JP2013066008A - 光学デバイス及び光学デバイスを製造する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイスを提供する。
【解決手段】第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に前記第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する複数の第一の領域42及び少なくとも一つの方向に前記複数の第一の領域と交互に配置されると共に前記第二の偏光を透過させる複数の第二の領域43を有する光学素子41並びに前記光学素子41を支持する支持体を含む、光学デバイス40であって、前記支持体及び前記光学素子41の前記複数の第二の領域43の間に前記支持体に前記光学素子41を接着する接着剤層46が設けられたものであると共に、前記支持体及び前記光学素子41の前記複数の第一の領域42の間に間隙が設けられたものである。
【選択図】図4

Description

本発明は、光学デバイス及び光学デバイスを製造する方法に関する。
従来、光学デバイス及び光学デバイスを製造する方法に関するいくつかの技術が開示されている。
例えば、特開2011−13630号公報(特許文献1)には、被撮像物を撮像して画像信号を得る撮像装置において、受光素子が行方向及び列方向に二次元的に配列された受光素子アレイと、前記受光素子アレイの手前に設けられた光透過フィルタとを有し、前記光透過フィルタは、互いに光透過特性が異なる複数の種類の帯状の光透過部を有し、前記複数の種類の帯状の光透過部が、幅方向に沿って交互に配列されたことを特徴とする撮像装置、及び、前記複数の種類の光透過部は、偏光方向が互いに異なる光を透過する光透過特性が異なることを特徴とする上記の撮像装置が、開示されている。
また、例えば、特開2007−086720号公報(特許文献2)には、それぞれ透過軸が異なる3つ以上の偏光子の領域に分かれており、入射される入力光のうち、前記各領域において当該入力光の無偏光成分を透過させると共に、前記各領域によって偏光方向が異なる前記入力光の偏光成分を透過させる偏光子ユニットを1個又は複数個含む偏光子アレイと、前記各領域を透過した光を独立に受光する受光素子アレイと、前記受光素子アレイからの前記偏光成分及び無偏光成分を処理する画像処理部と、を有する偏光イメージング装置が、開示されている。
図1は、一つの従来の光学デバイスの例を説明する図である。
図1に例示された光学デバイス10は、光学素子11及び受光デバイス15を含む。光学素子11は、複数の第一の領域12及び複数の第二の領域13を有する。複数の第一の領域12は、第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する。複数の第二の領域13は、少なくとも一つの方向に複数の第一の領域12と交互に配置されると共に第二の偏光を透過させる。受光デバイス15は、光学素子11を支持する支持体であると共に光学素子11の側における受光デバイス15の表面に受光素子14を有する。
図1に例示された光学デバイス10において光学素子11に第一の偏光が入射するとき、第一の偏光は、複数の第一の領域12を透過すると共に、複数の第二の領域13を透過する又は複数の第二の領域13によって遮断される。複数の第一の領域12を透過した第一の偏光は、複数の第一の領域12に対応する受光素子14によって受光される。第一の偏光が、複数の第二の領域13を透過する場合には、複数の第二の領域13を透過した第一の偏光は、複数の第二の領域13に対応する受光素子14によって受光される。
図1に例示された光学デバイス10において光学素子11に第二の偏光が入射するとき、第二の偏光は、複数の第一の領域12によって遮断されると共に、複数の第二の領域13を透過する。複数の第二の領域13を透過した第二の偏光は、複数の第二の領域13に対応する受光素子14によって受光される。
受光デバイス15の受光素子14によって受光された第一の偏光及び第二の偏光を受光デバイス15によって電気的に処理することによって、光学素子11に入射する偏光の情報を得ることが可能になる。
図1に例示された光学デバイス10は、受光デバイス15に光学素子11を接着する接着剤層16が設けられたものである。図1に例示された光学デバイス10においては、接着剤層16は、受光デバイス15及び光学素子11の複数の第一の領域12の間に、並びに、受光デバイス15及び光学素子11の複数の第二の領域13の間に、設けられる。
図1に例示された光学デバイス10においては、光デバイス15及び光学素子11の複数の第一の領域12の間に、並びに、受光デバイス15及び光学素子11の複数の第二の領域13の間に、接着剤層16が設けられるため、受光デバイス15に光学素子11を接着する強度がより高いものであることが期待される。光学デバイス10は、光学デバイス10に対する機械的な衝撃又は温度の変化によって光学デバイス10に生じる応力に対して、より高い耐久性を有することが期待される。
しかしながら、図1に例示された光学デバイス10においては、複数の第一の領域12を透過する第一の偏光及び複数の第一の領域12によって遮断される第二の偏光についてのコントラスト(複数の第一の領域12に入射する第一の偏光の透過率及び複数の第一の領域12に入射する第二の偏光の透過率の比:偏光消光比)は、後述するように、より低いものであると考えられる。
図2は、別の従来の光学デバイスの例を説明する図である。
