光学フィルムとについての、垂直入射における透過率対波長の概略プロットである。長波長帯域端は、より低い波長の短波長帯域端又は左側の帯域端も有し得る、帯域のより長い波長帯域端又は右側の帯域端である。図６Ｂは、図６Ａの吸収フィルタ及び多層光学フィルムについての斜め入射角（例えば、垂直に対して４５度又は６０度）での透過率対波長の概略プロットである。吸収帯域６９４の長波長帯域端は、依然として波長λ１であるが、透過帯域６９０の長波長帯域端は、λ２からλ３にシフトしている。いくつかの実施形態では、吸収帯域６９４の長波長帯域端λ１は、垂直入射における通過帯域６９０の長波長帯域端λ２とは、２００ｎｍ以下だけ異なる（すなわち、｜λ１−λ２｜２００ｎｍ）。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの斜め入射角について、λ３＜λ１である。いくつかの実施形態では、多層光学フィルムは、直交偏光状態ではなく、１つの偏光状態について反射帯域６９２を有する。他の実施形態では、多層光学フィルムは、直交する２つの偏光状態のそれぞれについて反射帯域６９２を有する。
【００３２】
いくつかの実施形態では、光学アセンブリは、本明細書の光学要素を含み、光学要素と光学的に連通している光源を更に含む。例えば、図１２では、ディスプレイ１２９０及び光学要素１２００は、ディスプレイ１２９０が光源であるか又は光源を含む、光学アセンブリと見なされてもよい。別の例として、図１１の光学要素１１００を有する光源１１０２は、光学アセンブリと見なすことができる。図６Ｃは、垂直入射における多層光学フィルムの透過率に重ね合わされた光源の発光スペクトル６９８を概略的に示す。いくつかの実施形態では、発光スペクトルは、垂直入射における多層光学フィルムの通過帯域の長波長帯域端波長λ２とは２００ｎｍ以下だけ異なる短波長帯域端波長λ０を有する（すなわち、｜λ０−λ２｜２００ｎｍ）。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの斜め入射角について、λ３＜λ０である。いくつかの実施形態では、光源の発光スペクトル６９８は、長波長帯域端波長λ４を有する。いくつかの実施形態では、λ４−λ０は、１００ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、又は１０ｎｍ〜４５ｎｍの範囲内である。いくつかの実施形態では、光源は、半値全幅がλ４−λ０である発光スペクトルを有する。
【００３３】
関連する量（例えば、透過率、反射率、吸光度、発光）が帯域端の両側にあるそのベースライン値の中間にある波長を帯域端波長とすることができる。
【００３４】
光学要素は、光学要素を通る光路内に好適な任意の数のマイクロレンズのアレイを含んでもよい。いくつかの実施形態では、光学要素は、第１のマイクロレンズのアレイのみを含む。他の実施形態では、光学要素は、複数のマイクロレンズのアレイを含み、かつ複数のマイクロレンズのアレイ内の各マイクロレンズのアレイと位置合わせされている、ピンホールのアレイとを含む。いくつかの実施形態では、複数のマイクロレンズのアレイは、第１のマイクロレンズのアレイ及び第２のマイクロレンズのアレイを含み、第１のマイクロレンズのアレイと第２のマイクロレンズのアレイとの間にピンホールのアレイが配置される。
【００３５】
図７は、第１のマイクロレンズのアレイ７５０を含む第１のマイクロレンズ層７６０と、第２のマイクロレンズのアレイ７５７を含む第２のマイクロレンズ層７６７と、ピンホールのアレイ７８０を含むピンホールマスク７８８とを含む、光学要素７００の概略断面図である。ピンホールマスク７８８は、第１のマイクロレンズ層７６０と第２のマイクロレンズ層７５７との間に配置される。ピンホールマスク７８８は、実質的に不透明な材料の層を含んでもよく、又は本明細書の他の箇所に更に記載するような波長選択層を含んでもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、第１のマイクロレンズのアレイ内の各マイクロレンズは、第１の焦点距離ｆ１を有し、第２のマイクロレンズのアレイ内の各マイクロレンズは、第２の焦点距離ｆ２を有する。いくつかの実施形態では、ｆ２は、ｆ１に実質的に等しい（例えば、５％以内）。いくつかの実施形態では、ｆ２は、ｆ１とは異なる（例えば、５％超又は１０％超異なる）。
【００３７】
いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイ内の各マイクロレンズは、ピンホールのアレイ内の対応するピンホール（例えば、ピンホール内又はピンホールの上部若しくは下部）に焦点を有する。いくつかの実施形態では、第１のマイクロレンズのアレイ及び第２のマイクロレンズのアレイが含まれ、第１のマイクロレンズのアレイ及び第２のマイクロレンズのアレイのそれぞれ内の各マイクロレンズは、ピンホールのアレイ内の対応するピンホールに焦点を有する。例えば、ｆ１とｆ２は同じであってもよく、マイクロレンズ層７６０及び７６７の厚さは同じであってもよく、又は、各レンズが対応するピンホールに焦点を有するように、ｆ２はｆ１よりも大きくてもよく、層７６７の厚さは層７６０の厚さよりも大きくてもよい。
