JP2020537193A - 透過型メタサーフェスレンズ統合 - Google Patents
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Abstract
Description
ハードマスク材料層を基板の少なくとも片面上に蒸着させることであって、基板は、指定された動作帯域幅にわたって透光性を有すること、
パターン材料層をハードマスク材料層上に蒸着させること、
配列パターンをハードマスク層の上に形成するようにパターン材料をパターン化することであって、配列パターンは、メタサーフェス特徴配列の正または負の複製のいずれか1つを含み、メタサーフェス特徴配列は、指定された動作帯域幅内の光の波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されていること、
ハードマスク内の配列パターンに対応する複数の窪みおよび隆起した特徴を形成するために、異方性エッチングプロセスを使用してハードマスク層をエッチングすること、および
任意の残余のパターン材料をハードマスク層の上から除去すること
を含む。
メタサーフェス材料層がハードマスク材料層内の窪みを充填してハードマスク材料層の隆起した特徴の上に広がるように誘電メタサーフェス材料層をパターン化ハードマスク材料層上に蒸着させてメタサーフェス材料の蒸着層をハードマスク層の上に形成すること、ならびに
メタサーフェス材料層およびハードマスク層が基板の上に均一な高さで終わるように蒸着層を平坦化すること
を含む。
研削または化学エッチングの一方または両方を通して基板の裏側の少なくとも一部を除去すること、および
メタサーフェス素子の基板に追加の基板を位置合せして融着させること
の少なくとも1つをさらに含む。
複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子を形成すること、
平面配列に配置された複数の同一または固有の照明源を提供して、複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを配列内の複数の照明源の各々と統合し、そのために前記複数の照明源の各々からの光が第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるようにすること、
第1のスペーサ層を照明源の平面配列と第1のメタサーフェス素子との間に配置することであって、第1のスペーサ層は、それぞれ第1のメタサーフェス素子に衝突する前に、平面配列の照明源の各々から放出された光に発散を引き起こすように構成されていること、
第2のメタサーフェス素子を、複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置することであって、第2のメタサーフェス素子は、複数の照明源の全部の発光によって形成された明視野に遠視野照射パターンをインプリントするように構成されていること、および
第2のスペーサ層を第1と第2のメタサーフェス素子の間に配置し、そのためにオフセット距離がその間に形成されるようにすること
を含む。
第1および第2のメタサーフェス素子の少なくとも1つを包埋および平坦化すること、
少なくとも第3のメタサーフェス素子を第3の基板の第1の面上に形成すること、ならびに
第1の面の反対側の第3の基板の面を、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、平坦化された第1または第2のメタサーフェスに融着すること
を含む。
スペーサ基板を、メタサーフェス素子の反対側の第1および第2の基板の面の間に挿入することであって、スペーサ基板は、それを通して配置された少なくとも1つの開口を有すること、ならびに
600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、スペーサ基板を第1および第2の基板に融着し、そのために少なくとも1つの開口が第1および第2の基板の間に空隙を形成するようになること
を含む。
複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子を形成すること、
平面配列に配置された複数の同一または固有の照明源を提供して、複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを配列内の複数の照明源の各々と統合し、そのために前記複数の照明源の各々からの光が第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるようにすること、
第1のスペーサ層を照明源の平面配列と第1のメタサーフェス素子との間に配置することであって、第1のスペーサ層は、それぞれ第1のメタサーフェス素子に衝突する前に、平面配列の照明源の各々から放出された光に発散を引き起こすように構成されていること、
第2のメタサーフェス素子を、複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置することであって、第2のメタサーフェス素子は、複数の照明源の全部の発光によって形成された明視野に遠視野照射パターンをインプリントするように構成されていること、および
第2のスペーサ層を第1と第2のメタサーフェス素子の間に配置し、そのためにオフセット距離がその間に形成されるようにすること
を含む、メタサーフェス素子を形成する方法に関する。
複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子を形成すること、
平面配列に配置された複数の同一または固有のセンサー素子を提供して、複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを配列内の複数のセンサー素子の各々と統合し、そのために前記複数のセンサー素子の各々に衝突する光が第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるようにすること、
第1のスペーサ層をセンサー素子の平面配列と第1のメタサーフェス素子との間に配置することであって、第1のスペーサ層は、平面配列のそれぞれのセンサー素子に衝突する前に、第1のメタサーフェス素子の各々に衝突する光に発散を引き起こすように構成されていること、
第2のメタサーフェス素子を、複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置することであって、第2のメタサーフェス素子は、遠視野照射パターンを衝突する明視野にインプリントするように構成されていること、および
第2のスペーサ層を第1と第2のメタサーフェス素子の間に配置し、そのためにオフセット距離がその間に形成されるようにすること
