(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏光子と、２次元配列されて画素を構成し前記第１の偏光子を透過した光が入射する複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の１つ以上を選択する画素選択手段と、前記画素選択手段が選択した撮像素子を透過した光を透過させる第２の偏光子と、前記第２の偏光子を透過した光を電荷に変換する光電変換手段と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、を備える磁気光学式撮像装置であって、
前記撮像素子のそれぞれは、入射した光をその偏光方向を変化させて透過して出射するスピン注入磁化反転素子１つ以上と、前記スピン注入磁化反転素子を挟んで積層されて前記スピン注入磁化反転素子に電流を供給する上部電極および下部電極と、を備え、
前記上部電極は、光を前記スピン注入磁化反転素子へ入射するように透過させ、
前記下部電極は、前記スピン注入磁化反転素子から出射した光を透過させ、
前記複数の撮像素子において、前記上部電極は同じ行に配列された前記撮像素子に共有され、前記下部電極は同じ列に配列された前記撮像素子に共有されて前記上部電極と直交し、
前記画素選択手段が選択した撮像素子における前記スピン注入磁化反転素子は、前記入射した光の偏光方向を特定の方向に変化させることを特徴とする磁気光学式撮像装置。
【請求項２】
第１の偏光子と、２次元配列されて画素を構成し前記第１の偏光子を透過した光が入射する複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の１つ以上を選択する画素選択手段と、前記画素選択手段が選択した撮像素子に反射した光を透過させる第２の偏光子と、前記第２の偏光子を透過した光を電荷に変換する光電変換手段と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、を備える磁気光学式撮像装置であって、
前記撮像素子のそれぞれは、光を反射する層を含んで入射した光をその偏光方向を変化させて反射して出射するスピン注入磁化反転素子１つ以上と、前記スピン注入磁化反転素子を挟んで積層されて前記スピン注入磁化反転素子に電流を供給する上部電極および下部電極と、を備え、
前記上部電極は、光を前記スピン注入磁化反転素子へ入射するように透過させ、かつ、前記スピン注入磁化反転素子から出射した光を透過させ、
前記複数の撮像素子において、前記上部電極は同じ行に配列された前記撮像素子に共有され、前記下部電極は同じ列に配列された前記撮像素子に共有されて前記上部電極と直交し、
前記画素選択手段が選択した撮像素子における前記スピン注入磁化反転素子は、前記入射した光の偏光方向を特定の方向に変化させることを特徴とする磁気光学式撮像装置。
【請求項３】
前記上部電極および下部電極は、平面視で前記スピン注入磁化反転素子に重なる領域に貫通孔を形成された金属電極と、前記金属電極の貫通孔に配されて前記スピン注入磁化反転素子に電気的に接続する透明電極と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気光学式撮像装置。
【請求項４】
前記上部電極は、平面視で前記スピン注入磁化反転素子に重なる領域に貫通孔を形成された金属電極と、前記金属電極の貫通孔に配されて前記スピン注入磁化反転素子に電気的に接続する透明電極と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の磁気光学式撮像装置。
【請求項５】
前記上部電極において、前記透明電極は、その上面が前記金属電極の上面より上方にあって、前記金属電極の貫通孔の周縁部で前記金属電極の上に積層されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の磁気光学式撮像装置。
【請求項６】
前記上部電極において、前記金属電極の貫通孔が、前記スピン注入磁化反転素子の側で狭くなるように側面に所定の傾きを有していることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の磁気光学式撮像装置。
【請求項７】
前記上部電極および下部電極は、透明電極からなることを特徴とする請求項１に記載の磁気光学式撮像装置。
【請求項８】
前記上部電極は、透明電極からなることを特徴とする請求項２に記載の磁気光学式撮像装置。
【請求項９】
前記透明電極と前記スピン注入磁化反転素子との間に金属層を備えることを特徴とする請求項３ないし請求項８のいずれか１項に記載の磁気光学式撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気光学式画素選択を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、撮像装置（固体撮像装置）は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ；電荷結合素子）、ＣＭＯＳ等からなる撮像素子を２次元配列してなる。この撮像素子の１つまたは所定の複数個を１画素とするので、高精細な画像を得るために撮像素子の微細化が進められている。同時に、撮像素子の搭載数が増大するので、応答の高速化や撮像素子間の動作のばらつき低減も要求されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、微細化しても高い集光率を維持するＭＯＳイメージセンサの技術が開示されている。また、特許文献２には、配線により光が遮られることのない、入射側の反対側に読み出し回路や配線を設けた裏面照射型で、画素におけるフォトダイオードの面積を最大にするＭＯＳイメージセンサの技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−３５６９８号公報（請求項１、段落００４０〜００４５）
【特許文献２】特開２００７−１１５９９４号公報（段落００５４〜００５８、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えばＣＭＯＳの場合、現在、その画素（撮像素子）サイズは約２μｍ角にまで微細化されている。しかしながら、撮像素子はそれぞれに、光電変換を行うフォトダイオードや、画素選択および信号増幅等を行う各種トランジスタが搭載されるので、小型化には限界があり、このようなＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子のいっそうの微細化は、現状では困難である。また、撮像素子自体における応答速度の高速化にも限界がある。さらに、撮像素子を小型化すると集光面積が減少するので集光の高効率化が必要となる。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑み創案されたもので、高い集光率を維持しつつ画素のいっそうの微細化が可能であり、応答速度の高速な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明者らは、撮像装置と同様に２次元配列された画素からなり、この画素を用いて光の位相や振幅を空間的に変調する空間光変調器において、近年、画素の微細化および高速応答を可能にするために画素に適用されるようになった磁気光学材料を、撮像素子に適用する思想に至った。
【０００７】
磁気光学材料（磁性体）は、入射した光の偏光方向を所定角度で旋光させて透過する（ファラデー効果）、あるいは反射する（カー効果）作用を有する。さらに、磁化方向が反転すると旋光の向きも反転させる性質がある。本発明者らは、磁気光学材料を撮像素子に適用するに際し、磁化方向を選択的に反転させるため、スピン注入磁化反転素子として構成した。スピン注入磁化反転素子は、逆方向のスピンを持つ電子を注入されることにより磁化方向が反転（スピン注入磁化反転）する。すなわち、スピン注入磁化反転素子に供給する電流の向きを切り替えることによって、当該スピン注入磁化反転素子からの出射光（透過光または反射光）の偏光方向を選択的に変化させることが可能である。したがって、スピン注入磁化反転素子で構成した撮像素子を２次元配列して、これに偏光を入射し、特定の撮像素子に供給する電流の向きを切り替えれば、当該撮像素子からの出射偏光のみを異なる向きの偏光とすることができる。そして、この異なる向きの偏光を透過する偏光フィルタ（偏光子）にすべての撮像素子からの出射偏光を入射することで、特定の撮像素子に入射した偏光を選択的に取り出すことができる。
【０００８】
スピン注入磁化反転素子は、面積が大きくなるとその動作（磁化反転）に大電流を要するため、その平面視サイズは一般的に数１００ｎｍ角以下とされる。したがって、このような撮像素子（画素）のサイズは、スピン注入磁化反転素子に電流を供給するための電極のサイズ（配線ピッチ）に主に収束され、ＣＭＯＳ等による従来の撮像素子に比べて微細化が容易である。なお、スピン注入磁化反転素子自体には、フォトダイオードのような光電変換機能はないため、撮像装置とするためには光電変換手段を別途設ければよい。
【０００９】
ここで、画素選択のためには、画素毎に一対の電極を設ける必要がある。そのためにはスピン注入磁化反転素子の周縁部や端部に電極を接続してもよいが、集光面積を確保するために隣接する画素の電極との間隔をある程度空けることになり、画素サイズが大きくなる。また、スピン注入磁化反転素子の高速動作には、その直上および直下に電極を接続されていることが望ましい。そこで、高速応答のためにスピン注入磁化反転素子の上下に電極を配して接続し、この電極が入射光および出射光を遮らないように、電極において光路となる領域、すなわちスピン注入磁化反転素子の直上そして直下にあたる領域は、光を透過するような構成とした。