図2に例示された光学デバイス20は、光学素子21及び受光デバイス25を含む。光学素子21は、複数の第一の領域22及び複数の第二の領域23を有する。複数の第一の領域22は、第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する。複数の第二の領域23は、少なくとも一つの方向に複数の第一の領域22と交互に配置されると共に第二の偏光を透過させる。受光デバイス25は、光学素子21を支持する支持体であると共に光学素子21の側における受光デバイス25の表面に受光素子24を有する。
図2に例示された光学デバイス20において光学素子21に第一の偏光が入射するとき、第一の偏光は、複数の第一の領域22を透過すると共に、複数の第二の領域23を透過する又は複数の第二の領域23によって遮断される。複数の第一の領域22を透過した第一の偏光は、複数の第一の領域22に対応する受光素子24によって受光される。第一の偏光が、複数の第二の領域23を透過する場合には、複数の第二の領域23を透過した第一の偏光は、複数の第二の領域23に対応する受光素子24によって受光される。
図2に例示された光学デバイス20において光学素子21に第二の偏光が入射するとき、第二の偏光は、複数の第一の領域22によって遮断されると共に、複数の第二の領域23を透過する。複数の第二の領域23を透過した第二の偏光は、複数の第二の領域23に対応する受光素子24によって受光される。
受光デバイス25の受光素子24によって受光された第一の偏光及び第二の偏光を受光デバイス25によって電気的に処理することによって、光学素子21に入射する偏光の情報を得ることが可能になる。
図2に例示された光学デバイス20は、受光デバイス25及び光学素子21の間における間隙又は空気層27及び受光デバイス25に光学素子21を接着する接着剤層26が設けられたものである。図2に例示された光学デバイス20においては、間隙又は空気層27は、受光デバイス25及び光学素子21の複数の第一の領域22の間に、並びに、受光デバイス25及び光学素子21の複数の第二の領域23の間に、設けられる。図2に例示された光学デバイス20においては、接着剤層26は、受光デバイス25及び複数の第一の領域22又は複数の第二の領域23のいずれでもない光学素子21の周辺の領域にのみ設けられる。
図2に例示された光学デバイス20においては、受光デバイス25及び光学素子21の複数の第一の領域22の間に、並びに、受光デバイス25及び光学素子21の複数の第二の領域23の間に、間隙又は空気層27が設けられるため、複数の第一の領域22を透過する第一の偏光及び複数の第一の領域22によって遮断される第二の偏光についてのコントラスト(複数の第一の領域22に入射する第一の偏光の透過率及び複数の第一の領域22に入射する第二の偏光の透過率の比:偏光消光比)が、後述するように、より高いものであることが期待される。
しかしながら、図2に例示された光学デバイス20においては、受光デバイス25及び複数の第一の領域22又は複数の第二の領域23のいずれでもない光学素子21の周辺の領域にのみ接着剤層26が設けられるため、受光デバイス25に光学素子21を接着する強度がより低いものであると考えられる。光学デバイス20は、光学デバイス20に対する機械的な衝撃又は温度の変化によって光学デバイス20に生じる応力に対して、より低い耐久性を有するものであると考えられる。
図3は、従来の光学デバイスに入射する第一の偏光及び第二の偏光についての波長及びコントラストの関係の例を説明する図である。図3における横軸は、従来の光学デバイスに入射する第一の偏光及び第二の偏光についての波長(nm)を表す。図3における縦軸は、従来の光学デバイスに入射する第一の偏光及び第二の偏光についてのコントラストである偏光消光比(任意単位)を表す。図3における実線は、図2に例示される受光デバイス25及び複数の第一の領域22の間に並びに受光デバイス25及び複数の第二の領域23の間に空気層27(図3に示された波長についての屈折率=1.00)が設けられた光学デバイス20のような従来の光学デバイスを表す。図3における点線は、図1に例示される受光デバイス15及び第一の領域12の間に並びに受光デバイス15及び複数の第二の領域13の間に接着剤層16(図3に示された波長についての屈折率=1.42)が設けられた光学デバイス10のような従来の光学デバイスを表す。
図3に例示されるように、従来の光学デバイスに入射する第一の偏光及び第二の偏光についての可視光の波長について、図2における実線で例示される光学デバイス20のような従来の光学デバイスの偏光消光比は、図1における点線で例示される光学デバイス10のような従来の光学デバイスの偏光消光比と比べてより高いもの(約2倍)である。
このように、従来の光学デバイスにおいては、第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイスを提供することは、当業者にとっても容易なことではなかった。また、従来の光学デバイスを製造する方法においては、第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイスを製造する方法を提供することは、当業者にとっても容易なことではなかった。
本発明の一つの目的は、第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイスを提供することである。
本発明の別の目的は、第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイスを製造する方法を提供することである。