を含む。
複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子を形成すること、
平面配列に配置された複数の同一または固有のセンサー素子を提供して、複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを配列内の複数のセンサー素子の各々と統合し、そのために前記複数のセンサー素子の各々に衝突する光が第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるようにすること、
第1のスペーサ層をセンサー素子の平面配列と第1のメタサーフェス素子との間に配置することであって、第1のスペーサ層は、平面配列のそれぞれのセンサー素子に衝突する前に、第1のメタサーフェス素子の各々に衝突する光に発散を引き起こすように構成されていること、
第2のメタサーフェス素子を、複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置することであって、第2のメタサーフェス素子は、遠視野照射パターンを衝突する明視野にインプリントするように構成されていること、および
第2のスペーサ層を第1と第2のメタサーフェス素子の間に配置し、そのためにオフセット距離がその間に形成されるようにすること
を含む、メタサーフェス素子を形成する方法に関する。
指定された動作帯域幅にわたって透光性を有する基板上に配置されたメタサーフェス特徴の配列であって、配列は、指定された動作帯域幅内の光の波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されている、メタサーフェス特徴の配列を含み、
複数のメタサーフェス特徴は不均一であり、メタサーフェス特徴の寸法に基づいて事前に判断可能な量だけ理想の形状から逸脱している、
メタサーフェス素子に関する。
平面配列に配置された、複数の同一または固有の照明源またはセンサー素子、
照明源の平面配列の上に配置されて、平面配列の照明源の各々から放出された光に発散を、またはセンサー素子の各々に衝突する光に収束を引き起こすように構成されている、第1のスペーサ層、
第1のスペーサ層の上に配置された複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子であって、複数の照明源の各々から放出されたか、または前記複数のセンサー素子の各々に衝突する光が第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるように、複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つは、配列内の複数の照明源またはセンサー素子の各々と関連付けられている、複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子、
複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置された第2のメタサーフェス素子であって、第2のメタサーフェス素子は、遠視野照射パターンを衝突する明視野にインプリントするように構成されている、第2のメタサーフェス素子、および
オフセット距離がその間に形成されるように、第1と第2のメタサーフェス素子との間の第2のスペーサ層
を含む、メタサーフェス対応の照明またはセンサーの配列に関する。
少なくとも1つのセンサー素子、
少なくとも1つのセンサー素子上にオフセット距離を置いて配置された少なくとも1つの第1の、および少なくとも1つの第2のメタサーフェス素子であって、それらの間に配置された第1の間隔層を有する、少なくとも1つの第1および第2のメタサーフェス素子
を含み、
少なくとも1つの第1および第2のメタサーフェス素子の各々は、指定された動作帯域幅にわたって透光性を有する少なくとも1つの基板上に配置されたメタサーフェス特徴の配列を含み、配列は、指定された動作帯域幅内の光の波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されていて、
少なくとも1つの第1および第2のメタサーフェス素子の各々上のメタサーフェス特徴の配列は、指定された視野にわたって指定された動作帯域幅の光を収集し、入射光をシフトさせて、それがゼロ度またはゼロ度に近いクリティカル光線角度(critical ray angle)でセンサー素子に衝突するように構成される、
メタサーフェス素子対応センサーに関する。
少なくとも1つのセンサー素子および少なくとも1つの照明源、
少なくとも1つのセンサー素子および少なくとも1つの照明源の各々の上にオフセット距離を置いて配置されて、それぞれ各々と関連付けられた少なくとも1つの間隔層を有する、少なくとも1つの別個のメタサーフェス素子
を含み、
メタサーフェス素子の各々は、指定された動作帯域幅にわたって透光性を有する基板上に配置されたメタサーフェス特徴の配列を含み、配列は、指定された動作帯域幅内の光の波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、照明源と関連付けられて配置された少なくとも1つの照明メタサーフェス素子は、複数のメタサーフェス特徴の平面内でそれから放出された明視野に放射パターンを課すように構成され、少なくとも1つのセンサー素子と関連付けられて配置された少なくとも1つのセンサーメタサーフェス素子は、場面の照射後に、明視野の放射パターンを検出するように構成されている、
メタサーフェス素子対応の単一プラットフォームイメージング/検出システムに関する。
照明源遠視野を計算すること、
対象の遠視野を計算することであって、対象はメタサーフェス素子であること、
対象の遠視野に対する最小二乗適合を計算して擬似遠視野を取得し、それにより擬似遠視野および照明源遠視野のコンボリューションで対象の遠視野をもたらすこと、
初期のメタサーフェス特徴配列格子および位相を初期状態に設定すること、
1つ以上の目標費用関数を決定して、メタサーフェス素子の複数のピクセルの各々に対する1つ以上の費用関数の各々に対して勾配関数を計算すること、
1つ以上の費用関数および勾配関数からの結果を最適化アルゴリズムに入力すること、
メタサーフェス素子の複数のピクセルの各々に対する位相を更新し、目標費用関数が収束するまで勾配計算および最適化を繰り返すこと、ならびに
計算されたメタサーフェス素子位相プロファイルを出力すること
を含む、所望の遠視野強度を照明源にインプリントするためのメタサーフェス素子を製作するための方法に関する。
研削または化学エッチングの一方または両方を通して基板の裏側の少なくとも一部を除去すること、および
