光學(xué)裝置、固體拍攝裝置及光學(xué)裝置的制造方法
【專利摘要】公開(kāi)一種光學(xué)裝置、固體拍攝裝置及光學(xué)裝置的制造方法。實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置包含：基板；和第1光學(xué)層。上述基板具有第1面、和與上述第1面在相反側(cè)的第2面。上述第1光學(xué)層設(shè)置在上述第1面之上，并包含沿著上述第1面配置的多個(gè)第1折射率設(shè)定部。上述多個(gè)第1折射率設(shè)定部的各個(gè)具有使磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形。
【專利說(shuō)明】光學(xué)裝置、固體拍攝裝置及光學(xué)裝置的制造方法[0001 ] 相關(guān)專利申請(qǐng)的參照
[0002]本申請(qǐng)要求享受2013年I月30日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)?zhí)?013-015621的優(yōu)先權(quán)的利益，在本申請(qǐng)中援引其日本專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本實(shí)施方式涉及光學(xué)裝置、固體拍攝裝置及光學(xué)裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]由于作為光學(xué)裝置的透鏡的厚度很薄，所以需要使用折射率高的材料。例如，在作為透鏡使用SiO2系的玻璃的場(chǎng)合，SiO2的折射率為約1.45。如果透鏡的折射率例如為3，則透鏡的厚度與使用SiO2系的玻璃的場(chǎng)合相比為約1/3。
[0005]折射率通過(guò)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的各個(gè)的平方根的積來(lái)決定。因此，如果能增大介電常數(shù)及磁導(dǎo)率的任一方則能提高折射率。在光學(xué)裝置中，最好得到希望的折射率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明打算解決的課題在于提供一種能夠得到希望的折射率的光學(xué)裝置、固體拍攝裝置及光學(xué)裝置的制造方法。
[0007]實(shí)施方式的光學(xué)裝置具備:基板，具有第I面、和與上述第I面在相反側(cè)的第2面；和第I光學(xué)層，設(shè)置在上述第I面上，并具有沿著上述第I面配置的多個(gè)第I折射率設(shè)定部;
[0008]上述多個(gè)第I折射率設(shè)定部的各個(gè)具有使上述多個(gè)第I折射率設(shè)定部的上述各個(gè)的磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形，具有與上述磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的折射率。
[0009]其他的實(shí)施方式的固體拍攝裝置具備:固體拍攝元件；和配置在上述固體拍攝元件的光軸上的光學(xué)裝置；
[0010]上述光學(xué)裝置包含:基板，具有第I面、和與上述第I面在相反側(cè)的第2面；和第I光學(xué)層，設(shè)置在上述第I面之上，并具有沿著上述第I面配置的多個(gè)折射率設(shè)定部；
[0011]上述多個(gè)折射率設(shè)定部的各個(gè)具有使上述多個(gè)折射率設(shè)定部的上述各個(gè)的磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形，具有與上述磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的折射率。
[0012]此外，其他的實(shí)施方式的光學(xué)裝置的制造方法中，上述光學(xué)裝置包含:基板，具有第I面、和與上述第I面在相反側(cè)的第2面；和第I光學(xué)層，設(shè)置在上述第I面之上，并具有沿著上述第I面配置的多個(gè)第I折射率設(shè)定部；上述多個(gè)第I折射率設(shè)定部的各個(gè)具有使上述各個(gè)的磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形，上述多個(gè)第I折射率設(shè)定部的上述各個(gè)具有與上述磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的折射率； [0013]上述光學(xué)裝置的制造方法具備以下步驟:在上述第I面上形成按順序?qū)盈B第I金屬膜、層間膜、第2金屬膜的層疊體；在上述層疊體上形成掩模；和通過(guò)經(jīng)由上述掩模將上述層疊體蝕刻，將上述第I金屬膜及上述第2金屬膜圖形化而形成上述2個(gè)金屬圖形。[0014]根據(jù)上述構(gòu)成的光學(xué)裝置、固體拍攝裝置及光學(xué)裝置的制造方法，可以得到希望的折射率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1 (a)及(b)是示例第I實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置的模式圖。
[0016]圖2(a)及(b)是示例金屬圖形的模式圖。
[0017]圖3(a)及(b)是示例金屬圖形的布局的模式圖。
[0018]圖4(a)及(b)是表示進(jìn)行光學(xué)模擬時(shí)的定義的圖。
[0019]圖5(a)及(b)是表示光學(xué)模擬結(jié)果的圖。
[0020]圖6(a)及(b)是表示金屬圖形的幾何關(guān)系的變化的例子的模式圖。
[0021]圖7(a)?圖7(c)是示例光學(xué)裝置的制造方法的模式的剖面圖。
[0022]圖8(a)及(b)是示例光學(xué)裝置的制造方法的模式的剖面圖。
[0023]圖9(a)及(b)是示例第3實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置的模式的剖面圖。
