JP2014232129A - 偏光イメージングフィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】透過性が高く、可視光の全波長帯域で有効に機能する偏光イメージングフィルタおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】偏光子アレイ２を備えた偏光イメージングフィルタ１であって、上記偏光子アレイ２が、透過軸方向４の異なる複数の偏光子ユニット３を二次元に２行２列で配列してなるものであり、上記偏光子アレイ２において配列された複数の偏光子ユニット３の透過軸方向４が、規則的であり、上記偏光子ユニット３が、高屈折率部１１および低屈折率部１２の周期構造を有し、上記周期構造が、カバーガラスに酸素過剰および酸素欠陥で形成された屈折率変化領域である。
【選択図】図２

Description

本発明は、偏光イメージングフィルタおよびその製造方法に関するものである。

偏光イメージングフィルタは、偏光イメージングセンサに用いられて、当該偏光イメージングセンサへの入力光から、所定方向の偏光のみを透過させるものである。これにより、偏光イメージングセンサは、入力光の偏光の情報を取得することができる。このため、偏光イメージングフィルタには、入力光から不要な偏光を透過させないための偏光子アレイが備えられる。このような偏光子アレイとして、自己クローニング法により作製されたフォトニック結晶偏光子を使用したものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

上記フォトニック結晶偏光子は、特許文献２の図４および非特許文献１の図４（本願の図１８）に示されるように、特定の波長において、ＴＭ偏光を透過させるものの、ＴＥ偏光を透過させないことが明らかである。すなわち、このフォトニック結晶偏光子は、上記特定の波長の入力光に対して偏光子として動作する。

特許第４２７４５４３号公報 特許第４２９４２６４号公報 特開２００９−１６８７９５号公報 特開２００４−３１０００９号公報

川上彰二郎ら「フォトニック結晶偏光子を用いた偏光イメージングカメラの開発」電子情報通信学会論文誌 一般社団法人電子情報通信学会 ２００７年１月１日 Ｊ９０−Ｃ（１） ｐ．１７−２４

しかしながら、上記特許文献１および２並びに非特許文献１のフォトニック結晶偏光子は、言い換えれば、上記特定の波長以外の入力光に対しては偏光子として動作しない。具体的に説明すると、図１８に示すように、上記フォトニック結晶偏光子は、５５０ｎｍ程度〜７００ｎｍ以下の波長（符号Ｔ）において、ＴＥ偏光およびＴＭ偏光のいずれも透過させてしまう。

ここで、可視光の波長は４００ｎｍ〜８００ｎｍであるので、上記フォトニック結晶偏光子は、可視光の全波長帯域で偏光子として動作するわけではない。このため、非特許文献１に「５５０ｎｍ以上の光は両偏光とも透過するので、偏光子の裏面に多層膜フィルターを形成し、その波長域の光はカットしている」と記載されているように、上記フォトニック結晶偏光子を備えた偏光イメージングフィルタは、可視光のうち限られた波長帯域にのみ機能するものである。

また、上記フォトニック結晶偏光子、すなわち、自己クローニング法により作製されたフォトニック結晶偏光子は、その構造や材料を調整すれば、偏光子として動作する波長帯域を変化させることも可能である。しかしながら、可視光の全波長帯域で偏光子として動作させるには、上記構造や材料を最適化しなければならず、製造が簡単でないという問題がある。

一方で、ワイヤーグリッド型の偏光子は、可視光の全波長帯域で偏光子として動作させることも可能である（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、ワイヤーグリッド型の偏光子は、金属（透過性を有しない）により作製されるので、透過性が低いという問題がある。

また、ガラスにフェムト秒レーザを照射して形成される光学用構造体が特許文献４に開示されている。しかし、この特許文献４には、上記光学用構造体が可視光の全波長帯域で偏光子として動作するかは開示されていない。

そこで、本発明は、透過性が高く、可視光の全波長帯域で有効に機能する偏光イメージングフィルタおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る偏光イメージングフィルタは、偏光子アレイを備えた偏光イメージングフィルタであって、
上記偏光子アレイが、透過軸方向の異なる複数の偏光子ユニットを二次元に配列してなるものであり、
上記偏光子アレイにおいて配列された複数の偏光子ユニットの透過軸方向が、規則的であり、
上記偏光子ユニットが、高屈折率部および低屈折率部の周期構造を有し、
上記周期構造が、レーザ光を透過する基材に酸素過剰および酸素欠陥で形成された屈折率変化領域であるものである。