メタサーフェス素子の基板に追加の基板を位置合せして融着させること
の少なくとも1つをさらに含む。
第1および第2のメタサーフェス素子の少なくとも1つを包埋および平坦化すること、
少なくとも第3のメタサーフェス素子を第3の基板の第1の面上に形成すること、ならびに
第1の面の反対側の第3の基板の面を、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、平坦化された第1または第2のメタサーフェスに融着すること
を含む。
スペーサ基板を、メタサーフェス素子の反対側の第1および第2の基板の面の間に挿入することであって、スペーサ基板は、それを通して配置された少なくとも1つの開口を有すること、ならびに
600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、スペーサ基板を第1および第2の基板に融着し、そのために少なくとも1つの開口が第1および第2の基板の間に空隙を形成するようになること
を含む。
指定された動作帯域幅にわたって透光性を有する基板上に配置されたメタサーフェス特徴の配列であって、配列は、指定された動作帯域幅内の光の波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されていて、複数のメタサーフェス特徴は、
SiO2内に包埋されて、500〜1000nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
SiO2内に包埋されて、600nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
間に配置された空隙を有し、1〜500nmのピラー高さおよび100〜350nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
間に配置された空隙を有し、480nmからのピラー高さおよび100〜280nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
間に配置された空隙を有し、300〜1000nmのピラー高さおよび100〜350nmのピラー直径を有するTiO2メタサーフェス特徴、
間に配置された空隙を有し、975nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するTiO2メタサーフェス特徴、
ベンゾシクロブタン内に包埋されて、590nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
SiO2内に包埋されて、600nmのピラー高さおよび100〜275nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
SU8内に包埋されて、675nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、ならびに
450nmの素子間隔で、600nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有する、空気中のアモルファスSiメタサーフェス特徴
から成る群の1つから形成されている、メタサーフェス特徴の配列を含む、
メタサーフェス素子に関する。
((PSEUDO−FF)*(VCSEL−FF))(x,y)=(TARGET−FF)(x,y) (式1)
すなわち、実施形態に従い、VCSEL遠視野でコンボリューションされた擬似遠視野は、対象の遠視野を再現する。かかる実施形態では、擬似遠視野は、曲線を対象関数に適合させることによって計算される。次いで(PSEUDO−FF)が、本プロセスの残りにおいて対象(または目標関数)として使用される。
結果的に、本発明は、ある特定の態様において説明されているが、多くの追加の修正および変形が当業者には明らかであろう。それ故、本発明は、具体的に説明されるもの以外で実施され得ることが理解される。従って、本発明の実施形態は、あらゆる点において、制限ではなく、例示として解釈されるべきである。
Claims (94)
- 1つ以上のメタサーフェス素子またはシステムを製作するための方法であって、
ハードマスク材料層を基板の少なくとも片面上に蒸着させることであって、前記基板は、指定された動作帯域幅にわたって透光性を有することと、
パターン材料層を前記ハードマスク材料層上に蒸着させることと、
配列パターンを前記ハードマスク層の上に形成するために前記パターン材料をパターン化することであって、前記配列パターンは、メタサーフェス特徴配列の正または負の複製のいずれか1つを含み、前記メタサーフェス特徴配列は、前記指定された動作帯域幅内の光の波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されていることと、
前記ハードマスク内の前記配列パターンに対応する複数の窪みおよび隆起した特徴を形成するために、異方性エッチングプロセスを使用して前記ハードマスク層をエッチングすることと、
任意の残余のパターン材料を前記ハードマスク層の上から除去することと
を含む、方法。 - 前記基板は、溶融石英、サファイア、ホウケイ酸ガラスおよび希土類酸化物ガラスから成る群から選択された材料から形成され、
前記ハードマスク材料層は、ケイ素、様々なストイキオメトリの窒化ケイ素、二酸化ケイ素、二酸化チタン、アルミナから成る群から選択された材料から形成され、スパッタリング、化学蒸着、および原子層蒸着から成る群から選択された蒸着プロセスを使用して配置され、
前記パターン材料層は、リソグラフィプロセスを使用するフォトレジストパターン化、またはナノインプリント法を使用する高分子パターン化のいずれか1つから形成され、
前記配列パターンは、SF6、Cl2、BCl3、C4F8またはその任意の静的もしくは多重混合物から成る群から選択された反応性イオンエッチング法を使用してエッチングされ、
前記残余のパターン材料は、化学溶剤、化学エッチング液、およびプラズマエッチング液から成る群から選択されたプロセスを使用して除去される、
請求項1に記載の方法。 - 前記パターン化ハードマスク材料は誘電体であり、前記メタサーフェス素子の前記メタサーフェス特徴を形成する、請求項1に記載の方法。
- 前記メタサーフェス材料層が前記ハードマスク材料層内の前記窪みを充填し、前記ハードマスク材料層の前記隆起した特徴の上に広がるように誘電メタサーフェス材料層を前記パターン化ハードマスク材料層上に蒸着させてメタサーフェス材料の蒸着層を前記ハードマスク層の上に形成することと、