【００１０】
すなわち、請求項１に係る磁気光学式撮像装置は、第１の偏光子と、２次元配列されて画素を構成し前記第１の偏光子を透過した光が入射する複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の１つ以上を選択する画素選択手段と、前記画素選択手段が選択した撮像素子を透過した光を透過させる第２の偏光子と、前記第２の偏光子を透過した光を電荷に変換する光電変換手段と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、を備える磁気光学式撮像装置であって、前記撮像素子のそれぞれは、入射した光をその偏光方向を変化させて透過して出射するスピン注入磁化反転素子１つ以上と、前記スピン注入磁化反転素子を挟んで積層されて前記スピン注入磁化反転素子に電流を供給する上部電極および下部電極と、を備え、前記上部電極は光を前記スピン注入磁化反転素子へ入射するように透過させ、前記下部電極は前記スピン注入磁化反転素子から出射した光を透過させ、前記複数の撮像素子において、前記上部電極は同じ行に配列された前記撮像素子に共有され、前記下部電極は同じ列に配列された前記撮像素子に共有されて前記上部電極と直交し、前記画素選択手段が選択した撮像素子における前記スピン注入磁化反転素子は、前記入射した光の偏光方向を特定の方向に変化させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る磁気光学式撮像装置は、第１の偏光子と、２次元配列されて画素を構成し前記第１の偏光子を透過した光が入射する複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子の１つ以上を選択する画素選択手段と、前記画素選択手段が選択した撮像素子に反射した光を透過させる第２の偏光子と、前記第２の偏光子を透過した光を電荷に変換する光電変換手段と、前記電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、を備える磁気光学式撮像装置であって、前記撮像素子のそれぞれは、光を反射する層を含んで入射した光をその偏光方向を変化させて反射して出射するスピン注入磁化反転素子１つ以上と、前記スピン注入磁化反転素子を挟んで積層されて前記スピン注入磁化反転素子に電流を供給する上部電極および下部電極と、を備え、前記上部電極は、光を前記スピン注入磁化反転素子へ入射するように透過させ、かつ、前記スピン注入磁化反転素子から出射した光を透過させ、前記複数の撮像素子において、前記上部電極は同じ行に配列された前記撮像素子に共有され、前記下部電極は同じ列に配列された前記撮像素子に共有されて前記上部電極と直交し、前記画素選択手段が選択した撮像素子における前記スピン注入磁化反転素子は、前記入射した光の偏光方向を特定の方向に変化させることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成により、撮像素子を、供給された電流の向きにより磁化反転するスピン注入磁化反転素子で構成して、偏光方向を変化させて出射する受光手段のみとし、光電変換手段および電荷蓄積手段を撮像素子の外部に別途設けたので、撮像素子の微細化が容易となる。また、スピン注入磁化反転素子の上下に電極を接続し、この電極の光路となる領域は光を透過するように構成し、さらに、２次元配列された撮像素子において前記の上下の電極を格子状の配線として形成したので、撮像素子の高速応答およびさらなる微細化を可能とし、かつ集光率の低下を抑制できる。
【００１３】
さらに、請求項３に係る磁気光学式撮像装置は、請求項１に記載の磁気光学式撮像装置において、前記上部電極および下部電極は、平面視で前記スピン注入磁化反転素子に重なる領域に貫通孔を形成された金属電極と、前記金属電極の貫通孔に配されて前記スピン注入磁化反転素子に電気的に接続する透明電極と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に係る磁気光学式撮像装置は、請求項２に記載の磁気光学式撮像装置において、前記上部電極は、平面視で前記スピン注入磁化反転素子に重なる領域に貫通孔を形成された金属電極と、前記金属電極の貫通孔に配されて前記スピン注入磁化反転素子に電気的に接続する透明電極と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
かかる構成により、光路となる部分に透明電極を設けて入射光および出射光を遮らずに、低抵抗の金属電極を用いることができる。
【００１６】
さらに、請求項５に係る磁気光学式撮像装置は、請求項３または請求項４に記載の磁気光学式撮像装置において、前記上部電極における前記透明電極が、その上面が前記金属電極の上面より上方にあって、前記金属電極の貫通孔の周縁部で前記金属電極の上に積層されていることを特徴とする。
【００１７】
さらに、請求項６に係る磁気光学式撮像装置は、請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の磁気光学式撮像装置において、前記上部電極における前記金属電極の貫通孔が、前記スピン注入磁化反転素子の側で狭くなるように側面に所定の傾きを有していることを特徴とする。
【００１８】
かかる構成により、透明電極と金属電極との接触面積が大きくなって接触抵抗が低減する。
【００１９】
また、請求項７に係る磁気光学式撮像装置は、請求項１に記載の磁気光学式撮像装置において、前記上部電極および下部電極は、透明電極からなることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項８に係る磁気光学式撮像装置は、請求項２に記載の磁気光学式撮像装置において、前記上部電極は、透明電極からなることを特徴とする。
【００２１】
かかる構成により、透明電極にて一体に電極を形成するため、容易に微細配線に加工でき、かつ、入射光および出射光が界面で反射せず、集光率の低下をいっそう抑制できる。
【００２２】
さらに、請求項９に係る磁気光学式撮像装置は、請求項３ないし請求項８のいずれか１項に記載の磁気光学式撮像装置において、前記透明電極と前記スピン注入磁化反転素子との間に金属層を備えることを特徴とする。
【００２３】
かかる構成により、透明電極とスピン注入磁化反転素子との接触抵抗が、金属層の介在により低減する。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に係る磁気光学式撮像装置によれば、高精細かつ応答速度が高速で、集光率の高い透過型撮像装置とすることができる。請求項２に係る磁気光学式撮像装置によれば、高精細かつ応答速度が高速で、集光率の高い反射型撮像装置とすることができる。
【００２５】
請求項３および請求項４に係る磁気光学式撮像装置によれば、さらに応答速度が向上し、また画素間の動作のばらつきを低減することができる。請求項５、請求項６、および請求項９に係る磁気光学式撮像装置によれば、各画素に均一な電流を供給することができ、画素間の動作ばらつきをいっそう低減できる。請求項７および請求項８に係る磁気光学式撮像装置によれば、集光率の低下の抑制および画素のいっそうの微細化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る磁気光学式撮像装置（以下、適宜撮像装置）を実現するための最良の形態について、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る磁気光学式撮像装置の構成を示すブロック図、図２は本発明の実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素および画素選択デバイスの平面模式図である。なお、本明細書における平面（上面）は、磁気光学式撮像装置の光の入射面である。また、図３は本発明の実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の、一部を切り欠いた拡大斜視図である。以下に、本発明に係る磁気光学式撮像装置を構成する各要素について説明する。
【００２７】
磁気光学式撮像装置１は、図１に示すように、複数の画素（撮像素子）４（４１１，４２１，４３１，…）と、これらの画素４を選択、駆動する画素選択デバイス（画素選択手段）１０と、特定の方向の偏光を透過する出射偏光フィルタ（第２の偏光子）８２と、光を電荷に変換する光電変換部（光電変換手段）９１と、電荷を蓄積する電荷蓄積部（電荷蓄積手段）９２と、電荷を信号に変換する電荷／映像信号変換部９３と、を備える。なお、本発明に係る磁気光学式撮像装置１における画素４は、受光手段のみであるのに対し、ＣＭＯＳ等からなる従来の画素はそれぞれに、光電変換部および電荷蓄積部をさらに備える。また、図１では省略しているが、磁気光学式撮像装置１は、光（自然光）を画素４に入射する前に偏光する入射偏光フィルタ（第１の偏光子）８１と、光を光電変換部９１に入射する前に集光する集光レンズ８３と、をさらに備える（図６参照）。
【００２８】
図２に示すように、画素４（４１１，４２１，…，４ｍｎ）は、平面視で行（横）方向に延設されたストライプ状の上部電極３（３１，３２，…，３ｎ）と、同じくストライプ状で、列（縦）方向に延設されて上部電極３と直交する下部電極２（２１，２２，…，２ｍ）とが交わる部分に形成される。したがって、画素４は、磁気光学式撮像装置１の光の入射面に、２次元アレイ状に（ｍ×ｎ）個が配列される。以下、アレイ状に配列された（ｍ×ｎ）個の画素４を画素アレイ４０と称する。なお、図２では一例として（５×５）個のアレイ状の配列を示す。また、下部電極２と上部電極３は、適宜、両者をまとめて電極２，３と称する。そして、図３に示すように、下部電極２と上部電極３とが交わる箇所に両電極２，３に挟まれて、磁気光学素子（スピン注入磁化反転素子）５を備える。したがって、画素４は、磁気光学素子５と、その上下に配された上部電極３および下部電極２とからなり、基板７上に２次元アレイ状に配列される。そして、画素アレイ４０において、１つの上部電極３は同じ行に配列された画素４に共有され、１つの下部電極２は同じ列に配列された画素４に共有されている。また、画素４，４の隙間、すなわち下部電極２，２間、上部電極３，３間、および磁気光学素子５，５間（図３の空白部分）は絶縁部材６で埋められている。画素４を構成する各要素の詳細については後記する。