[0024]圖10(a)及(b)是示例2個(gè)金屬圖形的配置的模式圖。
[0025]圖11 (a)及(b)是示例2個(gè)金屬圖形的間隔的模式圖。
[0026]圖12(a)及(b)是示例金屬圖形的其他形狀的模式圖。
[0027]圖13是表示光學(xué)模擬結(jié)果的圖。
[0028]圖14(a)及(b)是示例金屬圖形的其他形狀的模式圖。
[0029]圖15是示例光學(xué)裝置的其他構(gòu)成的模式圖。
[0030]圖16是示例第4實(shí)施方式涉及的固體拍攝裝置的模式的剖面圖。
[0031]圖17是示例參考例涉及的固體拍攝裝置的模式的剖面圖。
[0032]圖18是示例第4實(shí)施方式涉及的其他固體拍攝裝置的模式的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，根據(jù)【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。以下的說(shuō)明中，為同樣的部件附加同樣的標(biāo)號(hào)，關(guān)于已說(shuō)明的部件適當(dāng)?shù)厥÷云湔f(shuō)明。
[0034](第I實(shí)施方式)
[0035]圖1 (a)及(b)是示例第I實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置的模式圖。
[0036]圖1(a)中，表示光學(xué)裝置110的模式的剖面圖。圖1 (b)中，表示光學(xué)裝置110的模式的俯視圖。圖1(a)中表示的圖是圖1(b)的A-A線的模式的剖面圖。
[0037]第I實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置110包含基板10、和第I光學(xué)層20。光學(xué)裝置110作為光學(xué)透鏡起作用?；?0由使預(yù)定波長(zhǎng)的光透射的材料形成。本實(shí)施方式中，基板10由例如使可見(jiàn)光透射的材料(SiO2等)形成。在這里，可見(jiàn)光為波長(zhǎng)360納米(nm)以上且830nm以下的光。
[0038]基板10具有第I面10a、和與第I面IOa在相反側(cè)的第2面10b?；?0例如成平板形狀。如圖1(a)所示，第I面IOa與第2面IOb例如平行。本實(shí)施方式中，與第I面IOa正交的方向?yàn)閆方向，與Z方向正交的方向之一為X方向，與Z方向及X方向正交的方向?yàn)閅方向。光學(xué)裝置Iio的光軸C為例如Z方向。光例如通過(guò)第I光學(xué)層20從基板10的第I面IOa入射，從第2面IOb出射。[0039]基板10的厚度(第I面IOa和第2面IOb在Z方向的距離)例如由作為光學(xué)透鏡的光路長(zhǎng)度來(lái)決定。如圖1(b)所示，基板10在Z方向看的外形為例如矩形。再者，除矩形以外，基板10在Z方向看的外形也可以是圓形等。
[0040]第I光學(xué)層20設(shè)置在基板10的第I面IOa之上。第I光學(xué)層20包含多個(gè)第I折射率設(shè)定部21。說(shuō)明實(shí)施方式的附圖中，為了說(shuō)明的方便，通過(guò)虛線表示第I折射率設(shè)定部21。如圖1 (b)所示，多個(gè)第I折射率設(shè)定部21沿著第I面IOa以二維狀配置。
[0041]圖1(b)中表示的例子中，多個(gè)第I折射率設(shè)定部21分別配置在X方向及Y方向。即，多個(gè)第I折射率設(shè)定部21沿著第I面IOa以行列狀配置。再者，多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的排列不限于行列狀。
[0042]多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)具有使各個(gè)的磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形。即，第I折射率設(shè)定部21的磁導(dǎo)率通過(guò)多個(gè)金屬圖形來(lái)調(diào)整。多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)具有與磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的折射率。即，具有通過(guò)多個(gè)金屬圖形設(shè)定的折射率。
[0043]設(shè)置有多個(gè)金屬圖形的第I折射率設(shè)定部21是所謂超材料(metamaterial)。所謂超材料是使金屬以某種圖形周期性地排列而形成的具有自然界中沒(méi)有的特性的人工物質(zhì)。
[0044]以下，作為多個(gè)金屬圖形的一個(gè)例子，舉例說(shuō)明設(shè)置有2個(gè)金屬圖形的情況?？墒?，本實(shí)施方式中，不限于此，也可在第I折射率設(shè)定部21設(shè)置3個(gè)以上的金屬圖形。
[0045]光學(xué)裝置110中，通過(guò)沿著第I面IOa以行列狀配置的多個(gè)第I折射率設(shè)定部21在XY方向的各個(gè)位置設(shè)定折射率。光學(xué)裝置Iio中，通過(guò)關(guān)于多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)設(shè)定折射率，對(duì)于透射的光作為光學(xué)透鏡起作用。即，發(fā)揮作為光學(xué)透鏡的功能。
[0046]例如，在光學(xué)裝置110的XY平面的中心為光軸c的場(chǎng)合，若設(shè)定為越沿著XY平面從光軸c離開(kāi)折射率變得越小，則光學(xué)裝置110作為凸透鏡起作用。相反，若設(shè)定為越沿著XY平面從光軸C離開(kāi)折射率變得越大，則光學(xué)裝置110作為凹透鏡起作用。這樣，通過(guò)根據(jù)多個(gè)第I折射率設(shè)定部21在XY方向的各個(gè)位置設(shè)定的折射率，得到光學(xué)裝置110的希望的透鏡特性。
[0047]圖2(a)及(b)是示例金屬圖形的模式圖。