また、本発明の請求項２に係る偏光イメージングフィルタは、請求項１に記載の偏光イメージングフィルタにおいて、レーザ光を透過する基材が、偏光イメージングセンサのカバーガラスであるものである。

さらに、本発明の請求項３に係る偏光イメージングフィルタの製造方法は、請求項１または２に記載の偏光イメージングフィルタの製造方法であって、
レーザ光を透過する基材にフェムト秒レーザを照射することにより、当該フェムト秒レーザの集光位置に屈折率変化領域を形成する工程を具備するものである。

また、本発明の請求項４に係る偏光イメージングフィルタの製造方法は、請求項３に記載の偏光イメージングフィルタの製造方法であって、
偏光イメージングフィルタにおける所望の位相差に応じて、フェムト秒レーザのパラメータを調整するとともに、偏光子アレイを積層するものである。

上記偏光イメージングフィルタおよびその製造方法によると、透過性が高く、可視光の全波長帯域で有効に機能することができる。

本発明の実施の形態に係る偏光イメージングフィルタが用いられた偏光イメージングセンサの構成を示す概略斜視図である。 同偏光イメージングフィルタを模式的に示す平面図であり、（ａ）が透過軸を両矢印で示した図、（ｂ）が高屈折率部を線で示した図である。 同偏光イメージングフィルタの偏光子アレイを模式的に示す斜視図であり、（ａ）が透過軸を両矢印で示した図、（ｂ）が円柱領域を示した図である。 同偏光子アレイを３層に積層した斜視図であり、（ａ）が図３（ａ）に対応する図、（ｂ）が図３（ｂ）に対応する図である。 同偏光子アレイにおける位相差の加成性を示すグラフである。 同偏光子アレイを構成する偏光子ユニットのミュラー行列であり、そのマトリクス成分のグラフを左側に示し、このグラフの行列式を右側に示す。 同偏光子アレイに４通りの偏光を入力させて撮影する実験を示した図であり、（ａ）が偏光子アレイを模式的に示す平面図、（ｂ）が０°方向の偏光を入力させた写真、（ｃ）が４５°方向の偏光を入力させた写真、（ｄ）が９０°方向の偏光を入力させた写真、（ｅ）が１３５°方向の偏光を入力させた写真である。 同偏光イメージングフィルタの製造装置を示す図であり、（ａ）が概略構成図であり、（ｂ）がカバーガラスおよびこれに照射されたフェムト秒レーザの拡大図である。 同円柱領域を形成している状態を示す図８に対応する図である。 同フェムト秒レーザの磁場方向を４５°回転させた状態を示す図８に対応する図である。 同フェムト秒レーザの磁場方向を４５°回転させたまま円柱領域を形成している状態を示す図８に対応する図である。 同偏光子アレイを模式的に示す平面図であり、透過軸の角度を説明するための図である。 他の実施の形態に係る偏光子アレイを模式的に示す平面図であり、透過軸の角度を説明するための図である。 同偏光イメージングフィルタの他の実施の形態に係る製造方法を示す図である。 他の実施の形態に係る偏光イメージングフィルタの製造方法を示す図である。 他の実施の形態に係る偏光子アレイを示す図であり、（ａ）は積層された偏光子アレイの斜視図、（ｂ）は層ごとの偏光子アレイの平面図である。 他の実施の形態に係る偏光イメージングフィルタを示す斜視図である。 従来のフォトニック結晶偏光子（自己クローニング法により作製されたもの）に対する入力光の波長と透過率との関係を示すグラフであり、非特許文献の図４である。

以下、本発明の実施の形態に係る偏光イメージングフィルタについて図面に基づき説明する。
まず、上記偏光イメージングフィルタが用いられた偏光イメージングセンサの概略について説明する。