【００２９】
図２に示すように、画素選択デバイス１０は、下部電極２を駆動する下部電極選択部１２と、上部電極３を駆動する上部電極選択部１３と、両電極選択部１２，１３を制御する画素選択部１４と、電極２，３に電流を供給する電源１１と、を備える。これらはそれぞれ公知のもので構成される。
【００３０】
下部電極選択部１２は、下部電極２の特定の１つ以上を選択して、電源１１から所定の電流を供給させる。上部電極選択部１３は、上部電極３の特定の１つ以上を選択して、電源１１から所定の電流を供給させる。画素選択部１４は、画素アレイ４０の特定の１つ以上の画素４を選択し、その選択に基づいて電極選択部１２，１３を制御する。すなわち、選択した画素４に接続する電極２，３を電極選択部１２，１３に選択させる。電源１１は、磁気光学素子５を動作（磁化反転）させるために適正な電圧・電流を供給し、例えば１０μｓ周期のパルス電流を供給する。このような構成により、特定の画素４が選択され、この画素４の磁気光学素子５が所定の電流を供給されて磁化反転する。なお、図２において、電源１１は、電極選択部１２，１３を介して下部電極２および上部電極３のそれぞれ一端に接続されているが、両端に接続されてもよい。両端に接続されることにより、応答速度を上げ、画素間の動作ばらつきも低減できる。
【００３１】
出射偏光フィルタ８２は、画素アレイ４０から出射した光を受けて、選択された画素４から出射した光のみを透過させる濾光手段であり、偏光板等からなる。光電変換部９１は、出射偏光フィルタ８２を透過した光を電荷に変換するもので、フォトダイオード等からなる。電荷蓄積部９２は、光電変換部９１で変換された電荷を蓄積するもので、コンデンサ等を備える。また、画素選択デバイス１０と接続し、電荷に対応する画素４を記憶する。電荷／映像信号変換部９３は、電荷蓄積部９２が放出した電荷を画素４と対応付けて電気信号に変換する。出射偏光フィルタ８２、光電変換部９１、電荷蓄積部９２、電荷／映像信号変換部９３は、それぞれ公知の手段によるものでよい。
【００３２】
［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の構成の詳細を図２、図３、および図４を参照して説明する。図４は第１実施形態に係る画素の拡大断面図で、図２のＡ−Ａ部分断面図である。
【００３３】
図２および図３に示すように上部電極３（３１，３２，…，３ｎ）は、磁気光学素子５の上方に配され、横方向に帯状に延設される。１つの上部電極３１は、横１行に配置された複数の画素４（４１１，４２１，…，４ｍ１）に電流を供給し、１つの金属電極３ａと、画素４毎の透明電極３ｃとからなる。
【００３４】
金属電極３ａは、帯状で、画素アレイ４０における横方向に延設される。そして、平面視で磁気光学素子５に重なる領域、すなわち磁気光学素子５の直上に孔（貫通孔）３ｂが開けられている。したがって、１つの金属電極３ａは、画素４の横方向（列）の数であるｍ個の孔３ｂを有する。金属電極３ａは、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔａ，Ｃｒ等の金属やその合金のような一般的な電極用金属材料からなる。そして、スパッタリング法等により成膜、フォトリソグラフィ等により前記形状に形成される。
【００３５】
透明電極３ｃは、金属電極３ａの孔３ｂに充填された形状で、磁気光学素子５の上面に電気的に接続されて設けられている。透明電極３ｃは、例えば、インジウム亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＺＯ）、インジウム−スズ酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化アンチモン−酸化スズ系（ＡＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）等の公知の透明電極材料からなる。特に、比抵抗と成膜の容易さとの点からＩＺＯが最も好ましい。これらの透明電極材料は、スパッタリング法、真空蒸着法、塗布法等の公知の方法により成膜される。透明電極３ｃは、光が磁気光学素子５に入射するための窓であり、その平面視形状（孔３ｂの平面視形状）の形状および大きさは特に限定されないが、磁気光学素子５の平面視形状に対して小さいと金属電極３ａが入射偏光を遮って集光率が低下し、大きすぎると金属電極３ａが孔３ｂの周縁で細くなって金属電極３ａの抵抗が大きくなり、上部電極３の抵抗が大きくなる。したがって、透明電極３ｃの平面視形状は、上部電極３の抵抗を大きくしない範囲で磁気光学素子５の平面視形状に近付けることが好ましい。なお、透明電極３ｃは、金属電極３ａと上面が図４に示すような面一である必要はない。
【００３６】
図２および図３に示すように、下部電極２（２１，２２，…，２ｍ）は、磁気光学素子５の下方に配され、縦方向に帯状に延設される。１つの下部電極２１は、縦１列に配置された複数の画素４（４１１，４１２，…，４１ｎ）に電流を供給し、１つの金属電極２ａと、画素４毎の透明電極２ｃとからなる。
【００３７】
金属電極２ａは、帯状で、画素アレイ４０における縦方向に延設される。そして、平面視で磁気光学素子５に重なる領域、すなわち磁気光学素子５の直下に孔（貫通孔）２ｂが開けられている。したがって、１つの金属電極２ａは、画素４の縦方向（行）の数であるｎ個の孔２ｂを有する。金属電極２ａは、上部電極３の金属電極３ａと同様に、一般的な電極用金属材料から公知の方法により形成され、その詳細は省略する。
【００３８】
透明電極２ｃは、金属電極２ａの孔２ｂに充填された形状で、磁気光学素子５の下面に電気的に接続されて設けられている。透明電極２ｃは、磁気光学素子５を透過した光が画素４の下方の光電変換部９１（図１参照）に入射するための窓であり、その平面視形状（孔２ｂの平面視形状）は、上部電極３と同様に、特に限定されないが、集光率および抵抗に応じて、磁気光学素子５の平面視形状に近付けることが好ましい。透明電極２ｃは、上部電極３の透明電極３ｃと同様に、公知の透明電極材料から形成され、その詳細は省略する。
【００３９】
反射型撮像装置とする場合は、下部電極２は、透明電極を備える必要はなく、金属電極で形成する（以下、下部電極２Ａ）。下部電極２Ａは、孔２ｂのない帯状である以外は、金属電極２ａと同様の材料および方法で形成される。
【００４０】
絶縁部材６は、隣り合う下部電極２，２間（図４不図示）、磁気光学素子５，５間、および上部電極３，３間に配され、例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等からなる。基板７は、画素４（透明電極３ｃ、磁気光学素子５、透明電極２ｃ）を透過した光をその下方の光電変換部９１に入射させるため、透明な材料からなり、例えば、Ｓｉ，ＳｉＯ２、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット：ＧＧＧ）、ガラスなどからなる。なお、反射型撮像装置とする場合は、基板が透明である必要はないので、例えば表面を熱酸化したＳｉ基板等も適用できる。
【００４１】
磁気光学素子５は、図２および図３に示すように、平面視で上部電極３と下部電極２とが重なる部分すなわち画素４の略中央に配される。本実施形態に係る磁気光学素子５の平面視形状は正方形であるが、これに限定されるものではない。また、１個の画素４につき１個の磁気光学素子５が配されているが、１個の画素に複数の磁気光学素子５を備えてもよい。図５は一例として（２×２）個の磁気光学素子を備えた画素の模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図２〜４に示す第１実施形態と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。前記したように、スピン注入磁化反転素子は、面積が大きくなると磁化反転に大電流を要するため、その平面視サイズの拡張には限界がある。そして、画素サイズがスピン注入磁化反転素子に対して大きすぎる場合、画素に入射した光の一部しかスピン注入磁化反転素子を透過しないことになり、十分な出射光量が得られない。そこで、図５（ａ）に示すように、画素４Ａにおける光の入射領域すなわち上部電極３の透明電極３ｃの直下の領域に、複数の磁気光学素子５を隙間の少ないように配することにより、画素４Ａへの入射光の多くを磁気光学素子５に透過させることができる。なおかつ、１個の磁気光学素子５を画素４Ａ（透明電極３ｃ）に対して相当小さな面積にして、容易に磁化反転する面積に抑えることができる。そして、１つの画素４Ａに配した、すなわち上部電極３および下部電極２を共有させて接続した複数の磁気光学素子５は、同じ向きに電流を供給されて同時に磁化反転するので、１個の磁気光学素子と同じ動作となる。このような構成とすることで、１画素における入射光（偏光）の多くを旋光させて、入射光を有効に出射することができる。磁気光学素子５の数は、（２×２）個以外に（３×３），（１×２）個等任意に作製できる。
【００４２】