【００３８】
光学要素７００は、本明細書の他の箇所に更に記載するような波長選択性の光学フィルタを含んでもよい。光学フィルタは、光路内の任意の場所に含めることができる。例えば、（例えば、マイクロレンズのアレイ７５０又は７５７のいずれかに隣接して）外側主面に配置することができ、又は光学フィルタは第１のマイクロレンズ層７６０と第２のマイクロレンズ層７６７との間に配置することができる。いくつかの実施形態では、光学フィルタは、２つ以上のフィルタ（例えば、吸収フィルタ及び干渉フィルタ）を含む。２つ以上のフィルタは、互いに直接隣接することができ、又は光路内の異なる場所に（例えば、一方が一方のマイクロレンズのアレイに隣接し、他方が他方のマイクロレンズのアレイに隣接するか、又は２つのマイクロレンズ層の間にある）配置することができる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイとピンホールのアレイは、アレイ７５０内のマイクロレンズの光軸と、アレイ７５７内のマイクロレンズの光軸が、互いに一致し、ピンホールのアレイ７８０内の対応するピンホールを通過する状態に位置合わせされる。いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイとピンホールのアレイは、光学要素７００が斜めに入射する光（光学要素７００の主面（例えば、ピンホールマスク７８８の平面）に対して斜めの方向に沿って光学要素７００に入射する光）を透過させるべく適合されるように、ずらして位置合わせされる。
【００４０】
ピンホールのアレイ内の各ピンホールが、マイクロレンズのアレイ内の対応するマイクロレンズからの（例えば、一定方向からマイクロレンズに入射する）光を受光するように配置される場合、ピンホールのアレイはマイクロレンズのアレイと位置合わせされていると見なすことができる。いくつかの実施形態では、一定方向からの光は、マイクロレンズのアレイ内の各マイクロレンズによって主にピンホールのアレイ内の対応するピンホールに向けられる（例えば、マイクロレンズに入射する光の５０％超又は７０％超が、マイクロレンズの表面とピンホールマスクとの間の任意選択的ないかなる吸収材料によっても吸収されずに、対応するピンホールへと透過される）。いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイ内の各レンズは光軸を有し、ピンホールのアレイ内の各ピンホールは、対応するマイクロレンズの光軸に沿って配置される。いくつかの実施形態では、各マイクロレンズは、（例えば、マイクロレンズの中心を通る光軸を中心に）対称であり、各ピンホールはマイクロレンズの中心の直下に配置される。いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイは、第１の周期格子に配置され、ピンホールのアレイは、第１の周期格子と同じ対称性、ピッチ及び向きを有する第２の周期格子に配置される。いくつかの実施形態では、第２の周期格子は、所定の方向に沿って所定の一定距離だけ第１の周期格子から横方向にずらされる。
【００４１】
図８は、マイクロレンズのアレイ８５０及びピンホールのアレイ８８０を含む光学要素８００の概略断面図である。光８０５は、所定の一定方向８０９に沿ってマイクロレンズのアレイ８５０に入射する。マイクロレンズのアレイ８５０内の各マイクロレンズ８５１は、主にピンホールのアレイ８８０内の対応するピンホール８８１に光８０５を向ける。ピンホールのアレイ８８０内の各ピンホールは、マイクロレンズのアレイ８５０内のマイクロレンズと位置合わせされる。ピンホール８８０は、マイクロレンズ８５０の中心から横方向に一定距離だけずらされる。いくつかの実施形態では、マイクロレンズ８５０は対称レンズである。
【００４２】
図９は、非対称マイクロレンズのアレイ９５０及びピンホールのアレイ９８０を含む光学要素９００の概略断面図である。光９０５は、所定の一定方向９０９に沿ってマイクロレンズのアレイ９５０に入射する。マイクロレンズのアレイ９５０内の各マイクロレンズ９５１は、主にピンホールのアレイ９８０内の対応するピンホール９８１に光９０５を向ける。ピンホールのアレイ９８０内の各ピンホールは、マイクロレンズのアレイ９５０内のマイクロレンズと位置合わせされる。ピンホール９８０は、マイクロレンズ９５０の中心の直下に配置されてもよい。
【００４３】