前記メタサーフェス材料層および前記ハードマスク層が前記基板の上に均一な高さで終わるように前記蒸着層を平坦化することと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記メタサーフェス材料層は、ケイ素、様々なストイキオメトリの窒化ケイ素、二酸化ケイ素、二酸化チタン、アルミナから選択された材料から形成されて、化学蒸着、および原子層蒸着から成る群から選択されたコンフォーマルプロセスを使用して蒸着され、
前記平坦化は、ウェットエッチングおよびプラズマエッチングから成る群から選択されたエッチングプロセス、または化学的機械的平坦化技術から選択されたプロセスを使用する
請求項4に記載の方法。 - 前記窪み内に置かれた前記メタサーフェス材料は、前記メタサーフェス素子の前記メタサーフェス特徴を形成し、かつ前記ハードマスク材料は、前記指定された動作帯域幅において前記メタサーフェス材料よりも低い屈折率を有する包埋材料として構成される、請求項4に記載の方法。
- 前記ハードマスク材料は、前記指定された動作帯域幅にわたってごくわずかな吸収を有し、前記指定された動作帯域幅において約1〜約2.4の間の屈折率を有する、請求項6に記載の方法。
- 前記パターン化ハードマスクの前記窪み内に置かれた前記メタサーフェス材料層が、前記ハードマスク材料層の除去後に前記基板の前記表面上に残り、複数の空隙によって分けられた複数の分離したメタサーフェス特徴を形成するように、選択的なエッチングを使用して前記ハードマスク材料層を除去すること
をさらに含む、請求項4に記載の方法。 - 前記特徴間の前記空隙が充填されるように包埋材料層を前記分離したメタサーフェス特徴上に蒸着させ、それにより前記包埋材料層が前記メタサーフェス材料層の前記表面上に広がるようにすることをさらに含み、前記包埋材料層は、前記指定された動作帯域幅において前記メタサーフェス材料よりも低い屈折率を有する、請求項8に記載の方法。
- 前記包埋材料は、ポリ(メチルメタクリレート)、SU8、およびベンゾシクロブテンから成る群から選択されたポリマーである、請求項9に記載の方法。
- 前記包埋材料は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、窒化ケイ素、酸化ハフニウム、酸化亜鉛、およびスピンオンガラスから成る群から選択された固体フィルムである、請求項9に記載の方法。
- 前記メタサーフェス材料層および前記包埋材料層が前記基板の上に均一な高さで終わるように前記包埋材料層を平坦化することをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記包埋材料層および前記メタサーフェス素子の反対側に配置された前記基板の面の一方または両方の上に反射防止コーティングを蒸着させることをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記反射防止コーティングは、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、およびアモルファスシリコンから成る群から選択された材料の任意の組合せが交互に重なった層から構成され、前記交互に重なった層の各々は、前記動作帯域幅内の光の前記波長を下回る厚さを有する、請求項13に記載の方法。
- 前記基板は、照明器もしくはセンサーの上に配置されているか、またはそれ自体が照明器もしくはセンサーであるかのいずれかである、請求項1に記載の方法。
- 前記基板は、対象の光学系との使用に不適切な基板厚さを有していて、かつ次:
研削または化学エッチングの一方または両方を通して前記基板の裏側の少なくとも一部を除去すること、および
前記メタサーフェス素子の前記基板に追加の基板を位置合せして融着させること
の少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記追加の基板自体は、その片面上に配置されたメタサーフェス素子を有し、かつ前記基板および追加の基板は、前記関連メタサーフェス素子がその上に配置されている前記表面の反対側の表面に沿って融着される、請求項16に記載の方法。
- 融着の前記方法は、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用する、請求項16に記載の方法。
- 接合プロセスは、光エポキシ、ベンゾシクロブテン、UV硬化ポリマー、SU8、およびプラズマ活性化二酸化ケイ素フィルムの群から選択された接着剤を使用するウエハ接合プロセスである、請求項18に記載の方法。
- 融着前に、前記基板の一方または両方の裏側の少なくとも一部を除去することをさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 少なくとも第1のメタサーフェス素子を第1の基板の第1の面上に形成することと、少なくとも第2のメタサーフェス素子を第2の基板の第1の面上に形成することと、前記第1および第2の基板を、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、前記基板の前記第1の面の反対側の面に沿って一緒に融着することとをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は不均一である、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は、前記メタサーフェス特徴の寸法に基づいて事前に判断可能な量だけ理想の形状から逸脱する、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも第1のメタサーフェス素子を第1の基板の第1の面上に形成することと、少なくとも第2のメタサーフェス素子を第2の基板の第1の面上に形成することと、前記第1および第2の基板を、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、前記基板の前記第1の面の反対側の面に沿って一緒に融着することとを含む、マルチメタサーフェス素子を形成する方法。
- 前記接合プロセスは、光エポキシ、ベンゾシクロブテン、UV硬化ポリマー、SU8、およびプラズマ活性化二酸化ケイ素フィルムの群から選択された接着剤を使用するウエハ接合プロセスである、請求項24に記載の方法。
- 融着前に、前記基板の一方または両方の裏側の少なくとも一部を除去することをさらに含む、請求項24に記載の方法。
- 前記第1および第2のメタサーフェス素子の少なくとも1つを包埋および平坦化することと、
少なくとも第3のメタサーフェス素子を第3の基板の第1の面上に形成することと、
前記第1の面の反対側の前記第3の基板の前記面を、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、前記平坦化された第1または第2のメタサーフェスに融着することと
