マイクロ レンズ アレイ (MLA): サブミクロン レンズを使用した光の効率的な使用 アプリケーション ノート

マイクロレンズはサブマイクロメートルのレンズ (多くの場合最大 10 ミクロン) であり、通常は UV から IR 光線の優れた透過特性を備えた溶融シリカで作られています。 MLA は、これらのマイクロレンズ (レンズレット) の XNUMX 次元または XNUMX 次元アレイであり、ウェーハ上に正方形のパッキング順序でパターン化されています。 MLA は通常、フォトリソグラフィーや反応性イオン エッチング (RIE) などの標準的な半導体プロセスを使用して製造されます。

理論

アレイ内のレンズのパッキングによってフィル ファクターが決まります。 正方形ウェーハ上の円形レンズレットは、ウェーハの π/4 = 78.5% をカバーします。 高い充填率が望ましく、図 1 に示すようにレンズレットを六角形に詰めることで達成できますが、これらのアレイは通常適用できません。 フィルファクターは、MLA の透過率とは別に、材料の光スループットを決定します。

MLA は、追加の光学コンポーネントを使用せずに、金属シールドと非感光性領域による光学フィルファクターの増加を必要とするデバイスに実装されます。 たとえば、MLA は電荷結合素子 (CCD) で使用され、イメージング情報が失われる金属製の露出ゲートやシールドではなく、フォトダイオードに光を集中させます。

重要なパラメータ

用途

MLA は、エキシマ レーザーから高出力 LED まで、さまざまなエミッターからの光を均一化し、コリメートし、画像化することができます。 これらは、高周波および非ガウス均一性を必要とするアプリケーションに役立ちます。

ユースケースに応じて、(a) & (b) の例のように、特定のタイプのマイクロレンズが使用されます。

a) 屈折率分布型 (GRIN) レンズ

GRINレンズは、従来の曲面の代わりに平面の光学面のみが使用されている4つの平らで平行な面でできています。 このレンズは、レンズ内で屈折率が変化することを特徴としており、これにより光線がレンズ内で曲がります (図 XNUMX)。 GRIN レンズは、コピー機やスキャナーでも一般的に使用されています。

b) マイクロフレネルレンズ (MFL)

フレネル レンズは、プラスチックまたはガラスに刻まれた一連の同心円状の溝で構成されています。 個々の屈折面として機能する輪郭は、方向に応じて、平行光線を共通の焦点距離に曲げたり (図 5)、ビームをコリメートしたりします。 光の伝搬方向は媒質内では変化せず、表面でのみ変化します。 このレンズは、従来のレンズよりも優れたフォーカス性能を提供します。 MFL は、一般的に TLR/SLR カメラ画面で使用されます。

MLA システムは、次のアプリケーション シナリオで使用されますが、これらに限定されません。

• シャックハルトマン波面センサー
• 医療/美容レーザー治療
• レーザー加工
• CCD & CMOS イメージセンサー