図１０は、マイクロレンズのアレイ１０５０及びピンホールのアレイ１０８０を含む光学要素１０００の概略断面図である。光１００５は、所定の一定方向１００９に沿ってマイクロレンズのアレイ１０５０に入射する（例えば、垂直入射する）。マイクロレンズのアレイ１０５０内の各マイクロレンズ１０５１は、主にピンホールのアレイ１０８０内の対応するピンホール１０８１に光１００５を向ける。ピンホールのアレイ１０８０内の各ピンホールは、マイクロレンズのアレイ１０５０内のマイクロレンズと位置合わせされる。ピンホール１０８０は、マイクロレンズ１０５０の中心から横方向に一定距離だけずらされてもよく、マイクロレンズ１０５０は非対称レンズであってもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、電子デバイスは、光学センサと、光学センサに隣接して配置された、本明細書の光学要素とを含む。図１１は、センサ１１９９と、光学要素１１００とを含む電子デバイスであって、光学要素が、マイクロレンズのアレイ１１５０を含む主面を有する第１の層１１６０と、（例えば、光学的に実質的に不透明な材料内又は波長選択層内の）ピンホールのアレイ１１８０を含むピンホールマスク層である第２の層１１８８と、光学フィルタ１１１０とを含む、電子デバイス１１０１の概略断面図である。ピンホールのアレイ１１８０内の各ピンホールは、マイクロレンズのアレイ１１５０内の対応するマイクロレンズから光を受光するように配置される。光学フィルタ１１１０は、本明細書の他の箇所に更に記載するように、所定の波長域に沿って延びるとともに可視又は近赤外波長域内の垂直入射における長波長帯域端波長を有する通過帯域を有する多層光学フィルムであってもよい。光学フィルタは、例えば接着剤層によって、第２の層１１８８に取り付けられてもよく、及び／又は、例えば接着剤層によって、センサ１１９９に取り付けられてもよい。
【００４５】
センサ１１９９にほぼ垂直（例えば、図１１に示すｘ−ｙ−ｚ座標系を基準とするｘ−ｙ平面にほぼ垂直）な方向でデバイス１１０１に入射する光線１１０５は、マイクロレンズ、対応するピンホール、及びフィルタ１１１０を通ってセンサ１１９９へと透過される。デバイス１１０１に斜めに入射する光線１１０７は、第２の層１１８８によって遮断される。光線１１０７よりも大きな入射角（ｚ方向に対する角度）でデバイス１１０１に入射する光線１１０８は、マイクロレンズを通って、隣接するマイクロレンズと位置合わせされたピンホールを通過し、フィルタ１１１０によって遮断される。いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイ１１５０は、例えば、接着剤層に埋め込まれ、これにより、マイクロレンズにわたる屈折率コントラストが低減し、このことは、光線１１０８などの光線が、光学フィルタ１１１０又は光学要素１１００の別の波長選択層によって遮断されなければ多くの用途にとっての問題となる。光線１１０８は、入射角θでフィルタ１１１０に入射する。いくつかの実施形態では、フィルタ１１１０は、入射角θの場合に光線１１０８が通過帯域の外側となり遮断される十分に小さな波長にシフトする長波長帯域端波長を有する通過帯域を有する干渉フィルタを含む。
【００４６】
いくつかの実施形態では、デバイス１１０１は、少なくとも１つの光源又は少なくとも１つの光源アレイを更に含む。光源は、例えば、１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）、１つ以上のレーザ、又は１つ以上のレーザダイオード（例えば、垂直共振器面発光レーザ（vertical cavity surface emitting laser；ＶＣＳＥＬ））を含んでもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの光源は第１の光源１１０２を含む。いくつかの実施形態では、光源１１０２は、例えば、半値全幅が１００ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、又は１０ｎｍ〜４５ｎｍの範囲内である発光スペクトルを有する。いくつかの実施形態では、光源１１０２は、少なくとも部分的にコリメートされる。少なくとも部分的にコリメートされた光源を利用することで、例えば、クロストーク（１つのマイクロレンズから異なるマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールに入射する光）の低減をもたらすことができる。
【００４７】
デバイス１１０１は、様々な異なる用途において使用することができる。例えば、光学センサを利用する生体測定、生体分析、及び分子分析デバイスが、当該技術分野において知られており、本明細書の光学要素は、そのようなデバイスに使用することができる。いくつかの実施形態では、デバイス１１０１は、（例えば、指紋を検出する）生体認証デバイス、（例えば、ヘモグロビン濃度を光学的に決定する）生体分析デバイス、及び／又は（例えば、血糖値を光学的に決定する）分子分析デバイスである。
【００４８】
いくつかの実施形態では、電子デバイス１１０１は、ディスプレイと光学センサ１１９９との間に配置された光学要素１１００を有するディスプレイを更に含む。
【００４９】