をさらに含む、請求項24に記載の方法。 - 前記平坦化は、前記第1および第2のメタサーフェス素子の少なくとも1つをポリマーまたは固体接合剤のいずれか1つに包埋することをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 形成、包埋、および融着を行うステップを反復して、4つ以上のメタサーフェス素子の層状スタックを形成することを含む、請求項27に記載の方法。
- 前記層状スタックの一方の端部における層の少なくとも1つは、照明器またはセンサーのいずれか1つである、請求項29に記載の方法。
- スペーサ基板を、前記メタサーフェス素子の反対側の前記第1および第2の基板の前記面の間に挿入することであって、前記スペーサ基板は、それを通して配置された少なくとも1つの開口を有することと、
600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、前記スペーサ基板を前記第1および第2の基板に融着し、そのために前記少なくとも1つの開口が前記第1および第2の基板の間に空隙を形成するようになることと
をさらに含む、請求項24に記載の方法。 - 前記スペーサ基板は、ポリマー、SiO2、およびガラスの群から選択された低屈折率材料で形成される、請求項31に記載の方法。
- 前記スペーサ材料はブラッククロムでコーティングされる、請求項32に記載の方法。
- 形成、挿入、および融着を行うステップを反復して、3つ以上のメタサーフェス素子の層状スタックを形成することをさらに含む、請求項31に記載の方法。
- 前記層状スタックの一方の端部における層の少なくとも1つは照明器またはセンサーのいずれか1つである、請求項24に記載の方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は不均一である、請求項24に記載の方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は、前記メタサーフェス特徴の寸法に基づいて事前に判断可能な量だけ理想の形状から逸脱する、請求項24に記載の方法。
- 前記メタサーフェス素子は包埋および平坦化されていて、前記指定された動作帯域幅内の光の前記波長より小さいか、または同じオーダーの距離だけ相互にオフセットされたメタサーフェス特徴の2つの層を含み、それによりメタサーフェス特徴の前記2つの層が連動して動作して衝突光に位相シフトを課す、請求項1に記載の方法。
- メタサーフェス特徴の2つの層を基板上に形成することを含み、前記2つの層は、前記指定された動作帯域幅内の光の前記波長より小さいか、または同じオーダーの距離だけ相互にオフセットされ、それによりメタサーフェス特徴の2つの層が連動して動作して衝突光に位相シフトを課す、複合メタサーフェス素子を形成する方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は不均一であり、前記メタサーフェス特徴の寸法に基づいて事前に判断可能な量だけ理想の形状から逸脱し、前記理想の形状は正方形であり、前記理想的な正方形は、前記メタサーフェス特徴が円形として形成される200nmよりも小さい側面寸法を有しており、かつ前記理想的な正方形は、前記メタサーフェス特徴が丸くされた縁部を有する正方形として形成される300nmよりも小さい側面寸法を有する、請求項1に記載の方法。
- 複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子を形成することと、
平面配列に配置された複数の同一または固有の照明源を提供して、前記複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを前記配列内の前記複数の照明源の各々と統合し、そのために前記複数の照明源の各々からの光が前記第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるようにすることと、
前記第1のスペーサ層を照明源の前記平面配列と前記第1のメタサーフェス素子との間に配置することであって、前記第1のスペーサ層は、前記それぞれ第1のメタサーフェス素子に衝突する前に、前記平面配列の前記照明源の各々から放出された光に発散を引き起こすように構成されていることと、
前記第2のメタサーフェス素子を、前記複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置することであって、前記第2のメタサーフェス素子は、前記複数の照明源の全部の発光によって形成された明視野に遠視野照射パターンをインプリントするように構成されていることと、
第2のスペーサ層を前記第1と第2のメタサーフェス素子の間に配置し、そのためにオフセット距離がその間に形成されるようにすることと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子を形成することと、
平面配列に配置された複数の同一または固有の照明源を提供して、前記複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを前記配列内の前記複数の照明源の各々と統合し、そのために前記複数の照明源の各々からの光が前記第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるようにすることと、
前記第1のスペーサ層を照明源の前記平面配列と前記第1のメタサーフェス素子との間に配置することであって、前記第1のスペーサ層は、前記それぞれ第1のメタサーフェス素子に衝突する前に、前記平面配列の前記照明源の各々から放出された光に発散を引き起こすように構成されていることと、
前記第2のメタサーフェス素子を、前記複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置することであって、前記第2のメタサーフェス素子は、前記複数の照明源の全部の発光によって形成された明視野に遠視野照射パターンをインプリントするように構成されていることと、
第2のスペーサ層を前記第1と第2のメタサーフェス素子の間に配置し、そのためにオフセット距離がその間に形成されるようにすることと
を含む、メタサーフェス素子を形成する方法。 - 少なくとも前記第1のスペーサ層は、固体材料を含む、請求項42に記載の方法。
- 少なくとも前記第2のスペーサ層は、空隙を含む、請求項42に記載の方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は不均一である、請求項42に記載の方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は、前記メタサーフェス特徴の寸法に基づいて事前に判断可能な量だけ理想の形状から逸脱する、請求項42に記載の方法。