図１に示すように、この偏光イメージングセンサＳは、可視光Ｖが入力されるとともに透過軸方向（図１の両矢印４で示す）の偏光を透過させる偏光イメージングフィルタ１と、この偏光イメージングフィルタ１を透過した偏光を受ける受光モジュールＲと、この偏光を受けた受光モジュールＲからの情報を処理する情報処理部Ｉとを具備する。この情報処理部Ｉは、画像処理および演算を行うとともに、必要に応じて上記情報を記憶する公知の構成部品からなる。なお、上記受光モジュールＲの画素Ｐは、二次元に多数行多数列で配列されるが、本実施の形態では説明および図面を簡単にするため、６行６列で配列されたものとする。また、以下では、上記偏光イメージングフィルタ１において、可視光Ｖの進行方向（図１での白抜き矢印の方向）を厚み方向とし、この厚み方向に直交する方向を幅方向として説明する。さらに、可視光には様々な定義があるが、本実施の形態における可視光Ｖとは、その波長が４００ｎｍ〜８００ｎｍの光を指すものとする。

ところで、通常の偏光イメージングセンサは、偏光イメージングフィルタの他に、受光モジュールを保護するための別途のカバーガラスを具備する。しかし、本実施の形態に係る偏光イメージングセンサＳは、上記偏光イメージングフィルタ１がカバーガラスも兼ねているので、正確には、カバーガラスに偏光イメージングフィルタの機能を持たせているので、別途のカバーガラスを必要としない。

以下、上記偏光イメージングフィルタ１について詳細に説明する。
この偏光イメージングフィルタ１は、図２（ａ）に示すように、偏光子ユニット３を二次元に６行６列（現実には多数行多数列）で配列してなるものである。偏光子ユニット３の１つ１つは、上記受光モジュールＲの画素Ｐの１つ１つに対応する（図１参照）。図２（ａ）の破線部に示すように、二次元に２行２列の偏光子ユニット３により、１つの偏光子アレイ２が構成される。すなわち、偏光子アレイ２は、偏光子ユニット３を二次元に２行２列で配列してなるものである。また、図２（ａ）に示すように、１つの偏光子ユニット３は、その透過軸４が一方向となるように構成されている。そして、１つの偏光子アレイ２において配列された４つ（２行２列）の偏光子ユニット３の透過軸方向４は、規則的にされている。具体的には、図１１に示すように、各偏光子アレイ２において、行および列で隣り合う偏光子ユニット３の透過軸４が互いに４５°をなしている。このように透過軸方向４を規則的にするのは、偏光の方向の情報を受光モジュールＲに与えるためである。具体的には、偏光子アレイ２に偏光が入力すると、入力された偏光の方向に近い透過軸方向４の偏光子ユニット３が偏光を十分に透過させ、入力された偏光の方向に遠い透過軸方向４の偏光子ユニット３が偏光を十分に透過させない。このため、偏光子アレイ２を透過した偏光から、入力された偏光の方向が明らかになる。

図２（ａ）は、上記偏光イメージングフィルタ１の透過軸４を両矢印で模式的に示した図であるが、実際の透過軸４は、カバーガラスに形成された屈折率変化領域（高屈折率部および低屈折率部からなる）の作用により定められる。高屈折率部を線で表すと、図２（ｂ）に示すように、各偏光子ユニット３に平行線１１が見られる。すなわち、この平行線１１が、酸素過剰により屈折率が高くなった高屈折率部である。一方で、上記平行線以外１２が、酸素欠陥により屈折率が低くなった低屈折率部である。上記高屈折率部１１および低屈折率部１２からなる屈折率変化領域は、高屈折率部１１および低屈折率部１２が交互に現れているので、周期構造であるといえる。また、図２（ａ）と図２（ｂ）との比較から明らかなように、上記透過軸４の方向は、上記高屈折率部１１の平行線と直交する方向である。

次に、１つの偏光子アレイ２に着目して説明する。
図３（ａ）は１つの偏光子アレイ２を模式的に示した斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の偏光子アレイ２を実際に示した斜視図である。この偏光子アレイ２は、図３（ｂ）に示すように、複数の円柱状の屈折率変化領域（以下では単に円柱領域５という）が同一平面上で並列に（つまり筏状に）形成されたものである。各円柱領域５は、球状の屈折率変化領域が直線状に連なってなるものである。この球状の屈折率変化領域は、カバーガラス（レーザ光を透過する基材の一例）にフェムト秒レーザ（パルス幅が１０^−１２秒〜１０^−１５秒のパルス光レーザ）を照射することにより、当該フェムト秒レーザの集光位置に形成される。したがって、上記各円柱領域５は、上記カバーガラスにフェムト秒レーザを照射するとともに、上記カバーガラスとフェムト秒レーザとを一方向に相対移動させることにより、当該フェムト秒レーザの集光位置の軌跡に形成される。また、各円柱領域５における高屈折率部１１の平行線は、上記フェムト秒レーザの磁場方向と同一方向に形成される。

