JP6805555B2 - 偏光装置、反射光検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光装置と、この偏光装置を用いた反射光検出装置に関するものである。

近年、偏光子を用いた反射光検出装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。特許文献１に記載の反射光検出装置は、２つの偏光子を並べて、一方の偏光子を通して近赤外線領域の偏光光を照射し、観測している物体から反射した近赤外線領域の光をもう一方の偏光子を通して受光している。ここで使われている偏光子は高消光比（例えば、３０ｄＢ）とされているが、偏光度に換算すれば９９．８％である。

また、特許文献２に記載の反射光検出装置は、偏光軸の方向が異なる２つの偏光子を並べて、一方の偏光子から可視領域の偏光光を照射し、観測している物体から反射した可視領域の光をもう一方の偏光子を通して受光する仕組みが想定されている。ここで使われている偏光子は、５５０ｎｍにおける偏光度が９９．８％である。

偏光子を用いた反射光検出装置は、安全カーテンシステム（例えば、特許文献１）、光電スイッチ（例えば、特許文献２、特許文献３）、視線検出装置（例えば、特許文献４）、居眠り検出装置（例えば、特許文献５）、生体認証装置（例えば、特許文献２、特許文献６）等、用途は広い。
また、特許文献８には、赤外線を照明光として照射して眼球の画像を撮像する眼球撮像装置が開示されている。

ここで、偏光度を高くすれば当然、反射光検出装置のＳ／Ｎ比がよくなる。しかし、偏光度を９９．９％以上とすることは容易ではなく、例えば、可視光領域においては、誘電体層を用いて金属ワイヤの高さを高くする方法が提案されている（例えば、特許文献７）。しかし、凸状形状を維持したままで、誘電体層と金属ワイヤの高さを共に高くすることは製造上難しい。したがって、特許文献７に記載されているような偏光子を大量生産する場合において効率よく製造することができない場合があった。

ＵＳ２００９／００８７１９２号公報 特開２０１２−１１３２８０号公報 特開平７−２２０５９０号公報 特開平７−２８９５１８号公報 特開平１１−３４２７６５号公報 特開２００３−３３１２７０号公報 特開２００８−８３６５７号公報 特開２０１４−１５１０２５号公報

本発明の課題は、簡単な構成で高い偏光度を備えた偏光装置、及び、この偏光装置を備える反射光検出装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

第１の発明は、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させる第１の偏光子（１０Ａ）と、前記第１の偏光子（１０Ａ）に対して積層配置された状態で前記第１の偏光子（１０Ａ）との位置が相対的に移動しないように固定されており、前記第１の偏光子（１０Ａ）の偏光軸と同じ方向の偏光軸の方向に振動する光を透過させる第２の偏光子（１０Ｂ）と、を備える偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）である。

第２の発明は、第１の発明に記載の偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）において、前記第１の偏光子（１０Ａ）及び前記第２の偏光子（１０Ｂ）の少なくとも一方は、凸部上に設けられた凸部金属層（１２）と、凹部（１１）内に設けられた凹部金属層（１３）とを有した凹凸形状が連続して並んで形成されていること、を特徴とする偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）である。

第３の発明は、第２の発明に記載の偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）において、前記凸部金属層（１２）と前記凹部金属層（１３）とは、互いに繋がることなく間隔を開けて配置されていること、を特徴とする偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）である。

第４の発明は、第２の発明又は第３の発明に記載の偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）において、前記凸部金属層（１２）が入光側となるように配置されていること、を特徴とする偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）である。

第５の発明は、第２の発明から第４の発明までのいずれか１項に記載の偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）において、前記第１の偏光子（１０Ａ）及び前記第２の偏光子（１０Ｂ）の少なくとも一方は、前記凹凸形状を支持する基材層（１５）を備えており、前記基材層（１５）は、面内の一方向に延伸軸を有しており、前記延伸軸の方向が前記第１の偏光子（１０Ａ）及び前記第２の偏光子（１０Ｂ）の偏光軸の方向に対して、０度±１度以内、又は、９０度±１度以内、の角度を持って配置されていること、を特徴とする偏光装置（１，１−１，１−２，１−３）である。