図１２は、ディスプレイ又はディスプレイパネル１２９０と、光学センサ１２９９と、ディスプレイパネル１２９０と光学センサ１２９９との間に配置された光学要素１２００とを含む、電子ディスプレイデバイス１２０１の概略図である。光学要素１２００は、本明細書の任意の光学要素であってもよい。ディスプレイパネル１２９０は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル又は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイパネルであってもよい。ディスプレイパネル１２９０は、少なくとも一部の光をディスプレイパネル１２９０を通して光学センサ１２９９へと透過できる半透明ディスプレイパネルであってもよい。いくつかの実施形態では、光学センサ１２９９は、指紋を検出するように構成され、電子ディスプレイデバイス１２０１は、検出された指紋が権限を付与されたユーザの指紋と一致するかどうかを判定するように構成される。
【００５０】
いくつかの実施形態では、光学要素は、クロストークを低減させる光学フィルタを含む。いくつかの実施形態では、光学的に透明な接着剤層にマイクロレンズアレイを埋め込んでもよく、マイクロレンズにわたる屈折率コントラストの低減から生じるクロストークを低減させるために光学フィルタを使用してもよい。他の実施形態では、マイクロレンズ層には、隣接層に接合されたときにマイクロレンズ層に隣接して空隙を設ける追加の構造が含まれてもよい。この場合、空隙により、低いクロストークが実現され得る。いくつかの実施形態では、クロストークを更に低減させるために光学フィルタが含まれる。
【００５１】
図１３Ａは、互いに反対側にある第１の主面１３６２及び第２の主面１３６４ａを有する層１３６０ａを含む光学要素１３００ａの概略断面図である。第１の主面１３６２は、マイクロレンズのアレイ１３５０及びポストのアレイ１３５５を含む。マイクロレンズのアレイ１３５０内の各マイクロレンズは、第２の主面１３６４ａに対して凹んでいる。ポストのアレイ１３５５内の少なくとも大半のポストのうちの各ポスト１３５７は、マイクロレンズのアレイ１３５０内の２つ以上の隣接するマイクロレンズ１３５１と１３５２との間に配置され、第２の主面１３６４ａから離れる方向（例えば、図１３Ａに示すｘ−ｙ−ｚ座標系を基準とするｚ方向）で、２つ以上の隣接するマイクロレンズ１３５１及び１３５２の上方に延びる。例えば、ポストのアレイ１３５５内の全てのポスト又はマイクロレンズのアレイ１３５０のコーナー付近のポストを除く全てのポストは、マイクロレンズのアレイ１３５０内の２つ以上の隣接するマイクロレンズの間に配置されてもよい。
【００５２】
いくつかの実施形態では、層１３６０ａはモノリシック層である。他の実施形態では、ポスト１３５５は、印刷されたポストの層及びマイクロレンズ層が層１３６０ａの副層となるように、マイクロレンズ層に印刷される。
【００５３】
いくつかの実施形態では、ポストのアレイ１３５５は、光学要素１３００ａに斜めに入射する光を実質的に発散、拡散、反射、又は吸収するように適合される。このことは、例えば、印刷されたポストに拡散性粒子を加えることにより、又はポストの形状（例えば、側面の曲率）を適切に選択することにより、又はポストにコーティング（例えば、反射コーティング）を適用することにより、実現することができる。このことは、隣接するマイクロレンズの間のクロストークの低減をもたらすことができる。例えば、斜めに入射する光線１３０３が、ポストを通り、かつ第１のマイクロレンズを通って、隣接するマイクロレンズと位置合わせされている、ピンホールマスク内のピンホールへと透過される場合がある（例えば、図１３Ｂを参照）。ポストが斜めに入射する光を実質的に発散、拡散、反射、又は吸収する場合、このクロストークを実質的に低減させることができる。このことは、ポストのアレイ１３５５内のポストによって拡散されることにより潜在的なクロストークを低減させる光線１３０８について概略的に示されている。
【００５４】
ポストは、隣接層がマイクロレンズに接触しないように、隣接層に取り付けるためにマイクロレンズを越えて突出する任意の物体とすることができる。ポストは、円柱形ポストとすることができ、又は非円形断面（例えば、長方形、正方形、楕円形、又は三角形の断面）を有することができる。ポストは、一定の断面を有することができ、又は、断面は、厚さ方向に変化することができる（例えば、ポストは、ポストの上部付近でより薄くなるようにテーパ状にすることができる）。ポストは、光学分離構造と呼ばれることがある。いくつかの実施形態では、ポスト又は光学分離構造は、テーパ状の楕円形断面を有する。例えば、光学分離構造は、「Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  Ａｓｓｅｍｂｌｉｅｓ」と題する２０１８年１月８日に出願された米国仮特許出願第６２／６１４７０９号に記載された光学分離構造の形状寸法のいずれかを有することができる。いくつかの実施形態では、ポストは、マイクロレンズのアレイのベースから延びる。いくつかの実施形態では、少なくとも一部のポストは、少なくとも一部のマイクロレンズの上部に配置される。
【００５５】