ところで、図３ではカバーガラスに形成された偏光子アレイ２が１層の例について示したが、偏光子アレイ２の位相差が不十分であれば（所望の位相差に満たなければ）、図４に示すように、当該偏光子アレイ２を複数層にしてもよい（図４では３層の例を示す）。偏光子アレイ２を複数層にすることにより、これら複数層の偏光子アレイ２を備えた偏光イメージングフィルタ１の位相差は、各偏光子アレイ２の位相差を層数で乗じたものとなる。例えば、図５のグラフに示すように、偏光子アレイ２の位相差が０．３πｒａｄ程度の場合、１層であれば０．３πｒａｄ程度、２層であれば０．３πｒａｄ×２程度、３層であれば０．３πｒａｄ×３程度の位相差が得られることを、実験的に確認した。すなわち、上記偏光イメージングフィルタ１は、積層する偏光子アレイ２の位相差について加成性があるといえる。なお、１層の偏光子アレイ２の位相差は、照射するフェムト秒レーザのパラメータを変化させることにより、０〜０．３６７πｒａｄ（１００ｎｍ）で変化し得る。

以下、上記偏光イメージングフィルタ１の作用について説明する。
可視光Ｖが偏光イメージングフィルタ１に入力されると、その各偏光子ユニット３の透過軸方向４と同一方向の偏光が透過し、透過した偏光が受光モジュールＲの対応する各画素Ｐで受けられる。また、偏光子アレイ２において配列された４つの偏光子ユニット３の透過軸方向４が規則的にされていることにより、偏光の方向の情報が受光モジュールＲに与えられるので、透過させる偏光の精度が向上する。なお、これら偏光を受けた受光モジュールＲは、偏光の方向、明るさおよび色彩などの情報を情報処理部Ｉに送信する。

ここで、可視光Ｖの全波長帯域に対する偏光子ユニット３の特性を知るために、上記可視光Ｖの波長を様々に変化させて試料に入力し、試料から出力される光から、ミュラー行列のマトリクス成分を計測した。この計測に使用した装置は分光ポラリメーターＰｏｘｉ−ｓｐｅｃｔｒａ（東京インスツルメンツ社製）であり、上記試料は２ｍｍ角の石英ガラスに屈折率変化領域を形成したものである。この屈折率変化領域は、直線状で線幅１．５μｍの高屈折率部が２．０μｍのピッチで形成され、これら高屈折率部の間に低屈折率部が形成された周期構造である。すなわち、上記試料を上記偏光子ユニット３と同一の構成とした。また、上記波長の変化は、具体的に説明すると、４００ｎｍ〜８００ｎｍである。なぜなら、本実施の形態に係る可視光Ｖにおいて、４００ｎｍは最も短い波長（色彩は紫）で、８００ｎｍは最も長い波長（色彩は赤）であり、可視光Ｖの全波長帯域に対する偏光子ユニット３の特性を知り得るからである。この結果、上記偏光子ユニット３のミュラー行列のマトリクス成分が図６左側に示す１６個のグラフの通りとなった。一方、これらを数式で表した理論式が図６右側に示す行列式の通りである。ここで、図６におけるθは上記試料の透過軸方向であり、δは上記試料の位相差である。また、図６におけるＥ＝０°（Ｅは電場方向である）は透過軸に平行な直線偏光（ＴＭ偏光といわれる）であり、Ｅ＝９０°は透過軸に垂直な直線偏光（ＴＥ偏光といわれる）である。この図６に示すように、Ｍ２３およびＭ３２では、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍにおいて、Ｅ＝０°とＥ＝９０°とでマトリクス成分が大きく異なる。具体的に説明すると、Ｅ２３では、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍにおいて、Ｅ＝０°のマトリクス成分が１．０〜０．５であり、Ｅ＝９０°のマトリクス成分が−１．０〜−０．５である。また、Ｅ３２では、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍにおいて、Ｅ＝０°のマトリクス成分が−１．０〜−０．５であり、Ｅ＝９０°のマトリクス成分が１．０〜０．５である。このため、上記Ｍ２３のマトリクス成分、つまり円偏光を４５°偏光に変換する成分により、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍにおいて、透過軸方向と平行な偏光（ＴＭ偏光）はそのまま透過されるものの、透過軸方向と垂直な偏光（ＴＥ偏光）は逆転して透過される。言い換えれば、Ｍ２３のマトリクス成分により、ＴＭ偏光は４５°で透過され、ＴＥ偏光は−４５°で透過される。また、上記Ｍ３２のマトリクス成分、つまり４５°偏光を円偏光に変換する成分により、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍにおいて、透過軸方向と平行な偏光（ＴＭ偏光）は逆転して透過されるものの、透過軸方向と垂直な偏光（ＴＥ偏光）はそのまま透過される。言い換えれば、Ｍ３２のマトリクス成分により、ＴＭ偏光は時計回りで透過され、ＴＥ偏光は反時計回りで透過される。すなわち、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍにおいて、ＴＭ偏光とＴＥ偏光とで試料から出力された偏光状態が異なる。これにより、上記偏光子ユニット３が波長板として動作していることが分かる。