第６の発明は、検出光を投光する投光部（２１）と、前記投光部（２１）から投光される検出光を偏光する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の偏光装置（１）により構成される投光側偏光装置（１−１）と、前記投光側偏光装置（１−１）により偏光された検出光が物体により反射された反射光を受光する受光部（２２）と、前記受光部（２２）が受光する反射光を前記受光部（２２）に到達する前の位置で偏光する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の偏光装置（１）により構成される受光側偏光装置（１−２，１−３）と、を備える反射光検出装置（１００，２００）である。

第７の発明は、第６の発明に記載の反射光検出装置（１００）において、前記投光側偏光装置（１−１）と前記受光側偏光装置（１−２）とは、偏光軸の向きが９０度の関係にあること、を特徴とする反射光検出装置（１００）である。

第８の発明は、第６の発明に記載の反射光検出装置（２００）において、前記投光側偏光装置（１−１）と前記受光側偏光装置（１−３）とは、偏光軸の向きが０度の関係にあること、を特徴とする反射光検出装置（２００）である。

本発明によれば、簡単な構成で高い偏光度を備えた偏光装置、及び、この偏光装置を備える反射光検出装置を提供することができる。

本発明による偏光装置１の第１実施形態を示す断面図である。 偏光装置１を分解して示した断面図である。 第１の偏光子１０Ａ（第２の偏光子１０Ｂ）の斜視図である。 第１の偏光子１０Ａの製造工程を示すフローチャートである。 第１の偏光子１０Ａの製造工程を示す図である。 第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の断面形状がエッチング処理により変化した状態を示す図である。 ロール版３０の製造工程を説明する図である。 板状版４０の製造工程を説明する図である。 板状版４０の他の製造工程を説明する図である。 第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを積層配置することによる偏光特性の変化を示すグラフである。 本発明の第２実施形態である反射光検出装置１００を示す図である。 本発明の第３実施形態である反射光検出装置２００を示す図である。 第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂの変形形態を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明による偏光装置１の第１実施形態を示す断面図である。
図２は、偏光装置１を分解して示した断面図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。

第１実施形態の偏光装置１は、第１の偏光子１０Ａと、第２の偏光子１０Ｂと、固定枠１８とを備えている。

第１の偏光子１０Ａは、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させる偏光子であって、本実施形態では、ワイヤーグリッド型偏光子を用いている。

第２の偏光子１０Ｂは、第１の偏光子１０Ａと同一の形態をしている偏光子である。第２の偏光子１０Ｂは、第１の偏光子１０Ａに対して積層配置された状態で第１の偏光子１０Ａとの位置が相対的に移動しないように固定されており、第１の偏光子１０Ａの偏光軸と同じ方向の偏光軸の方向に振動する光を透過させる。

固定枠１８は、例えば、金属、又は、樹脂成型品により構成され、スリット状に構成された溝部１８ａに第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂが挿入されて、これらを固定している。また、溝部１８ａに挿入された第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂは、不用意に脱落しないように、不図示の蓋部材により押さえられている。よって、第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂは、両者が積層配置された状態であって、両者の位置が相対的に移動しないように固定されている。また、第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂは、いずれも、同じ偏光軸の方向に振動する光を透過させるように配置されている。

このように、第１実施形態の偏光装置１は、第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂを固定枠１８により固定してひとつの偏光装置として構成したものである。このように第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂを積層配置したことによる効果については、後述する。

ここで、第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂについて、より具体的に説明する。なお、第２の偏光子１０Ｂは、第１の偏光子１０Ａと同一の形態をしている偏光子であるので、以下では、第１の偏光子１０Ａについて説明を行う。