図１３Ｂは、光学要素１３００ａを含み、層１３６０ｂを更に含む、光学要素１３００ｂの概略断面図である。層１３６０ａ及び１３６０ｂは、第１の主面１３６２及び反対側の第２の主面１３６４ｂを有する第１の層を共に画定する。光学要素１３００ｂは、第２の主面１３６４ｂに配置された第２の層１３８８を更に含む。第２の層１３８８もまた、第２の主面１３６４ａに間接的に配置される。
【００５６】
第２の層１３８８は、本明細書の他の箇所に更に記載するようなピンホールのアレイ１３８０を含む。光学要素１３００ｂは、第１の主面１３６２に隣接する接着剤層１３４３を更に含む。各ポスト１３５５は、接着剤層１３４３に少なくとも部分的に進入し、各マイクロレンズ１３５０は、空隙１３４４によって接着剤層１３４３から完全に隔てられる。図示した実施形態では、接着剤層１３４３は、ディスプレイ１３９０に取り付けられる。
【００５７】
光学要素１３００ｂは、光学フィルタと、本明細書の他の箇所に更に記載するような追加のマイクロレンズのアレイとを更に含んでもよい。
【００５８】
マイクロレンズのアレイと、含まれる場合のポストは、好適な任意の形状寸法を有することができる。アレイは、規則的（例えば、正方格子又は六方格子）であってもよく、不規則（例えば、ランダム又は擬似ランダム）であってもよい。図１４は、正方格子に配置されたマイクロレンズのアレイ１４５０を含む光学要素１４００の概略上面図である。図１５は、正方格子に配置されたマイクロレンズのアレイ１５５０と、正方格子に配置されたポストのアレイ１５５５とを含む、光学要素１５００の概略上面図である。図１６は、六方格子に配置されたマイクロレンズのアレイ１６５０の一部分、及び六方格子に配置されたポストのアレイ１６５５の一部分の概略上面図である。擬似ランダムなマイクロレンズのアレイの例としては、一連の制約条件（例えば、隣接するマイクロレンズの間の指定された最小及び／若しくは最大中心間距離）を満たすランダムな場所にあるマイクロレンズ、又は（例えば、５０マイクロメートル〜１００マイクロメートルの繰り返し距離を有する）繰り返し単位セル内のランダムな場所にあるマイクロレンズが挙げられる。いくつかの実施形態では、不規則なアレイは、モアレ及び／又は望ましくない回折を低減させるのに有用である。
【００５９】
本明細書に記載する実施形態のいずれかに使用されるピンホールは、好適な任意の形状を有することができる。いくつかの実施形態では、ピンホールのアレイは、楕円形ピンホール、円形ピンホール、長方形ピンホール、正方形ピンホール、三角形ピンホール、及び不規則ピンホールのうちの少なくとも１つを含む。ピンホールのアレイは、これらのピンホール形状の任意の組み合わせであってもよい。図１７Ａ〜図１７Ｄは、ピンホール１７８０ａ〜１７８０ｄの概略上面図である。ピンホール１７８０ａは、円形ピンホール（円は楕円の特殊な場合である）であり得る又は短軸よりも長い長軸を有し得る、楕円形ピンホールであり、ピンホール１７８０ｂは、正方形ピンホール（正方形は長方形の特殊な場合である）であり得る又は幅よりも大きな長さを有し得る、長方形ピンホールであり、ピンホール１７８０ｃは三角形ピンホールであり、ピンホール１７８０ｄは不規則ピンホールである。
【００６０】
本明細書に記載する実施形態のいずれかに使用されるマイクロレンズは、好適な任意の種類のマイクロレンズとすることができる。いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイは、屈折レンズ、回折レンズ、メタレンズ（例えば、ナノ構造を用いて光を集束させる面）、フレネルレンズ、球面レンズ、非球面レンズ、対称レンズ（例えば、光軸を中心として回転対称）、非対称レンズ（例えば、光軸を中心として回転対称ではない）、又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。例えば、図１８Ａは、フレネルレンズ１８５０ａの概略上面図であり、図１８Ｂは、メタレンズ１８５０ｂの概略上面図である。
【００６１】
本明細書の光学要素のいずれかは、図４に示されるバリア層４６６などのバリア層を含むことができる。バリア層は、最も外側の主面に含まれてもよく、光学要素がＯＬＥＤディスプレイなどの湿気又は酸素に敏感なデバイスに取り付けられるときに、バリアがデバイスを保護するのに役立つように含まれてもよい。バリア層は、好適な任意の種類のバリア層とすることができる。有用なバリア層については、例えば、米国特許第６，２１８，００４号（Ｓｈａｗら）、同第７，１８６，４６５号（Ｂｒｉｇｈｔ）、及び同第１０，１９９，６０３号（Ｐｉｅｐｅｒら）に記載されている。いくつかの実施形態では、バリア層は、（例えば、欠陥を生じることなく無機層を堆積させ得る平滑面をもたらす）平滑化ポリマー層と、平滑化ポリマー層に配置された無機層と、無機層に配置されたポリマー保護層とを含む。いくつかの実施形態では、バリア層は、複数の無機層及びポリマー保護層を含む。
【００６２】
図１９は、例えば光学フィルタであってもよい層１９１０に配置され、例えばバリア層４６６に相当し得る、バリア層１９６６の概略図である。バリア層１９６６は、平滑化ポリマー層１９６１と、平滑化ポリマー層１９６１に配置された無機層１９６３ａと、無機層１９６３ａに配置されたポリマー保護層１９６５ａとを含む。図示した実施形態では、バリア層１９６６は、複数の無機層１９６３ａ及び１９６３ｂと、複数のポリマー保護層１９６５ａ及び１９６５ｂとを含む。