- 複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子を形成することと、
平面配列に配置された複数の同一または固有のセンサー素子を提供して、前記複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを前記配列内の前記複数のセンサー素子の各々と統合し、そのために前記複数のセンサー素子の各々に衝突する光が前記第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるようにすることと、
第1のスペーサ層をセンサー素子の前記平面配列と前記第1のメタサーフェス素子との間に配置することであって、前記第1のスペーサ層は、前記平面配列の前記それぞれのセンサー素子に衝突する前に、前記第1のメタサーフェス素子の各々に衝突する光に発散を引き起こすように構成されていることと、
第2のメタサーフェス素子を、前記複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置することであって、前記第2のメタサーフェス素子は、遠視野照射パターンを衝突する明視野にインプリントするように構成されていることと、
第2のスペーサ層を前記第1と第2のメタサーフェス素子の間に配置し、そのためにオフセット距離がその間に形成されるようにすることと
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子を形成することと、
平面配列に配置された複数の同一または固有のセンサー素子を提供して、前記複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを前記配列内の前記複数のセンサー素子の各々と統合し、そのために前記複数のセンサー素子の各々に衝突する光が前記第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられるようにすることと、
第1のスペーサ層をセンサー素子の前記平面配列と前記第1のメタサーフェス素子との間に配置することであって、前記第1のスペーサ層は、前記平面配列の前記それぞれのセンサー素子に衝突する前に、前記第1のメタサーフェス素子の各々に衝突する光に発散を引き起こすように構成されていることと、
第2のメタサーフェス素子を、前記複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置することであって、前記第2のメタサーフェス素子は、遠視野照射パターンを衝突する明視野にインプリントするように構成されていることと、
第2のスペーサ層を前記第1と第2のメタサーフェス素子の間に配置し、そのためにオフセット距離がその間に形成されるようにすることと
を含む、メタサーフェス素子を形成する方法。 - 指定された動作帯域幅にわたって透光性を有する基板上に配置されたメタサーフェス特徴の配列であって、前記配列は、前記指定された動作帯域幅内の光の前記波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の前記平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されている、メタサーフェス特徴の配列を含み、
前記複数のメタサーフェス特徴は不均一であり、前記メタサーフェス特徴の寸法に基づいて事前に判断可能な量だけ理想の形状から逸脱している、
メタサーフェス素子。 - 前記理想の形状は正方形であり、前記理想的な正方形は、前記メタサーフェス特徴が円形として形成される200nmよりも小さい側面寸法を有しており、かつ前記理想的な正方形は、前記メタサーフェス特徴が丸くされた縁部を有する正方形として形成される300nmよりも小さい側面寸法を有している、請求項49に記載の方法。
- 平面配列に配置された、複数の同一または固有の照明源またはセンサー素子と、
照明源の前記平面配列の上に配置されて、前記平面配列の前記照明源の各々から放出された光に発散を、または前記センサー素子の各々に衝突する光に収束を引き起こすように構成されている、第1のスペーサ層と、
前記第1のスペーサ層の上に配置された複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子であって、前記複数の第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つは、前記配列内の前記複数の照明源またはセンサー素子の各々と関連付けられていて、そのために前記複数の照明源の各々から放出されたか、または前記複数のセンサー素子の各々に衝突する光が前記第1のメタサーフェス素子の少なくとも1つを通過し、それにより角偏向がかけられる、複数の同一または固有の第1のメタサーフェス素子と、
前記複数の第1のメタサーフェス素子から距離を置いて配置された第2のメタサーフェス素子であって、前記第2のメタサーフェス素子は、遠視野照射パターンを衝突する明視野にインプリントするように構成されている、第2のメタサーフェス素子と、
オフセット距離がその間に形成されるように、前記第1と第2のメタサーフェス素子の間の第2のスペーサ層と
を含む、メタサーフェス対応の照明またはセンサーの配列。 - 前記メタサーフェス素子の各々上の前記複数のメタサーフェス特徴は不均一であり、前記メタサーフェス特徴の寸法に基づいて事前に判断可能な量だけ理想の形状から逸脱している、請求項51に記載の照明またはセンサーの配列。
- 少なくとも前記第1または第2のメタサーフェス素子上の前記複数のメタサーフェス特徴は、非対称断面を有するように構成され、少なくとも2つの異なる回転角度で配置されて、そのために前記メタサーフェス素子は、直交偏光を有していて相互に直線的にオフセットされている少なくとも2つのパターンを前記照明源にインプリントするか、または前記センサー素子の照射前に、前記衝突光からのかかるパターンを検出するように構成されていて、前記配列は、3次元情報が前記配列により単一ショットで場面から取得されるように構成されている、請求項51に記載の照明またはセンサーの配列。
- 前記照明源は、偏光されるか、または偏光されず、VCSEL、固体レーザー、量子カスケードレーザー、LED、およびスーパールミネッセントLEDから成る群から選択される、請求項53に記載の照明またはセンサーの配列。
- 前記2つのパターンは固有である、請求項53に記載の照明またはセンサーの配列。
- 前記2つのパターンは、少なくとも50,000の接合ポイントを有する、請求項53に記載の照明またはセンサーの配列。
