(57)【要約】【課題】位置合わせが容易で、高精度なマイクロレンズアレイの露光装置、及び高精度かつ光効率の高いマイクロレンズアレイの露光方法を提供する。【解決手段】マイクロレンズアレイの露光装置は、光源からの光束を２次点光源化するマイクロフライアイレンズ２と、上記２次点光源化された光の輝度を調節する透過率分布マスク３と、上記輝度調節された光を複数の平行光束化し、予め形成された第１マイクロレンズアレイを介して、第２マイクロレンズアレイを形成する感光性樹脂に導くコリメータレンズ４とを備えている。光源から出射された光は、マイクロフライアイレンズ２、透過率分布マスク３及びコリメータレンズ４を透過し、所望の照度に調節された後にマイクロレンズ基板６の感光性樹脂を露光する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を２次点光源化する２次点光源化手段と、
２次点光源化された光を入射し、この光の輝度を調節する輝度調節手段と、
輝度調節された光を平行光束化し、予め形成された第１マイクロレンズアレイを介して、第２マイクロレンズアレイを形成する感光性樹脂層に導く平行光束化手段とを備えたマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２】
上記２次点光源化手段は、上記入射光束を集光する複数の光学素子が２次元状に配されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項３】
上記２次点光源化手段は、フライアイレンズであることを特徴とする請求項２に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項４】
上記輝度調節手段は、所定波長の光に対する透過率分布を有する透過率分布マスクであることを特徴とする請求項１又２に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項５】
上記透過率分布マスクは、上記フライアイレンズの後側焦点位置近傍に配されることを特徴とする請求項３又は４に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項６】
上記透過率分布マスクは、階段状の透過率分布を有することを特徴とする請求項４又は５に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項７】
上記透過率分布マスクは、階調が３段階以上の透過率を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項８】
上記透過率分布マスクは、その面内方向に所定のピッチで、領域内で同一透過率を示す複数の領域が形成されるような透過率分布を有し、上記ピッチは上記２次点光源間の距離の整数倍に等しいことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項９】
上記平行光束化手段はコリメータレンズであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１０】
上記フライアイレンズを構成する各レンズは、そのピッチをｐとし、上記感光性樹脂の解像度と上記第１マイクロレンズアレイの分解能を考慮した上記感光性樹脂層上での分解能をＳとし、上記コリメータレンズの焦点距離をｆｃとし、上記第１マイクロレンズアレイの焦点距離をｆｍとすると、上記ピッチｐは、ｐ＜Ｓ・ｆｃ／ｆｍを満足することを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１１】
上記コリメータレンズからの平行光束は、絞り部材を介して上記第１マイクロレンズアレイに入射され、
上記絞り部材を含めた上記コリメータレンズの有効開口数をＮＡｃとし、上記フライアイレンズの開口数をＮＡｆとすると、ＮＡｃ＜ＮＡｆを満足することを特徴とする請求項９又は１０に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１２】
上記絞り部材は、感光性樹脂層の光源側近傍に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１３】
上記コリメータレンズの有効径、有効開口数、及び焦点距離をそれぞれＤｃ、ＮＡｃ、及びｆｃとし、上記コリメータレンズからの平行光束の上記第１マイクロレンズアレイへの最大入射角をθｉとすると、Ｄｃ＝２・ｆｃ・ＮＡｃ＋２・ｆｃ・ｔａｎθｉを満足することを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１４】
上記感光性樹脂層は、上記コリメータレンズの後側焦点位置に配されることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１５】
上記絞り部材、及び上記感光性樹脂層の中心は上記コリメータレンズの光軸上に配され、
上記絞り部材と上記第１マイクロレンズアレイの間に照度調整手段を更に設けたことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１６】
上記の照度調整手段は、上記光軸に対して対称な透過率分布を有し、入射される光の照度を均一化するフィルタであることを特徴とする請求項１５に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１７】
上記フィルタは、中央部ほど透過率が小さく、周辺部ほど透過率が大きくなる透過率分布を有することを特徴とする請求項１６に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１８】
上記２次点光源化手段と上記輝度調節手段との間に倍率変換手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項１９】
上記倍率変換手段は正の屈折力を有する第１及び第２レンズ群からなり、
上記第１レンズ群と上記第２レンズ群の主点間距離は、上記第１レンズ群の焦点距離と上記第２レンズ群の焦点距離の和に等しく、
上記第１レンズ群の後側焦点位置に倍率変換手段用の絞り部材を設けたことを特徴とする請求項１８に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２０】
上記透過率分布マスクは、階段状の透過率分布を有することを特徴とする請求項１９に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２１】
上記２次点光源化手段はフライアイレンズであり、
上記輝度調節手段は、所定波長の光に対して、その面内方向に所定のピッチで、領域内で同一透過率を示す複数の領域が形成されるような透過率分布を有する透過率分布マスクであり、
上記ピッチは、上記フライアイレンズのレンズピッチに上記倍率変換手段による倍率を乗じたものに等しいことを特徴とする請求項２０に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２２】
上記フライアイレンズを構成する各レンズは、そのピッチをｐとし、上記感光性樹脂層の解像度と上記第１マイクロレンズアレイの分解能を考慮した上記感光性樹脂層上での分解能をＳとし、上記コリメータレンズの焦点距離をｆｃとし、上記第１マイクロレンズアレイの焦点距離をｆｍとし、上記倍率変換手段による倍率をｍｂとすると、上記ピッチｐは、ｐ＜Ｓ・ｆｃ／（ｆｍ・ｍｂ）を満足することを特徴とする請求項２１に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２３】
上記倍率変換手段に対して、上記フライアイレンズと上記透過率分布マスクとは共役な関係にあることを特徴とする請求項２１又は２２に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２４】
上記コリメータレンズからの平行光束は、絞り部材を介して上記第１マイクロレンズアレイに入射され、
上記絞り部材は、マイクロレンズアレイ１チップに対応する大きさの開口部を有し、複数のチップをステップアンドリピートにて露光することを特徴とする請求項１９〜２３のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２５】
上記絞り部材は、感光性樹脂層の光源側近傍に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２６】
上記光源は、平行光束を出射することを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載のマイクロレンズアレイの露光装置。
【請求項２７】
照射強度が略均一な光束を２次点光源化する工程と、
２次点光源化した光の輝度をマイクロレンズアレイの加工形状に合致するように調節する工程と、
上記２次点光源化した光を複数の平行光束に変換する工程とを含み、
上記複数の平行光束がマイクロレンズアレイを通過する光によって感光性樹脂層に露光を行うことを特徴とするマイクロレンズアレイの露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネル等に用いられるマイクロレンズアレイの露光装置及び露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
投影型液晶表示装置は、投影型ブラウン管表示装置と比較すると、色再現範囲が広い、小型・軽量であるため持ち運びしやすい、地磁気に影響されないのでコンバージェンス調整が不要など優れた特徴を持っており、大画面化も容易であることから、今後家庭用映像表示装置の主流になると考えられる。
【０００３】
液晶表示素子を用いたカラーの投影型画像表示方式には、三原色に応じて液晶表示素子を三枚用いる三板式と、一枚のみを用いる単板式とがある。前者の三板式は、白色光をＲ・Ｇ・Ｂの三原色にそれぞれ分割する光学系と、各色光を制御して画像を形成する三枚の液晶表示素子とをそれぞれ独立に備えており、各色の画像を光学的に重畳してフルカラー表示を行うものである。