[0048]圖2 (a)是示例2個(gè)金屬圖形mp的模式的立體圖。圖2 (b)是示例金屬圖形mp的模式的側(cè)視圖。圖2(a)中，為了說(shuō)明的方便，僅表示金屬圖形mp。
[0049]如圖2 (a)所示，I個(gè)第I折射率設(shè)定部21中，設(shè)置至少2個(gè)金屬圖形mp。本實(shí)施方式中，作為例子說(shuō)明在I個(gè)第I折射率設(shè)定部21中設(shè)置有第I金屬圖形mpl、和第2金屬圖形mp2的情況。本實(shí)施方式中，將第I金屬圖形mpl及第2金屬圖形mp2統(tǒng)稱為金屬圖形mp。
[0050]如圖2(a)所示，金屬圖形mp在Z方向看的形狀為例如H型。第I金屬圖形mpl在Z方向看的形狀也可與第2金屬圖形mp2在Z方向看的形狀相同。如圖2(b)所示，I個(gè)第I折射率設(shè)定部21中，在Z方向以預(yù)定的間隔配置第I金屬圖形mpl和第2金屬圖形mp2。例如，第I金屬圖形mpl配置在Z方向看與第2金屬圖形mp2重疊的位置。
[0051]在第I金屬圖形mpl和第2金屬圖形mp2之間，設(shè)置透光性部件22。根據(jù)透光性部件22在Z方向的厚度設(shè)定第I金屬圖形mpl和第2金屬圖形mp2的間隔。透光性部件22盡可能采用低的折射率的材料，但是希望發(fā)揮作為超材料的特性。對(duì)于透光性部件22的材料，適于例如SiO2和/或樹(shù)脂。
[0052]如圖2 (b)所示，多個(gè)第I折射率設(shè)定部21中相鄰的2個(gè)之間，也可以設(shè)置具有比基板10的折射率更低的折射率的中間部23。中間部23通過(guò)透光性的材料(例如，與透光性部件22同樣的材料)構(gòu)成，也可以是間隙(空間)。若中間部23成為間隙，則相鄰的2個(gè)第I折射率設(shè)定部21之間的折射率成為I (空氣的折射率)，光學(xué)裝置110的實(shí)際折射率變小。
[0053]第I折射率設(shè)定部21的折射率通過(guò)2個(gè)金屬圖形mp的各個(gè)的幾何關(guān)系來(lái)調(diào)整。例如，通過(guò)2個(gè)金屬圖形mp的各個(gè)的大小、圖形寬度、間隔等調(diào)整折射率。
[0054]圖3(a)及(b)是示例金屬圖形的布局的模式圖。
[0055]圖3(a)中，表不不例金屬圖形mp的布局的模式的俯視圖，圖3(b)中，表不不例金屬圖形mp的布局的模式的剖面圖。圖3(a)及(b)表示的例子中，多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)中，配置2個(gè)金屬圖形mp(圖2(a)表示的第I金屬圖形mpl及第2金屬圖形
mp2) ο
[0056]光學(xué)裝置110中，關(guān)于多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)，2個(gè)金屬圖形mp的幾何關(guān)系按照折射率來(lái)設(shè)定。例如，以光軸c為中心越從光軸c離開(kāi),金屬圖形mp在Z方向看的大小變得越大，或變得越小。由此，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定光學(xué)裝置110在XY平面的折射率，即使是平板形狀也作為光學(xué)透鏡起作用。
[0057]在這里，光學(xué)透鏡的折射率通過(guò)光學(xué)透鏡的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的各個(gè)的平方根的積來(lái)決定。因此，通過(guò)使介電常數(shù)及磁導(dǎo)率的至少一方變化來(lái)改變折射率。本實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置110中，采用金屬圖形mp，使介電常數(shù)及磁導(dǎo)率的至少一方變化，設(shè)定第I折射率設(shè)定部21的折射率。并且，通過(guò)關(guān)于多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)設(shè)定折射率，使光學(xué)裝置110作為光學(xué)透鏡起作用。
[0058]其次，關(guān)于金屬圖形mp的折射率的變化的光學(xué)模擬來(lái)說(shuō)明。
[0059]圖4(a)及(b)是表示進(jìn)行光學(xué)模擬時(shí)的定義的圖。
[0060]圖4(a)中，表示金屬圖形mp在Z方向看的尺寸的定義，圖4(b)中表示金屬圖形mp在Y方向看的尺寸的定義。如圖4(a)所示，H型的金屬圖形mp具有互相平行的2個(gè)圖形Pl及P2、連接2個(gè)圖形pi及p2的圖形p3。
[0061]如圖4(a)所示，將圖形pi的內(nèi)側(cè)和圖形p2的內(nèi)側(cè)的距離作為L(zhǎng)。將圖形pi的外偵lJ和圖形p2的外側(cè)的距離作為U。將圖形pi及圖形p2的寬度作為W。如圖4(b)所示,將金屬圖形mp的厚度作為T(mén)。將第I金屬圖形mpl和第2金屬圖形mp2的間隔(節(jié)距)作為D。以這樣的圖形mpl及mp2的組作為單位圖形，通過(guò)在X方向及Y方向以希望的節(jié)距及周期排列多個(gè)單位圖形來(lái)構(gòu)成超材料(使相鄰的單位圖形不接觸。)。
[0062]圖5(a)及(b)是表示光學(xué)模擬結(jié)果的圖。
[0063]圖5(a)的橫軸為波長(zhǎng)，縱軸為折射率。圖5(b)的橫軸為波長(zhǎng)，縱軸為透射率。這個(gè)光學(xué)模擬中，根據(jù)H型的金屬圖形mp的幾何關(guān)系，調(diào)整在可見(jiàn)光范圍的波長(zhǎng)的折射率的變化。
[0064]圖5(a)中，表示采樣Rl?R5的模擬結(jié)果。采樣Rl?R3是以L=IOOOnm的2層金屬圖形mp。采樣Rl是D=30nm,采樣R2是D=50nm,采樣R3是D=60nm。采樣R4是以L=1500nm,D=40nm的2層金屬圖形mp。采樣R5是以L=500nm,D=60nm的3層金屬圖形mp。[0065]從圖5(a)中表示的模擬結(jié)果可知，折射率根據(jù)金屬圖形mp的幾何關(guān)系變化。再者，在任一個(gè)采樣Rl?R5中，在可見(jiàn)光范圍的波長(zhǎng)中超過(guò)SiO2系的玻璃的折射率(約