本発明の一つの態様によれば、第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に前記第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する複数の第一の領域及び少なくとも一つの方向に前記複数の第一の領域と交互に配置されると共に前記第二の偏光を透過させる複数の第二の領域を有する光学素子並びに前記光学素子を支持する支持体を含む、光学デバイスであって、前記支持体及び前記光学素子の前記複数の第二の領域の間に前記支持体に前記光学素子を接着する接着剤層が設けられたものであると共に、前記支持体及び前記光学素子の前記複数の第一の領域の間に間隙が設けられたものである、光学デバイスが提供される。
本発明の別の態様によれば、第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に前記第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する複数の第一の領域及び少なくとも一つの方向に前記複数の第一の領域と交互に配置されると共に前記第二の偏光を透過させる複数の第二の領域を有する光学素子並びに前記光学素子を支持する支持体を含む、光学デバイスを製造する方法であって、前記支持体に前記第二の偏光に対して硬化可能な接着剤を塗布すること、前記接着剤を介して前記支持体に対して前記光学素子を配置すること、前記光学素子を介して前記接着剤に前記第二の偏光を照射することによって前記接着剤を部分的に硬化させること、及び前記接着剤における未硬化の部分を除去することを含む、光学デバイスを製造する方法が提供される。
本発明の一つの態様によれば、第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイスを提供することが可能になる。
本発明の別の態様によれば、第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイスを製造する方法を提供することが可能になる。
図1は、一つの従来の光学デバイスの例を説明する図である。 図2は、別の従来の光学デバイスの例を説明する図である。 図3は、従来の光学デバイスに入射する第一の偏光及び第二の偏光についての波長及びコントラストの関係の例を説明する図である。 図4は、本発明の第一の実施形態に係る光学デバイスの例を説明する図である。 図5は、本発明の第一の実施形態に係る光学デバイスの例における光学素子の例を説明する図である。 図6は、本発明の第二の実施形態に係る光学デバイスを製造する方法の例を説明する図である。
次に、本発明を実施するための形態(実施形態)を図面と共に説明する。
図4は、本発明の第一の実施形態に係る光学デバイスの例を説明する図である。
図4に例示された本発明の第一の実施形態に係る光学デバイスの例は、光学素子41及び受光デバイス45を含む、光学デバイス40である。光学デバイス40は、例えば、光学素子41を透過する光を受光デバイス45によって受光すると共に電気的に画像処理する撮像デバイスである。
光学素子41は、複数の第一の領域42及び複数の第二の領域43を有する。
光学素子41の複数の第一の領域42は、第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する。偏光を遮断することは、偏光を完全に若しくは実質的に吸収すること、又は、偏光を完全に若しくは実質的に反射させることを意味する。
光学素子41の複数の第二の領域43は、少なくとも一つの方向に複数の第一の領域42と交互に配置されると共に第二の偏光を透過させる。光学素子41の複数の第二の領域43は、例えば、第一の偏光を遮断すると共に第二の偏光を透過させる。光学素子41の複数の第二の領域43は、例えば、第一の偏光及び第二の偏光の両方を透過させる。
例えば、光学素子41の複数の第一の領域42が第一の偏光を透過させると共に第二の偏光を遮断すると共に、光学素子の複数の第二の領域43が第一の偏光を遮断すると共に第二の偏光を透過させるとき、光学素子41は、複数の第一の領域42としての複数の第一の偏光領域及び複数の第二の領域43としての複数の第二の偏光領域を有する領域分割型の偏光フィルターである。
例えば、光学素子41の複数の第一の領域42が第一の偏光を透過させると共に第二の偏光を遮断すると共に、光学素子の複数の第二の領域43が第一の偏光及び第二の偏光を透過させるとき、光学素子41は、複数の第一の領域42としての複数の第一の偏光領域及び複数の第二の領域43としての複数の第二の非偏光領域を有する領域分割型の偏光フィルターである。
光学素子41において、例えば、複数の第一の領域42及び複数の第二の領域43は、光学素子41の少なくとも一つの表面における一つの方向に(一次元的に)交互に配置される。光学素子41において、例えば、複数の第一の領域42及び複数の第二の領域43は、光学素子41の少なくとも一つの表面における二つの方向に(二次元的に)交互に配置される。
複数の第一の領域42及び少なくとも一つの方向に複数の第一の領域42と交互に配置される複数の第二の領域43を有する光学素子41を、サブ波長構造体(Sub−wavelength Structure)としてのワイヤーグリッド又はフォトニック結晶を製造する技術を使用することによって製造することが可能である。例えば、特開2007−086720号公報に開示されたフォトニック結晶からなる偏光子を作製する自己クローニング技術及びワイヤーグリッドの作製方法を用いることが可能である。