【０００４】
この三板式の構成では、白色光源から放射される光を有効に利用でき、かつ色の純度も高いという利点があるが、上述のように色分離系と色合成系が必要なため、光学系が繁雑で部品点数が多くなってしまい、低コスト化及び小型化が困難である。
【０００５】
これに対して、単板式は、液晶表示素子を一枚のみ用いる構成であり、モザイク状、ストライプ状等の三原色カラーフィルタパターンを備えた液晶表示素子を投影光学系によって投影するもので、使用する液晶表示素子が一枚ですみ、かつ光学系の構成も三板式に比べて単純になるので、低コスト、小型の投影型システムに適している。
【０００６】
しかし、前記単板式の場合にはカラーフィルタによる光の吸収または反射が起こるため、入射光の約１／３しか利用できず、このような欠点を解決するため、２層構成のマイクロレンズアレイを用いたカラーフィルタレスの単板式液晶表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
これは、扇形に配置されたダイクロイックミラーによって、白色光源からの白色光をＲ、Ｇ、Ｂの各色に分割し、液晶表示素子の光源側に配置されているマイクロレンズアレイにそれぞれ異なった角度で入射するものである。第１のマイクロレンズアレイを通過した各光束は、第２のマイクロレンズにより、ダイクロイックミラーで分割されたＲ、Ｇ、Ｂの主光線がほぼ平行になるように屈折され、それぞれに対応した色信号が独立して印加される信号電極により駆動される液晶部位に分配照射される。
【０００８】
この装置では、吸収型のカラーフィルタを用いないので、光の利用効率が向上するだけでなく、マイクロレンズアレイ透過後の各色の主光線がほぼ平行になるため、投影レンズに達するまでの各色の主光線の拡がりが小さく、投影レンズでのケラレによる光量低下が無いため、極めて明るい画像を提供することができる。
【０００９】
ここで、第２のマイクロレンズは、Ｇ、Ｂの主光線を、Ｒの主光線に平行になるように偏向するために大きな屈折力が必要で、レンズ厚さが大きい上に画素配列がモザイク状となっており、垂直壁を形成する必要があり、この部分の傾きはそのまま光効率の低下につながるという課題点を有するが、具体的な製造方法、露光方法は開示されていない。
【００１０】
また、２層構成のマイクロレンズアレイの作製方法については、１層目を２Ｐ成形にて作製し、更に異なる屈折率材料で１層目と同じスタンパ型を用いて成形するという方法が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−１８１４８７号公報（公開日：平成７年７月２１日）
【００１２】
【特許文献２】
特開２０００−９８１０２号公報（公開日：平成１２年４月７日）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記２層構成のマイクロレンズアレイ作製方法においては、スタンパ型を真直性の良好な軸受けを用いて成形時に上下するが、この際、第１のマイクロレンズと第２のマイクロレンズの面内方向の位置合わせ精度が、前記軸受けの精度で決まってしまうため、必要な仕様である画素ピッチの１０％以内に抑えることが困難であった。即ち、この範囲を超えて位置ずれが生じると、光効率が著しく低下するだけでなく、隣の画素に光束が入ってしまうことから、いわゆる混色が発生し画質を著しく低下させることが課題となっていた。
【００１４】
また、前記位置ずれを最小限にとどめるには第１のマイクロレンズを成形した後、基板、スタンパ型共に装置に設置したまま第２のマイクロレンズを成形することが必要なため、第１マイクロレンズアレイと第２マイクロレンズアレイの形状が同じになり、最適な光効率を得るために必要な設計の自由度が無く、特開平７−１８１４８７号公報開示の形状を作製することができないため、十分な特性が得られなかった。
【００１５】
更に、第１マイクロレンズアレイ、第２マイクロレンズアレイ、基板の順に屈折率が大きくなっていく必要があり、ＵＶ樹脂の屈折率の巾に制限があるため、レンズ面での屈折率差が十分とれず、短い焦点距離のレンズが作製できなかった。
【００１６】
加えて、型を用いた２Ｐ法や射出成形法では、前記垂直壁を形成するため、型加工が困難なばかりか、例え垂直壁を作製できても離型時にレンズ部を破損してしまうと言う問題があり、これら課題点を解決できるような露光装置がなかった。
【００１７】
本発明は、上記問題を解決するために提案されたものであり、位置合わせが容易で、高精度なマイクロレンズアレイの露光装置、及び高精度かつ光効率の高いマイクロレンズアレイの露光方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイクロレンズアレイの露光装置は、上記課題を解決するために、光源からの光束を２次点光源化する２次点光源化手段と、２次点光源化された光を入射し、この光の輝度を調節する輝度調節手段と、輝度調節された光を平行光束化し、予め形成された第１マイクロレンズアレイを介して、第２マイクロレンズアレイを形成する感光性樹脂層に導く平行光束化手段とを備えている。
【００１９】
上記の発明によれば、光源から照射された光束は２次点光源化手段に入射し、ここで２次点光源化される。２次点光源化された光は、輝度調節手段に入射し、ここで入射光の輝度が調節される。これにより、各点光源は、それぞれ輝度が可変の点光源として作用することになるので、感光性樹脂層に照射される光を所望の照度にそれぞれ調節できる。
【００２０】
輝度調節された光は、平行光束化手段に入射し、ここで、平行光束化される。このようにして平行光束化された光は、予め形成された第１マイクロレンズアレイに入射し、ここで、屈折・集光されて感光性樹脂層に導かれ、高精度に該感光性樹脂層が露光される。上記感光性樹脂層が露光されて第２マイクロレンズアレイが形成される。
【００２１】
上記平行光束化手段から上記第２マイクロレンズアレイへ導かれる光の入射角は、２次点光源化手段による２次点光源の位置によって決まり、各平行光束の第２マイクロレンズアレイに対する照度（感光性樹脂層に対する照度）を上記輝度調節手段の調節によって可変とすることが可能となる。
【００２２】
これにより、従来のように軸受けを用いてスタンパ型を成形時に上下して第１及び第２マイクロレンズの面内方向の位置合わせ行うという煩雑なアラインメント工程なしに、高精度に第２マイクロレンズアレイを作製できる。その結果、マイクロレンズアレイの光効率が著しく向上すると共に、隣の画素に光束が入ることに伴う混色の発生が未然に回避され、画質を著しく向上させることが可能となる。
【００２３】
しかも、感光性樹脂層における照度を輝度調節手段の輝度調節により調節するので、上記アラインメント工程に伴う設計の制約がなくなり、最適な光効率を得るために必要な設計の自由度を著しく大きくすることが可能となり、加えてレンズ面での屈折率差が充分確保できるので短い焦点距離のレンズの作製が可能となる。更に、従来の型加工が不要となるゆえ、垂直壁の形成が要求されず、したがって離型時にレンズ部が破損するという従来の不具合を確実に克服できる。
【００２４】
上記２次点光源化手段は、上記入射光束を集光する複数の光学素子が２次元状に配されたもの（たとえば、６角形のハニカム構造や、矩形状のレンガ積み構造等）であることが好ましい。上記２次点光源化手段は、フライアイレンズであることが好ましい。上記輝度調節手段は、所定波長の光に対する透過率分布を有する透過率分布マスクであることが好ましい。
【００２５】
上記透過率分布マスクは、上記フライアイレンズの後側焦点位置近傍に配されることが好ましい。この場合、透過率分布マスク上に焦点を結ぶビームスポットがこの透過率分布マスクを通過するので、このビームスポットに対して高精度に光強度の変調が行われ、それぞれの輝度を有する各点光源化が確実に実現可能となる。
【００２６】
上記透過率分布マスクは、階段状の透過率分布を有することが好ましい。この場合、階段状の透過率分布を有するマスクとすることで、２次点光源の輝度の調節を簡便にすることができる。すなわち、連続的な透過率分布を有するマスクにおいては、マスクの位置ずれに対して透過率分布の傾斜に応じた点光源の輝度ばらつきが発生するが、階段状の透過率分布を有するマスクとすることにより、透過率の繰り返し周期および点光源の間隔から求められる位置ずれが許容される。さらに、フライアイレンズの収差および入射光束の平行度等から２次点光源の大きさが大きくなってしまった場合においても、２次点光源の径全域にわたって透過率分布マスクの透過率が同一であるため、２次点光源を構成する各光線に対する透過率も同一となり、照度および露光の均一性を得ることができる。
【００２７】
上記透過率分布マスクは、階調が３段階以上の透過率を有することが好ましい。また、上記透過率分布マスクは、その面内方向に所定のピッチで複数の同一透過率を示す領域が形成されるような透過率分布を有し、上記ピッチは上記２次点光源間の距離の整数倍に等しいことが好ましい。
【００２８】
この場合、フライアイレンズの各レンズに入射した平行光はフライアイレンズの焦点位置に集光されるので、その位置に配されている透過率分布マスク上を点で通過する。これにより、フライアイレンズの中心と透過率分布マスクの同一透過率を示す領域の中心とがずれても、フライアイレンズのピッチ以下のずれ量であれば、フライアイレンズの透過率は変化せず、感光性樹脂層の露光形状は影響を受けない。したがって、露光品質を著しく向上させることが可能となる。
【００２９】
上記平行光束化手段はコリメータレンズであることが好ましい。上記フライアイレンズを構成する各レンズは、そのピッチをｐとし、上記感光性樹脂層の解像度と上記第１マイクロレンズアレイの分解能を考慮した上記感光性樹脂層上での分解能をＳとし、上記コリメータレンズの焦点距離をｆｃとし、上記第１マイクロレンズアレイの焦点距離をｆｍとすると、上記ピッチｐは、ｐ＜Ｓ・ｆｃ／ｆｍを満足することが好ましい。
【００３０】