1.45)。
[0066]圖5(b)中表不的模擬結(jié)果表不米樣R3的透射率。米樣R3中，在可見(jiàn)光范圍的任一個(gè)的波長(zhǎng)中得到超越0.9的透射率。
[0067]本申請(qǐng)發(fā)明人包含上述的模擬結(jié)果，關(guān)于金屬圖形mp的各種幾何關(guān)系實(shí)施了光學(xué)模擬。其結(jié)果，已知:作為金屬圖形mp,通過(guò)使間隔U在2微米(μ m)以下,距離L在I μ m以下，寬度W在IOOnm以下，厚度T在IOOnm以下，在可見(jiàn)光范圍的波長(zhǎng)中超過(guò)SiO2系的玻璃的折射率，透射率成為80%以上。
[0068]還有，作為金屬圖形mp的材料，優(yōu)選地使用金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)及銅(Cu)中選擇的至少I(mǎi)個(gè)。
[0069]本實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置110基于上述的模擬結(jié)果根據(jù)金屬圖形mp的幾何關(guān)系設(shè)定第I折射率設(shè)定部21中的折射率。通過(guò)在多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)中設(shè)定折射率，光學(xué)裝置110發(fā)揮希望的透鏡特性。
[0070]圖6(a)及(b)是表示金屬圖形的幾何關(guān)系的變化的例子的模式圖。
[0071]圖6(a)中，表不金屬圖形mp的幾何關(guān)系在一方向變化的例子。在這里,金屬圖形mp的大小越從中央在X方向離開(kāi)變得越大。通過(guò)圖6(a)表示的金屬圖形mp的幾何關(guān)系的變化，光學(xué)裝置110發(fā)揮圓柱形透鏡那樣的光學(xué)特性。
[0072]圖6(b)中，表示金屬圖形mp的幾何關(guān)系以二維狀變化的例子。在這里，金屬圖形mp的大小越從中央在X方向及Y方向離開(kāi)變得越大。通過(guò)圖6(b)表示的金屬圖形mp的幾何關(guān)系的變化，光學(xué)裝置110發(fā)揮凸透鏡或凹透鏡那樣的光學(xué)特性。
[0073]從圖5(a)表示的模擬結(jié)果，呈現(xiàn)距離L越大折射率變得越大的傾向。由此，如圖6(b)所示，若越從中央在X方向及Y方向離開(kāi)金屬圖形mp的距離L變得越小，則從中央向外側(cè)折射率變小。因此，根據(jù)圖6(b)表示的金屬圖形mp的距離L的變化，光學(xué)裝置110作為凸透鏡起作用。
[0074](第2實(shí)施方式)
[0075]其次，關(guān)于第2實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明。第2實(shí)施方式中，關(guān)于光學(xué)裝置110的制造方法來(lái)說(shuō)明。
[0076]圖7(a)?圖8(b)是示例光學(xué)裝置的制造方法的模式的剖面圖。
[0077]首先，如圖7(a)所示，準(zhǔn)備玻璃等的基板10。其次，在基板10的第I面IOa上形成第I金屬膜201。作為第I金屬膜201的材料，為在Au、Ag、Al及Cu中選擇的至少I(mǎi)個(gè)。第I金屬膜201例如通過(guò)濺射形成。
[0078]其次，如圖7 (b)所示，在第I金屬膜201上形成透光性材料膜220。對(duì)于透光性材料膜220，例如使用Si02。其次，在透光性材料膜220上形成第2金屬膜202。作為第2金屬膜202的材料，為在Au、Ag、Al及Cu中選擇的至少I(mǎi)個(gè)。第2金屬膜202例如通過(guò)濺射形成。
[0079]還有，本實(shí)施方式中以形成2層的金屬圖形mp的情況作為例子，但是在形成3層以上的金屬圖形mp的場(chǎng)合，經(jīng)由透光性材料膜使對(duì)應(yīng)層數(shù)的金屬膜層疊即可。
[0080]其次，如圖7 (C)所示，在第2金屬膜202上涂布光刻膠膜300，通過(guò)光刻及蝕刻形成光刻膠圖形301。光刻膠圖形301在Z方向看的形狀對(duì)應(yīng)于形成的金屬圖形mp的形狀。
[0081]其次，如圖8 (a)所示，將光刻膠圖形301作為掩模，一并蝕刻第2金屬膜202、透光性材料膜220及第I金屬膜201。作為蝕刻，能使用例如RIE (Reactive 1n Etching:反應(yīng)離子蝕刻)和IBE (1n Beam Etching:離子束蝕刻)。根據(jù)這樣的蝕刻，沒(méi)有進(jìn)行蝕刻而留下的第2金屬膜202成為第2金屬圖形mp2。還有,沒(méi)有進(jìn)行蝕刻而留下的第I金屬膜201成為第I金屬圖形mpl。蝕刻后，除去光刻膠圖形301。
[0082]由此，如圖8(b)所示，在基板10的第I面IOa上形成第I光學(xué)層20，光學(xué)裝置110完成。在第I光學(xué)層20，設(shè)置多個(gè)第I折射率設(shè)定部21。在多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)，設(shè)置2個(gè)金屬圖形mp。在相鄰的2個(gè)第I折射率設(shè)定部21之間，設(shè)置通過(guò)蝕刻而除去第2金屬膜202、透光性材料膜220及第I金屬膜201的中間部23。
[0083]這個(gè)光學(xué)裝置110的制造方法中，根據(jù)圖7(c)和圖8(a)表示的光刻膠圖形301的形狀設(shè)定金屬圖形mp的形狀。因此，根據(jù)這個(gè)光刻膠圖形301的形狀設(shè)定第I折射率設(shè)定部21的折射率。還有，通過(guò)將光刻膠圖形301作為掩模進(jìn)行蝕刻來(lái)一并形成第I金屬圖形mpl及第2金屬圖形mp2。即，2個(gè)金屬圖形mp通過(guò)I次的蝕刻步驟來(lái)形成。