受光デバイス45は、光学素子41を支持する支持体であると共に光学素子41の側における受光デバイス45の表面に受光素子44を有する。受光素子44は、光信号を電気信号に変換することが可能な素子である限り、特に限定されるものではないが、例えば、電荷結合素子(CCD)及びフォトダイオード等が挙げられる。受光デバイス45は、受光素子44を有するデバイスである限り、特に限定されるものではないが、例えば、CCDイメージセンサー及びフォトダイオードセンサーなどの撮像素子が挙げられる。
図4に例示された光学デバイス40において、光学素子41に第一の偏光が入射するとき、第一の偏光は、複数の第一の領域42を透過すると共に、複数の第二の領域43を透過する又は複数の第二の領域43によって遮断される。複数の第一の領域42を透過した第一の偏光は、複数の第一の領域42に対応する受光素子44によって受光される。第一の偏光が、複数の第二の領域43を透過するとき、複数の第二の領域43を透過した第一の偏光は、複数の第二の領域43に対応する受光素子44によって受光される。
図4に例示された光学デバイス40において、光学素子41に第二の偏光が入射するとき、第二の偏光は、複数の第一の領域42によって遮断されると共に、複数の第二の領域43を透過する。複数の第二の領域43を透過した第二の偏光は、複数の第二の領域43に対応する受光素子44によって受光される。
図4に例示された光学デバイス40において、受光素子44によって受光された第一の偏光及び第二の偏光を受光デバイス45によって電気的に処理することによって、光学素子41に入射する偏光の情報を得ることが可能になる。
例えば、光学素子41が、複数の第一の領域42としての複数の第一の偏光領域及び複数の第二の領域43としての複数の第二の偏光領域を有する領域分割型の偏光フィルターであると共に、受光デバイス45が撮像素子であるとき、受光デバイス45としての撮像素子から出力される画像のデータの信号を処理することによって、受光デバイスとしての一つの撮像素子を使用することで第一の偏光の画像及び第二の偏光の画像を同時に得ることが可能になる。
例えば、光学素子41が、複数の第一の領域42としての複数の第一の偏光領域及び複数の第二の領域43としての複数の第二の非偏光領域を有する領域分割型の偏光フィルターであると共に、受光デバイス45が撮像素子であるとき、受光デバイス45としての撮像素子から出力される画像のデータの信号を処理することによって、受光デバイスとしての一つの撮像素子を使用することで第一の偏光の画像及び無偏光の画像(輝度画像)を同時に得ることが可能になる。
図4に例示された光学デバイス40は、支持体の例としての受光デバイス45に光学素子41を接着する接着剤層46及び支持体の例としての受光デバイス45及び光学素子44の間に間隙(ギャップ)又は空気層47が設けられたものである。
図4に例示された光学デバイス40においては、接着剤層46は、支持体の例としての受光デバイス45及び光学素子41の複数の第二の領域43の間に設けられる。接着剤層46が、受光デバイス45及び光学素子41の複数の第二の領域43の間に設けられることは、接着剤層46が、受光デバイス45の側における光学素子41の複数の第二の領域43の少なくとも一部分及び光学素子41の側における受光デバイス45における複数の第二の領域43に対応する表面の少なくとも一部分の間に設けられることを意味する。
図4に例示された光学デバイス40においては、間隙又は空気層47は、支持体としての受光デバイス45及び光学素子41の複数の第一の領域42の間に設けられる。間隙又は空気層47が、受光デバイス45及び光学素子41の複数の第一の領域42の間に設けられることは、間隙又は空気層47が、受光デバイス45の側における光学素子41の複数の第一の領域42の少なくとも一部分及び光学素子41の側における受光デバイス45における複数の第一の領域42に対応する表面の少なくとも一部分の間に設けられることを意味する。
図4に例示された光学デバイス40においては、受光デバイス45及び複数の第一の領域42又は複数の第二の領域43のいずれでもない光学素子41の周辺の領域にもまた接着剤層46が設けられる。光学素子41の周辺の領域は、受光デバイス45の側に凸部を有する。
図4に例示された光学デバイス40においては、受光デバイス45及び光学素子41の複数の第二の領域43の間に接着剤層46が設けられるため、受光デバイス45に光学素子11を接着する強度がより高いものであることが期待される。光学デバイス40は、光学デバイス40に対する機械的な衝撃又は温度の変化によって光学デバイス40に生じる応力に対して、より高い耐久性を有することが期待される。
図4に例示された光学デバイス40においては、受光デバイス45及び光学素子41の複数の第一の領域42の間に間隙又は空気層47が設けられるため、複数の第一の領域42を透過する第一の偏光及び複数の第一の領域42によって遮断される第二の偏光についてのコントラスト(複数の第一の領域42に入射する第一の偏光の透過率及び複数の第一の領域42に入射する第二の偏光の透過率の比:偏光消光比)が、より高いものであることが期待される。
このように、本発明の第一の実施形態によれば、第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイス40を提供することが可能になる。
図5は、本発明の第一の実施形態に係る光学デバイスの例における光学素子の例を説明する図である。