たとえば、Ｓ＝０．５μｍ及びｆｃ／ｆｍ＝０．００１の場合、ピッチｐ＝５００μｍとなり、これ未満であれば、第２マイクロレンズアレイの形状に影響を与えない。したがって、透過率分布マスクとフライアイレンズの位置ずれは、±２５０μｍ許容されることになり、位置決めが非常に容易になる。
【００３１】
上記コリメータレンズからの平行光束は、絞り部材を介して上記第１マイクロレンズアレイに入射され、上記絞り部材を含めた上記コリメータレンズの有効開口数をＮＡｃとし、上記フライアイレンズの開口数をＮＡｆとすると、ＮＡｃ＜ＮＡｆを満足することが好ましい。
【００３２】
上記絞り部材は、感光性樹脂層の光源側近傍に配置されていることが好ましい。この場合、例えば、マイクロレンズアレイは、丸型もしくは角型の基板上に複数チップ配置され、所謂ウエハ単位にて処理を行うようになっているが、大きな基板（ウエハ）においては、コリメータレンズの照射範囲が基板全体を一括処理（一括露光）できるものではないため、基板に入射する光束を遮光し、数チップ毎のステップアンドリピート露光を必要とする。この露光の際、基板に入射する種々の角度の光束について、基板上で重なるような光学配置にしていることから、上記遮光は基板上で行うことが最適であるが、絞り部材を感光性樹脂層の光源側近傍に配置することにより可能となる。
【００３３】
上記コリメータレンズの有効径、有効開口数、及び焦点距離をそれぞれＤｃ、ＮＡｃ、及びｆｃとし、上記コリメータレンズからの平行光束の上記第１マイクロレンズアレイへの最大入射角をθｉとすると、Ｄｃ＝２・ｆｃ・ＮＡｃ＋２・ｆｃ・ｔａｎθｉを満足することが好ましい。
【００３４】
上記感光性樹脂層は、上記コリメータレンズの後側焦点位置に配されることが好ましい。この場合、コリメータレンズからの平行光が感光性樹脂層上に焦点を結ぶので、効率よく、確実に感光性樹脂層を露光して第２マイクロレンズアレイを形成することが可能となる。
【００３５】
上記絞り部材、及び上記感光性樹脂層の中心は上記コリメータレンズの光軸上に配され、上記絞り部材と上記第１マイクロレンズアレイの間に照度調整手段を更に設けたことが好ましい。この場合、コリメータレンズを出射した光は、すべて絞り部材を介して感光性樹脂層に照射される。このとき、絞り部材を出射した光に照度分布が生じたとしても、照度調整手段によって照度を均一にすることが可能となる。
【００３６】
上記の照度調整手段は、上記光軸に対して対称な透過率分布を有し、入射される光の照度を均一化するフィルタであることが好ましい。この場合、透過率分布としては、中央部ほど透過率が小さく、周辺部ほど透過率が大きいことが更に好ましい。
【００３７】
上記２次点光源化手段と上記輝度調節手段との間に倍率変換手段を更に備えたことが好ましい。この場合、倍率変換手段を設けることによって、フライアイレンズと透過率分布マスク間の倍率が調整されるので、透過率分布マスクがたとえ大きくなっても、フライアイレンズは小さい外形のもので高精度な露光光学系を実現することが可能となる。
【００３８】
上記倍率変換手段は正の屈折力を有する第１及び第２レンズ群からなり、上記第１レンズ群と上記第２レンズ群の主点間距離は、上記第１レンズ群の焦点距離と上記第２レンズ群の焦点距離の和に等しく、上記第１レンズ群の後側焦点位置に倍率変換手段用の絞り部材を設けることが好ましい。
【００３９】
上記透過率分布マスクは、階段状の透過率分布を有することが好ましい。この場合、階段状の透過率分布を有するマスクとすることで、３次点光源の輝度の調節を簡便にすることができる。すなわち、連続的な透過率分布を有するマスクにおいては、マスクの位置ずれに対して透過率分布の傾斜に応じた点光源の輝度ばらつきが発生するが、階段状の透過率分布を有するマスクとすることにより、透過率の繰り返し周期および点光源の間隔から求められる位置ずれが許容される。さらに、フライアイレンズの収差および入射光束の平行度等から３次点光源の大きさが大きくなってしまった場合においても、３次点光源の径全域にわたって透過率分布マスクの透過率が同一であるため、３次点光源を構成する各光線に対する透過率も同一となり、照度および露光の均一性を得ることができる。
【００４０】
上記２次点光源化手段はフライアイレンズであり、上記輝度調節手段は、所定波長の光に対して、その面内方向に所定のピッチで、領域内で同一透過率を示す複数の領域が形成されるような透過率分布を有する透過率分布マスクであり、上記ピッチは、上記フライアイレンズのレンズピッチに上記倍率変換手段による倍率を乗じたものに等しいことが好ましい。
【００４１】
この場合、フライアイレンズの各レンズに入射した平行光はフライアイレンズの焦点位置に集光されるので、その位置に配されている透過率分布マスク上を点で通過する。これにより、フライアイレンズの中心と透過率分布マスクの同一透過率を示す領域の中心とがずれても、フライアイレンズのレンズピッチに上記倍率変換手段による倍率を乗じたもの以下のずれ量であれば、フライアイレンズの透過率は変化せず、感光性樹脂層の露光形状は影響を受けない。したがって、露光品質を著しく向上させることが可能となる。
【００４２】
上記フライアイレンズを構成する各レンズは、そのピッチをｐとし、上記感光性樹脂層の解像度と上記第１マイクロレンズアレイの分解能を考慮した上記感光性樹脂層上での分解能をＳとし、上記コリメータレンズの焦点距離をｆｃとし、上記第１マイクロレンズアレイの焦点距離をｆｍとし、上記倍率変換手段による倍率をｍｂとすると、上記ピッチｐは、ｐ＜Ｓ・ｆｃ／（ｆｍ・ｍｂ）を満足することが好ましい。この場合も、ピッチの許容範囲が大きくなり、位置決めが非常に容易になる。
【００４３】
上記倍率変換手段に対して、上記フライアイレンズと上記透過率分布マスクとは共役な関係にあることが好ましい。
【００４４】
上記コリメータレンズからの平行光束は、絞り部材を介して上記第１マイクロレンズアレイに入射され、上記絞り部材は、マイクロレンズアレイ１チップに対応する大きさの開口部を有し、複数のチップをステップアンドリピートにて露光することが好ましい。これによれば、露光光の均一性が広い領域にわたって保持できない場合でも、１チップに対応する領域ごとに露光が行われるので、結果として、高精度且つ高速に全領域の露光が行える。
【００４５】
上記絞り部材は、感光性樹脂層の光源側近傍に配置されていることが好ましい。この場合、例えば、マイクロレンズアレイは、丸型もしくは角型の基板上に複数チップ配置され、所謂ウエハ単位にて処理を行うようになっているが、大きな基板（ウエハ）においては、コリメータレンズの照射範囲が基板全体を一括処理（一括露光）できるものではないため、基板に入射する光束を遮光し、数チップ毎のステップアンドリピート露光を必要とする。この露光の際、基板に入射する種々の角度の光束について、基板上で重なるような光学配置にしていることから、上記遮光は基板上で行うことが最適であるが、絞り部材を感光性樹脂層の光源側近傍に配置することにより可能となる。
【００４６】
上記光源は、平行光束を出射することが好ましい。この場合、２次点光源化手段に入射する光束が平行光束でない場合に、２次点光源の光軸方向の位置がばらつき、ひいては基板に入射する光束の平行度が悪化することを回避することができる。
【００４７】
本発明のマイクロレンズアレイの露光方法は、上記課題を解決するために、照射強度が略均一な光束を２次点光源化する工程と、２次点光源化した光の輝度をマイクロレンズアレイの加工形状に合致するように調節する工程と、上記２次点光源化した光を複数の平行光束に変換する工程とを含み、上記複数の平行光束がマイクロレンズアレイを通過する光によって感光性樹脂層に露光を行うことを特徴としている。
【００４８】
上記方法によれば、２次点光源化された光は、その輝度が調節される。これにより、各点光源は、それぞれ輝度が可変の点光源として作用することになるので、感光性樹脂層に照射される光を所望の照度に調節できる。
【００４９】
輝度調節された光は平行光束化された後、屈折・集光されてマイクロレンズアレイを形成する感光性樹脂層に導かれ、高精度に上記感光性樹脂層が露光される。
【００５０】
上記平行光束化された光のマイクロレンズアレイへの入射角は、２次点光源の位置によって決まり、各平行光束のマイクロレンズアレイに対する照度（感光性樹脂層に対する照度）を輝度の調節によって可変することが可能となる。
【００５１】
これにより、従来のように軸受けを用いてスタンパ型を成形時に上下して第１及び第２マイクロレンズの面内方向の位置合わせ行うという煩雑なアラインメント工程なしに、高精度に第２マイクロレンズアレイを作製できる。その結果、光効率が著しく向上すると共に、隣の画素に光束が入ることに伴う混色の発生が回避され、画質を著しく向上させることが可能となる。
【００５２】
しかも、感光性樹脂層における照度を輝度調節手段の輝度調節により調節するので、上記アラインメント工程に伴う設計の制約がなくなり、最適な光効率を得るために必要な設計の自由度を著しく大きくすることが可能となり、加えてレンズ面での屈折率差が充分確保できるので短い焦点距離のレンズの作製が可能となる。更に、従来の型加工が不要となるゆえ、垂直壁の形成が要求されず、したがって離型時にレンズ部が破損するという従来の不具合を確実に克服できる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の第１の実施の形態を図１（ａ）に基づき説明する。
【００５４】
図１（ａ）は、本発明にかかるマイクロレンズアレイの露光装置の構成図である。
【００５５】
図１（ａ）に示すように、マイクロレンズアレイの露光装置は、光源ユニット（光源）１、マイクロフライアイレンズ（２次点光源化手段）２、透過率分布マスク（輝度調節手段）３、コリメータレンズ（平行光束化手段）４、マイクロレンズ基板用絞り（絞り部材）５から構成されている。また、マイクロレンズアレイの露光装置により露光されるマイクロレンズ基板６は、マイクロレンズ基板用絞り５に近接して配置されている。
【００５６】
光源ユニット１は、マイクロレンズアレイを露光するための光を出射するものであり、楕円鏡７、高圧水銀ランプ８、インテグレータ９、コンデンサーレンズ１０、波長選択フィルタ１１を備えている。