磁気光学素子５は、スピン注入磁化反転素子であり、ＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ  Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；垂直通電型巨大磁気抵抗）素子や、ＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；トンネル磁気抵抗）素子等の公知の磁気抵抗素子が適用される。図４に示すように、磁気光学素子５は、下部電極２の上面に、磁化固定層５１、中間層５２、磁化反転層５３、保護層５４の順に積層されてなる。これらの層は、それぞれ公知の方法で成膜され、例えば、スパッタ法や、分子線エピタクシー（ＭＢＥ）法等により積層される。
【００４３】
磁化固定層５１は、磁化方向が固定された層であり、予めすべての画素４において同一の磁化方向に揃えられている。磁化固定層５１は、スピン分極率（フェルミレベル近傍の上向きスピンを持つ電子と下向きスピンを持つ電子の密度の差）が高い（より１に近い）材料が好ましく、ホイスラー合金等のハーフメタルのように導電性のある強磁性体からなる。例えば、Ｃｏ２ＭｎＡｌ，Ｃｏ２ＭｎＳｉ，Ｃｏ２Ｃｒ０．６Ｆｅ０．４Ａｌ，ＮｉＭｎＳｂ等の金属系ハーフメタルや、Ｌａ０．７Ｓｒ０．３ＭｎＯ３，Ｓｒ２Ｆｅ（Ｗ０．４Ｍｏ０．６）Ｏ６，Ｓｒ２ＦｅＲｅＯ６，ＣｒＯ２，Ｆｅ３Ｏ４等の酸化物系ハーフメタルが挙げられる。そして、磁化固定層５１は磁化反転層５３の保磁力に対して大きい保磁力となる材料とする。また、磁化固定層５１は、これらの材料をＩｒＭｎ等のスピン固着層と組み合わせた多層構造としてもよい。磁化固定層５１の厚さは、数〜数１０ｎｍである。
【００４４】
中間層５２は、磁化固定層５１と磁化反転層５３との間に積層される。磁気光学素子５がＣＰＰ−ＧＭＲ素子であれば、中間層５２は、非磁性金属、好ましくは、Ａｕ，Ａｌ，Ｃｕやその合金からなる。中でもＣｕは、電気抵抗が小さく、かつ、スピン拡散長（スピンの偏極状態を保持して輸送できる距離）が比較的長いので、特に好ましい。この中間層５２の厚さは、スピンの偏極状態を保持できる程度の厚さであり、６ｎｍ以下である。
また、磁気光学素子５がＴＭＲ素子であれば、中間層５２はトンネル障壁であり、例えば、Ａｌ２Ｏ３やＭｇＯ等の絶縁体の薄膜からなる。この中間層５２の厚さは、スピン偏極電子がトンネル伝導できる程度の厚さであり、０．５〜３ｎｍである。
【００４５】
磁化反転層５３は、その磁化方向が固定されておらず、スピン注入によって容易に回転（反転）させることができる。磁化反転層５３は、スピン分極率が比較的高い強磁性体からなり、スピン分極率が低いほど磁化反転に必要な電流が大きくなるので、スピン分極率は５０％以上であることが好ましい。例えば、ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＢ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｐｙ等が挙げられる。また、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁膜にＣｏ等の微粒子を分散させたグラニュラ膜で構成してもよい。磁化反転層５３の厚さは、数ｎｍ以下である。
【００４６】
保護層５４は、磁気光学素子５の微細加工におけるダメージからスピン注入磁化反転素子の最上層である磁化反転層５３（または磁化固定層５１）を保護するために設けられ、Ｔａ，Ｒｕ，Ｃｕの単層、または、Ｃｕ／Ｔａ，Ｃｕ／Ｒｕの２層から構成される。なお、前記の２層とする場合は、いずれもＣｕを内側（下層）とする。保護層５４の厚さは、１ｎｍ未満であると連続した膜を形成できず、一方、１０ｎｍを超えると偏光の入射量を低下させる。したがって、保護層５４の好ましい厚さは１〜１０ｎｍである。
【００４７】
磁気光学式撮像装置１を透過型撮像装置とする場合、前記の磁化固定層５１、中間層５２、磁化反転層５３は、上方からの入射偏光を下方に透過させるため、いずれも透過率の高い材料を用いることが好ましい。また、磁化固定層５１と磁化反転層５３との積層順序を入れ替えてもよい。一方、反射型撮像装置とする場合、磁化反転層５３は透過率の高い材料として、下の２層すなわち磁化固定層５１および中間層５２は反射率の高い材料を用いることが好ましい。このとき、入射偏光は磁化反転層５３を透過し、中間層５２との界面で反射して、再び磁化反転層５３を透過して出射する。あるいは、磁化反転層５３も反射率の高い材料として、入射偏光を磁化反転層５３の表面で反射させる構成としてもよい。
【００４８】
次に、本発明の第１実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素（画素アレイ）の製造方法について、その一例を説明する。
まず、下部電極２を形成する。基板７の表面に、金属電極２ａをスパッタ法等により成膜、フォトリソグラフィ等により所望の形状に形成する。そして、透明電極材料を金属電極２ａと同じ厚さに成膜し、フォトリソグラフィ等により金属電極２ａの孔２ｂ内に充填された部分以外の透明電極材料を除去して透明電極２ｃとする。
【００４９】
次に、磁気光学素子５を形成する。下部電極２を形成した基板７の表面に、磁化固定層５１、中間層５２、磁化反転層５３、保護層５４を、それぞれ成膜、積層する。これら４層をフォトリソグラフィ等により所望の形状に形成して磁気光学素子５とする。この上からＳｉＯ２等の絶縁膜を成膜して、個々の磁気光学素子５の間および下部電極２，２間に堆積させる。そして、フォトリソグラフィ等により磁気光学素子５の上の絶縁膜を除去して絶縁部材６とする。また、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；化学機械研磨）により、磁気光学素子５（保護層５４）の表面が露出するまで絶縁膜を除去してもよい。なお、下部電極２，２間の絶縁部材６は、磁気光学素子５の形成前（４層の成膜前）に形成してもよいし、透明電極２ｃの形成前に形成してもよい。また、磁気光学素子５，５間は４層を除去せず（絶縁部材６を積層せず）、窒素等のイオンを注入して４層を絶縁化してもよい。
【００５０】
次に、上部電極３を形成する。磁気光学素子５および絶縁部材６の表面に、リフトオフプロセス等により金属電極３ａを形成する。そして、金属電極３ａの孔３ｂに、透明電極２ｃと同様に、透明電極３ｃを形成して、上部電極３とする。最後に、上部電極３，３間および上部電極３表面の金属電極３ａ部分に絶縁部材６を形成して、画素４（画素アレイ４０）とする。
【００５１】
なお、下部電極２および上部電極３は、それぞれ先に透明電極２ｃ，３ｃを形成してから金属電極２ａ，３ａを形成してもよい。また、金属電極２ａ，３ａは、１回の加工で孔２ｂ，３ｂを有する帯状に形成してもよいし、帯状に形成する加工と孔２ｂ，３ｂを開ける加工とを別に行ってもよい。これらの場合も、それぞれの材料の成膜および加工は、公知の方法でなされる。
【００５２】
次に、本発明の第１実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を、図６および図７を参照して説明する。図６は第１実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ断面図である。したがって、図６では、１つの上部電極３（３１）を複数の画素４（４１１，４２１，４３１，…）が共有し、それぞれの画素４は異なる下部電極２（２１，２２，２３，…）を備える。また、両電極２，３は、前記の説明通り、画素選択デバイス１０に接続される。また、第１実施形態に係る磁気光学式撮像装置１は透過型の撮像装置であり、画素４（画素アレイ４０）の上方には、入射偏光フィルタ８１を備え、下方には、出射偏光フィルタ８２、集光レンズ８３、および光電変換部９１を備える。なお、絶縁部材６は図示を省略する。図７は第１実施形態に係る画素における磁化方向と透過光の旋光の挙動を説明するための磁気光学素子の断面模式図である。
【００５３】
まず、磁気光学式撮像装置１の動作を、図６を参照して説明する。撮像対象である自然光は様々な偏光成分を含んでいるので、これを入射偏光フィルタ８１に透過させて、１つの偏光成分の入射偏光とする。入射偏光は所定の角度（入射角）で画素４（４１１，４２１，４３１）に入射する。入射偏光は、上部電極３（３１）の透明電極３ｃを透過して磁気光学素子５に到達する。そして、磁気光学素子５を透過した偏光（出射偏光）は、下部電極２（２１，２２，２３）の透明電極２ｃを透過して出射偏光フィルタ８２に到達する。出射偏光フィルタ８２は、特定の偏光の出射偏光のみを透過させ、透過した出射偏光は集光レンズ８３で集光されて光電変換部９１に入射し、電荷に変換される。なお、入射偏光フィルタ８１は、出射偏光フィルタ８２と同様に偏光板等からなる。また、集光レンズ８３は、画素アレイ４０のいずれの画素４から出射した光でも光電変換部９１に入射するように集光できるものであればよく、複数枚のレンズで構成されてもよい。
【００５４】
ここで、本発明の第１実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素（磁気光学素子）における磁化方向と透過光の旋光について、図７を参照して説明する。なお、図７では保護層５４は省略する。本実施形態の磁気光学素子５は、膜面方向の磁化を有するスピン注入磁化反転素子である。前記した通り、磁化固定層５１は、すべての画素４においてそれぞれの磁化方向が同一に固定され、図７では右向きの矢印で磁化を示す。
【００５５】