図３は、第１の偏光子１０Ａ（第２の偏光子１０Ｂ）の斜視図である。
第１の偏光子１０Ａは、ワイヤーグリッド型偏光子であり、入射光のうち、透過軸方向と直交する方向に振動する光を反射するいわゆる反射型の偏光子である。すなわち、第１の偏光子１０Ａは、特定の偏光軸の方向（反射される光の振動方向と直交する方向）に振動する光を透過させる。
第１の偏光子１０Ａは、透過を制御する波長帯域で透明な透明材料により形成された賦型樹脂層１６を備えている。この賦型樹脂層１６の表面には、凹状溝１１が一定のピッチＰで繰り返して並べて配置されている。この凹状溝１１の延長方向と直交する方向への繰り返しの凹凸形状によって、賦型樹脂層１６の表面には、周期構造が設けられている。

第１の偏光子１０Ａは、凹状溝１１間の凸部の頂部に、金属材料が配置されており、これにより凹状溝１１に沿って延長する金属材料による第１の金属線状部（凸部金属層）１２が形成されている。また、凹状溝１１の底面部には、第１の金属線状部１２と同一の金属材料が配置されており、凹状溝１１に沿って延長する金属材料によって第２の金属線状部（凹部金属層）１３が形成されている。第１の偏光子１０Ａは、この第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の繰り返しピッチＰ（凹状溝１１の繰り返しピッチと同じ）が、この第１の偏光子１０Ａにより透過を制御する波長帯域の最短波長λｍｉｎ以下のピッチＰ（Ｐ≦λｍｉｎ）となっている。このように、第１の偏光子１０Ａは、凹状溝１１間の頂部に設けられた第１の金属線状部１２と、凹状溝１１の底面に設けられた第２の金属線状部１３とによる２層構造の金属線状部を備えており、偏光子として機能する。なお、本実施形態において、透過を制御する波長帯域としては、波長が８００ｎｍ以上、２５００ｎｍ以下の近赤外光領域を波長帯域としているが、例えば、波長が３８０ｎｍ以上、７８０ｎｍ以下の可視光域を波長帯域としてもよい。

ここで、この凹状溝１１の繰り返しによる凹凸形状は、凸部となる平坦な部位を間に挟んで、断面矩形形状の凹状溝１１が複数並んで作製される。よって、第１の偏光子１０Ａは、凸部の頂部及び凹部の底面部がそれぞれ平坦面に作製される。そして、この頂部及び底面部に一定の厚みＴ１及びＴ２となるように金属材料を配置して第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３が形成される。これにより第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３は、それぞれ凸部の頂部形状、凹部の底面部形状に対応して凸部の頂部側及び凹状溝１１の底面側が平坦面に形成される。しかし、凸部の頂部及び又は凹部の底面部は、例えば、断面形状を円弧形状等に形成してもよく、種々の形状を広く適用することができる。また、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３は、凸部の頂部形状、凹部の底面部形状に応じた種々の形状を適用することができる。さらに、これに対応して第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３は、凸部の頂部側とは逆側、凹部の底面部側とは逆側についても、種々の形状を適用することができる。

第１の偏光子１０Ａは、透明フィルム材を素材とする基材（基材層）１５に、透明材料を素材とする賦型樹脂層１６が支持されて設けられており、この賦型樹脂層１６の賦型処理により凹状溝１１が並んで配置された周期構造が形成される。またこの周期構造が作製された微細な凹凸面上に、蒸着、又は、スパッタリング、又は、電界メッキ、又は、無電解メッキ等により金属層が作製されて第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３が作製される。

ここで、この基材１５には、樹脂材料を面内の一方向に延伸して作製される透明フィルム材が用いられており、光学的に異方性を備えている。すなわち、基材１５に用いられる透明フィルム材は、樹脂材料の延伸による光学異方性の発現により、延伸方向の屈折率が延伸方向と直交する方向に比して増大した又は減少した（すなわち延伸方向（延伸軸方向）が遅相軸方向である又は延伸方向（延伸軸方向）に直交する方向が遅相軸方向である）状態にある。
なお、このような延伸方向（延伸軸方向）が遅相軸方向である樹脂材料は、正の複屈折性を示す樹脂材料であり、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）樹脂等である。また、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）フィルム、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルム、ポリイミドフィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）が挙げられる。また、延伸方向（延伸軸方向）に直交する方向が遅相軸方向である樹脂材料は、負の複屈折性を示す樹脂材料であり、例えばＰＳ（ポリスチレン）樹脂等である。