【００６３】
いくつかの実施形態では、光学要素は、ピンホールのアレイを含む波長選択フィルタを含み、波長選択フィルタはポリマー多層光学フィルムであり、ピンホールのアレイは光学式ピンホールのアレイである。いくつかの実施形態では、多層光学フィルムは、光学式ピンホールにわたって連続して延び、光学フィルムの隣接領域に対して光学式ピンホールにおける複屈折が低減されている。
【００６４】
図２０は、第１のマイクロレンズのアレイ２０５０と、波長選択層２０８８とを含む光学要素２０００であって、波長選択層２０８８は、波長選択層２０８８内の又は波長選択層２０８８を通るピンホールのアレイを含み、ピンホールのアレイ２０８８内の各ピンホールが、第１のマイクロレンズのアレイ２０５０内のマイクロレンズと位置合わせされている、光学要素２０００の概略断面図である。第１の層２０６０は、互いに反対側にある第１の主面２０６２及び第２の主面２０６４を含み、第１の主面２０６２は、第１のマイクロレンズのアレイ２０５０を含む。図示した実施形態では、波長選択層２０８８は多層光学フィルムである。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの偏光状態について、隣接するピンホールの間の波長選択層の領域は、所定の第１の波長域内の垂直入射光の少なくとも６０％を透過させ、所定の第２の波長域内の垂直入射光の少なくとも６０％を遮断する。ほぼ垂直に入射する光線２００５は、マイクロレンズ及びピンホールを通って透過され、斜めに入射する光線２００７は、波長選択層２０８８によって反射される。
【００６５】
いくつかの実施形態では、ピンホール２０８０の少なくとも大半（例えば、ピンホール２０８０の全て）は、光学式ピンホールである。いくつかの実施形態では、波長選択層２０８８は複屈折多層光学フィルムであり、光学式ピンホールは、例えば米国特許第９，５７５，２３３号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）に全般的に記載されているように、フィルム内の複屈折を低減させることによって形成され、多層光学フィルムは、ピンホールの少なくとも大半にわたって連続している。他の実施形態では、ピンホール２０８０の少なくとも大半（例えば、ピンホール２０８０の全て）は、物理的ピンホールである。
【００６６】
波長選択層２０８８は、第２の主面２０６４に配置される。吸収材料であり得る任意選択的な介在層２０１１が、波長選択層２０８８と第２の主面２０６４との間に配置される。いくつかの実施形態では、任意選択的な介在層２０１１は、ピンホール２０８０を形成するために使用されるレーザによる熱の吸収を向上させるために、波長選択層２０８８に適用されるか、又は第２の主面２０６４に適用される吸収性オーバーコートである。
【００６７】
いくつかの実施形態では、光学要素２００を作製する方法は、互いに反対側にある第１の主面２０６２及び第２の主面２０６４を有する第１の層２０６０を提供することであって、第１の主面２０６２が第１のマイクロレンズのアレイ２０５０を含む、提供することと、波長選択層２０８８を第２の主面に（直接又は間接的に）取り付けることと、第１のマイクロレンズのアレイを通じて波長選択層を（例えばレーザで）照射してピンホールのアレイを形成することと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、第１の層２０６０の第２の主面２０６４と波長選択層２０８８との間に吸収材料（例えば、吸収性オーバーコート）を配置することを更に含む。いくつかの実施形態では、照射工程は、波長選択層を実質的に除去しない。いくつかの実施形態では、このことは、波長選択層がピンホール２０８０にわたって連続している光学式ピンホール２０８０をもたらす。
【００６８】
いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイ、ピンホールのアレイ、又は波長選択フィルタ（例えば、多層光学フィルム）のうちの少なくとも１つは、空間的に変化する。空間的に変化するという用語は、例えば、マイクロレンズの形状による微視的な変化とは異なる、マイクロレンズの直径よりも実質的に大きな長さスケールでの光学特性の空間変化を指す。いくつかの実施形態では、空間的に変化する量は、光学特性の平均値が主面の第１の領域及び第２の領域で異なるように、光学要素の主面（例えば、図２１に示すｘ−ｙ平面）で変化し、第１の領域及び第２の領域がそれぞれ、第１の領域及び第２の領域それぞれにおけるマイクロレンズの平均直径よりも少なくとも５倍大きい。図２１は、第１の領域２１９１及び第２の領域２１９２を含む光学要素２１００の概略上面図である。いくつかの実施形態では、マイクロレンズのアレイ、ピンホールのアレイ、又は波長選択フィルタ（例えば、多層光学フィルム）のうちの少なくとも１つが、第１の領域２１９１と第２の領域２１９２で異なる。