スピン注入磁化反転素子は、電流を特定の向きに供給することによって、磁化反転層の磁化方向を反転させる。図７（ａ）に示すように、磁化反転層５３側から電流を下向きに供給、すなわち上部電極３を「＋」、下部電極２を「−」にすると、磁化反転層５３の磁化は磁化固定層５１の磁化と同じ方向になる（平行：Ｐａｒａｌｌｅｌ）。反対に、図７（ｂ）に示すように、磁化固定層５１側から電流を上向きに供給、すなわち上部電極３を「−」、下部電極２を「＋」にすると、磁化反転層５３の磁化は磁化固定層５１の磁化と逆方向になる（反平行：Ａｎｔｉ−Ｐａｒａｌｌｅｌ）。また、電流供給のないときは、磁化反転層５３の磁化方向は磁化固定層５１の磁化方向に直交する方向になる（図７では手前−奥方向）。ただし、磁化反転層５３が平行、反平行いずれかの磁化を示していれば、その磁化を反転させる電流（平行な磁気光学素子５には上向きの電流、反平行な磁気光学素子５には下向きの電流）が供給されるまでは磁化が保持される。このように、スピン注入磁化反転素子において磁化は保持されるため、供給する電流は、パルス電流のように、磁化方向を反転させる電流値に一時的に到達する電流を適用できる。
【００５６】
スピン注入磁化反転素子のような磁化を有する膜（磁性膜）に入射した偏光は、ファラデー効果により所定角度で旋光して透過する。図７で右方向の磁化を有する層を透過した偏光が正方向に回転（旋光）すると定義し、磁化固定層５１のファラデー効果による旋光角（ファラデー旋光角）をθＦｐｉｎ、同じく磁化反転層５３の旋光角をθＦｆｒｅｅとする。磁気光学素子５に入射した偏光は、まず、保護層５４（図示せず）、磁化反転層５３を下方へ透過する。この時点での偏光は、磁化反転層５３の磁化が右方向である平行な磁気光学素子５（図７（ａ））については（θＦｆｒｅｅ）、磁化反転層５３の磁化が左方向である反平行な磁気光学素子５（図７（ｂ））については（−θＦｆｒｅｅ）、それぞれ入射偏光に対して旋光している。そして引き続き、中間層５２、磁化固定層５１を下方へ透過する。この時点での偏光は、平行、反平行の磁気光学素子５共に、それぞれの磁化反転層５３を透過した時点の偏光に対してさらに（θＦｐｉｎ）旋光している。したがって、前記平行、反平行の状態の磁気光学素子５を透過した偏光の旋光角（θＰ，θＡＰ）は、θＰ＝θＦｆｒｅｅ＋θＦｐｉｎ、θＡＰ＝−θＦｆｒｅｅ＋θＦｐｉｎとなる。このように、磁化方向が反転すると旋光角も逆向きになるが、磁化固定層５１については磁化方向が一定であるので、磁化反転層５３の旋光角θＦｆｒｅｅの分だけ、平行、反平行で磁気光学素子５の出射偏光に差が生じる。なお、ファラデー旋光角θＦｐｉｎ，θＦｆｒｅｅは、磁化固定層５１、磁化反転層５３を構成する材料に依存し、また光路長に比例する。また、偏光の入射角が磁化方向に平行（または反平行）に近いほど旋光角は大きくなり、磁化方向に垂直に入射すると旋光角は０°すなわち旋光しない。したがって、膜面方向の磁化を有する本実施形態の磁気光学素子５は、膜面に対して斜めに偏光が入射される。
【００５７】
図６の説明に戻る。すべての画素４１１，４２１，４３１，…の磁化固定層５１の磁化方向は、右向きに揃えて固定されている。そして、磁化反転層５３の磁化方向は、選択状態の画素（選択画素）４２１においては右向き、それ以外の画素すなわち非選択状態の画素（非選択画素）４１１，４３１においては左向きとなっている。したがって、磁気光学式撮像装置１において、選択画素４２１の磁気光学素子５は磁化が平行状態、非選択画素４１１，４３１の磁気光学素子５は磁化が反平行状態である。この状態の画素４１１，４２１，４３１，…に偏光（入射偏光）を入射すると、選択画素４２１からは入射偏光に対して（θＦｆｒｅｅ＋θＦｐｉｎ）旋光した偏光（出射偏光）が、非選択画素４１１，４３１からは、（−θＦｆｒｅｅ＋θＦｐｉｎ）旋光した偏光が、それぞれ出射する。そして、出射偏光フィルタ８２は、特定の偏光すなわち選択画素４２１からの出射偏光である入射偏光に対して（θＦｆｒｅｅ＋θＦｐｉｎ）旋光した偏光を透過させるので、選択画素４２１に入射した光のみが光電変換部９１に到達する。したがって、光電変換部９１に入射する光はその時点で選択されている画素４のみを透過した光であるので、光電変換手段９１は撮像装置１に１つ備えればよく、画素４毎に備える必要はない。
【００５８】
なお、前記したように、入射偏光の入射角を磁化方向と平行に近付けるほどファラデー効果が大きく、すなわち旋光角が大きくなるので、選択画素４２１と非選択画素４１１，４３１との出射偏光の差を大きくして選択性を向上させることができる。ただし、同時に入射方向が画素アレイ４０に対して平行に近付き、入射偏光が金属電極３ａに遮られて磁気光学素子５に到達する光量が減ることになるため、入射角の好ましい範囲は磁化方向に対して１０°〜６０°である。
【００５９】
図６に示すように、本実施形態の磁気光学式撮像装置１は、選択画素４（４２１）の磁気光学素子５は平行で、非選択画素４（４１１，４３１）の磁気光学素子５は反平行としているが、逆に設定してもよい。この場合、出射偏光フィルタ８２は入射偏光に対して（−θＦｆｒｅｅ＋θＦｐｉｎ）旋光した偏光を透過させるものにする。また、選択−非選択で電流を供給する向きは上下反対にする。
【００６０】
以下に、本実施形態における画素４の選択方法および選択−非選択の切替方法の一例として、１段目（１行目）の画素４（４１１，４２１，…）における水平走査方法を説明する。はじめに、初期状態として、すべての上部電極３を「−」、すべての下部電極２を「＋」にして、電流を上向きに供給する。これにより、すべての磁気光学素子５を反平行な磁化に、すなわちすべての画素４を非選択状態にする。次に、１段目の画素４１１，４２１，…に電流を供給する上部電極３１を「＋」に、１列目の画素４１１，４１２，…に電流を供給する下部電極２１を「−」に、それぞれ切り替える。すると、画素４１１のみが電流を下向きに供給され、磁化反転層５３の磁化方向が反転して磁気光学素子５が平行な磁化となる。このとき、上部電極３１または下部電極２１のいずれかに接続された画素４２１，４１２等には電流の供給が停止するが、初期状態の磁化方向が維持されているので非選択状態のままである。
【００６１】
次に、選択画素を画素４１１から画素４２１に移行させる。下部電極２１を「＋」に、２列目の画素４２１，４２２，…に電流を供給する下部電極２２を「−」に、それぞれ切り替える。すると、画素４２１のみが電流を下向きに供給されて磁気光学素子５が平行な磁化に反転する。しかし、電流の供給が停止した画素４１１においても選択状態の磁化方向が維持されている。そこで、次に上部電極３１を「−」に切り替え、画素４１１に電流を上向きに供給して、画素４１１の磁気光学素子５を反平行な磁化に反転させる。これにより、画素４２１のみを選択状態にすることができる。このように、下部電極２と上部電極３による電流の向きの切替のみで１つ以上の任意の画素４を選択することができる。以上の方法で、磁気光学素子による透過型撮像装置とすることが可能となる。
【００６２】
次に、図８を参照して、本発明の第１実施形態の変形例について説明する。図８は第１実施形態の変形例に係る画素における磁化方向と透過光の旋光の挙動を説明するための磁気光学素子の断面模式図である。第１実施形態（図７参照）と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。本変形例における磁気光学素子５Ａは、第１実施形態と同様に膜面方向の磁化を有するスピン注入磁化反転素子である。図８に示すように、磁気光学素子５Ａは、下から、磁化反転層５３、中間層５２、磁化固定層５１、保護層５４（図示省略）の順に積層されてなる。それ以外の構成は、図６に示す第１実施形態と同様である。
【００６３】
本変形例における磁気光学素子５Ａは、磁気光学素子５に対して磁化固定層５１と磁化反転層５３の位置が入れ替わっているため、図８（ａ）に示すように、電流を上向きに供給、すなわち上部電極３を「−」、下部電極２を「＋」にすると、平行状態となる。反対に、図８（ｂ）に示すように、電流を下向きに供給、すなわち上部電極３を「＋」、下部電極２を「−」にすると、反平行状態となる。一方、磁気光学素子５と同様に、入射偏光が磁化固定層５１と磁化反転層５３とを透過するので、平行、反平行の状態の磁気光学素子５Ｂを透過した偏光の旋光角（θＰ，θＡＰ）は、図８（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示すように、θＰ＝θＦｐｉｎ＋θＦｆｒｅｅ、θＡＰ＝θＦｐｉｎ−θＦｆｒｅｅとなって、磁気光学素子５の旋光角θＰ，θＡＰ（図７参照）と一致する。したがって、図６に示す第１実施形態と同じ透過型撮像装置とし、電流を供給する向きを上下反対とすることで第１実施形態の透過型撮像装置と同様に動作させることができる。
【００６４】
さらに、図９を参照して、本発明の第１実施形態の別の変形例について説明する。図９は第１実施形態の別の変形例に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ断面図である。第１実施形態（図６参照）と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。また、図６と同様、画素４１１，４３１は非選択状態、画素４２１は選択状態である。本変形例における磁気光学素子５ＢはＣＰＰ−ＧＭＲ素子等の膜面に垂直な磁化を有する垂直磁化方式のスピン注入磁化反転素子である。
【００６５】
図９に示すように、磁気光学素子５Ｂにおける磁化固定層５１Ｂおよび磁化反転層５３Ｂは磁化方向が膜面に対して垂直であり（垂直磁化膜）、磁化固定層５１Ｂの磁化方向は上向きに揃えて固定されている。また、磁気光学素子５Ｂは、第１実施形態と同様に、非選択状態で反平行、選択状態で平行とし、磁化反転層５３Ｂの磁化方向は、非選択状態で下向き、選択状態で上向きになる。これらの磁化方向に合わせて、入射偏光の入射角は９０°となり、すなわち自然光の入射角も９０°となって撮像対象は画素アレイ４０の直上に配する。したがって、入射偏光フィルタ８１も画素アレイ４０の直上に配する。さらに、出射偏光の出射角も９０°となるので、出射偏光フィルタ８２、集光レンズ８３、および光電変換部９１は画素アレイ４０の直下に配する。前記以外は、第１実施形態に係る磁気光学式撮像装置１と同じ構成であり、その動作も同じであるので、説明は省略する。このように、垂直磁化方式のスピン注入磁化反転素子を適用することで、磁化方向に平行に偏光を入射することができるので選択性のよい撮像装置となり、かつ、装置を小型化できる。また、入射偏光が垂直に画素４に入射するので、上部電極３の金属電極３ａに遮られる入射偏光が少なくなって、集光率が向上する。