第１の偏光子１０Ａは、この基材１５の遅相軸方向に対して、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の延長方向が平行となるように、すなわち、基材１５の延伸軸の方向が第１の偏光子１０Ａの偏光軸の方向に対して０度の関係を持って配置されている。
このように設定すれば、基材１５においては、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３で反射する偏光成分に対して面内方向の屈折率が最も大きい向きであることにより、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３で反射する偏光成分を、最も効率よく反射する向きに基材１５が配置されることになる。またこれにより第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３で透過する偏光成分に対しては、界面反射が最も小さくなる向きに基材１５が配置されることになり、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３を透過する偏光成分を最も効率よく透過する向きに基材１５が配置されることになる。

なお、基材１５の延伸軸の方向は、第１の偏光子１０Ａの偏光軸の方向に対して９０度の関係を持って配置されていてもよい。この９０度の関係としても、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３を透過する偏光成分に対して偏光作用を及ぼさないからである。
また、上述した基材１５の延伸軸の方向と第１の偏光子１０Ａの偏光軸の方向との関係は、０度±１度以内、又は、９０度±１度以内、の角度を持って配置されていれば、第１の偏光子１０Ａを透過した偏光成分に対して、基材１５が偏光作用を及ぼすことによる悪影響を無視できるレベルに抑えることができる。なお、上述の０度及び９０度に設けた±１度の範囲を超えてしまうと、急激に偏光状態が乱れるので、上記範囲内に納めることが望ましい。

賦型樹脂層１６は、賦型処理可能な各種の硬化性樹脂を用いることができるが、本実施形態では、紫外線硬化性樹脂を用いている。なお、基材１５を加熱して軟化させた状態で賦型用金型に押圧して賦型処理してもよく、この場合、賦型樹脂層１６は、基材１５により構成されることになる。

第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３に用いる金属材料は、例えば各種の導体に係る金属、合金、金属化合物等を広く適用することができるが、アルミニウム、ニッケル、クロム、銀、のいずれかの金属、又は、これらいずれかの金属を含む合金、又は、これらいずれかの金属の化合物を用いることが望ましい。なお、透過を制限する電磁波（光）を効率よく反射する観点からは、アルミニウム、ニッケル、銀等の反射率の高い金属、又は、これら金属の合金、又は、これら金属の化合物を用いることが望ましく、赤外光や可視光に対しては、特にアルミニウムが好ましい。またこれとは逆に、透過を制限する電磁波の反射を抑圧する観点からは、クロム等の反射率の低い金属、又は、これら金属の合金、又は、これら金属の化合物を用いることが望ましい。

第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３は、複数の層構造となるように作製してもよい。このような層構造により作製することにより、例えば第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の上下から入射する入射光に対して特性を異ならせ、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の両面の色合いを異ならせたりすることができる。

なお、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の作製には、蒸着、又は、スパッタリングを用いることができ、さらに、化学気相成長、原子層堆積法等を用いてもよい。

以上のような構造の第１の偏光子１０Ａ（第２の偏光子１０Ｂ）は、図３中のＰ＝１００ｎｍ、Ｌ＝５０ｎｍ、Ｓ＝５０ｎｍ、Ｔ１＝１００ｎｍ、Ｔ２＝８０ｎｍ、Ｄ＝１２０ｎｍの寸法となるようにして、作製された。

図１に戻って、上述した構成の第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂは、いずれも、第１の金属線状部１２が入光側となるように配置されている。図１中では、上方が入光側である。仮に、入光側を図１中の下方としてしまうと、入射光が第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３に到達する前に賦型樹脂層１６に入光し、賦型樹脂層１６の屈折率の影響を受けることから、偏光特性の劣化が生じ、所望の偏光特性を得られない場合があるからである。