ここで、ＴＥ偏光（透過軸方向４と垂直な偏光）の上記偏光子ユニット３から出力された分を遮蔽することにより、上記偏光子ユニット３は偏光子として動作する。なぜなら、ＴＭ偏光とＴＥ偏光とで試料から出力された偏光状態が異なるので、上記偏光子ユニット３から出力されたＴＥ偏光分を遮蔽してもＴＭ偏光分を遮蔽することにならず、すなわち、ＴＭ偏光（透過軸方向４と平行な偏光）を透過させるとともに、ＴＥ偏光（透過軸方向４と垂直な偏光）を透過させないからである。また、偏光子ユニット３から出力されたＴＥ偏光（透過軸方向４と垂直な偏光）分を遮蔽するためには、つまり消光比を所望値まで上げるためには、上記偏光子アレイ２の層数を増やすか、別途の波長板をカバーガラス３０に取り付けることが必要である。こうすることにより、偏光イメージングフィルタ１は、可視光Ｖの全波長帯域において、透過軸方向４の偏光を透過させるとともに、透過軸方向４でない偏光を透過させないようになる。以上により、上記偏光イメージングフィルタ１は、可視光Ｖの全波長帯域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）で偏光子として動作するといえる。

消光比を所望値まで上げた偏光子ユニット３が偏光子として動作するかについて、実際に実験を行った。この実験では、上記偏光子ユニット３を二次元に２行２列で配列してなる偏光子アレイ２、すなわち、図７（ａ）に示す偏光子アレイ２に、４通りの偏光をそれぞれ入力させたものを撮影し、透過した偏光の強度を目視で確認した。これら撮影したそれぞれの写真を図７（ｂ）〜（ｅ）に示す。図７（ｂ）に示すように、入力させた偏光が０°方向（Ｅ＝０°）であれば、この偏光の方向と同一方向の透過軸４を有する偏光子ユニット３、つまり図７（ｂ）の偏光子アレイ２における左下の偏光子ユニット３が、最も明るくなった。同様に、図７（ｃ）に示すように、入力させた偏光が４５°方向（Ｅ＝４５°）であれば、この偏光子アレイ２において、左上の偏光子ユニット３が最も明るくなった。同様に、図７（ｄ）に示すように、入力させた偏光が９０°方向（Ｅ＝９０°）であれば、この偏光子アレイ２において、右上の偏光子ユニット３が最も明るくなった。同様に、図７（ｅ）に示すように、入力させた偏光が１３５°方向（Ｅ＝１３５°）であれば、この偏光子アレイ２において、右下の偏光子ユニット３が最も明るくなった。これらの結果から、消光比を上げた偏光子ユニット３は、透過軸方向４の偏光を透過させるとともに、透過軸方向４でない偏光が透過させないことが明らかである。すなわち、消光比を所望値まで上げることで、偏光子ユニット３は偏光子として動作するといえる。

以下、上記偏光イメージングフィルタ１の製造方法について図面に基づき説明する。
まず、上記製造方法に使用する製造装置について説明する。
この製造装置は、図８（ａ）に示すように、フェムト秒レーザ２０を出力する出力器２１と、この出力器２１から出力されたフェムト秒レーザ２０における所定の直線偏光のみを透過させる直線偏光板２２と、この直線偏光板２２を透過したフェムト秒レーザ２０をカバーガラス３０に向けて反射させるミラー２３と、このミラー２３で反射されたフェムト秒レーザ２０を集光するレンズ２４とを具備する。