図5に例示された光学素子51は、例えば、図4に例示された光学デバイス40に含まれる光学素子41である。光学素子51は、複数の第一の領域52及び複数の第二の領域53を有する。複数の第一の領域52は、第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する。複数の第二の領域53は、少なくとも一つの方向に前記複数の第一の領域と交互に配置されると共に第二の偏光を透過させる。複数の第二の領域53は、第一の偏光を透過させる又は第一の偏光を遮断する。
光学素子51は、例えば、第一の偏光を透過させると共に第二の偏光を遮断する複数の第一の領域52としての複数の偏光領域及び第一の偏光及び第二の偏光の両方を透過させる複数の第二の領域53としての複数の非偏光領域が交互に配置される領域分割型の偏光フィルタである。
上述した領域分割型の偏光フィルタのような、複数の第一の領域52及び複数の第二の領域53を有する光学素子51を、サブ波長構造体としてのワイヤーグリッド又はフォトニック結晶を製造する技術を使用することによって製造することが可能である。例えば、特開2007−086720号公報に開示されたフォトニック結晶からなる偏光子を作製する自己クローニング技術及びワイヤーグリッドの作製方法を用いることが可能である。
図5に例示された光学デバイスにおいて、第一の領域52の形状及び第二の領域53の形状は、平行四辺形又は長方形(ストライプの形状)である。図5に例示された光学素子51の第一の領域52及び第二の領域53は、平行四辺形であると共に、例えば、平行四辺形の一組みの平行な二辺に平行な方向のような、光学素子51の表面における一つの方向に交互に配置される。
図5に例示される光学デバイスにおいて、光学素子51は、例えば、撮像素子のような受光デバイスによって支持される。受光デバイスは、光学素子51の側における受光デバイスの表面に複数の受光素子54を有する。図5に例示された光学デバイスにおいて、受光デバイスの表面に設けられた受光素子54の形状は、正方形である。受光デバイスの表面に設けられた複数の受光素子54は、受光素子アレイを形成する。光学素子51は、受光デバイスの表面に設けられた複数の受光素子54に対して(受光素子アレイに重なるように)位置決めされる。
光学素子51の第一の領域52の形状及び第二の領域53の形状が、平行四辺形又は長方形(ストライプの形状)である場合には、受光デバイスの表面に設けられた複数の受光素子54に対する光学素子51の位置決めの精度が高いものではない場であっても、複数の受光素子54の全体で複数の第一の領域52を透過する第一の偏光の画像及び複数の第二の領域53を透過する少なくとも第二の偏光の画像のデータを復元することが可能になる。
光学素子51が上述したような領域分割型の偏光フィルタであると共に受光デバイスが撮像素子であるとき、受光デバイスとしての撮像素子から出力される画像のデータの信号を処理することによって、受光デバイスとしての一つの撮像素子を使用することで偏光の画像及び(無偏光の)輝度画像を同時に得ることが可能になる。
図6は、本発明の第二の実施形態に係る光学デバイスを製造する方法の例を説明する図である。図6(a)、図6(b)、図6(c)、及び図6(d)は、それぞれ、本発明の第二の実施形態に係る光学デバイスを製造する方法の例における第一のステップ、第二のステップ、第三のステップ、及び第四のステップを説明する。
図6に例示された本発明の第二の実施形態に係る光学デバイスを製造する方法の例は、図4に例示された光学デバイス40のような、図6(d)に例示された光学デバイス60を製造する方法である。
図6(d)に例示されるような光学デバイス60は、光学素子61及び受光デバイス65を含む。
光学素子61は、複数の第一の領域62及び複数の第二の領域63を有する。
光学素子61の複数の第一の領域62は、第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する。偏光を遮断することは、偏光を完全に若しくは実質的に吸収すること、又は、偏光を完全に若しくは実質的に反射させることを意味する。
光学素子61の複数の第二の領域63は、少なくとも一つの方向に複数の第一の領域62と交互に配置されると共に第二の偏光を透過させる。光学素子61の複数の第二の領域63は、例えば、第一の偏光を遮断すると共に第二の偏光を透過させる。光学素子61の複数の第二の領域63は、例えば、第一の偏光及び第二の偏光の両方を透過させる。光学素子61において、例えば、複数の第一の領域62及び複数の第二の領域63は、光学素子61の少なくとも一つの表面における一つの方向に(一次元的に)交互に配置される。光学素子61において、例えば、複数の第一の領域42及び複数の第二の領域63は、光学素子61の少なくとも一つの表面における二つの方向に(二次元的に)交互に配置される。
受光デバイス65は、光学素子61を支持する支持体であると共に光学素子61の側における受光デバイス65の表面に受光素子64を有する。
図6(d)に例示されるような光学デバイス60は、支持体の例としての受光デバイス65に光学素子61を接着する接着剤層66b及び支持体の例としての受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間に間隙(ギャップ)又は空気層67が設けられたものである。
図6(d)に例示されるような光学デバイス60においては、接着剤層66bは、支持体の例としての受光デバイス65及び光学素子61の複数の第二の領域63の間に設けられる。接着剤層66bが、受光デバイス65及び光学素子61の複数の第二の領域63の間に設けられることは、接着剤層66bが、受光デバイス65の側における光学素子61の複数の第二の領域63の少なくとも一部分及び光学素子61の側における受光デバイス65における複数の第二の領域63に対応する表面の少なくとも一部分の間に設けられることを意味する。