次に、第１の偏光子１０Ａ（第２の偏光子１０Ｂ）の製造工程について説明する。
図４は、第１の偏光子１０Ａの製造工程を示すフローチャートである。
図５は、第１の偏光子１０Ａの製造工程を示す図である。
この製造工程では、ロールに巻き取った長尺透明フィルム材から基材１５が提供される。この製造工程は、ロールから基材１５を引き出して搬送しながら、凹凸形状作製工程ステップ（以下、単にＳ）２により、基材１５の表面に凹凸形状を作製する。

より具体的には、このＳ２の凹凸形状作製工程では、図５（Ａ）に示すように、始めに、基材１５に紫外線硬化性樹脂の塗工液を塗工した後、周側面に微細凹凸形状が作製されている賦型用金型であるロール版に基材１５を押圧して搬送しながら、紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂を硬化させる。その後、硬化した紫外線硬化性樹脂を基材１５と一体にロール版より剥離する。このように、この工程では、図５（Ｂ）に示すように、ロール版の周側面に形成された微細凹凸形状を転写して、基材１５の表面に、凹状溝１１の繰り返しによる凹凸形状を作製する。本実施形態では、円周方向に延長する向きに凸条が作製されたロール版３０を使用して、基材１５の長手方向に延長する凹状溝１１を作製する。よって、この基材１５の遅相軸方向に対して、凹状溝１１の延長方向が平行となり、基材１５の遅相軸方向に対して、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の延長方向が平行となるように形成される。

続いて、金属線状部作製工程Ｓ３において、蒸着、又は、スパッタリング等により、図５（Ｃ）に示すように、凹状溝１１が作製された凹凸形状面の上面（図５中における上面）の全面に、金属材料を堆積させる。ここで、このように凹状溝１１が作製された凹凸形状面に金属材料を堆積させる場合、この凹凸形状の凹状溝１１間である頂部では、到来する金属材料が順次堆積して第１の金属線状部１２が形成される。これに対して凹状溝１１に到来する金属材料は、凹状溝１１に侵入して底面に堆積し、その結果、第２の金属線状部１３が形成される。このようにして、本実施形態では、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３を作製する。

上述のようにして金属材料を堆積して第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３を作製した後、エッチング工程Ｓ４により隣接する第１の金属線状部１２間の空隙幅Ｓを拡大する。

上述したように蒸着、又は、スパッタリング等により金属材料を堆積する場合、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の間の、凹状溝１１の壁面にも金属材料が付着することもあるが、この壁面に付着する金属材料は、極めて少量であって厚みが薄く、これにより金属材料層として機能することなく、第１の金属線状部１２と第２の金属線状部１３とは、互いに繋がることなく間隔を開けて配置されている。よって、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３は、幅方向について、隣接する第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３との間で絶縁性が担保され、第１の偏光子１０Ａにおいては、偏光面による透過率の選択性が担保される。

しかし、例えば、蒸着により金属材料を堆積させる場合には、図５（Ｄ）に示すように、第１の金属線状部１２において、厚み方向だけでなく、幅方向にも金属材料が成長し、その結果、第１の金属線状部１２間の空隙幅Ｓが極端に低下するおそれがある。このように空隙幅Ｓが極端に低下すると、第１の金属線状部１２おける開口率（第１の金属線状部１２の繰り返し方向に係る空隙幅Ｓの占める割合）が低下し、その結果、透過率が低下することになる。