次に、この製造装置２１〜２４を使用した上記製造方法について説明する。
図８（ａ）に示すように、予め、上記フェムト秒レーザ２０が集光する位置、すなわち、偏光子アレイ２を形成したい位置に、カバーガラス３０を設置しておく。そして、出力器２１にフェムト秒レーザ２０を出力させると、図８（ａ）および（ｂ）に示すように、当該フェムト秒レーザ２０がカバーガラス３０の内部に集光する。ここで、フェムト秒レーザ２０のパラメータ、すなわち、波長、パルス数およびエネルギーなどは、形成したい周期構造に応じて変化させる。これらパラメータを変化させると、周期構造において、高屈折率部１１および低屈折率部１２の間隔、高屈折率部１１および低屈折率部１２の屈折率差、形成される円柱領域５の横断面直径、並びにこれら円柱領域５から構成される偏光子アレイ２の位相差（０〜１００ｎｍ）などが変化する。

出力器２１にフェムト秒レーザ２０を出力させた後は、図９での白抜き矢印で示すように、フェムト秒レーザ２０とカバーガラス３０とを一方向に相対移動させる。この相対移動させる方向は、円柱領域５を形成したい方向、つまりカバーガラス３０の幅方向とする。そして、円柱領域５に形成される高屈折率部１１の平行線の方向は、図９（ｂ）に詳しく示すように、フェムト秒レーザ２０の磁場方向と同一になる。

円柱領域５が所望の長さだけ得られると、図１０での白抜き矢印で示すように、直線偏光板２２を４５°回転させることにより、カバーガラス３０に達するフェムト秒レーザ２０の磁場方向を４５°回転させる。このとき、円柱領域５における高屈折率部１１の平行線も４５°回転する。そして、図１１での白抜き矢印で示すように、上記相対移動を同一方向に続けることにより、高屈折率部１１の平行線が４５°回転した状態の円柱領域５が形成される。高屈折率部１１の平行線が４５°回転した状態の円柱領域５が所望の長さだけ得られると、偏光子アレイ２を構成する円柱領域５が１本形成される。

上述した工程を繰り返すことにより、図２（ｂ）に示すように、偏光子ユニット３が二次元で６行６列に配列されて、すなわち、偏光子アレイ２が二次元で３行３列に配列されて、偏光イメージングフィルタ１が製造される。

また、配列された１層の偏光子アレイ２の位相差が不十分であれば、所望の位相差を満たすまで、別層の偏光子アレイ２を形成する。なお、新たに形成する別層の偏光子アレイ２は、既に形成した偏光子アレイ２の上側（フェムト秒レーザ２０の到達側）とする。

このように、上記偏光イメージングフィルタ１によると、カバーガラス３０（レーザ光を透過する基材）の酸素過剰および酸素欠陥により構成されるので、透過性が高く、また可視光Ｖの全波長帯域で偏光子として動作するので、当該全波長帯域で有効に機能することができる。

さらに、偏光子アレイ２において配列された複数の偏光子ユニット３の透過軸方向４が規則的であるから、透過させる偏光の精度が向上し、より有効に機能することができる。
また、カバーガラス３０に偏光イメージングフィルタ１の機能を持たせるので、偏光イメージングセンサＳに用いる際に、別途のカバーガラス３０を不要とすることができる。

また、上記偏光イメージングフィルタ１の製造方法によると、上記効果を奏する偏光イメージングフィルタ１を簡単に製造することができる。特に、通常のイメージングセンサに用いられる既存のカバーガラス３０に、偏光イメージングフィルタ１の機能を簡単に持たせることで、上記イメージングセンサを容易に偏光イメージングセンサＳに改造することができる。

また、フェムト秒レーザ２０のパラメータを調整するとともに、偏光子アレイ２を積層するという簡単な工程により、偏光イメージングフィルタ１の位相差を容易に所望の位相差にすることができる。

以下、上記実施の形態をより具体的に示した実施例に係る偏光イメージングフィルタ１について説明する。
まず、既存のＣＣＤカメラ（カバーガラス３０、受光モジュールＲおよび情報処理部Ｉを具備する）からカバーガラス３０を取り外し、このカバーガラス３０を上記実施の形態に係る製造装置２１〜２４に設置した。