【００６６】
また、垂直磁化方式のスピン注入磁化反転素子においても、図８に示す変形例と同様に、磁化固定層５１Ｂと磁化反転層５３Ｂの位置を入れ替えてもよい（図示省略）。この場合も前記変形例と同じく、電流を供給する向きを上下反対とする以外は、図９に示す磁気光学式撮像装置１Ｂと同様の構成となる。
【００６７】
［第２実施形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。図１０は第２実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ断面図である。第１実施形態（図６参照）と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。第１実施形態の磁気光学式撮像装置１は透過型であるのに対し、本実施形態の磁気光学式撮像装置１Ｃは反射型の撮像装置である。
【００６８】
図１０に示すように、反射型撮像装置１Ｃにおいて、磁気光学素子５Ｃは、第１実施形態の磁化固定層５１、中間層５２に代えて、反射率の高い材料からなる磁化固定層５１Ｃ、中間層５２Ｃが積層されている。また、出射偏光は入射偏光と同様に画素４（画素アレイ４０）の上方へ出射されるので、出射偏光フィルタ８２、集光レンズ８３および光電変換部９１は画素アレイ４０の上方に、入射偏光の光路を遮らない位置に配する。同様に、撮像対象および入射偏光フィルタ８１も、出射偏光の光路を遮らない位置に配する。なお、図１０では、偏光フィルタ８１，８２および集光レンズ８３を画素アレイ４０と平行にして設置しているが、互いの光路を遮らない位置であり、集光率等に支障がなければ、任意の傾きで設置してよく、例えば偏光の入射角および出射角に対して垂直に設置してもよい。これは、第１実施形態の磁気光学式撮像装置１においても同様である。
【００６９】
本実施形態では、磁気光学素子５Ｃの下方は光路とはならないので、下部電極２Ａ及び基板７Ａは透過率の高い材料とする必要はない。すなわち、下部電極２Ａは低抵抗の金属電極のみからなり、孔２ｂおよび透明電極２ｃは不要である。
【００７０】
磁気光学式撮像装置１Ｃおよび磁気光学素子５Ｃの動作を説明する。なお、図６と同様に、画素４１１，４３１は非選択状態、画素４２１は選択状態である。そして、各層の磁化方向も第１実施形態と同じである。
【００７１】
入射偏光が画素４（４１１，４２１，４３１）の透明電極３ｃを透過して、それぞれの磁気光学素子５Ｃに入射するまでは、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。入射偏光が磁気光学素子５Ｃに到達すると、保護層５４、磁化反転層５３を下方へ透過する。この時点での偏光は、選択画素４１２については（θＦｆｒｅｅ）、非選択画素４１１，４３１については（−θＦｆｒｅｅ）、それぞれ入射偏光に対して旋光している。そして、磁化反転層５３と中間層５２Ｃとの界面で反射して、再び磁化反転層５３を今度は上方へ透過する。この時点での偏光は、選択画素４１２については（θＦｆｒｅｅ）、非選択画素４１１，４３１については（−θＦｆｒｅｅ）、それぞれ反射時の偏光に対して旋光している。そして、さらに、保護層５４、および透明電極３ｃを透過して、画素アレイ４０の上方へ出射する。したがって、出射偏光は、選択画素４１２については（２θＦｆｒｅｅ）、非選択画素４１１，４３１については（−２θＦｆｒｅｅ）、それぞれ入射偏光に対して旋光している。出射偏光は、第１実施形態と同様に出射偏光フィルタ８２に到達して、特定の偏光すなわち選択画素４２１からの出射偏光である入射偏光に対して（２θＦｆｒｅｅ）旋光した偏光のみが、出射偏光フィルタ８２を透過して、集光レンズ８３で集光されて光電変換部９１に入射、電荷に変換される。
【００７２】
このように、本実施形態の反射型撮像装置１Ｃにおいても、ファラデー効果により画素４の出射偏光を変化させるので、好ましい入射角は、第１実施形態の透過型撮像装置１と同様の範囲である。
【００７３】
本実施形態の磁気光学素子５Ｃにおいては、磁化反転層５３も反射率の高い材料としてもよい（以下、磁化反転層５３Ｃ）。このような磁気光学素子５Ｃに偏光が入射すると、磁化反転層５３Ｃの表面で反射した偏光は、磁化反転層５３を透過した偏光と同様に、所定角度で旋光した偏光となり、磁化反転層５３Ｃの磁化方向が反転すれば旋光の向きも反転する（カー効果）。したがって、図１０で右方向の磁化を有する層を反射した偏光が正方向に旋光すると定義し、磁化反転層５３Ｃのカー効果による旋光角（カー旋光角）をθＫｆｒｅｅとすると、選択状態の画素４２１における出射偏光は、入射偏光に対して（θＫｆｒｅｅ）旋光している。一方、非選択状態の画素４１１，４３１における出射偏光は、入射偏光に対して（−θＫｆｒｅｅ）旋光している。なお、ファラデー旋光角と同様に、入射偏光の入射方向は磁化方向と平行に近付けるほどカー旋光角は大きくなって、選択性が向上するので、好ましい入射角は、第１実施形態の透過型撮像装置１と同様の範囲である。また、カー旋光角は、ファラデー旋光角と同様に材料に依存するが、材料を透過しないので光路長すなわち層厚には影響されない。
以上のように、磁気光学素子に反射率の高い層を備えることにより、反射型の撮像装置とすることが可能となる。
【００７４】
さらに、図１１を参照して、本発明の第２実施形態の変形例について説明する。図１１は第２実施形態の変形例に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ断面図である。第２実施形態（図１０参照）および第１実施形態の別の変形例（図９参照）と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。また、図９および図１０と同様、画素４１１，４３１は非選択状態、画素４２１は選択状態である。本変形例における磁気光学素子５Ｄは、第１実施形態の別の変形例における磁気光学素子５Ｂと同様に、垂直磁化方式のスピン注入磁化反転素子である。そして、磁化固定層５１Ｂ、中間層５２Ｂに代えて、反射率の高い材料からなる磁化固定層５１Ｄ、中間層５２Ｄが積層されている。
【００７５】
磁気光学式撮像装置１Ｂと同様、磁気光学式撮像装置１Ｄにおいても、入射偏光の入射角は９０°となり、図９と同様に、撮像対象および入射偏光フィルタ８１は画素アレイ４０の直上に配する。ここで、本変形例の場合、出射偏光（反射光）の光路が入射偏光と同じ画素４の直上で画素アレイ４０に垂直な方向である。そこで、画素アレイ４０と入射偏光フィルタ８１の間に、ハーフミラー８４を配して、出射偏光のみ側方へ光路を反射させるようにする。そして、その先に出射偏光フィルタ８２、集光レンズ８３および光電変換部９１を配する。このような構成とすることで、選択性の優れた撮像素子となる垂直磁化方式のスピン注入磁化反転素子によっても、反射型の撮像装置とすることが可能である。なお、ハーフミラー８４の配置を表裏反転させて、入射偏光の光路を側方より反射させる構成としてもよい。
【００７６】
［第３実施形態］
図１２を参照して、本発明の第３実施形態およびその変形例について説明する。図１２は第３実施形態およびその変形例に係る磁気光学式撮像装置の画素アレイの構成を説明する模式図で、（ａ）は第３実施形態、（ｂ）は第３実施形態の変形例の図２のＢ−Ｂ断面図である。第３実施形態の磁気光学式撮像装置１Ｅおよびその変形例の磁気光学式撮像装置１Ｆは、膜面方向の磁化を有する磁気光学素子で構成した透過型撮像装置であり、第１実施形態（図６参照）と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。また、図６と同様、画素４１１，４３１は非選択状態、画素４２１は選択状態である。第１、第２実施形態およびその変形例の磁気光学式撮像装置１，１Ｂ〜１Ｄでは１つの画素４毎に磁気光学素子５を備え、磁気光学素子５，５間が絶縁部材６で分割されているのに対し、図１２（ａ）に示すように、第３実施形態の磁気光学式撮像装置１Ｅは、すべての画素４Ｅにわたって磁気光学素子５Ｅの４層（磁化固定層５１、中間層５２、磁化反転層５３、保護膜５４）が一続きの構成となっている。なお、上部電極３，３間は、第１実施形態と同様に図示しない絶縁部材６が配されている。
【００７７】
このように、磁気光学素子を連続した膜としても、直下および直上の電極２，３から電界が印加されて、当該電極２，３に挟まれた領域すなわち画素４Ｅに集中して電流が流れるので、磁気光学素子５Ｅは画素４Ｅ毎にスピン注入磁化反転素子として動作する。そして、このような構成とすると、磁気光学素子５Ｅに側壁がないので、磁気光学素子５Ｅを透過する偏光の散乱が抑制されて集光率が向上する。さらに、画素アレイ４０の製造工程を短縮できる。また、磁気光学素子５Ｅを、下部電極２あるいは上部電極３のいずれかに沿ったストライプ状に形成してもよい。これは、磁気光学素子５Ｅの４層を金属電極２ａまたは金属電極３ａと同時にエッチングする等の方法で形成できる。なお、図１２（ｂ）に示すように、第１実施形態の変形例（図８参照）と同様に、磁気光学素子５Ｅの磁化固定層５１と磁化反転層５３の位置を入れ替えた構成の磁気光学素子５Ｆとしてもよい（磁気光学式撮像装置１Ｆ）。
【００７８】