- 少なくとも第1のパターンは、前記場面のフォアグラウンドの測定を取得するように構成され、かつ少なくとも第2のパターンは、前記場面のバックグラウンドの測定を取得するように構成される、請求項53に記載の照明またはセンサーの配列。
- 前記2つのパターンは、前記レーザー偏光に対して対角線的に偏光される、請求項53に記載の照明またはセンサーの配列。
- 3つ以上の異なる偏光を有する3つ以上のパターンが使用される、請求項53に記載の照明またはセンサーの配列。
- 少なくとも1つのセンサー素子と、
前記少なくとも1つのセンサー素子上にオフセット距離を置いて配置された少なくとも1つの第1の、および少なくとも1つの第2のメタサーフェス素子であって、その間に配置された第1の間隔層を有する、少なくとも1つの第1および少なくとも1つの第2のメタサーフェス素子
を含み、
前記少なくとも1つの第1および第2のメタサーフェス素子の各々は、指定された動作帯域幅にわたって透光性を有する少なくとも1つの基板上に配置されたメタサーフェス特徴の配列を含み、前記配列は、前記指定された動作帯域幅内の光の前記波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の前記平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されていて、
前記少なくとも1つの第1および第2のメタサーフェス素子の各々上のメタサーフェス特徴の前記配列は、指定された視野にわたって指定された動作帯域幅の光を収集し、前記入射光をシフトさせて、それがゼロ度またはゼロ度に近い主光線角度で前記センサー素子に衝突するように構成される、
メタサーフェス素子対応センサー。 - 前記第1の間隔層は、固体スペーサ材料または空隙のいずれか1つである、請求項60に記載のセンサー。
- 前記視野は±44度である、請求項60に記載のセンサー。
- 前記メタサーフェス素子と前記センサー素子との間に配置された狭帯域光学フィルタをさらに含む、請求項60に記載のセンサー。
- 前記狭帯域光学フィルタは、二酸化ケイ素、二酸化チタン、アモルファスシリコン、窒化ケイ素および酸化アルミニウムから成る群から選択された、低屈折率および高屈折率をもつ交互に重なった層から構成される、請求項60に記載のセンサー。
- 前記メタサーフェス素子と前記センサー素子との間に配置された複数の同一のマイクロレンズをさらに含む、請求項60に記載のセンサー。
- 前記少なくとも1つの第1のメタサーフェス素子および少なくとも1つの第2のメタサーフェス素子は、同じ基板の反対側に配置されて、前記基板は前記第1の間隔層を含む、請求項60に記載のセンサー。
- 前記基板の両側上の前記2つのメタサーフェス素子は同じ高さを有する、請求項60に記載のセンサー。
- 前記2つのメタサーフェス素子は、圧力化学蒸着および原子層蒸着の群から選択されたコンフォーマル蒸着プロセスを使用して、前記同じ基板の前面および背面上に同時に蒸着されたフィルムから形成される、請求項60に記載のセンサー。
- 前記少なくとも1つの第1のメタサーフェス素子および少なくとも1つの第2のメタサーフェス素子は、空隙によって分離された別々の基板上に互いの方へ内側に向けて配置される、請求項60に記載のセンサー。
- 前記少なくとも1つの第2のメタサーフェスの前記基板の外側に向いた面に組み込まれた光学帯域通過フィルタをさらに含む、請求項69に記載のセンサー。
- 前記第1および第2のメタサーフェス素子とCMOSセンサーとの間に配置されて、前記入射光の経路を角度的に分岐し、そのために前記CMOSセンサー上に衝突する前記光が非ゼロの主光線角度を有するように構成された、少なくとも第3のメタサーフェス素子をさらに含む、請求項60に記載のセンサー。
- 前記少なくとも3つのメタサーフェスは、を前記指定された視野にわたって格子歪み5%未満に最小限にするように構成される、請求項72に記載のセンサー。
- 前記センサー素子はCMOSセンサーである、請求項60に記載のセンサー。
- 少なくとも1つのセンサー素子および少なくとも1つの照明源と、
前記少なくとも1つのセンサー素子および少なくとも1つの照明源の各々の上にオフセット距離を置いて配置されて、それぞれ各々と関連付けられた少なくとも1つの間隔層を有する、少なくとも1つの別個のメタサーフェス素子と
を含み、
前記メタサーフェス素子の各々は、指定された動作帯域幅にわたって透光性を有する基板上に配置されたメタサーフェス特徴の配列を含み、前記配列は、前記指定された動作帯域幅内の光の前記波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、前記照明源と関連付けられて配置された前記少なくとも1つの照明メタサーフェス素子は、複数のメタサーフェス特徴の前記平面内でそれから放出された明視野に放射パターンを課すように構成され、前記少なくとも1つのセンサー素子と関連付けられて配置された前記少なくとも1つのセンサーメタサーフェス素子は、場面の前記照射後に、前記明視野の前記放射パターンを検出するように構成されている、
メタサーフェス素子対応の単一プラットフォームイメージング/検出システム。 - 前記照明源および前記センサー素子の各々と関連付けられた複数の別個のメタサーフェス素子およびスペーサ層をさらに含む、請求項74に記載のシステム。
- 前記照明源と関連付けられたメタサーフェス素子は、2つの直交偏光を前記明視野にインプリントして、直交偏光を有していて相互に直線的にオフセットされている少なくとも2つのパターンを前記明視野上に生成して前記場面を照射し、かつ前記センサー素子と関連付けられた前記メタサーフェス素子は、前記場面に関する3次元情報が収集できるように前記少なくとも2つのパターンを検出するように構成される、請求項74に記載のシステム。
- 照明源遠視野を計算することと、
対象遠視野を計算することであって、前記対象はメタサーフェス素子であることと、
前記対象遠視野に対する最小二乗適合を計算して擬似遠視野を取得し、それにより前記擬似遠視野および前記照明源遠視野のコンボリューションで前記対象遠視野をもたらすことと、
初期のメタサーフェス特徴配列格子および位相を初期状態に設定することと、
1つ以上の目標費用関数を決定して、前記メタサーフェス素子の複数のピクセルの各々に対する前記1つ以上の費用関数の各々に対して勾配関数を計算することと、
前記1つ以上の費用関数および前記勾配関数からの結果を最適化アルゴリズムに入力することと、
前記メタサーフェス素子の前記複数のピクセルの各々に対する前記位相を更新し、前記目標費用関数が収束するまで勾配計算および最適化を繰り返すことと、
計算されたメタサーフェス素子位相プロファイルを出力することと