図6(d)に例示されるような光学デバイス60においては、間隙又は空気層67は、支持体の例としての受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間に設けられる。間隙又は空気層67が、受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間に設けられることは、間隙又は空気層67が、受光デバイス65の側における光学素子61の複数の第一の領域62の少なくとも一部分及び光学素子61の側における受光デバイス65における複数の第一の領域62に対応する表面の少なくとも一部分の間に設けられることを意味する。
図6に例示されるような光学デバイス60においては、受光デバイス65及び複数の第一の領域62又は複数の第二の領域63のいずれでもない光学素子61の周辺の領域にもまた接着剤層66bが設けられる。光学素子61の周辺の領域は、受光デバイス65の側に凸部を有する。
図6に例示されるような光学デバイス60においては、受光デバイス65及び光学素子61の複数の第二の領域63の間に接着剤層66bが設けられるため、受光デバイス65に光学素子61を接着する強度がより高いものであることが期待される。光学デバイス60は、光学デバイス60に対する機械的な衝撃又は温度の変化によって光学デバイス60に生じる応力に対して、より高い耐久性を有することが期待される。
図6に例示されるような光学デバイス60においては、受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間に間隙又は空気層67が設けられるため、複数の第一の領域62を透過する第一の偏光及び複数の第一の領域62によって遮断される第二の偏光についてのコントラスト(複数の第一の領域62に入射する第一の偏光の透過率及び複数の第一の領域42に入射する第二の偏光の透過率の比:偏光消光比)が、より高いものであることが期待される。
図6に例示された光学デバイス60を製造する方法において、第一の領域62の形状及び第二の領域63の形状は、例えば、図5に例示されるような平行四辺形又は長方形である。
図6に例示された光学デバイスを製造する方法は、図6(a)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第一のステップ、図6(b)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第二のステップ、図6(c)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第三のステップ、及び図6(d)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第四のステップを含む。
図6(a)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第一のステップにおいて、支持体の例としての受光デバイス65に第二の偏光に対して硬化可能な接着剤66aを塗布する。受光デバイス65に塗布される第二の偏光に対して硬化可能な接着剤66aとしては、例えば、紫外線によって硬化可能な樹脂である紫外線硬化樹脂が挙げられる。第二の偏光に対して硬化可能な接着剤66aは、受光デバイス65の複数の受光素子64(受光素子アレイ)の表面を覆うと共に受光デバイス65及び受光素子61の間に充填されることが可能であるように、受光デバイス65に塗布される。
図6(b)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第二のステップにおいて、接着剤66aを介して支持体の例としての受光デバイス65に対して光学素子61を配置する。接着剤66aは、光学素子61の複数の第一の領域62及び複数の第二の領域63の表面並びに受光デバイス65の複数の受光素子64(受光素子アレイ)の表面に接触すると共に、受光デバイス65及び受光素子61の間に充填される。接着剤66aは、光学素子61の複数の第一の領域62及び複数の第二の領域63のいずれでもない光学素子61の周辺の領域に設けられた凸部の表面(受光デバイス65に対向する表面)を覆う。
図6(c)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第三のステップにおいて、光学素子61を介して接着剤66aに第二の偏光を照射することによって接着剤66aを部分的に硬化させる。第二の偏光を照射することによって接着剤66aを部分的に硬化させることによって、支持体の例としての受光デバイス65に光学素子61を接着する接着剤層66bが得られる。
光学素子61を介して接着剤66aを硬化させることが可能な第二の偏光を接着剤66aに照射するとき、接着剤66aを硬化させることが可能な第二の偏光は、光学素子61の複数の第一の領域62によって遮断されると共に光学素子61の複数の第二の領域63を透過する。
受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間における接着剤66aは、第二の偏光によって照射されないものであると共に硬化させられるものではない。受光デバイス65及び光学素子61の複数の第二の領域63の間における接着剤66aは、第二の偏光によって照射されると共に硬化させられるため、受光デバイス65に光学素子61を接着する接着剤層66bが形成される。受光デバイス65及び光学素子61の複数の第二の領域63の間における接着剤66aが、接着剤層66bを形成するように、選択的に硬化させられる。