さらに、図１３を参照して、本発明の第３実施形態の別の変形例について説明する。図１３は第３実施形態の別の変形例に係る磁気光学式撮像装置の画素アレイの構成を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ断面図である。本変形例の磁気光学式撮像装置１Ｇは、磁気光学素子５Ｇを、上の層、例えば、中間層５２、磁化反転層５３、保護膜５４は絶縁部材６で分割し、最下層の磁化固定層５１のみを一続きとする構成としている。本変形例の場合、磁化方向が反転する磁化反転層５３を画素４Ｇ毎に分割したことにより、１つの画素４毎に磁気光学素子５を分割した第１実施形態と同等の電流値で磁化反転させることができる。また、下層の磁化固定層５１に側壁がない分、磁気光学素子５Ｇを透過する偏光の散乱が抑制されて集光率が向上する。なお、磁化固定層５１に加えて中間層５２も一続きとする構成としてもよい。このような磁気光学素子５Ｇの製造方法としては、一例として、４層（磁化固定層５１、中間層５２、磁化反転層５３、保護膜５４）を成膜した後、イオンビームにより、保護膜５４から中間層５２の表層の深さまで、または磁化固定層５１の表層の深さまでエッチングする方法が挙げられる。
【００７９】
第３実施形態および２つの変形例は、膜面方向の磁化を有する磁気光学素子で構成しているが、垂直磁化膜で構成すれば、第１実施形態の別の変形例（図９参照）のように垂直磁化方式のスピン注入磁化反転素子として動作する。また、磁化反転層５３を上層に配した本実施形態および別の変形例（図１２（ａ）、図１３）については、磁化固定層５１、中間層５２に代えて磁化固定層５１Ｂ、中間層５２Ｂで構成し、下部電極を金属電極からなる下部電極２Ａとすれば、第２実施形態（図１０参照）のように、反射型撮像装置とすることができる。
【００８０】
［第４実施形態、第５実施形態］
本発明の第４実施形態、第５実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の構成を、図１４を参照して説明する。図１４は第４、第５実施形態に係る画素の、図２のＡ−Ａ断面図で、（ａ）は第４実施形態、（ｂ）は第５実施形態の画素である。第１実施形態（図４参照）と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。第４、第５実施形態は、上部電極の形状の別の形態である。
【００８１】
第４実施形態に係る上部電極３Ａは、透明電極３ｃが金属電極３ａの厚さより厚く形成され、すなわち、透明電極３ｃの上面が金属電極３ａの上面より上に飛び出しており、かつ、孔３ｂの周縁で金属電極３ａの表面に積層されている。したがって、図１４（ａ）に示すように、透明電極３ｃの断面形状は、凸字の上下を逆にした形状である。このような構成とすることで、金属電極３ａと透明電極３ｃとの接触面積が大きくなって、上部電極３Ａにおける接触抵抗を低減させることができる。なお、透明電極３ｃの厚さ（金属電極３ａの厚さとの差）および金属電極３ａとの重なり部分の長さは特に限定されない。この上部電極３Ａの製造方法としては、一例として、金属電極３ａ、透明電極３ｃそれぞれをリフトオフプロセスにより形成する方法が挙げられる。すなわち、金属電極３ａを形成した後、孔３ｂ上にその平面視形状より大きい孔を形成したレジストでマスクして、その上に透明電極材料を金属電極３ａの厚さより厚く成膜し、レジストをその上の透明電極材料と共に除去する。
【００８２】
第５実施形態に係る上部電極３Ｂは、金属電極３ａの孔３ｂが、その側壁を傾斜させて、磁気光学素子５の側が狭くすなわち上面へ広がるように形成される。したがって、透明電極３ｃが逆メサ形状となって、図１４（ｂ）に示すように、断面視では逆台形となる。本実施形態においては、透明電極３ｃ（孔３ｂ）の形状は逆四角錐台としているが、特に限定するものではない。このような構成とすることで、金属電極３ａと透明電極３ｃとの接触面積が大きくなって、上部電極３Ｂの接触抵抗を低減させることができる。さらに、第１、第２実施形態（図６、図１０参照）のように、入射角が斜め（画素アレイ４０に非垂直）である場合、入射偏光の金属電極３ａに遮られる部分が少なくなるので、集光率が向上する。したがって、側壁の傾斜は入射角に略一致することが好ましい。ただし、透明電極３ｃの底面が磁気光学素子５の上面より小さくなると入射偏光を遮って逆に集光率を低下させ、一方、透明電極３ｃの上面が大きくなりすぎると金属電極３ａが孔３ｂの周縁で細くなって金属電極３ａの抵抗が大きくなり、上部電極３Ｂの抵抗が大きくなる。したがって、孔３ｂの側壁の傾斜は、透明電極３ｃの底面形状が磁気光学素子５の平面視形状より小さくならず、かつ、上部電極３Ｂの抵抗を大きくしない範囲で、入射角に近付けることが好ましい。この上部電極３Ｂの製造方法としては、一例として、金属電極３ａを形成する際、帯状に形成する加工と孔３ｂを開ける加工とを別に行い、孔３ｂはレジストでマスクしてメサエッチングにより形成し、その後、透明電極３ｃをリフトオフプロセスにより形成する方法が挙げられる。また、図１４（ｂ）では、透明電極３ｃは金属電極３ａと上面が面一としているが、これに限らず、透明電極３ｃが金属電極３ａの厚さより厚く、さらに第４実施形態（図１４（ａ）参照）のように、孔３ｂの周縁で金属電極３ａの表面に積層されていてもよい。
【００８３】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の構成を、図１５を参照して説明する。図１５は第６実施形態に係る画素の断面図で、図２のＡ−Ａ断面図である。（ａ）は第６実施形態、（ｂ）は第６実施形態の変形例の画素の断面図である。第１実施形態（図４参照）と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。第６実施形態およびその変形例は、透明電極２ｃ，３ｃと磁気光学素子５との間にそれぞれ下地層２ｄ，３ｄを設けた構成である。
【００８４】
第６実施形態に係る下部電極２Ｂにおいては、透明電極２ｃの表面に金属膜からなる下地層２ｄを積層し、磁気光学素子５は下地層２ｄの表面に形成する。また、同実施形態に係る上部電極３Ｃにおいては、磁気光学素子５の上面に金属膜からなる下地層３ｄを積層し、下地層３ｄの表面に透明電極３ｃを形成する。なお、金属電極２ａ，３ａについては、それぞれ第１実施形態に係る電極２，３と同様に形成される。このように、透明電極２ｃ，３ｃと磁気光学素子５との間にそれぞれ金属膜を備えることで、透明電極２ｃまたは透明電極３ｃと磁気光学素子５との間の抵抗を低減させ、したがって、下部電極２Ｂまたは上部電極３Ｃと磁気光学素子５との間の抵抗を低減させて応答速度を上げることができる。
【００８５】
下地層２ｄ，３ｄを構成する金属は、例えば、Ａｕ，Ｒｕ，Ｔａ、またはそれらの金属の２種以上からなる合金等を用いることができ、スパッタリング法等公知の方法により成膜する。下地層２ｄ，３ｄのそれぞれの厚さは、１ｎｍ未満であると連続した膜を形成できず、一方、１０ｎｍを超えると偏光の入射量を低下させる。したがって、下地層２ｄ，３ｄのそれぞれの好ましい厚さは１〜１０ｎｍである。なお、このような金属膜は、その上の層との密着性を高くするため、両層の成膜は真空処理室にて連続的に行われることが好ましい。すなわち、下部電極２Ｂの下地層２ｄ−磁気光学素子５（４層）の成膜、および上部電極３Ｃの下地層３ｄ−透明電極３ｃの成膜は、それぞれが連続的に行われることが好ましい。以下に、本実施形態に係る電極２Ｂ，３Ｃの形成方法について、その一例を説明する。
【００８６】
まず、下部電極２Ｂを形成する。基板７の表面に、金属電極２ａおよび透明電極２ｃを第１実施形態の下部電極２と同様に形成する。次に、金属膜、磁気光学素子５となる４層（磁化固定層５１、中間層５２、磁化反転層５３、保護層５４）を、連続して成膜、積層する。これら５層をフォトリソグラフィ等により所望の形状に形成して下地層２ｄおよび磁気光学素子５とする。そして、第１実施形態と同様に絶縁部材６を堆積させる。
【００８７】
次に、上部電極３Ｃを形成する。磁気光学素子５および絶縁部材６の表面に、金属電極３ａを第１実施形態と同様に形成する。そして、金属膜、透明電極材料を連続して成膜し、フォトリソグラフィ、リフトオフプロセス等により金属電極３ａの孔３ｂに充填された部分以外の透明電極材料および金属膜を除去して下地層３ｄおよび透明電極３ｃとする。最後に、上部電極３Ｃ，３Ｃ間に絶縁部材６を堆積させる。
【００８８】
第６実施形態の変形例の上部電極３Ｄは、前記第５実施形態（図１４（ｂ）参照）の上部電極３Ｂに下地層３ｄを設けたものである。このように、側壁が傾斜した孔３ｂを有する金属電極３ａ上に下地層３ｄを積層することで、孔３ｂの側壁にも下地層３ｄが形成されて、金属電極３ａ−透明電極３ｃ間の抵抗も低減するので、さらに応答速度を上げることができる。なお、下部電極２Ｂは第６実施形態と同じ構成であるので説明は省略する。また、前記第４実施形態（図１４（ａ）参照）の上部電極３Ａに下地層３ｄを設けた場合（図示せず）、孔３ｂの周縁の金属電極３ａと透明電極３ｃとの重なり部分で両者の間に下地層３ｄが積層されるので、前記変形例と同様の効果がある。
【００８９】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の構成を、図１６および図１７を参照して説明する。図１６は第７実施形態に係る画素の、一部を切り欠いた拡大斜視図である。図１７は第７実施形態に係る画素の、図２のＡ−Ａ断面図であり、（ａ）は第７実施形態、（ｂ）は第７実施形態の変形例の画素の断面図である。第１実施形態（図３，４参照）および第６実施形態（図１５参照）と同一の要素については同じ符号を付し、その説明は省略する。第７実施形態は、上下電極を透明電極で形成した構成である。
【００９０】