[0084]還有，如果作為第2金屬膜202、透光性材料膜220及第I金屬膜201的蝕刻使用FIB (Focused 1n Beam:聚焦離子束)，則不需要光刻膠圖形301的形成步驟。
[0085](第3實(shí)施方式)
[0086]其次，關(guān)于第3實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明。
[0087]圖9(a)及(b)是示例第3實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置的模式的剖面圖。
[0088]圖9 (a)表示的光學(xué)裝置121，除了在基板10的第I面IOa上設(shè)置的第I光學(xué)層20之外，還具備在基板10的第2面IOb上設(shè)置的第2光學(xué)層30。第2光學(xué)層30包含多個(gè)第2折射率設(shè)定部31。多個(gè)第2折射率設(shè)定部31沿著第2面IOb以二維狀配置。
[0089]多個(gè)第2折射率設(shè)定部31的各個(gè)具有調(diào)整磁導(dǎo)率的2個(gè)金屬圖形mp。多個(gè)第I折射率設(shè)定部31的各個(gè)具有根據(jù)2個(gè)金屬圖形mp設(shè)定的折射率。光學(xué)裝置121中，通過(guò)在基板10的第I面IOa上設(shè)置的第I光學(xué)層20和在基板10的第2面IOb上設(shè)置的第2光學(xué)層30，在基板10的內(nèi)部發(fā)揮作為光學(xué)透鏡的功能。
[0090]為制造光學(xué)裝置121，通過(guò)例如圖7(a)?圖8(b)表示的步驟形成2個(gè)光學(xué)裝置110，使2個(gè)光學(xué)裝置110的彼此的基板10的第2面IOb貼合即可。
[0091]如圖9 (b)表示的光學(xué)裝置122具有在基板10的第I面IOa上層疊第I光學(xué)層20及第2光學(xué)層30的構(gòu)成。在第I光學(xué)層20和第2光學(xué)層30之間設(shè)置中間層25。光學(xué)裝置122中，通過(guò)在基板10的第I面IOa上設(shè)置的第I光學(xué)層20及第2光學(xué)層30，發(fā)揮作為2個(gè)光學(xué)透鏡的功能。再者，在第I光學(xué)層20上，也可形成多組中間層25及第2光學(xué)層30。由此，在第I面IOa上，形成3個(gè)以上的光學(xué)透鏡。
[0092]為制造光學(xué)裝置122，通過(guò)例如圖7(a)?圖8(b)表示的步驟形成2個(gè)光學(xué)裝置110，在Z方向?qū)盈B2個(gè)光學(xué)裝置110即可。
[0093]其次，關(guān)于2個(gè)金屬圖形mp的配置例來(lái)說(shuō)明。
[0094]圖10(a)及(b)是示例2個(gè)金屬圖形的配置的模式圖。
[0095]圖10(a)表示的配置例中，2個(gè)金屬圖形mp (第I金屬圖形mpl及第2金屬圖形mp2)沿著基板10的第I面IOa配置。[0096]圖2(a)及(b)表示的第I金屬圖形mpl配置為在與第I面IOa正交的方向(Z方向)與第2金屬圖形mp2重疊。對(duì)此，圖10(a)表示的第I金屬圖形mpl沿著第I面IOa例如在X方向與第2金屬圖形mp2并列配置。第I金屬圖形mpl在Z方向的高度與第2金屬圖形mp2在Z方向的高度相同。
[0097]這樣的2個(gè)金屬圖形mp的配置中，除了金屬圖形mp的大小(圖4(a)表示的距離L、U及寬度W，圖4(b)表示的厚度T)之外，根據(jù)沿著2個(gè)金屬圖形mp的第I面IOa的間隔
調(diào)整折射率。
[0098]圖10(b)表示的第I金屬圖形mpl沿著第I面IOa例如在X方向與第2金屬圖形mp2并列配置。第I金屬圖形mpl在Z方向的高度與第2金屬圖形mp2在Z方向的高度不同。
[0099]這樣的2個(gè)金屬圖形mp的配置中，除了金屬圖形mp的大小(圖4(a)表示的距離L、U及寬度W，圖4(b)表示的厚度T)之外，根據(jù)2個(gè)金屬圖形mp的間隔(最近距離)調(diào)整折射率。
[0100]圖11(a)及(b)是示例金屬圖形的間隔的模式圖。
[0101]圖11(a)表示的例子中，關(guān)于多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定2個(gè)金屬圖形mp (第I金屬圖形mpl及第2金屬圖形mp2)在Z方向的間隔(節(jié)距)D。第I折射率設(shè)定部21的折射率根據(jù)間隔D設(shè)定。圖11(a)表示的例子中，關(guān)于多個(gè)第I折射率設(shè)定部21，2個(gè)金屬圖形mp的間隔D在X方向慢慢變化。
[0102]圖11 (b)表示的例子中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定相鄰的2個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)的金屬圖形mp的X方向的間隔Dx。在多個(gè)第I折射率設(shè)定部21分別在X方向及Y方向配置的場(chǎng)合，也可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定相鄰的金屬圖形mp在Y方向的間隔和/或在X方向的間隔。若相鄰的金屬圖形mp的間隔(例如，X方向的間隔Dx)變大，金屬圖形mp以外的低折射率區(qū)域擴(kuò)大。由此，第I光學(xué)層20的實(shí)際折射率下降。
[0103]如圖10(a)?圖11(b)所示，根據(jù)2個(gè)金屬圖形mp的幾何關(guān)系和/或相鄰的金屬圖形mp的幾何關(guān)系設(shè)定第I折射率設(shè)定部21的折射率，光學(xué)裝置110作為光學(xué)透鏡起作用。
[0104]圖12(a)及(b)是示例金屬圖形的其他形狀的模式圖。
[0105]圖12(a)中，表不金屬圖形mplO的模式的俯視圖，圖12(b)中，表不金屬圖形mplO的模式的側(cè)視圖。如圖12(a)所示，金屬圖形mplO在Z方向看的形狀具有環(huán)狀圖形cp的一部分被切斷的形狀。如圖12(b)所示，金屬圖形mplO具有第I金屬圖形mpll和第2金屬圖形mpl2。本實(shí)施方式中，將第I金屬圖形mpll及第2金屬圖形mpl2統(tǒng)稱為金屬圖形mplO。
