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VR、イメージング向け量産、センチメートルスケールメタレンズ開発

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January, 23, 2020, Cambridge--メタレンズは、光を集光させるためにナノ構造を使うフラット表面で、顕微鏡からカメラ、センサ、ディスプレイまであらゆるものを変革すると見られている。しかしこれまでのところ、そのレンズのほとんどは、1個のグリッターのサイズだった。このサイズのレンズは、アプリケーションによってはうまく行くが、微光条件ではもっと大きなレンズが必要になる。例えば、周回衛星に搭載されたイメージングシステム、VRアプリケーション。そういうところでは、レンズは瞳よりも大きくなる必要がある。

SEAS (Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences)の研究チームは、オールガラス、センチメートルサイズの可視光メタレンズを開発した。これは、従来のチップ製造法を使って製造できる。
 研究成果は、Nano Lettersに発表された。

「この研究は、セルフォーン用、いわゆるウエファレベルカメラに道を開く。そこではCMOSチップとメタレンズが相互に直接スタックできる。両方ともフラットであるので光アライメントは容易である」とSEASの応用物理学教授、Robert L. Wallaceは説明している。「将来的には、同じ会社が、チップとレンズの両方を製造できる。両方とも、同じ技術、リソグラフィを使えるからである」。

「以前は、可視光のセンチメートルスケールメタレンズの量産ができなかった。電子ビーム(EB)リソグラフィか、i-lineステップリソグラフィのいずれかを使っていたからである。EBリソグラフィは時間がかかりすぎ、i-lineステップリソグラフィは、サブ波長サイズ構造のパターン形成に必要な分解能がなかった」と論文の筆頭著者、SEASのJoon-Suh Park, a Ph.D.候補は説明している。

センチメートルスケールのメタレンズを量産するために研究チームは、深紫外(DUV)投影リソグラフィを使った。これは、コンピュータから携帯電話までのシリコンチップに微細ラインや形状をパターン形成するために一般に使われている。その技術は、写真を撮るように1回の露光で、チップあたりに多くのメタレンズを製造する。その各々が数100万のナノスケール素子でできている。

研究チームは、時間のかかる成長プロセスを排除した。以前のプロセスでは、ガラス面に直接ナノ構造パターンをエッチングする必要があった。

これは初の量産、オールガラス、センチメートルスケール可視光メタレンズである。

このレンズはクロマティックであるので、つまり全ての異なる色が同じ点に焦点を結ばないので、研究チームは大口径アクロマティックメタレンズに取り組んでいる。
(詳細は、https://www.seas.harvard.edu)