【００５７】
楕円鏡７は、集光機能を有しており、高圧水銀ランプ８から照射された光を集光するようになっている。
【００５８】
インテグレータ９は、高圧水銀ランプ８から照射された光及び楕円鏡７により集光された光の照度分布を均一化するものである。本実施の形態においては、フライアイレンズを使用しているが、フライアイレンズの代わりにロッドインテグレータを使用してもよい。
【００５９】
コンデンサーレンズ１０は、インテグレータ９を透過した光を平行光化するものである。
【００６０】
波長選択フィルタ１１は、コンデンサーレンズ１０を透過した光のうち、特定の波長を持つ光のみを選択して透過するものである。本実施の形態においては、被露光物（感光性樹脂）であるネガレジストの感光波長特性にあわせて、ｉ線（３６５ｎｍ）付近の波長を持つ光のみを透過するようになっている。なお、波長選択フィルタ１１は、被露光物の波長特性にあわせて透過波長の異なるものを選択してもよい。
【００６１】
マイクロフライアイレンズ２は、光源ユニット１から出射された光束の光強度を均一化するものである。マイクロフライアイレンズ２は、集光機能を有するレンズ（光学素子）を２次元状に配置したものであり、光源ユニット１から出た平行光は、マイクロフライアイレンズ２を透過することにより、２次光源化される。
【００６２】
透過率分布マスク３は、マイクロフライアイレンズ２を透過した２次光源の位置に配置されている。透過率分布マスク３は、マイクロレンズアレイの各レンズに対応したｉ線に対する透過率分布を持つフォトマスクであり、その透過率によって、２次点光源の光強度を変調させ、所定の輝度を持たせるようになっている。透過率分布マスク３の透過率分布は、光源ユニット１の輝度、透過率分布マスク３上の照度分布及び被露光物であるネガレジストの感光特性により定められる。
【００６３】
コリメータレンズ４は、透過率分布マスク３を透過した２次光源を平行光化するものである。コリメータレンズ４により平行光とされた２次光源は、マイクロレンズ基板用絞り５を通り、マイクロレンズ基板６に入射される。
【００６４】
上記構成において、本発明にかかるマイクロレンズアレイの露光装置がマイクロレンズを露光する機構について説明する。
【００６５】
高圧水銀ランプ８より照射された光及び楕円鏡７によって集光された光は、インテグレータ９によって照度分布を均一化された後に、コンデンサーレンズ１０により平行光化される。そして、波長選択フィルタ１１が、コンデンサーレンズ１０を透過した平行光のうちｉ線付近の光のみを透過し、光源ユニット１は、平行光を出射する。
【００６６】
光源ユニット１から出射された平行光は、マイクロフライアイレンズ２により２次光源化され、マイクロフライアイレンズ２の後側焦点の位置に、マイクロフライアイレンズ２の個数と同数の点光源を形成する。このマイクロフライアイレンズ２により形成される２次点光源が、透過率分布マスク３上に配置される関係となっている。この透過率分布マスク３の透過率分布は、光源ユニット１の輝度、透過率分布マスク３上の照度分布及び被露光物であるネガレジストの感光特性により定められる。
【００６７】
透過率分布マスク３を２次光源の位置に配置することにより、２次光源は透過率分布マスク３上を小さいビームスポット、すなわち２次点光源として通過する。その際、各々の２次点光源は、透過率分布マスク３の透過率によって光強度の変調を受け、所定の輝度を持つ２次点光源として作用する。
【００６８】
そして、各２次点光源は、コリメータレンズ４により平行光とされた後に、マイクロレンズ基板用絞り５を通り、マイクロレンズ基板６に入射する。
【００６９】
コリメータレンズ４の光軸上にある２次点光源は、光軸に対して平行な平行光束として、またコリメータレンズ４の光軸外にある２次点光源は、光軸に対して一定の角度をもった平行光束としてマイクロレンズ基板６を照射する。一定の角度とは、以下の式を満たすαのことである。
【００７０】
（光軸外の２次点光源と光軸との距離）＝（コリメータレンズ４の焦点距離）×ｔａｎα……（１）
従って、各平行光束のコリメータレンズ４の光軸に対する角度、すなわちマイクロレンズ基板６への入射角度は、前記２次点光源の位置によって決まる。また、各平行光束のマイクロレンズ基板６に対する照度は、各２次点光源の輝度、すなわち透過率分布マスク３の透過率を調節することにより変えることができる。
【００７１】
また、マイクロレンズ基板用絞り５が、例えば液晶パネルの１チップ分の大きさの長方形開口を有していて、１回の露光光照射によって１チップ分の露光ができるようにすれば、１ウエハに複数のチップが搭載されている構成において、ステップアンドリピートによって複数チップを露光することができるようになる。これにより、マイクロレンズ基板６の大きな面積にわたって、照射する露光光の均一性を確保することができない場合であっても、高精度なマイクロレンズアレイを高速で製造することができる。
【００７２】
次に、本実施の形態におけるマイクロレンズアレイの露光装置によりマイクロレンズ基板６を露光する方法を用いて、２層構造を有するマイクロレンズアレイの製造方法について説明する。
【００７３】
まず、本発明のマイクロレンズアレイの製造方法に使用するマイクロレンズ基板６の構成について説明する。図２に示すように、マイクロレンズ基板６は、第１基板１２、中間樹脂層１３、第１マイクロレンズアレイ１４、第２基板１５、ネガレジスト１６から構成されている。
【００７４】
第１基板１２及び第２基板１５は、石英または低膨張性のガラス・セラミック等から成っており、中間樹脂層１３は、低屈折率の紫外線硬化樹脂から成っている。第１マイクロレンズアレイ１４は、高屈折率の紫外線硬化樹脂から成っており、中間樹脂層１３と第１マイクロレンズアレイ１４との屈折率の差は、約０．１８となっている。
【００７５】
第１マイクロレンズアレイ１４は、Ｐｈｏｔｏ−Ｐｏｌｙｍｅｒ法（２Ｐ法）を用いて形成される。２Ｐ法にて使用するスタンパは、石英またはＮｉから成っており、形成する第１マイクロレンズアレイ１４のレンズ形状に加工されている。また、スタンパをリフロー、ウエットエッチングまたはドライエッチング等の方法により製造し、第１マイクロレンズアレイ１４を２Ｐ法ではなく、これらの方法により形成してもよい。
【００７６】
また、第１マイクロレンズアレイ１４は集光機能を有しており、この集光機能は可視光領域の平均波長（例えばｅ線）で最適化されている。マイクロレンズ基板６の露光時は、ｉ線を用いて露光するが、中間樹脂層１３と第１マイクロレンズアレイ１４との色分散が大きく異ならないため、第１マイクロレンズアレイ１４はｉ線においても十分な集光能力がある。
【００７７】
ネガレジスト１６は、マイクロレンズ基板６の第２基板１５上に塗布されている。ネガレジスト１６は、後述するプロセスにより形成する第２マイクロレンズアレイの高さに応じた厚さとなっている。この厚さは、第２マイクロレンズアレイの形成時に行うドライエッチングの際の第２基板１５とネガレジスト１６とのエッチングレートの比、及び第２マイクロレンズアレイの高さの双方によって決められる。
【００７８】
次に、上記マイクロレンズ基板６を用いて、第２マイクロレンズアレイを形成する方法について、図３及び図４に基づいて説明する。
【００７９】
図３は、コリメータレンズ４及び第１マイクロレンズアレイ１４とで形成される光学系の結像関係を示している。図３（ａ）は、点光源がコリメータレンズ４の光軸上にある場合の結像関係を示している。この場合、透過率分布マスク３上の軸上点光源１７は、コリメータレンズ４により平行光とされた後に、マイクロレンズ基板６に入射角０°で入射する。入射光は、第１マイクロレンズアレイ１４によりネガレジスト１６上に集光される。この集光点は、第１マイクロレンズ１４の光軸と一致している。
【００８０】
一方、図３（ｂ）は、点光源がコリメータレンズ４の光軸外にある場合の結像関係を示している。この場合、軸外点光源１８は、軸上点光源１７と同様にコリメータレンズ４により平行光とされるが、マイクロレンズ基板６には入射角θで入射する。そして、入射光は、第１マイクロレンズアレイ１４によりネガレジスト１６上に集光される。θは、透過率分布マスク３上の点光源と光軸との距離ｄｇ及びコリメータレンズ４の焦点距離ｆｃにより以下のように表される。
【００８１】
θ＝ｔａｎ−１（ｄｇ／ｆｃ）……（２）
また、ネガレジスト１６上の各集光点と第１マイクロレンズ１４の光軸との距離ｄｒは、θ及び第１マイクロレンズアレイ１４の焦点距離ｆｍにより以下のように表される。
【００８２】
ｄｒ＝ｆｍ×ｔａｎθ……（３）
従って、透過率分布マスク３上の各点光源は、コリメータレンズ４及び第１マイクロレンズアレイ１４により形成される光学系により、ネガレジスト１６上に結像される。さらに、透過率分布マスク３上の各点光源は、透過率分布マスク３の透過率の違いによって輝度が変わるため、ネガレジスト１６上には輝度に応じた露光膜厚を形成することができる。すなわち、図４に示すように、第２マイクロレンズアレイを形成するためのパターンとなる非球面レンズ形状のレンズパターン１９を形成することができる。
【００８３】
ここで、第２のマイクロレンズアレイの製造フローについて説明する。図５は、第２のマイクロレンズアレイの製造フローを示している。
【００８４】
まず、図５（ａ）に示すように、上述した第１マイクロレンズアレイ１４及び第２基板１５等が予め形成されたマイクロレンズ基板６上に、ネガレジスト１６をスピンコートにより塗布する。そして、図５（ｂ）に示すように、本発明にかかるマイクロレンズアレイの露光装置により露光を行った後に、図５（ｃ）に示すように、現像して適宜ベーキング等の処理を行う。現像後のレンズパターン１９は、透過率分布マスク３の透過率を反映した非球面レンズ形状となっており、これをマスクにしてＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）等の異方性の高い方法によりエッチングすることにより、図５（ｄ）に示すように、第２基板１５である石英上にレンズパターン１９を転写させることができる。その後、図５（ｅ）に示すように、レンズパターン１９に高屈折率樹脂を埋めて第２マイクロレンズアレイ２０を形成する。さらに、図５（ｆ）に示すように、第２マイクロレンズアレイ２０上に平坦化層２１をスピンコート等により形成させ、図５（ｇ）に示すように、平坦化層２１上にブラックマトリクス層２２を形成させる。