例えば、第１の領域２１９１のマイクロレンズ及びピンホールは、第１の領域に入射する光を第１の方向に沿って透過させるように配置されてもよく、第２の領域２１９２のマイクロレンズ及びピンホールは、第２の領域に入射する光を異なる第２の方向に沿って透過させるように配置されてもよい。例えば、第１の領域２１９１は、断面において図９及び図１０のいずれか一方のようであってもよく、第２の領域２１９２は、断面において図９及び図１０のいずれか他方のようであってもよい。いくつかの実施形態では、光学要素２１００は、空間的に変化する多層光学フィルムを含む。空間的に変化する多層光学フィルムは、例えば米国特許第９，５７５，２３３号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）に記載されているように調製することができる。
【００６９】
空間的に変化する光学要素は、例えばセンサ用途において有用である。いくつかの実施形態では、電子デバイスは、センサ、光源、及び光学要素を含み、外部光は、光学要素の１つの領域では第１の方向に沿って光学要素を通ってセンサへと透過されてもよく、光学要素の別の領域では、第１の方向と平行ではない第２の方向に沿って光源から光学要素を通って透過されてもよい。マイクロレンズ及びピンホールは、異なる第１の方向及び第２の方向のための所望の光学部品を設けるために、２つの領域で異なるように配置されてもよい。
【００７０】
いくつかの実施形態では、ピンホールのアレイを含むピンホールマスクのいずれか、又はピンホールのアレイを含む第２の層のいずれかについて、ピンホールマスク又は第２の層は、スペーサ層（及び任意選択的な離れた追加のマスク層）によって隔てられた第１のマスク層及び第２のマスク層を含むことができ、ピンホールのアレイ内の各ピンホールは、第１のマスク層内の第１のピンホールと、第１のピンホールと位置合わせされた（任意選択的な追加のマスク層が含まれる場合、任意選択的な離れた追加のマスク層のピンホールとも位置合わせされた）第２のマスク層内の第２のピンホールとを含む。このことは、スペーサ層２２７７によって隔てられた第１のマスク層２２８９ａ及び第２のマスク層２２８９ｂを含む、第２の層又はピンホールマスク２２８９の概略図である図２２に概略的に示されている。ピンホールのアレイ内の各ピンホール２２８０は、第１のマスク層２２８９ａ内の第１のピンホール２２８０ａと、第１のピンホール２２８０ａと位置合わせされた第２のマスク層２２８９ｂ内の第２のピンホール２２８０ｂとを含む。例えば、（例えば、スペーサ層２２７７の主面に垂直な）所定の方向に沿った直線が、第１のピンホール２２８０ａ及び第２のピンホール２２８０ｂを通過し、結果として、図示した実施形態では、ピンホールのアレイ２２８０が、垂直入射光２２０５を透過させるように適合される。
【００７１】
離れた第１のマスク層２２８９ａ及び第２のマスク層２２８９ｂを使用することで、クロストークの低減の向上がもたらされることが分かっている。例えば、図１１の第２の層１１８８を第２の層又はピンホールマスク２２８９で置き換えることで、光学フィルタ１１１０を任意選択的に省略できるように、光線１１０８を第２の層又はピンホールマスク２２８９によって遮断することがもたらされ得る。第１のマスク層２２８９ａと第２のマスク層２２８９ｂは、そのようなクロストークを顕著に低減させるために十分に離れていることが好ましい。例えば、いくつかの実施形態では、光学要素は、第１のマスク層２２８９ａとの間の距離がＴ０である第１のマイクロレンズのアレイを含み（図１の距離Ｔ０は、第２の層又はピンホールマスク２２８９が第２の層１８８内又はピンホールマスク１８９として使用されるときの、マイクロレンズのアレイ１５０と第１のマスク層２２８９ａとの間の距離に対応する）、第１のマイクロレンズのアレイは、隣接するマイクロレンズの間の平均中心間距離Ｓ０を有し、ピンホールのアレイは、平均ピンホール直径ｄを有し、第１のマスク層２２８９ａと第２のマスク層２２８９ｂとの間の距離ｔｓ（図示した実施形態では、ｔｓがスペーサ層２２７７の厚さに等しい）は、０．１Ｔ０＊ｄ／Ｓ０以上である。いくつかの実施形態では、１０Ｔ０＊ｄ／Ｓ０≧ｔｓ≧０．１Ｔ０＊ｄ／Ｓ０、又は８Ｔ０＊ｄ／Ｓ０≧ｔｓ≧０．２Ｔ０＊ｄ／Ｓ０、又は６Ｔ０＊ｄ／Ｓ０≧ｔｓ≧０．４Ｔ０＊ｄ／Ｓ０、４Ｔ０＊ｄ／Ｓ０≧ｔｓ≧０．５Ｔ０＊ｄ／Ｓ０である。いくつかの実施形態では、第１のマスク層２２８９ａ及び第２のマスク層２２８９ｂはそれぞれ、スペーサ層２２７７の厚さの０．２倍未満、０．１倍未満、又は０．０５倍未満の厚さを有する。
【００７２】
ピンホールマスク２２８９の第２の層は、例えば、マイクロレンズを通じた照射（例えば、レーザアブレーション）により、形成することができる。第１のマスク層２２８９ａ内のピンホールと第２のマスク層２２８９ｂ内のピンホールは、同じレーザアブレーション工程で形成することができ、これにより、第１のマスク層２２８９ａと第２のマスク層２２８９ｂを別個に形成した後に、第１のマスク層２２８９ａと第２のマスク層２２８９ｂとの間のスペーサ層２２７７と共に積層（laminated）する実施形態と比較して、第１のマスク層２２８９ａと第２のマスク層２２８９ｂとの間の位置合わせ精度が向上することが分かっている。