図１６および図１７（ａ）に示すように、第７実施形態に係る下部電極２Ｃおよび上部電極３Ｅは、それぞれ帯状の透明電極からなる。したがって光路となる領域に孔を形成する必要がないので、配線の微細化が容易である。なお、電極２Ｃ，３Ｅを構成する透明電極材料および形成方法は、第１実施形態の透明電極２ｃ，３ｃと同様であるため、説明は省略する。透明電極材料は、金属配線と比較して抵抗が高いので、第６実施形態と同様に、磁気光学素子５との間に金属膜（下地層２ｄ，３ｄ）を設けることが好ましい。下地層２ｄ，３ｄの材料および形成方法は、第６実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００９１】
また、反射型撮像装置とする場合は、図１７（ｂ）に示す変形例のように、下部電極を金属電極からなる電極２Ａとする。この場合、下地層２ｄは設けなくてよい。また、前記第４、第５、第６実施形態およびその変形例においても、反射型撮像装置とする場合は同様に下部電極２Ａを適用する。
【実施例】
【００９２】
本発明の効果を確認するために第２実施形態に係る反射型撮像装置（図１０参照）において、計算機を用いたシミュレーションによって、上部電極３の孔３ｂの１辺の長さと電極抵抗との関係を求めた。本実施例における画素４の搭載数は、縦横に各５００個（ｍ＝５００，ｎ＝５００）とする。そして、画素４の平面視形状（下部電極２および上部電極３の重なり部）平面視形状は１辺（図４の画素長）が１μｍの正方形とする。また、孔３ｂの平面視形状は１辺がｗ（ｗ＜１μｍ）の正方形とし、その中心は平面視で画素４の中心と位置が一致する。
【００９３】
上部電極３は、金属電極３ａを厚さ７００ｎｍ、幅１μｍのＣｕ（比抵抗２μΩｃｍ）で形成し、透明電極３ｃは、厚さ７００ｎｍのＩＺＯ（比抵抗４００μΩｃｍ）で形成した。また、下部電極２Ａ（透明電極２ｃ無）は厚さ７００ｎｍ、幅１μｍのＣｕ（比抵抗２μΩｃｍ）で形成した。そして、上部電極３の延設方向（図２の左右方向）の５００個の画素４において、電源供給部からの距離が最長となる２５０番目の画素４２５０の駆動電圧を算出した。結果を図１８に示す（図１８中、黒丸；Ｃｕ−ＩＺＯ複合電極）。
【００９４】
また、比較例１として、上部電極を孔３ｂのない（透明電極３ｃのない）厚さ７００ｎｍ、幅１μｍのＣｕで形成して、２５０番目の画素の駆動電圧を算出した（図１８中、幅広の破線Ｃｕ単一電極）。さらに、比較例２として、上部電極を透明電極のみで形成した。すなわち、上部電極を厚さ７００ｎｍ、幅１μｍのＩＺＯで形成して、２５０番目の画素の駆動電圧を算出した（図１８中、一点鎖線；ＩＺＯ単一電極）。比較例１，２共に、上部電極以外の構成は実施例と同一である。
【００９５】
図１８は、本実施例の反射型撮像装置１Ｃにおける画素４２５０を駆動するときの電気特性を示すグラフであって、（ａ）は孔の長さｗと駆動電圧との関係、（ｂ）は孔の長さｗと電極抵抗との関係を示す。なお、図１８（ｂ）の電極抵抗は、図１８（ａ）の駆動電圧を電流密度の所定値（１×１０７Ａ／ｃｍ２）で変換したものである。図１８（ａ）に示すように、実施例１の駆動電圧は、孔３ｂの長さｗを長くするにしたがい、指数関数的に増加する。具体的には、孔３ｂの長さｗを画素長（上部電極３の幅）の９０％以下（ｗ≦０．９μｍ）とした場合に、駆動電圧は４．６Ｖ以下となって、高速駆動が可能となる。
【００９６】
次に、本発明の効果を確認するために第６実施形態の変形例（図１５（ｂ）参照）に係る画素の磁気光学式撮像装置において、上部電極において透明電極の下地に金属膜の下地層を形成した場合の電極抵抗を測定した。
【００９７】
実施例２〜４では、下地層３ｄの効果を調査する実験であるため、画素４を作製しやすい大きさとして平面視形状２０μｍ×２０μｍの正方形とし、透明電極３ｃの平面視形状も画素４と同一にした。基板７Ａには熱酸化膜付Ｓｉ基板を用いた。磁気光学素子５の構成は、下層から、磁化固定層５１；ＩｒＭｎ（１０ｎｍ）／Ｃｏ６６Ｆｅ３４（１．５ｎｍ）／Ｃｏ２ＦｅＳｉ（１０ｎｍ）、中間層５２；Ｃｕ（６ｎｍ）、磁化反転層５３；Ｃｏ２ＦｅＳｉ（６ｎｍ）、保護層５４；Ｃｕ（３ｎｍ）／Ｒｕ（３ｎｍ）とした。そして、金属電極３ａおよび透明電極３ｃはそれぞれ実施例１と同様に、ＣｕおよびＩＺＯから形成され、厚さもそれぞれ７００ｎｍとした。さらに、下地層３ｄとして、実施例２は展性および延性に優れたＡｕを、実施例３はＲｕを、それぞれ厚さ３ｎｍで透明電極３ｃの形成前に成膜した。一方、実施例４は下地層を設けなかった。また、下部電極２Ａは実施例１と同様に、厚さ７００ｎｍのＣｕにて形成した。このような画素４をサンプルとしてそれぞれ５００個作製し、上部電極３Ｃの金属電極３ａと下部電極２Ａとの間に電流を流し、上部電極３Ｃと下部電極２Ａとの間の抵抗を４探針測定法により検出した。結果を図１９に示す（実施例２；Ａｕ／ＩＺＯ、実施例３；Ｒｕ／ＩＺＯ、実施例４；ＩＺＯ）。
【００９８】
図１９に示すように、下地層３ｄ（図１５（ａ）参照）を設けない実施例４の場合、電極抵抗の平均値は約１０Ωで、サンプルによって約２〜２０Ωのばらつきがあった。これは、ＩＺＯを磁気光学素子５の上に直接成膜すると、ＩＺＯと磁気光学素子５との間の界面において不均一な接続となるためであると考えられる。
【００９９】
一方、下地層３ｄとしてＡｕを成膜した実施例２では、電極抵抗の平均値は約１．６Ωで、サンプルによって、約１．４〜１．８Ωのばらつきがあった。つまり、下地層３ｄを設けない場合と比較して、電極抵抗が全体的に低下し、かつ、電極抵抗の値のばらつきが大きく低減された。さらに、下地層３ｄとしてＲｕを成膜した実施例３では、電極抵抗の平均値は約２．２Ωで、実施例２と比較して僅かに大きいが、画素位置によるばらつきは０．１Ω未満となった。
【０１００】
なお、本実施例で用いたＡｕ，Ｒｕの代わりに、展性および延性に優れ、かつ、安定度が高いＴａを用いた場合や、Ａｕ，Ｒｕ，Ｔａの２種以上を含む合金でも実施例２，３と同様な結果が得られると考えられる。
【０１０１】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施形態に係る磁気光学式撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素および画素選択デバイスの平面模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の拡大斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る画素の拡大断面図で、図２のＡ−Ａ部分断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る磁気光学式撮像装置の別の画素の模式図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】第１実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ部分断面図である。
【図７】第１実施形態に係る画素における磁化方向と透過光の旋光を説明するための磁気光学素子の断面模式図である。
【図８】第１実施形態の変形例に係る画素における磁化方向と透過光の旋光を説明するための磁気光学素子の断面模式図である。
【図９】第１実施形態の別の変形例に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ部分断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ部分断面図である。
【図１１】第２実施形態の変形例に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ部分断面図である。
【図１２】第３実施形態に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、（ａ）は第３実施形態に係る画素の、（ｂ）は第３実施形態の変形例に係る画素の、図２のＢ−Ｂ部分断面図である。
【図１３】第３実施形態の別の変形例に係る磁気光学式撮像装置の画素の動作を説明する模式図で、図２のＢ−Ｂ部分断面図である。
【図１４】（ａ）は第４実施形態に係る画素の、（ｂ）は第５実施形態に係る画素の、それぞれ図２のＡ−Ａ部分断面図である。
【図１５】（ａ）は第６実施形態に係る画素の、（ｂ）は第６実施形態の変形例に係る画素の、それぞれ図２のＡ−Ａ部分断面図である。
【図１６】第７実施形態に係る画素の拡大斜視図である。
【図１７】（ａ）は第７実施形態に係る画素の、（ｂ）は第７実施形態の変形例に係る画素の、それぞれ図２のＡ−Ａ部分断面図である。
【図１８】実施例の反射型磁気光学式撮像装置における２５０番目の画素を駆動するときの電気特性を示すグラフであって、（ａ）は孔の長さと駆動電圧との関係、（ｂ）は孔の長さと電極抵抗との関係を示す。
【図１９】透明電極の下地に金属膜を備えたときの電極抵抗のばらつきの程度を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１Ｂ〜１Ｇ  磁気光学式撮像装置
１０  画素選択デバイス（画素選択手段）
２，２Ａ〜２Ｃ  下部電極
２ａ    金属電極
２ｂ    孔（貫通孔）
２ｃ    透明電極
２ｄ    下地層
３，３Ａ〜３Ｅ  上部電極
３ａ    金属電極
３ｂ    孔（貫通孔）
３ｃ    透明電極
３ｄ    下地層
４０    画素アレイ
４，４Ａ，４Ｅ〜４Ｇ  画素（撮像素子）
５，５Ａ〜５Ｇ  磁気光学素子（スピン注入磁化反転素子）
６      絶縁部材
７，７Ａ  基板
８１    入射偏光フィルタ（第１の偏光子）
８２    出射偏光フィルタ（第２の偏光子）
９１    光電変換部（光電変換手段）
９２    電荷蓄積部（電荷蓄積手段）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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