[0106]第I金屬圖形mpll在Z方向看的形狀也可與第2金屬圖形mpl2在Z方向看的形狀相同。如圖12(b)所示，第2金屬圖形mpl2在Z方向與第I金屬圖形mpll以預(yù)定的間隔配置。例如，第I金屬圖形mpll在Z方向看配置在與第2金屬圖形mpl2重疊的位置。
[0107]如圖12(a)所示，將金屬圖形mplO在Y方向的大小作為U1，將金屬圖形mplO的寬度作為W1，將環(huán)狀圖形CP的被切斷的部分的間隔作為SI。如圖12(b)所示，將金屬圖形mplO的厚度作為T(mén)l。將第I金屬圖形mpll和第2金屬圖形mpl2的間隔(節(jié)距)作為D1。將這樣的圖形mpll及mpl2的組作為單位圖形，通過(guò)在X方向及Y方向以希望的節(jié)距及周期排列多個(gè)單位圖形來(lái)構(gòu)成超材料(使相鄰的單位圖形不接觸。)。
[0108]圖13是表示光學(xué)模擬結(jié)果的圖。
[0109]圖13(a)的橫軸為波長(zhǎng)，縱軸為折射率。圖13(b)的橫軸為波長(zhǎng)，縱軸為透射率。這個(gè)光學(xué)模擬中，根據(jù)預(yù)定的金屬圖形mplO，調(diào)整在可見(jiàn)光范圍的波長(zhǎng)的折射率的變化。
[0110]圖13中，表示采樣RlO的模擬結(jié)果。采樣RlO是大小Ul=IOOOnm,寬度Wl=IOOnm,間隔Sl=IOOnm,厚度Tl=IOOnm,間隔Dl=100nm。從圖13表示的模擬結(jié)果可知，采樣RlO的折射率的波長(zhǎng)依賴性，呈現(xiàn)比圖5 (a)表示的采樣Rl?R5的折射率的波長(zhǎng)依賴性更小的傾向。
[0111]本申請(qǐng)發(fā)明人包含上述的模擬結(jié)果，關(guān)于金屬圖形mplO的各種幾何關(guān)系實(shí)施了光學(xué)模擬。其結(jié)果，已知:作為金屬圖形mplO,通過(guò)使大小Ul在2μηι以下，寬度Wl在IOOnm以下，厚度Tl在IOOnm以下，間隔SI在200nm以下，在可見(jiàn)光范圍的波長(zhǎng)中超過(guò)SiO2系的玻璃的折射率，透射率成為80%以上。
[0112]還有,作為金屬圖形mplO的材料,優(yōu)選地使用Au、Ag、Al及Cu中選擇的至少用I個(gè)。
[0113]圖14(a)及(b)是示例金屬圖形的其他形狀的模式圖。
[0114]圖14(a)是示例2個(gè)金屬圖形mp20的模式的立體圖。圖14(b)是示例金屬圖形mp20的模式的側(cè)視圖。如圖14(a)所示，2個(gè)金屬圖形mp20成為使圖2(a)表示的2個(gè)金屬圖形mp (第I金屬圖形mpl及第2金屬圖形mp2)分別進(jìn)行90度旋轉(zhuǎn)的構(gòu)成。本實(shí)施方式中，將第I金屬圖形mp21及第2金屬圖形mp22統(tǒng)稱為金屬圖形mp20。
[0115]如圖14(a)所示，金屬圖形mp20在X方向看的形狀是H型。第I金屬圖形mp21在X方向看的形狀也可與第2金屬圖形mp22在X方向與看的形狀相同。如圖14(b)所示，I個(gè)第I折射率設(shè)定部21中，在X方向以預(yù)定的間隔配置第I金屬圖形mp21和第2金屬圖形mp22。例如，第I金屬圖形mp21在X方向看配置在與第2金屬圖形mp22重疊的位置。
[0116]第I折射率設(shè)定部21的折射率，根據(jù)2個(gè)金屬圖形mp20的各個(gè)的幾何關(guān)系來(lái)調(diào)整。通過(guò)在第I折射率設(shè)定部21設(shè)置這樣的2個(gè)金屬圖形mp20，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定光學(xué)裝置110在XY平面的折射率，即使是平板形狀也可作為光學(xué)透鏡起作用。
[0117]上述說(shuō)明的實(shí)施方式中，金屬圖形的形狀不限于金屬圖形mp、mplO及mp20。金屬圖形的形狀是抑制由通過(guò)金屬圖形的光引起的渦流的發(fā)生的形狀即可。還有，金屬圖形最好對(duì)可見(jiàn)光為非共振。通過(guò)采用非共振的金屬圖形，能在寬廣的頻帶得到高折射率。
[0118]圖15是示例光學(xué)裝置的其他構(gòu)成的模式圖。
[0119]圖15表不的光學(xué)裝置130包含支持部15、和第I光學(xué)層20。光學(xué)裝置130中，第I光學(xué)層20通過(guò)支持部15支持。例如，支持部15設(shè)置為包圍第I光學(xué)層20的側(cè)面。SP，光學(xué)裝置130不具備光學(xué)裝置110的基板10。第I光學(xué)層20通過(guò)支持部15支持以代替基板10。光學(xué)裝置130中，通過(guò)關(guān)于多個(gè)第I折射率設(shè)定部21的各個(gè)設(shè)定折射率，與光學(xué)裝置110同樣地發(fā)揮作為光學(xué)透鏡的功能。
[0120](第4實(shí)施方式)
[0121]其次，關(guān)于第4實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明。
[0122]圖16是示例第4實(shí)施方式涉及的固體拍攝裝置的模式的剖面圖。
[0123]如圖16所示，固體拍攝裝置500具備固體拍攝元件510、和透鏡群520。固體拍攝元件510是經(jīng)由透鏡群520接受到達(dá)的光，并以像素單位變換為電信號(hào)的光電變換元件。固體拍攝元件510包括多個(gè)像素。多個(gè)像素以線狀或以二維狀配置。
[0124]透鏡群520包含多個(gè)光學(xué)透鏡(例如，光學(xué)透鏡521?524)。作為光學(xué)透鏡521?524中的I個(gè)的光學(xué)透鏡522，適用本實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置110。光學(xué)透鏡522是例如用于抑制色差的透鏡。再者，作為光學(xué)透鏡522，也可適用光學(xué)裝置121、122及130。