【００７３】
いくつかの実施形態では、第１のマスク層２２８９ａ及び第２のマスク層２２８９ｂはそれぞれ、隣接するピンホールの間で光学的に実質的に不透明である（例えば、第１のマスク層２２８９ａ及び第２のマスク層２２８９ｂは、アルミニウム層にピンホールを形成することによって形成され得る）。いくつかの実施形態では、第１のマスク層２２８９ａ及び第２のマスク層２２８９ｂの一方又は両方は、本明細書の他の箇所に更に記載するような波長選択層である。いくつかの実施形態では、スペーサ層２２７７は実質的に透明である。実質的に透明な層は、近紫外（例えば、４００ｎｍ未満かつ少なくとも３５０ｎｍ）、可視（例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍ）、及び／又は赤外（７００ｎｍ超かつ２５００ｎｍ以下）の所定の波長域内の垂直入射無偏光に対する透過率が少なくとも７０％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも８５％である。いくつかの実施形態では、スペーサ層は光吸収材料を含む。光吸収材料（例えば、染料及び／又は顔料）は、クロストークを更に低減させるために含まれてもよい。
【００７４】
ピンホールのアレイ内のピンホールは、第２の層又はピンホールマスク２２８９を通過して物理的に延びていても、延びていなくてもよい。いくつかの実施形態では、ピンホールのアレイ内の各ピンホール２２８０について、第１のマスク層２２８９ａ内の第１のピンホール２２８０ａ、及び第２のマスク層２２８９ｂ内の第２のピンホール２２８０ｂは、物理的ピンホールである。いくつかの実施形態では、ピンホールのアレイ内の各ピンホールについて、スペーサ層２２７７内の物理的ピンホールは、第１のピンホールと第２のピンホールとの間に延びている。他の実施形態では、ピンホールのアレイ内の各ピンホールについて、スペーサ層内の物理的ピンホールは、第１のピンホールと第２のピンホールとの間に延びていない。すなわち、いくつかの実施形態では、スペーサ層２２７７には物理的ピンホールが存在しない。
【００７５】
図２３は、スペーサ層２３７７によって隔てられた第１のマスク層２３８９ａ及び第２のマスク層２３８９ｂを含む、第２の層又はピンホールマスク２３８９の概略図である。ピンホールのアレイ内の各ピンホール２３８０は、第１のマスク層２３８９ａ内の第１のピンホール２３８０ａと、第１のピンホール２３８０ａと位置合わせされた第２のマスク層２３８９ｂ内の第２のピンホール２３８０ｂとを含む。第２の層又はピンホールマスク２３８９は、第１のピンホール２３８０ａと第２のピンホール２３８０ｂの位置合わせを除いて、第２の層又はピンホールマスク２２８０に相当し得る。図示した実施形態では、（例えば、スペーサ層２３７７の主面に対して斜めの）所定の方向に沿った直線が、第１のピンホール２３８０ａ及び第２のピンホール２３８０ｂを通過し、結果として、ピンホールのアレイ２３８０が斜めに入射する光２３０８を透過させるように適合される。他の実施形態では、単一の厚いピンホール層が、所定の斜め入射角で角度付けされたピンホールと共に利用される。単層のピンホール又は離れた第１のマスク層及び第２のマスク層を通るピンホールは、例えば、本明細書の他の箇所に更に記載するように、マイクロレンズのアレイを通じた照射（例えば、レーザアブレーション）によって形成されてもよい。
【００７６】
前述の参照文献、特許、又は特許出願はいずれも一貫した方法でそれらの全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。組み込まれた参照文献の一部と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、前述の記載における情報が優先するものとする。
【００７７】
図中の要素の説明は、特に指定しない限り、他の図中の対応する要素に等しく適用されるものと理解されたい。具体的な実施形態を本明細書において例示し記述したが、様々な代替及び／又は同等の実施により、図示及び記載した具体的な実施形態を、本開示の範囲を逸脱することなく置き換え可能であることが、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書において説明した具体的な実施形態のあらゆる適合例又は変形例を包含することを意図する。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ限定されるものとする。
【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】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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