【００８５】
以上により、本発明にかかるマイクロレンズアレイの露光装置を用いて、２層構造となっているマイクロレンズアレイを製造することができる。
【００８６】
なお、第１マイクロレンズアレイ１４は、図６（ａ）に示すように、６角形のハニカム構造をしており、第２マイクロレンズアレイ２０は、図６（ｂ）に示すように、矩形状のレンガ積み構造をしている。第１及び第２マイクロレンズアレイ１４・２０の位置関係は図６（ｃ）に示すとおりであり、第２マイクロレンズアレイ２０及び絵素の位置関係は図６（ｄ）に示すとおりである。
【００８７】
また、図６（ｂ）に示す第２マイクロレンズアレイ２０の対角長ｄｍａｘ及び第１マイクロレンズアレイ１４の焦点距離ｆｍ（図３（ｂ）参照）によって、コリメータレンズ４から出射されマイクロレンズ基板６に入射する各平行光束の内の最大入射角度を以下のように表すことができる。
【００８８】
最大入射角度＝ｔａｎ−１（ｄｍａｘ／ｆｍ）……（４）
次に、本実施の形態におけるマイクロレンズアレイの露光装置においては、マイクロフライアイレンズ２及び透過率分布マスク３の位置決めが容易であることについて説明する。
【００８９】
図７（ａ）に示すように、透過率分布マスク３は、第２マイクロレンズに対応するパターン２３が形成されている。パターン２３のＡ−Ａ’矢視断面における透過率分布及びパターン２３のＢ−Ｂ’矢視断面における透過率分布は、図７（ｂ）及び（ｃ）に示すようになっており、いずれの場合も階段状の透過率分布を有している。また、パターン２３以外の部分については、透過率を０とするか、若しくはネガレジスト１６の感光特性を考慮して、影響のない透過率に設定している。
【００９０】
マイクロフライアイレンズ２のピッチと、透過率分布マスク３が有するそれぞれ同一の透過率（同一領域内で同一透過率）である領域Ｃ２４、領域Ｄ２５、領域Ｅ２６及び領域Ｆ２７との関係は以下のようになる。
【００９１】
図８（ａ）に示すように、透過率分布マスク３の面内方向における透過率の変化ピッチは、２次点光源のピッチ、すなわちマイクロフライアイレンズ２のピッチと等しくなっている。すなわち、各マイクロフライアイレンズ２に入射した平行光は、マイクロフライアイレンズ２の焦点位置に集光されるため、その位置に配置されている透過率分布マスク３上を点で通過する。
【００９２】
これにより、例えば図８（ｂ）に示すように、マイクロフライアイレンズ２の各光軸と透過率分布マスク３が有する同一透過率の領域の中心とがずれている場合であっても、この「ずれ」がマイクロフライアイレンズ２のピッチ以下のずれ量であれば、各マイクロフライアイレンズ２の透過率を変えてしまうことはないため、ネガレジスト１６の露光形状を変えてしまうことはない。
【００９３】
また、別の例として、領域Ｅ２６と領域Ｆ２７が同一の透過率を持つ場合も考えられる。このような時は、透過率分布マスク３の面内方向における透過率の変化ピッチは、２次点光源のピッチ、すなわちマイクロフライアイレンズ２のピッチの整数倍であれば良い。
【００９４】
本実施の形態のマイクロレンズアレイの露光装置において、マイクロフライアイレンズ２のピッチｐ、すなわち透過率分布マスク３の同一透過率領域のピッチは、コリメータレンズ４の焦点距離ｆｃ及び第１マイクロレンズアレイ１４の焦点距離ｆｍによって決まる光学倍率ｍと、第２マイクロレンズアレイ２０を形成する像の解像度Ｓとによって以下の式のように決めることができる。
【００９５】
ｐ＝Ｓ／ｍ＝Ｓ×ｆｃ／ｆｍ……（５）
本実施の形態においては、Ｓ＝０．５μｍ、ｍ＝０．００１としているので、ｐ＝５００μｍとなり、これ以下であれば第２マイクロレンズアレイ２０の形状に影響を与えることはない。また、解像度Ｓはネガレジスト１６の解像度及び第１マイクロレンズアレイ１４の分解能により決まる。
【００９６】
従って、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、マイクロフライアイレンズ２と透過率分布マスク３との位置ずれは、±２５０μｍの範囲で許容されることとなり、その結果、位置決めは容易となる。
【００９７】
また、平行光源の光線平行度にばらつきがあるために、マイクロフライアイレンズ２により結ばれるビームスポットの径が大きくなった場合においても、径全体にわたって透過率が同一となるため、マイクロレンズ基板６に対する照度を均一にすることができる。
【００９８】
さらに、平行光が透過率分布マスク３上を透過する面積は小さいため、透過率分布マスク３そのものによる透過率のばらつきの影響がないこと、及びマイクロレンズ基板６を照射する光の照度分布を小さく抑えることができることから、マイクロレンズ基板６内のばらつきが小さい露光を行うことができる。
【００９９】
次に、マイクロレンズ基板６を照射する露光光の照度分布及びマイクロフライアイレンズ２の関係について詳細に説明する。
【０１００】
図９に示すように、平行光はマイクロフライアイレンズ２の各レンズにより２次点光源化され、各２次点光源は透過率分布マスク３により輝度の変調を受けた後にコリメータレンズ４に対して様々な光軸からの高さを持つ物点として作用し、各々の物点がその高さに応じた角度でコリメータレンズ４に入射する。コリメータレンズ４を透過した各２次点光源は、コリメータレンズ４に対する入射画角に対応した角度を有する平行光としてマイクロレンズ基板６に入射する。この時のマイクロレンズ基板６に入射する各入射角の平行光の照度分布は、マイクロフライアイレンズ２の各レンズに入射する平行光の照度分布によって決まる。従って、マイクロフライアイレンズ２のピッチ、すなわち各レンズの口径が小さいほど照度の均一化には有利となる。
【０１０１】
また、各マイクロフライアイレンズ２に入射する光の照度が均一であれば、マイクロフライアイレンズ２の有効領域（透過率分布マスク３のパターン２３に相当する領域）における照度の均一性はそれほど必要ではなく、各マイクロフライアイレンズ２の各レンズに入射する光照度の不均一さ（各レンズ間の不均一さ）は、透過率分布マスク３の透過率を調整することにより補正できる。従って、平行光源の光束全域にわたって照度が均一である必要はない。すなわち、マイクロフライアイレンズ２の有効領域全体に対する光源照度の均一性は必要なく、各レンズに対して均一であればよい。その結果、光源に対する自由度が大きくなる。
【０１０２】
ここで、マイクロフライアイレンズ２は、各レンズをアレイ状に配置したレンズの集合体であり、このレンズ形成領域をマイクロフライアイレンズ２の有効領域としている。本実施の形態においては、光源ユニット１からの光は透過率分布マスク３のマスク領域（パターン２３）全体を照射する必要があり、このマスク領域全体を照射することができるような領域のことである。
【０１０３】
なお、この時のコリメータレンズ４の有効ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ）は、マイクロフライアイレンズ２のＮＡに対して小さくなっている。これは、マイクロレンズ基板６照射領域よりも大きい光束を、コリメータレンズ４に入射させるためである。
【０１０４】
また、図１０に示すように、コリメータレンズ４は、透過率分布マスク３の中心から出射された上記２次点光源を透過する際、透過した光が効軸に対して平行光となるように光軸方向の位置決めをされている。マイクロレンズ基板６は、コリメータレンズ４の光軸に対して直角となるように、かつコリメータレンズ４の光軸とマクロレンズ基板６の中心とがあわさるようにして、コリメータレンズ４の後側焦点位置に配置されている。マイクロレンズ基板用絞り５も同様に、絞りの中心と光軸とが一致し、かつ光軸に対して直角となるように配置されている。
【０１０５】
これにより、マイクロフライアイレンズ２の各レンズの中心を通り、光軸に対して平行な光線は、全てマイクロレンズ基板用絞り５、すなわちマイクロレンズ基板６の中心に入射するようになる。
【０１０６】
また、マイクロフライアイレンズ２の各レンズから出射され、コリメータレンズ４によって平行光とされた光束内において照度分布が生じたとしても、マイクロレンズ基板用絞りの近傍に、例えば照度均一化フィルタ２８を置くことによってマイクロレンズ基板６に対する照度を均一にすることができる。これは、マイクロフライアイレンズ２の各レンズからの光束が、マイクロレンズ基板６の露光光照射部にて均等に重なるために照度分布が滑らかであること、かつマイクロレンズ基板用絞り５の中心軸に対して軸対称であることによるものである。
【０１０７】
なお、照度均一化フィルタ２８は、例えば軸対称の透過率分布を有する透過率分布フィルタであり、中央部の透過率が小さく、周辺部の透過率が大きい構成となっている。
【０１０８】
また、コリメータレンズ４の口径は、マイクロレンズ基板６を照射する光束の直径及び第１マイクロレンズアレイ１４に入射する光の最大入射角によって決められる。
【０１０９】
図１１に示すように、マイクロレンズ基板６を照射する光束の直径Ｄｗは、一括で露光することができる領域を表しており、チップサイズまたはマイクロレンズ基板６サイズによって決まる。本実施の形態においては、Ｄｗ＝３５ｍｍである。
【０１１０】
また、マイクロレンズ基板６に入射する光束の最大角度θｉは、第１マイクロレンズアレイ１４の焦点距離ｆｍ（図３（ｂ）参照）及び第２マイクロレンズアレイ２０の対角長ｄｍａｘ（図６（ｂ）参照）における以下の式によって決められる。
【０１１１】
ｄｍａｘ＝ｆｍ×ｔａｎθｉ……（６）
なお、本実施の形態においては、ｄｍａｘ＝２３．７２μｍ、ｆｍ＝７０μｍとしているので、θｉ＝１８．７°となる。
【０１１２】
従って、コリメータレンズ４の有効径Ｄｃは、
Ｄｃ＝２×ｆｃ×ｔａｎθｉ＋Ｄｗ……（７）
言い換えれば、
Ｄｃ＝２×ｆｃ×ＮＡｃ＋２×ｆｃ×ｔａｎθｉ……（８）
と表すことができ、Ｄｃ＝１０２．７ｍｍとなる。