[0125]作為光學(xué)透鏡522適用的光學(xué)裝置110、121、122及130的折射率比采用SiO2系的玻璃的光學(xué)透鏡的折射率更高。因此，通過(guò)作為光學(xué)透鏡522適用光學(xué)裝置110、121、122及130，光學(xué)透鏡522的厚度變薄。
[0126]圖17是示例參考例涉及的固體拍攝裝置的模式的剖面圖。
[0127]圖17表示的固體拍攝裝置900具備固體拍攝元件510、和透鏡群920。透鏡群920包含多個(gè)光學(xué)透鏡(例如，光學(xué)透鏡921?924)。對(duì)于透鏡群920中包含的多個(gè)光學(xué)透鏡921?924，能適用SiO2系的玻璃。
[0128]在這里，作為光學(xué)透鏡922，將使用折射率約1.45的SiO2系的玻璃的情況的光學(xué)透鏡922的厚度(光軸方向的長(zhǎng)度)作為HO。還有，將圖16表示的透鏡群520的光學(xué)透鏡522的厚度(光軸方向的長(zhǎng)度)作為Hl。在作為光學(xué)透鏡522例如適用平均折射率3.0的光學(xué)裝置110的場(chǎng)合，光學(xué)透鏡522的厚度Hl與光學(xué)透鏡922的厚度HO之比成為約1/3。
[0129]還有，在圖17表示的固體拍攝裝置900的光學(xué)透鏡924和固體拍攝元件510的距離作為L(zhǎng)0，圖16表示的固體拍攝裝置500的光學(xué)透鏡524和固體拍攝元件510的距離作為L(zhǎng)I的場(chǎng)合，距離LI比距離LO更短。這是因?yàn)楣鈱W(xué)裝置110持有負(fù)的abbe數(shù)(參照?qǐng)D5(a))。通過(guò)在用于抑制色差的光學(xué)透鏡522中使用持有負(fù)的abbe數(shù)的光學(xué)裝置110，抑制光學(xué)距離的增加，距離LI變短。由此，達(dá)成固體拍攝裝置500的全部的小型化。
[0130]圖18是示例第4實(shí)施方式涉及的其他固體拍攝裝置的模式的剖面圖。
[0131]如圖18所示，固體拍攝裝置600具備固體拍攝元件510、和透鏡群620。透鏡群620包含多個(gè)光學(xué)透鏡(例如，光學(xué)透鏡621?624)。對(duì)于光學(xué)透鏡621?624中的光學(xué)透鏡622及光學(xué)透鏡623，本實(shí)施方式涉及的光學(xué)裝置110適用。再者，作為光學(xué)透鏡622及623，也可以適用光學(xué)裝置121、122及130。
[0132]對(duì)于透鏡群620中的2個(gè)光學(xué)透鏡622及623，適用光學(xué)裝置110、121、122及130，透鏡群620的厚度比透鏡群520的厚度更薄。因此，固體拍攝裝置600比固體拍攝裝置500
更小型化。
[0133]還有，透鏡群620的多個(gè)光學(xué)透鏡621?624中，對(duì)于3個(gè)以上的光學(xué)透鏡，也可適用光學(xué)裝置110、121、122及130。由此，透鏡群620更薄型化，達(dá)成固體拍攝裝置600的小型化。
[0134]固體拍攝裝置500及600中，說(shuō)明了對(duì)于透鏡群520及620的光學(xué)透鏡適用光學(xué)裝置110、121、122及130的例子，但是，光學(xué)裝置110、121、122及130也可適用于透鏡群520及620以外的情況。例如，也可以是通過(guò)光學(xué)裝置110、121、122及130在XY面內(nèi)的折射率的調(diào)整，成為與在XY面內(nèi)設(shè)置多個(gè)光學(xué)透鏡同樣的構(gòu)成。根據(jù)這樣的透鏡構(gòu)成，例如對(duì)于每像素配置透鏡的微透鏡陣列適用光學(xué)裝置110、121、122及130。
[0135]如以上說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施方式，能得到具有希望的折射率的光學(xué)裝置、固體拍攝裝置及光學(xué)裝置的制造方法。[0136]以上，一邊參照具體例子一邊關(guān)于實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明。可是，實(shí)施方式不限于這些具體例子。例如，作為基板10的形狀以平板形狀的情況為例子，但是，基板10的第I面IOa和第2面IOb的至少一方也可以彎曲。還有，對(duì)于這些具體例子，只要本領(lǐng)域技術(shù)人員施加適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)變更，而具有實(shí)施方式的特征，就包含于實(shí)施方式的范圍內(nèi)。前述的各具體例子具備的各要素及其配置、材料、條件、形狀、尺寸等，并不限于示例的那樣而能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)刈兏?br> [0137]還有，只要前述的各實(shí)施方式具備的各要素在技術(shù)上盡可能合成，將他們進(jìn)行的組合也均包含實(shí)施方式的特征，就包含于實(shí)施方式的范圍內(nèi)。在其他，在實(shí)施方式的思想的范圍內(nèi)可以了解，如果是本領(lǐng)域技術(shù)人員，在各種的變更例及修改例能想到和做到，關(guān)于那些變更例及修改例也屬于實(shí)施方式的范圍。