を含む、所望の遠視野強度を照明源にインプリントするためのメタサーフェス素子を製作するための方法。 - 前記費用関数は、対象からの平方距離、最近隣距離、照射下の前記メタサーフェス素子の前記遠視野投影の平方誤差、および計算された遠視野の平滑度から成る群から選択される、請求項77に記載の方法。
- 前記最適化アルゴリズムは、共役勾配またはL−Broyden−Fletcher−Goldfarb−Shannonのいずれか1つである、請求項77に記載の方法。
- 前記指定された動作帯域幅内の光の前記波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の前記平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されている基板上にメタサーフェス素子を形成する方法であって、前記基板は、対象の光学系との使用に不適切な基板厚さを有していて、かつ次:
研削または化学エッチングの一方または両方を通して前記基板の裏側の少なくとも一部を除去すること、および
前記メタサーフェス素子の前記基板に追加の基板を位置合せして融着させること
の少なくとも1つをさらに含む、方法。 - 前記追加の基板自体は、その片面上に配置されたメタサーフェス素子を有し、かつ前記基板および追加の基板は、前記関連メタサーフェス素子がその上に配置されている前記表面の反対側の表面に沿って融着される、請求項80に記載の方法。
- 融着の前記方法は、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用する、請求項80に記載の方法。
- 前記接合プロセスは、光エポキシ、ベンゾシクロブテン、UV硬化ポリマー、SU8、およびプラズマ活性化二酸化ケイ素フィルムの群から選択された接着剤を使用するウエハ接合プロセスである、請求項82に記載の方法。
- 融着前に、前記基板の一方または両方の裏側の少なくとも一部を除去することをさらに含む、請求項82に記載の方法。
- 少なくとも第1のメタサーフェス素子を第1の基板の第1の面上に形成することと、少なくとも第2のメタサーフェス素子を第2の基板の第1の面上に形成することと、前記第1および第2の基板を、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、前記基板の前記第1の面の反対側の面に沿って一緒に融着することとをさらに含む、請求項80に記載の方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は不均一である、請求項80に記載の方法。
- 前記複数のメタサーフェス特徴は、前記メタサーフェス特徴の寸法に基づいて事前に判断可能な量だけ理想の形状から逸脱する、請求項80に記載の方法。
- 前記第1および第2のメタサーフェス素子の少なくとも1つを包埋および平坦化することと、
少なくとも第3のメタサーフェス素子を第3の基板の第1の面上に形成することと、
前記第1の面の反対側の前記第3の基板の前記面を、600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、前記平坦化された第1または第2のメタサーフェスに融着することと
をさらに含む、請求項85に記載の方法。 - 前記平坦化は、前記第1および第2のメタサーフェス素子の少なくとも1つをポリマーまたは固体接合剤のいずれか1つに包埋することをさらに含む、請求項88に記載の方法。
- 形成、包埋、および融着を行うステップを反復して、4つ以上のメタサーフェス素子の層状スタックを形成することを含む、請求項88に記載の方法。
- 前記層状スタックの一方の端部における層の少なくとも1つは照明器またはセンサーのいずれか1つである、請求項90に記載の方法。
- スペーサ基板を、前記メタサーフェス素子の反対側の前記第1および第2の基板の前記面の間に挿入することであって、前記スペーサ基板は、それを通して配置された少なくとも1つの開口を有することと、
600℃を下回るサーマルバジェットを有する接合プロセスを使用して、前記スペーサ基板を前記第1および第2の基板に融着し、そのために前記少なくとも1つの開口が前記第1および第2の基板の間に空隙を形成するようになることと
をさらに含む、請求項88に記載の方法。 - 指定された動作帯域幅にわたって透光性を有する基板上に配置されたメタサーフェス特徴の配列であって、前記配列は、前記指定された動作帯域幅内の光の前記波長よりも小さい特徴サイズを有する複数のメタサーフェス特徴を含み、複数のメタサーフェス特徴の前記平面内の衝突光に位相シフトを課すように構成されていて、かつ前記複数のメタサーフェス特徴は、
SiO2内に包埋されて、500〜1000nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
SiO2内に包埋されて、600nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
間に配置された空隙を有し、1〜500nmのピラー高さおよび100〜350nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
間に配置された空隙を有し、480nmからのピラー高さおよび100〜280nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
間に配置された空隙を有し、300〜1000nmのピラー高さおよび100〜350nmのピラー直径を有するTiO2メタサーフェス特徴、
間に配置された空隙を有し、975nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するTiO2メタサーフェス特徴、
ベンゾシクロブタン内に包埋されて、590nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
SiO2内に包埋されて、600nmのピラー高さおよび100〜275nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、
SU8内に包埋されて、675nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有するアモルファスSiメタサーフェス特徴、ならびに
450nmの素子間隔で、600nmのピラー高さおよび100〜300nmのピラー直径を有する、空気中のアモルファスSiメタサーフェス特徴
から成る群の1つから形成される、メタサーフェス特徴の配列を含む、
メタサーフェス素子。 - 前記アモルファスSiは水素化される、請求子93に記載のメタサーフェス素子。
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