【０１１３】
以上のように、本発明のマイクロレンズアレイの露光装置は、光源からの光束を２次点光源化する２次点光源化手段と、２次点光源化された光を入射し、この光の輝度を調節する輝度調節手段と、輝度調節された光を平行光束化し、予め形成された第１マイクロレンズアレイを介して、第２マイクロレンズアレイを形成する感光性樹脂層に導く平行光束化手段とを備えている。
【０１１４】
上記の発明によれば、光源から照射された光束は２次点光源化手段に入射し、ここで２次点光源化される。２次点光源化された光は、輝度調節手段に入射し、ここで入射光の輝度が調節される。これにより、各点光源は、それぞれ輝度が可変の点光源として作用することになるので、感光性樹脂層に照射される光を所望の照度にそれぞれ調節できる。
【０１１５】
輝度調節された光は、平行光束化手段に入射し、ここで、平行光束化される。このようにして平行光束化された光は、予め形成された第１マイクロレンズアレイに入射し、ここで、屈折・集光されて感光性樹脂層に導かれ、高精度に該感光性樹脂層が露光される。上記感光性樹脂層が露光されて第２マイクロレンズアレイが形成される。
【０１１６】
上記平行光束化手段から上記第２マイクロレンズアレイへ導かれる光の入射角は、２次点光源化手段による２次点光源の位置によって決まり、各平行光束の第２マイクロレンズアレイに対する照度（感光性樹脂層に対する照度）を上記輝度調節手段の調節によって可変とすることが可能となる。
【０１１７】
これにより、従来のように軸受けを用いてスタンパ型を成形時に上下して第１及び第２マイクロレンズの面内方向の位置合わせ行うという煩雑なアラインメント工程なしに、高精度に第２マイクロレンズアレイを作製できる。その結果、マイクロレンズアレイの光効率が著しく向上すると共に、隣の画素に光束が入ることに伴う混色の発生が未然に回避され、画質を著しく向上させることが可能となる。
【０１１８】
しかも、感光性樹脂層における照度を輝度調節手段の輝度調節により調節するので、上記アラインメント工程に伴う設計の制約がなくなり、最適な光効率を得るために必要な設計の自由度を著しく大きくすることが可能となり、加えてレンズ面での屈折率差が充分確保できるので短い焦点距離のレンズの作製が可能となる。更に、従来の型加工が不要となるゆえ、垂直壁の形成が要求されず、したがって離型時にレンズ部が破損するという従来の不具合を確実に克服できる。
【０１１９】
また、本実施の形態においては、光源として平行光束を出射するものを例として挙げたが、これは、マイクロフライアイレンズ２等の２次点光源手段によれば、より大きな面積で２次光源化することが容易なためであり、比較的小さい面積においても２次点光源化が可能であれば、平行光束に限定されることはなく、収束光または発散光等であっても同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
〔実施の形態２〕
本発明の第２の実施の形態を図１（ｂ）に基づき説明する。また、説明の便宜上、上記実施の形態１にて示した部材と同じ機能を有する部材には同一の番号を付記し、その説明を省略する。本実施の形態においては、上記第１の実施の形態との相違点について主に説明するものとする。
【０１２１】
図１（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイの露光装置は、光源ユニット１、マイクロフライアイレンズ２、倍率変換光学系（倍率変換手段）２９、透過率分布マスク３、コリメータレンズ４、マイクロレンズ基板用絞り５から構成されている。また、マイクロレンズアレイの露光装置により露光されるマイクロレンズ基板６は、マイクロレンズ基板用絞り５に近接して配置されている。
【０１２２】
すなわち、本実施の形態に示すマイクロレンズアレイの露光装置は、実施の形態１にて示したマイクロレンズアレイの露光装置に、さらに倍率変換光学系２９を備えた構成である。
【０１２３】
倍率変換光学系２９は、マイクロフライアイレンズ２と透過率分布マスク３との間に配置されている。倍率変換光学系２９は、凸レンズ３０ａ（第１レンズ群）凸レンズ３０ｂ（第２レンズ群）及び絞り（倍率変換手段用絞り部材）３１を有しており、マイクロフライアイレンズ２を透過した２次光源を拡大し、３次光源化するものである。
【０１２４】
また、透過率分布マスク３は、倍率変換光学系２９によって形成された３次光源の位置に配置されており、コリメータレンズ４は、透過率分布マスク３を透過した３次光源を平行光化するようになっている。コリメータレンズ４により平行光とされた３次光源は、マイクロレンズ基板用絞り５を通り、マイクロレンズ基板６に入射される。
【０１２５】
上記構成において、本発明にかかるマイクロレンズアレイの露光装置がマイクロレンズ基板６を露光する機構について説明する。
【０１２６】
実施の形態１と同様に、高圧水銀ランプ８より照射された光及び楕円鏡７によって集光された光は、インテグレータ９によって照度分布を均一化された後に、コンデンサーレンズ１０により平行光化され、波長選択フィルタ１１がｉ線のみを透過し、光源ユニット１は平行光を出射する。
【０１２７】
光源ユニット１から出射された平行光は、マイクロフライアイレンズ２により２次光源化され、マイクロフライアイレンズ２の焦点の位置に、マイクロフライアイレンズ２の個数と同数の点光源を形成する。この点光源は、倍率変換光学系２９により拡大され、３次光源となる。なお、倍率変換光学系２９により拡大される横倍率は、凸レンズ３０ａ及び３１ｂの各々の焦点距離ｆによって決まる。本実施の形態においては、凸レンズ３０ａはｆ＝１０ｍｍ、凸レンズ３０ｂは、ｆ＝５０ｍｍとしており、凸レンズ３０ａから焦点距離である１０ｍｍの位置に絞り３１を配置している。これにより、点光源は横倍率で５倍に拡大するようになっており、また、倍率変換光学系２９に入射する光線のうち光軸に対して平行な光線は、出射する際においても光軸に対して平行な光線となる。すなわち、倍率変換光学系２９は、所謂テレセントリックな光学系を構成している。
【０１２８】
倍率変換光学系２９によって形成される３次光源の位置には、透過率分布マスク３が配置されている。この透過率分布マスク３の透過率分布は、光源ユニット１の輝度、透過率分布マスク３上の照度分布及び被露光物であるネガレジスト１６の感光特性により定められる。
【０１２９】
透過率分布マスク３は、３次光源の位置に配置されるため、３次光源は透過率分布マスク３上を小さいビームスポット、すなわち３次点光源として通過する。その際、各々の３次点光源は、透過率分布マスク３の透過率によって光強度の変調を受け、所定の輝度を持つ３次点光源として作用する。各３次点光源は、コリメータレンズ４により平行光とされた後に、マイクロレンズ基板用絞り５を通り、マイクロレンズ基板６に入射する。
【０１３０】
また、本実施の形態におけるマイクロレンズアレイの露光装置においても、コリメータレンズ４の光軸上にある３次点光源は、光軸に対して平行な平行光束として、またコリメータレンズ４の光軸外にある３次点光源は、光軸に対して一定の角度をもった平行光束としてマイクロレンズ基板６を照射する。一定の角度とは、以下の式を満たすβのことである。
【０１３１】
（光軸外の３次点光源と光軸との距離）＝（コリメータレンズ４の焦点距離）×ｔａｎβ……（９）
従って、各平行光束のコリメータレンズ４の光軸に対する角度、すなわちマイクロレンズ基板６への入射角度は、前記３次点光源の位置によって決まる。また、各平行光束のマイクロレンズ基板６に対する照度は、各２次点光源の輝度、すなわち透過率分布マスク３の透過率を調節することにより変えることができる。
【０１３２】
なお、実施の形態１と同様に、マイクロレンズ基板用絞り５が、例えば液晶パネルの１チップ分の大きさの長方形開口を有していて、１回の露光光照射によって１チップ分の露光ができるようにすれば、１ウエハに複数のチップが搭載されている構成において、ステップアンドリピートによって複数チップを露光することができるようになる。これにより、マイクロレンズ基板６の大きな面積にわたって、照射する露光光の均一性を確保することができない場合であっても、高精度なマイクロレンズアレイを高速で製造することができる。
【０１３３】
また、本実施の形態におけるマイクロレンズアレイの露光装置においても、上記実施の形態１にて示したマイクロレンズ基板６を露光する方法を用いて、２層構造を有するマイクロレンズアレイを製造することができる。
【０１３４】
すなわち、本実施の形態におけるマイクロレンズアレイの露光装置では、倍率変換光学系２９が、マイクロフライアイレンズ２及び透過率分布マスク３の間での倍率の変換をするものであり、その分を考慮すればよい。
【０１３５】
また、本実施の形態のマイクロレンズアレイの露光装置において、マイクロフライアイレンズ２のピッチｐは、コリメータレンズ４の焦点距離ｆｃ（図３（ｂ）参照）及び第１マイクロレンズアレイ１４の焦点距離ｆｍ（図３（ｂ）参照）によって決まる光学倍率ｍと、第２マイクロレンズアレイ２０を形成する像の解像度Ｓとの他に、倍率変換光学系２９により変換される倍率をｍｂとして以下の式、
ｐ＝Ｓ×ｆｃ／（ｆｍ×ｍｂ）……（１０）
となるｐより小さい値に設定すればよい。
【０１３６】
また、透過率分布マスク３は、上述のように透過率が階段状の分布を有するものであり、その同一透過率領域の繰返し周期は、フライアイレンズの各レンズ間ピッチに倍率変換光学系の倍率を乗じたものであることが好ましい。
【０１３７】
なお、コリメータレンズ４は、光軸上及び光軸外の特性を考慮すると焦点距離の長いものの方が製造しやすいため、これに伴い透過率分布マスク３は比較的大きなものとなってしまう。従って、マイクロフライアイレンズ２についても大きいものが必要となってくるが、マイクロフライアイレンズ２は、微小かつ精密なレンズを２次元（面上）に配置したものであるため、大面積のマイクロフライアイレンズ２は精度を高めることが困難であるばかりでなく、コストも高くなってしまう。
【０１３８】