光学素子61の複数の第一の領域62及び複数の第二の領域63のいずれでもない光学素子61の周辺の領域及び光学素子61の周辺の領域に設けられた凸部は、接着剤66aを硬化させることが可能な第二の偏光を透過する。受光デバイス65及び光学素子61の周辺の領域に設けられた凸部の間における接着剤66aは、第二の偏光によって照射されると共に硬化させられるため、受光デバイス65に光学素子61を接着する接着剤層66bが形成される。
例えば、接着剤66aが、紫外線硬化樹脂である場合には、例えば、紫外線硬化樹脂を硬化させることが可能な波長の紫外線の第二の偏光が、光学素子61を介して接着剤66aに照射される。紫外線硬化樹脂を硬化させることが可能な波長の紫外線の第二の偏光は、光学素子61の複数の第一の領域62によって遮断されると共に光学素子61の複数の第二の領域63を透過する。受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間における接着剤66aとしての紫外線硬化樹脂は、第二の偏光によって硬化させられないが、受光デバイス65及び光学素子61の複数の第二の領域63の間における接着剤66aとしての紫外線硬化樹脂は、第二の偏光によって硬化させられるため、受光デバイス65に光学素子61を接着する接着剤層66bとしての硬化させられた紫外線硬化樹脂の層が形成される。
図6(c)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第三のステップは、偏光子68を用いることによって光源69から発生する光から第二の偏光を生じさせることをさらに含む。
光源69は、第二の偏光に対して硬化可能な接着剤66aを硬化させることが可能な波長の光を発生させることが可能な光源である。第二の偏光に対して硬化可能な接着剤66aが、紫外線硬化樹脂である場合には、光源69は、紫外線ランプのような、紫外線硬化樹脂を硬化させることが可能な波長の紫外線を発生させることが可能な光源である。
偏光子68は、光源69から発生する光から第二の偏光を生じさせるように、光源69及び光学素子61の間に配置される。偏光子68によって遮断される偏光(第一の偏光)の振動電場の振動の方向(偏光子68の軸の方向)は、光学素子61の複数の第一の領域62によって遮断される第二の偏光の振動電場の方向(複数の第一の領域62の軸の方向)と直交する。光学素子61の複数の第二の領域63が、第一の偏光を遮断すると共に第二の偏光を透過させる場合には、偏光子68によって遮断される偏光(第一の偏光)の振動電場の振動の方向(偏光子68の軸の方向)は、光学素子61の複数の第一の領域62によって遮断される第二の偏光の振動電場の方向(複数の第一の領域62の軸の方向)と直交すると共に光学素子61の複数の第二の領域63によって遮断される第一の偏光の振動電場の方向(複数の第二の領域63の軸の方向)と平行である。
光源69から発生する光が、無偏光の光であるとき、光源69から発生する無偏光の光は、偏光子68を通じて第二の偏光に変換される。第二の偏光に対して硬化可能な接着剤66aが、紫外線硬化樹脂である場合には、例えば、光源69としての紫外線ランプから発生する紫外線硬化樹脂を硬化させることが可能な波長の無偏光の紫外線は、偏光子68を通じて、紫外線硬化樹脂を硬化させることが可能な波長の紫外線の第二の偏光に変換される。
図6(d)に例示された光学デバイス60を製造する方法の第四のステップにおいて、接着剤66aにおける未硬化の部分を除去する。図6(d)に例示された光学デバイス60が得られる。
接着剤66aにおける未硬化の部分を除去する方法としては、例えば、有機溶剤で接着剤66aにおける未硬化の部分を溶解させると共に除去する方法が挙げられる。受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間における接着剤66aは、第二の偏光によって硬化させられたものではない接着剤66aにおける未硬化の部分を含むので、受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間における接着剤66aにおける未硬化の部分は、有機溶剤で溶解させられると共に除去される。受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間に間隙又は空気層67が形成される。接着剤66aが、紫外線硬化樹脂である場合には、受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間における接着剤66aとしての紫外線硬化樹脂における未硬化の部分は、例えば、アルコールのような有機溶剤で溶解させられると共に除去される。
受光デバイス65及び光学素子61の複数の第二の領域63の間に接着剤層66bが形成されると共に、受光デバイス65及び光学素子61の複数の第一の領域62の間に間隙又は空気層67が形成される。
このように、本発明の第二の実施形態によれば、第一の偏光及び第二の偏光についてのより高いコントラスト並びにより高い耐久性を備えた光学デバイス60を製造する方法を提供することが可能になる。