そして、フェムト秒レーザ２０のパラメータを調整し、形成される円柱領域５の横断面直径が２μｍになるようにした。また、上記製造装置２１〜２４におけるミラー２３とレンズ２４との間に空間位相調整器（図示省略）を配置し、フェムト秒レーザ２０を複数本に分けてカバーガラス３０に到達させた。

その後、複数本のフェムト秒レーザ２０とカバーガラス３０とを相対移動させて、同時に複数本の円柱領域５を形成し、偏光イメージングフィルタ１を製造した。なお、この相対移動の速度は２ｍｍ／ｓｅｃとした。

この偏光子イメージングフィルタは、偏光子ユニット３が二次元で６４８行４８８列に配列してなるものとし、各偏光子ユニット３を７．４μｍ角の正方形とした。また、１つの偏光子ユニット３として、横断面直径が２μｍの円柱領域５を同一平面上で並列に隣接して形成した。

このように、本実施例に係る偏光イメージングフィルタ１およびその製造方法によると、上記実施の形態に係るものと同一の効果を奏する。
さらに、本実施例に係る製造方法によると、同時に複数本の円柱領域５を形成するので、偏光イメージングフィルタ１の製造時間を短縮することができた。

ところで、上記実施の形態および実施例では、各偏光子アレイ２において、図１２に示すように、行および列で隣り合う偏光子ユニット３の透過軸４が互いに４５°をなしている例について説明したが、図１３に示すように、３０°または６０°であってもよく、規則的であればよい。

また、上記実施の形態および実施例では、カバーガラス３０に偏光イメージングフィルタ１の機能を容易に持たせる例について説明したが、別途の新たなガラスに偏光イメージングフィルタ１の機能を容易に持たせるようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態および実施例では、偏光イメージングセンサＳに用いられる偏光イメージングフィルタ１について説明したが、偏光イメージングセンサＳに限られず、偏光メガネなど他の用途のものであってもよい。

また、上記実施の形態および実施例で説明した円柱領域５を形成する方法は一例に過ぎず、図１４に示すように、同一方向の平行線１１を有する部分ごとに円柱領域５を形成してもよい。

また、上記実施の形態および実施例では、円柱領域５をカバーガラス３０の幅方向に形成する例について説明したが、図１５に示すように、カバーガラス３０の厚み方向に形成してもよい。

また、上記実施の形態における図４では、同一の偏光子アレイ２を積層したものについて説明したが、図１６に示すように、層ごとに透過軸方向４の配列が異なる偏光子アレイ２にしてもよい。

また、上記実施の形態および実施例では、偏光子アレイ２の積層について詳細に説明しなかったが、図１７に示すように、平面視で異なる場所の偏光子アレイ２ごとに積層する数が異なるようにしてもよい。

Ｓ 偏光イメージングセンサ
Ｒ 受光モジュール
Ｉ 情報処理部
１ 偏光イメージングフィルタ
２ 偏光子アレイ
３ 偏光子ユニット
４ 透過軸
５ 円柱領域
１１ 高屈折率部
１２ 低屈折率部
２０ フェムト秒レーザ
２１ 出力器
２２ 直線偏光板
２３ ミラー
２４ レンズ
３０ カバーガラス

Claims (4)

1. 偏光子アレイを備えた偏光イメージングフィルタであって、
   上記偏光子アレイが、透過軸方向の異なる複数の偏光子ユニットを二次元に配列してなるものであり、
   上記偏光子アレイにおいて配列された複数の偏光子ユニットの透過軸方向が、規則的であり、
   上記偏光子ユニットが、高屈折率部および低屈折率部の周期構造を有し、
   上記周期構造が、レーザ光を透過する基材に酸素過剰および酸素欠陥で形成された屈折率変化領域であることを特徴とする偏光イメージングフィルタ。
2. レーザ光を透過する基材が、偏光イメージングセンサのカバーガラスであることを特徴とする請求項１に記載の偏光イメージングフィルタ。
3. 請求項１または２に記載の偏光イメージングフィルタの製造方法であって、
   レーザ光を透過する基材にフェムト秒レーザを照射することにより、当該フェムト秒レーザの集光位置に屈折率変化領域を形成する工程を具備することを特徴とする偏光イメージングフィルタの製造方法。
4. 偏光イメージングフィルタにおける所望の位相差に応じて、フェムト秒レーザのパラメータを調整するとともに、偏光子アレイを積層することを特徴とする請求項３に記載の偏光イメージングフィルタの製造方法。