本実施の形態に示すような倍率変換光学系２９を有するマイクロレンズアレイの露光装置において、倍率変換光学系２９は、マイクロフライアイレンズ２及び透過率分布マスク３の間の倍率を調整するために配置しているが、倍率変換光学系２９を配置することにより、透過率分布マスク３が例え大きくなったとしても、小さい外形のマイクロフライアイレンズ２で高精度なマイクロレンズアレイの露光装置を構築することが可能となる。
【０１３９】
なお、本実施の形態においては、ｍ＝０．００１としているため、５０×５０ｍｍの透過率分布マスク３が必要となり、マイクロフライアイレンズ２においても同様に５０×５０ｍｍのものが必要となる。しかしながら、本実施の形態におけるマイクロレンズアレイの露光装置は、倍率変換光学系２９を備えており、この倍率変換光学系２９は５倍の倍率に変換する能力を有しているため、マイクロフライレンズ２は、１０×１０ｍｍの大きさで足りる。
【０１４０】
また、マイクロフライアイレンズ２と透過率分布マスク３とが１対１の横倍率関係でよいときは、倍率変換光学系２９を配置する必要はなく、実施の形態１に示したマイクロレンズアレイの露光装置でよい。
【０１４１】
また、上述のように、本実施の形態のマイクロレンズアレイの露光装置において、マイクロフライアイレンズ２を透過した光は、倍率変換光学系２９により拡大された後に、透過率分布マスク３により輝度調節されるため、マイクロフライアイレンズ２及び透過率分布マスク３は、倍率変換光学系２９に対して共役な関係であることが好ましい。
【０１４２】
以上のように、本発明のマイクロレンズアレイの露光装置を使用することにより、煩雑なアライメントプロセスなしに高精度かつ容易に２層マイクロレンズアレイの製造が可能となる。すなわち、本発明のマイクロレンズアレイの露光装置及び露光方法を使用することにより、２層マイクロレンズアレイが高精度かつ容易に露光可能となる。また、本発明のマイクロレンズアレイの露光装置は、光学系の位置決めが容易であるため、高精度なマイクロレンズアレイの露光装置を構成することが可能となる。
【０１４３】
これにより、例えば同一サイズの液晶基板であれば、約２倍の光効率を達成することができるとともに、第１マイクロレンズアレイ１４及び第２マイクロレンズアレイ２０間の位置合わせが、１μｍ以下の高い精度で行うことが可能となったため、画面ムラがなく、色再現が良好な液晶投射装置を製造することができる。
【０１４４】
また、本発明のマイクロレンズアレイの露光装置は、基板上にレンズを複数個有するマイクロレンズアレイが２層構成であり、第１マイクロレンズは集光機能を有し、該第１のマイクロレンズを透過する光に強度分布を与えることにより第２のマイクロレンズを作製するための感光性樹脂に形状を付与するマイクロレンズアレイの露光装置であって、照射強度が略均一な光束を出射する照射手段と、該均一な光束を２次点光源化する２次点光源化手段と、該２次点光源化した光を所望のマイクロレンズアレイの加工形状に合致するように該光の輝度を調節する輝度調節手段と、該２次点光源化した複数の平行光束に変換する平行光束化手段とを備え、該輝度調節手段は該照射手段からの光の進行方向に対して２次点光源化手段の後方に配置される構成としてもよい。
【０１４５】
また、本発明のマイクロレンズアレイの露光方法は、基板上に塗布した感光性樹脂を露光して所望のマイクロレンズアレイ形状を得るための露光方法であって、照射強度が略均一な光束を２次点光源化する工程と、該２次点光源化した光を所望のマイクロレンズアレイの加工形状に合致するように該光の輝度を調整する工程と、該２次点光源化した光を複数の平行光束に変換する工程とを含み、該複数の平行光束がマイクロレンズアレイを通過する光によって感光性樹脂に露光を行って所望のマイクロレンズアレイ形状に露光を行う構成としてもよい。
【０１４６】
尚、上記実施の形態１および２においては、感光性樹脂をネガレジストとして例示したが、本発明はそれに限定されるものではなく、ポジレジスト、紫外線硬化樹脂等他の感光性樹脂であっても良い。
【０１４７】
【発明の効果】
本発明のマイクロレンズアレイの露光装置は、以上のように、光源からの光束を２次点光源化する２次点光源化手段と、２次点光源化された光を入射し、この光の輝度を調節する輝度調節手段と、輝度調節された光を平行光束化し、予め形成された第１マイクロレンズアレイを介して、第２マイクロレンズアレイを形成する感光性樹脂層に導く平行光束化手段とを備えている。
【０１４８】
上記の発明によれば、平行光束化手段から上記第２マイクロレンズアレイへ導かれる光の入射角は、２次点光源化手段による２次点光源の位置によって決まり、各平行光束の第２マイクロレンズアレイに対する照度（感光性樹脂層に対する照度）を上記輝度調節手段の調節によって可変とすることが可能となる。
【０１４９】
これにより、従来のように軸受けを用いてスタンパ型を成形時に上下して第１及び第２マイクロレンズの面内方向の位置合わせ行うという煩雑なアラインメント工程なしに、高精度に第２マイクロレンズアレイを作製できる。その結果、マイクロレンズアレイの光効率が著しく向上すると共に、隣の画素に光束が入ることに伴う混色の発生が未然に回避され、画質を著しく向上させることが可能となる。
【０１５０】
しかも、感光性樹脂層における照度を輝度調節手段の輝度調節により調節するので、上記アラインメント工程に伴う設計の制約がなくなり、最適な光効率を得るために必要な設計の自由度を著しく大きくすることが可能となり、加えてレンズ面での屈折率差が充分確保できるので短い焦点距離のレンズの作製が可能となる。更に、従来の型加工が不要となるゆえ、垂直壁の形成が要求されず、したがって離型時にレンズ部が破損するという従来の不具合を確実に克服できるという効果を併せて奏する。
【０１５１】
上記２次点光源化手段は、上記入射光束を集光する複数の光学素子が２次元状に配されたもの（たとえば、６角形のハニカム構造や、矩形状のレンガ積み構造等）であることが好ましい。上記２次点光源化手段は、フライアイレンズであることが好ましい。上記輝度調節手段は、所定波長の光に対する透過率分布を有する透過率分布マスクであることが好ましい。
【０１５２】
上記透過率分布マスクは、上記フライアイレンズの後側焦点位置近傍に配されることが好ましい。この場合、透過率分布マスク上に焦点を結ぶビームスポットがこの透過率分布マスクを通過するので、このビームスポットに対して高精度に光強度の変調が行われ、それぞれの輝度を有する各点光源化が確実に実現可能となるという効果を併せて奏する。
【０１５３】
上記透過率分布マスクは、階段状の透過率分布を有することが好ましい。この場合、階段状の透過率分布を有するマスクとすることで、２次点光源の輝度の調節を簡便にすることができる。すなわち、連続的な透過率分布を有するマスクにおいては、マスクの位置ずれに対して透過率分布の傾斜に応じた点光源の輝度ばらつきが発生するが、階段状の透過率分布を有するマスクとすることにより、透過率の繰り返し周期および点光源の間隔から求められる位置ずれが許容される。さらに、フライアイレンズの収差および入射光束の平行度等から２次点光源の大きさが大きくなってしまった場合においても、２次点光源の径全域にわたって透過率分布マスクの透過率が同一であるため、２次点光源を構成する各光線に対する透過率も同一となり、照度および露光の均一性を得ることができるという効果を併せて奏する。
【０１５４】
上記透過率分布マスクは、階調が３段階以上の透過率を有することが好ましい。また、上記透過率分布マスクは、その面内方向に所定のピッチで複数の同一透過率を示す領域が形成されるような透過率分布を有し、上記ピッチは上記２次点光源間の距離の整数倍に等しいことが好ましい。
【０１５５】
この場合、フライアイレンズの各レンズに入射した平行光はフライアイレンズの焦点位置に集光されるので、その位置に配されている透過率分布マスク上を点で通過する。これにより、フライアイレンズの中心と透過率分布マスクの同一透過率を示す領域の中心とがずれても、フライアイレンズのピッチ以下のずれ量であれば、フライアイレンズの透過率は変化せず、感光性樹脂層の露光形状は影響を受けない。したがって、露光品質を著しく向上させることが可能となるという効果を併せて奏する。
【０１５６】
上記平行光束化手段はコリメータレンズであることが好ましい。上記フライアイレンズを構成する各レンズは、そのピッチをｐとし、上記感光性樹脂層の解像度と上記第１マイクロレンズアレイの分解能を考慮した上記感光性樹脂層上での分解能をＳとし、上記コリメータレンズの焦点距離をｆｃとし、上記第１マイクロレンズアレイの焦点距離をｆｍとすると、上記ピッチｐは、ｐ＜Ｓ・ｆｃ／ｆｍを満足することが好ましい。
【０１５７】
たとえば、Ｓ＝０．５μｍ及びｆｃ／ｆｍ＝０．００１の場合、ピッチｐ＝５００μｍとなり、これ未満であれば、第２マイクロレンズアレイの形状に影響を与えない。したがって、透過率分布マスクとフライアイレンズの位置ずれは、±２５０μｍ許容されることになり、位置決めが非常に容易になるという効果を併せて奏する。
【０１５８】
上記コリメータレンズからの平行光束は、絞り部材を介して上記第１マイクロレンズアレイに入射され、上記絞り部材を含めた上記コリメータレンズの有効開口数をＮＡｃとし、上記フライアイレンズの開口数をＮＡｆとすると、ＮＡｃ＜ＮＡｆを満足することが好ましい。
【０１５９】
上記絞り部材は、感光性樹脂層の光源側近傍に配置されていることが好ましい。この場合、基板に入射する種々の角度の光束について、基板上で重なるような光学配置にしていることから、上記遮光は基板上で行うことが最適であるが、絞り部材を感光性樹脂層の光源側近傍に配置することにより可能となるという効果を併せて奏する。
【０１６０】
上記コリメータレンズの有効径、有効開口数、及び焦点距離をそれぞれＤｃ、ＮＡｃ、及びｆｃとし、上記コリメータレンズからの平行光束の上記第１マイクロレンズアレイへの最大入射角をθｉとすると、Ｄｃ＝２・ｆｃ・ＮＡｃ＋２・ｆｃ・ｔａｎθｉを満足することが好ましい。
【０１６１】
上記感光性樹脂層は、上記コリメータレンズの後側焦点位置に配されることが好ましい。この場合、コリメータレンズからの平行光が感光性樹脂層上に焦点を結ぶので、効率よく、確実に感光性樹脂層を露光して第２マイクロレンズアレイを形成することが可能となるという効果を併せて奏する。