そこで、本実施形態では、エッチング液を使用したエッチングにより開口率を増大させるエッチング工程（Ｓ４）を行う。
なおエッチング処理では、第１の金属線状部１２の厚みＴも減少することになるが、この厚みＴの減少に比べて空隙幅Ｓをより多く広げることができる。しかし、エッチング時間が余りに長いと、第２の金属線状部１３の厚みが薄くなって光学特性が劣化し、特に吸収軸方向の反射率Ｒｓが急激に低下する。一方、余りにエッチング時間が短いと、透過軸方向の透過率Ｔｐが低下する。また、エッチングの進行は、エッチング液の濃度や液温によっても左右される。したがって、エッチングの条件は、エッチング液の濃度、及び、エッチング液の温度、さらに、エッチング時間に関して、適切な条件を設定して行うとよい。

なお、上述したウェットエッチングに代えて、いわゆるドライエッチングにより空隙幅Ｓを広げるようにしてもよい。また、実用上充分に空隙幅Ｓが確保されている場合には、エッチング工程を省略してもよい。なお、このエッチング工程により、凹状溝１１の壁面に付着した金属材料も全部又は一部が除去され、これにより第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３間の絶縁性を向上して偏光特性を向上することができる。

図６は、第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３の断面形状がエッチング処理により変化した状態を示す図である。
エッチング処理を行ったことにより、図６に示すように、空隙幅Ｓを広げることができ、また、第１の金属線状部１２と第２の金属線状部１３との間が互いに繋がることなく、確実に間隔を開けることができる。これにより、偏光効率の向上が期待できる。

このようにして第１の金属線状部１２及び第２の金属線状部１３を作製すると、この製造工程の最終工程で、例えば、長尺の第１の偏光子１０Ａをロールに巻き取って偏光子巻取体が作製される。そして、この偏光子巻取体が続く処理工程に搬送されて切断処理が実行される。

所定のサイズに切断された第１の偏光子１０Ａ、及び、第２の偏光子１０Ｂは、固定枠１８に固定されて、偏光装置１が完成する。

ここで、第１の偏光子１０Ａの製造工程中の凹凸形状作製工程Ｓ２において用いられるロール版３０について説明する。
図７は、ロール版３０の製造工程を説明する図である。
ロール版３０は、周側面に微細凹凸形状が作製された賦型用金型であり、凹状溝１１に対応する凸条である微細凹凸形状が周側面に形成されている。この実施形態において、この凸条は、円周方向に延長するように、凹状溝１１の溝幅に対応する幅に形成されている。そして、このロール版３０を用いて賦型処理を行い、基材１５の長手方向に延長する凹状溝１１が作製される。

ロール版３０は、切削加工が容易な金属材料を素材とする円筒形状又は円柱形状により母材３１が形成されている。本実施形態では、銅のパイプ材が母材３１に用いられている。ロール版３０の製造工程は、先ず、平滑化工程において、バイト３２を使用した母材３１の周側面の切削処理により母材３１の周側面を平滑化した後、電解溶出作用と、砥粒による擦過作用の複合による電解複合研磨法により母材３１の周側面を超鏡面化する。

続いて、ロール版３０の製造工程は、切削工程において、母材３１を切削装置に装着した後、バイト３２の先端を母材３１の周側面に押し当て、この状態で矢印Ｂにより示すように母材３１を回転させながら、矢印Ｃにより示すようにバイト３２を母材３１の管軸に沿った方向に移動させ、これにより母材３１の周側面をらせん状に切削加工する。このようにして、母材３１は、その周側面に、円周方向に延長する断面が矩形形状に形成され、凹状溝１１に対応する凸条が作製される。なお、バイト３２は、同時並列的に複数の凹状溝を作製可能とするために、先端が櫛歯状に形成されており、切削工程では、ロール版３０の作製に要する時間を短縮することができる。このような微細な櫛歯形状によるバイト３２の作製方法は、特に限定されないが、一般にこれらを達成する微細精密加工法として知られる高エネルギ線加工やリソグラフィ加工、化学的エッチング、又は、精密切削法等を適宜選択してもよいし、また、これらを自由に組み合わせて作製してもよい。

なお、ロール版３０に形成される凸条は、らせん状に形成されているが、非常に微細なピッチ、かつ、微小な送り量で形成されているので、賦型樹脂層１６の表面に賦型される凹状溝１１は、直線状に形成されていると見なすことができる。