[0138]說(shuō)明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式，但是，這些實(shí)施方式僅作為例子出示，不打算限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式可以以其他的各種方式實(shí)施，能夠在不越出發(fā)明的要旨的范圍，進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式和/或其變形包含于發(fā)明的范圍和/或要旨，并且，包含于權(quán)利要求書(shū)的范圍記載的發(fā)明及其均等的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)裝置，其特征在于，具備: 基板，具有第1面、和與上述第1面在相反側(cè)的第2面；和 第1光學(xué)層，設(shè)置在上述第1面之上，并具有沿著上述第1面配置的多個(gè)第1折射率設(shè)定部； 上述多個(gè)第1折射率設(shè)定部的各個(gè)具有使上述多個(gè)第1折射率設(shè)定部的上述各個(gè)的磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形，具有與上述磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述多個(gè)第1折射率設(shè)定部沿著上述第1面以二維狀配置。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述多個(gè)第1折射率設(shè)定部的上述折射率沿著上述第1面變化； 上述第1光學(xué)層對(duì)于透射的光作為透鏡起作用。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述折射率是對(duì)于可見(jiàn)光的折射率。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述多個(gè)第1折射率設(shè)定部的各個(gè)具有2個(gè)上述金屬圖形； 上述2個(gè)上述金屬圖形互相重疊地配置在與上述第1面正交的方向。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述多個(gè)金屬圖形中的第1金屬圖形的形狀與上述多個(gè)金屬圖形中的第2金屬圖形的形狀相同。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述第1金屬圖形的在與上述第1面正交的方向看的形狀與上述第2金屬圖形的在上述方向看的形狀相同。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述第1光學(xué)層具有中間部； 上述中間部設(shè)置在上述多個(gè)第1折射率設(shè)定部中的相鄰的2個(gè)第1折射率設(shè)定部之間，具有比上述基板的折射率更低的折射率。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其特征在于，還具備: 第2光學(xué)層，具有沿著上述第1面配置的多個(gè)第2折射率設(shè)定部； 上述多個(gè)第2折射率設(shè)定部的各個(gè)具有使上述第2折射率設(shè)定部的上述各個(gè)的磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形，具有與上述磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的折射率。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述第2光學(xué)層設(shè)置在上述基板的上述第2面之上。
11.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)裝置，其特征在于， 上述第2光學(xué)層設(shè)置在上述第1光學(xué)層之上。
12.—種固體拍攝裝置，其特征在于，具備: 固體拍攝元件；和 配置在上述固體拍攝元件的光軸上的光學(xué)裝置； 上述光學(xué)裝置包含: 基板，具有第1面、和與上述第1面在相反側(cè)的第2面；和第I光學(xué)層，設(shè)置在上述第I面之上，并具有沿著上述第I面配置的多個(gè)折射率設(shè)定部; 上述多個(gè)折射率設(shè)定部的各個(gè)具有使上述多個(gè)折射率設(shè)定部的上述各個(gè)的磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形，具有與上述磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的折射率。
13.如權(quán)利要求12所述的固體拍攝裝置，其特征在于， 上述多個(gè)折射率設(shè)定部沿著上述第I面以二維狀配置。
14.如權(quán)利要求12所述的固體拍攝裝置，其特征在于， 上述多個(gè)折射率設(shè)定部的上述折射率沿著上述第I面變化； 上述第I光學(xué)層對(duì)于透射的光作為透鏡起作用。
15.一種光學(xué)裝置的制造方法，其特征在于， 上述光學(xué)裝置包含:基板，具有第I面、和與上述第I面在相反側(cè)的第2面；和第I光學(xué)層，設(shè)置在上述第I面之上，并具有沿著上述第I面配置的多個(gè)第I折射率設(shè)定部；上述多個(gè)第I折射率設(shè)定部的各個(gè)具有使上述各個(gè)的磁導(dǎo)率變化的多個(gè)金屬圖形，上述多個(gè)第I折射率設(shè)定部的上述各個(gè)具有與上述磁導(dǎo)率對(duì)應(yīng)的折射率； 上述光學(xué)裝置的制造方法包括以下步驟: 在上述第I面之上形成按順序?qū)盈B第I金屬膜、層間膜、第2金屬膜的層疊體； 在上述層疊體之上形成掩模；和 通過(guò)經(jīng)由上述掩模將上述層疊體蝕刻，將上述第I金屬膜及上述第2金屬膜圖形化而形成上述2個(gè)金屬圖形。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)裝置的制造方法，其特征在于， 上述多個(gè)第I折射率設(shè)定部沿著上述第I面以二維狀配置。
17.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)裝置的制造方法，其特征在于， 上述多個(gè)第I折射率設(shè)定部的上述折射率沿著上述第I面變化。
【文檔編號(hào)】G03F7/00GK103969709SQ201310292485
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月30日
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