図6に例示された光学デバイス60を製造する方法においては、第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する複数の第一の領域62及び少なくとも一つの方向に複数の第一の領域62と交互に配置されると共に第二の偏光を透過させる複数の第二の領域63を有する光学素子61が用いられるため、所望の位置で接着剤66aを部分的に硬化させるように接着剤66aに第二の偏光を照射するための微細な構造を備えた別のマスク部材を用意すること及び接着剤66aに対してそのような微細な構造を備えた別のマスク部材を高い精度で位置決めすることは、必要とされるものではない。
よって、本発明の第二の実施形態によれば、より容易に光学デバイス60を製造する方法を提供することが可能になる。
図6に例示された光学デバイス60を製造する方法において、第二の偏光を遮断する複数の第一の領域62がワイヤーグリッド又はフォトニック結晶で提供されると共にワイヤーグリッド又はフォトニック結晶が、支持体の例としての受光デバイス62の側に設けられるとすれば、接着剤66aを介して支持体の例としての受光デバイス62に対して光学素子61を配置する際に、第二の偏光を遮断する複数の第一の領域62を提供するワイヤーグリッド又はフォトニック結晶が、接着剤66aの側に設けられる。この場合には、光学素子61を介して接着剤66aに第二の偏光を照射するとき、第二の偏光を遮断する複数の第一の領域62を提供するワイヤーグリッド又はフォトニック結晶が支持体の例としての受光デバイス62と反対の側に設けられる場合と比較して、光学素子61の表面に対して斜めに入射する第二の偏光は、複数の第一の領域62によってより効率的に遮断されると考えられる。光学素子61の表面に対して斜めに入射する第二の偏光に起因する接着剤66aの望まれない硬化を低減することが可能になるため、より正確に接着剤66aを部分的に硬化させることが可能になる。
よって、本発明の第二の実施形態によれば、より正確に光学デバイス60を製造する方法を提供することが可能になる。
なお、本発明の例示的な実施形態を、添付する図面を参照して上に記載してきたとはいえ、本発明は、本発明の例示的な実施形態のいずれにも限定されるものではないと共に、本発明の例示的な実施形態は、本発明の範囲から逸脱することなく変形される、変更される、又は組み合わせられることがある。
10,20,40,60 光学デバイス
11,21,41,51,61 光学素子
12,22,42,52,62 第一の領域
13,23,43,53,63 第二の領域
14,24,44,54,64 受光素子
15,25,45,65 受光デバイス
16,26,46,66b 接着剤層
27,47 空気層
66a 接着剤
68 偏光子
69 光源
特開2011−13630号公報 特開2007−86720号公報

Claims (7)

  1. 第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に前記第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する複数の第一の領域及び少なくとも一つの方向に前記複数の第一の領域と交互に配置されると共に前記第二の偏光を透過させる複数の第二の領域を有する光学素子並びに前記光学素子を支持する支持体を含む、光学デバイスであって、
    前記支持体及び前記光学素子の前記複数の第二の領域の間に前記支持体に前記光学素子を接着する接着剤層が設けられたものであると共に、
    前記支持体及び前記光学素子の前記複数の第一の領域の間に間隙が設けられたものである、光学デバイス。
  2. 請求項1に記載の光学デバイスにおいて、
    前記支持体は、前記光学素子の側における前記支持体の表面に受光素子を有する受光デバイスである、光学デバイス。
  3. 請求項1又は2に記載の光学デバイスにおいて、
    前記第一の領域の形状及び前記第二の領域の形状は、平行四辺形又は長方形である、光学デバイス。
  4. 第一の方向に振動する振動電場を備えた第一の偏光を透過させると共に前記第一の方向と直交する第二の方向に振動する振動電場を備えた第二の偏光を遮断する複数の第一の領域及び少なくとも一つの方向に前記複数の第一の領域と交互に配置されると共に前記第二の偏光を透過させる複数の第二の領域を有する光学素子並びに前記光学素子を支持する支持体を含む、光学デバイスを製造する方法であって、
    前記支持体に前記第二の偏光に対して硬化可能な接着剤を塗布すること、
    前記接着剤を介して前記支持体に対して前記光学素子を配置すること、
    前記光学素子を介して前記接着剤に前記第二の偏光を照射することによって前記接着剤を部分的に硬化させること、及び
    前記接着剤における未硬化の部分を除去すること
    を含む、光学デバイスを製造する方法。
  5. 請求項4に記載の光学デバイスを製造する方法において、
    偏光子を用いることによって光源から発生する光から前記第二の偏光を生じさせることをさらに含む、光学デバイスを製造する方法。
  6. 請求項4又は5に記載の光学デバイスを製造する方法において、
    前記支持体は、前記光学素子の側における前記支持体の表面に受光素子を有する受光デバイスである、光学デバイスを製造する方法。
  7. 請求項4から6のいずれかに記載の光学デバイスを製造する方法において、
    前記第一の領域の形状及び前記第二の領域の形状は、平行四辺形又は長方形である、光学デバイスを製造する方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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