【０１６２】
上記絞り部材、及び上記感光性樹脂層の中心は上記コリメータレンズの光軸上に配され、上記絞り部材と上記第１マイクロレンズアレイの間に照度調整手段を更に設けたことが好ましい。この場合、コリメータレンズを出射した光は、すべて絞り部材を介して感光性樹脂層に照射される。このとき、絞り部材を出射した光に照度分布が生じたとしても、照度調整手段によって照度を均一にすることが可能となるという効果を併せて奏する。
【０１６３】
上記の照度調整手段は、上記光軸に対して対称な透過率分布を有し、入射される光の照度を均一化するフィルタであることが好ましい。この場合、透過率分布としては、中央部ほど透過率が小さく、周辺部ほど透過率が大きいことが更に好ましい。
【０１６４】
上記２次点光源化手段と上記輝度調節手段との間に倍率変換手段を更に備えたことが好ましい。この場合、倍率変換手段を設けることによって、フライアイレンズと透過率分布マスク間の倍率が調整されるので、透過率分布マスクがたとえ大きくなっても、フライアイレンズは小さい外形のもので高精度な露光光学系を実現することが可能となるという効果を併せて奏する。
【０１６５】
上記倍率変換手段は正の屈折力を有する第１及び第２レンズ群からなり、上記第１レンズ群と上記第２レンズ群の主点間距離は、上記第１レンズ群の焦点距離と上記第２レンズ群の焦点距離の和に等しく、上記第１レンズ群の後側焦点位置に倍率変換手段用の絞り部材を設けることが好ましい。
【０１６６】
上記透過率分布マスクは、階段状の透過率分布を有することが好ましい。この場合、階段状の透過率分布を有するマスクとすることで、３次点光源の輝度の調節を簡便にすることができる。すなわち、連続的な透過率分布を有するマスクにおいては、マスクの位置ずれに対して透過率分布の傾斜に応じた点光源の輝度ばらつきが発生するが、階段状の透過率分布を有するマスクとすることにより、透過率の繰り返し周期および点光源の間隔から求められる位置ずれが許容される。さらに、フライアイレンズの収差および入射光束の平行度等から３次点光源の大きさが大きくなってしまった場合においても、３次点光源の径全域にわたって透過率分布マスクの透過率が同一であるため、３次点光源を構成する各光線に対する透過率も同一となり、照度および露光の均一性を得ることができるという効果を併せて奏する。
【０１６７】
上記２次点光源化手段はフライアイレンズであり、上記輝度調節手段は、所定波長の光に対して、その面内方向に所定のピッチで、領域内で同一透過率を示す複数の領域が形成されるような透過率分布を有する透過率分布マスクであり、上記ピッチは、上記フライアイレンズのレンズピッチに上記倍率変換手段による倍率を乗じたものに等しいことが好ましい。
【０１６８】
この場合、フライアイレンズの各レンズに入射した平行光はフライアイレンズの焦点位置に集光されるので、その位置に配されている透過率分布マスク上を点で通過する。これにより、フライアイレンズの中心と透過率分布マスクの同一透過率を示す領域の中心とがずれても、フライアイレンズのレンズピッチに上記倍率変換手段による倍率を乗じたもの以下のずれ量であれば、フライアイレンズの透過率は変化せず、感光性樹脂層の露光形状は影響を受けない。したがって、露光品質を著しく向上させることが可能となるという効果を併せて奏する。
【０１６９】
上記フライアイレンズを構成する各レンズは、そのピッチをｐとし、上記感光性樹脂層の解像度と上記第１マイクロレンズアレイの分解能を考慮した上記感光性樹脂層上での分解能をＳとし、上記コリメータレンズの焦点距離をｆｃとし、上記第１マイクロレンズアレイの焦点距離をｆｍとし、上記倍率変換手段による倍率をｍｂとすると、上記ピッチｐは、ｐ＜Ｓ・ｆｃ／（ｆｍ・ｍｂ）を満足することが好ましい。この場合も、ピッチの許容範囲が大きくなり、位置決めが非常に容易になるという効果を併せて奏する。
【０１７０】
上記倍率変換手段に対して、上記フライアイレンズと上記透過率分布マスクとは共役な関係にあることが好ましい。
【０１７１】
上記コリメータレンズからの平行光束は、絞り部材を介して上記第１マイクロレンズアレイに入射され、上記絞り部材は、マイクロレンズアレイ１チップに対応する大きさの開口部を有し、複数のチップをステップアンドリピートにて露光することが好ましい。これによれば、露光光の均一性が広い領域にわたって保持できない場合でも、１チップに対応する領域ごとに露光が行われるので、結果として、高精度且つ高速に全領域の露光が行えるという効果を併せて奏する。
【０１７２】
上記絞り部材は、感光性樹脂層の光源側近傍に配置されていることが好ましい。この場合、基板に入射する種々の角度の光束について、基板上で重なるような光学配置にしていることから、上記遮光は基板上で行うことが最適であるが、絞り部材を感光性樹脂層の光源側近傍に配置することにより可能となるという効果を併せて奏する。
【０１７３】
上記光源は、平行光束を出射することが好ましい。この場合、２次点光源化手段に入射する光束が平行光束でない場合に、２次点光源の光軸方向の位置がばらつき、ひいては基板に入射する光束の平行度が悪化することを回避することができるという効果を併せて奏する。
【０１７４】
本発明のマイクロレンズアレイの露光方法は、以上のように、照射強度が略均一な光束を２次点光源化する工程と、２次点光源化した光の輝度をマイクロレンズアレイの加工形状に合致するように調節する工程と、上記２次点光源化した光を複数の平行光束に変換する工程とを含み、上記複数の平行光束がマイクロレンズアレイを通過する光によって感光性樹脂層に露光を行う構成である。
【０１７５】
上記方法によれば、平行光束化された光のマイクロレンズアレイへの入射角は、２次点光源の位置によって決まり、各平行光束のマイクロレンズアレイに対する照度（感光性樹脂層に対する照度）を輝度の調節によって可変することが可能となる。
【０１７６】
これにより、従来のように軸受けを用いてスタンパ型を成形時に上下して第１及び第２マイクロレンズの面内方向の位置合わせ行うという煩雑なアラインメント工程なしに、高精度に第２マイクロレンズアレイを作製できる。その結果、光効率が著しく向上すると共に、隣の画素に光束が入ることに伴う混色の発生が回避され、画質を著しく向上させることが可能となる。
【０１７７】
しかも、感光性樹脂層における照度を輝度調節手段の輝度調節により調節するので、上記アラインメント工程に伴う設計の制約がなくなり、最適な光効率を得るために必要な設計の自由度を著しく大きくすることが可能となり、加えてレンズ面での屈折率差が充分確保できるので短い焦点距離のレンズの作製が可能となる。更に、従来の型加工が不要となるゆえ、垂直壁の形成が要求されず、したがって離型時にレンズ部が破損するという従来の不具合を確実に克服できるという効果を併せて奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の一形態におけるマイクロレンズアレイの露光装置の構成を示す図、図１（ｂ）は、本発明の実施の他の形態おけるマイクロレンズアレイの露光装置の構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるマイクロレンズ基板の構成を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態におけるコリメータレンズ及び第１マイクロレンズアレイとで形成される光学系の結像関係を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるマイクロレンズ基板の構成を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）ないし（ｇ）は、本発明の実施の形態におけるマイクロレンズアレイの製造フロー図である。
【図６】図６（ａ）は、第１マイクロレンズアレイの構成を示す平面図、図６（ｂ）は、第２マイクロレンズアレイの構成を示す平面図、図６（ｃ）は、第１マイクロレンズアレイと第２マイクロレンズアレイとの位置関係を示す平面図、図６（ｄ）は、第２マイクロレンズアレイと絵素との位置関係を示す平面図である。
【図７】図７（ａ）は、透過率分布マスクに形成された第２マイクロレンズに対応するパターンを示す平面図、図７（ｂ）及び（ｃ）は、パターンの断面における透過率分布を示す図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、透過率分布マスク及びマイクロフライアイレンズの構成を示す側面図である。
【図９】本発明の実施の形態における、マイクロレンズ基板の露光を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態における、マイクロレンズ基板の露光を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態における、マイクロレンズ基板の露光を示す側面図である。
【符号の説明】
１　　光源ユニット（光源）
２　　マイクロフライアイレンズ（２次点光源化手段）
３　　透過率分布マスク（輝度調節手段）
４　　コリメータレンズ（平行光束化手段）
５　　マイクロレンズ基板用絞り（絞り部材）
６　　マイクロレンズ基板
１４　　第１マイクロレンズアレイ
１６　　ネガレジスト（感光性樹脂）
２０　　第２マイクロレンズアレイ
２８　　照度均一化フィルタ（照度調節手段）
２９　　倍率変換光学系（倍率変換手段）
３０ａ　凸レンズ（第１レンズ群）
３０ｂ　凸レンズ（第２レンズ群）
３１　　絞り（倍率変換手段用絞り部材）
【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６】
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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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