また、第１の偏光子１０Ａの製造工程中の凹凸形状作製工程Ｓ２において、上述のロール版３０を用いずに、板状版を用いてもよい。
図８は、板状版４０の製造工程を説明する図である。
板状版４０の製造工程は、基板４１の上に微細凹凸形状を形成するための材料層４２Ａを形成し、さらにその上にレジスト層（４３Ａ，４４Ａ）を形成する工程と、レジスト層（４３Ａ，４４Ａ）を加工して、微細凹凸形状に対応したレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをエッチングマスクに用いて材料層４２Ａをエッチング加工する工程と、を備えるものである。

図８に示す例では、図８（ａ）に示すように、まず、基板４１の上に、微細凹凸形状を形成するための材料層４２Ａと、ハードマスク材料層４３Ａと、レジスト層４４Ａとを、順次形成した積層体を準備する。
次に、電子線等を照射し、現像等を施して、微細凹凸形状に対応したレジストパターン４４Ｂを形成する（図８（ｂ））。
次に、レジストパターン４４Ｂをエッチングマスクに用いてハードマスク材料層４３Ａをエッチング加工して、ハードマスクパターン４３Ｂを形成する（図８（ｃ））。例えば、ハードマスク材料層４３Ａの材料にクロムを用いた場合には、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスクパターン４３Ｂを形成することができる。
次に、レジストパターン４４Ｂ及びハードマスクパターン４３Ｂをエッチングマスクに用いて、材料層４２Ａをエッチング加工して、微細凹凸形状４２Ｂを形成する（図８（ｄ））。例えば、材料層４２Ａの材料にモリブデンシリサイドを用いた場合には、ＳＦ６ガスを用いたドライエッチングにより、微細凹凸形状４２Ｂを形成することができる。なお、材料層４２Ａの材料は、モリブデンシリサイドに限るものではない。例えば、材料層４２Ａの材料は、クオーツ（ＳｉＯ_２、合成石英）板であってもよいし、通常のガラス板や金属板等、型として用いることができるものであればよい。
最後に、レジストパターン４４Ｂ及びハードマスクパターン４３Ｂを除去し、基板４１の上に、微細凹凸形状４２Ｂが形成された板状版４０を得る（図８（ｅ））。

図９は、板状版４０の他の製造工程を説明する図である。
図９に示すように、先に説明した図８の製造工程から、ハードマスク材料層４３Ａ及びハードマスクパターン４３Ｂを省略してもよい。図９の製造工程は、ハードマスク材料層４３Ａ及びハードマスクパターン４３Ｂを省略した他は、上記図８の場合と同じなので、詳細な説明は、省略する。

本実施形態の偏光装置１は、上述の第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを、両者の偏光軸が一致するようにして積層配置している。２つの偏光子を積層配置したことにより、本実施形態の偏光装置１は、非常に優れた偏光特性を獲得している。
図１０は、第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを積層配置することによる偏光特性の変化を示すグラフである。
図１０中の曲線は、以下の特性を示している。
１０ＡＴｐ：第１の偏光子１０ＡにおけるＰ偏光の透過率
１０ＢＴｐ：第２の偏光子１０ＢにおけるＰ偏光の透過率
１Ｔｐ：第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを２枚重ねた偏光装置１におけるＰ偏光の透過率
１０ＡＴｓ：第１の偏光子１０ＡにおけるＳ偏光の透過率
１０ＢＴｓ：第２の偏光子１０ＢにおけるＳ偏光の透過率
１Ｔｓ：第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを２枚重ねた偏光装置１におけるＳ偏光の透過率

図１０に示したように、第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを２枚重ねた偏光装置１におけるＰ偏光の透過率は、第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０ＢにおけるＰ偏光の透過率よりも低下してしまっている。しかし、第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを２枚重ねた偏光装置１におけるＳ偏光の透過率は、非常に小さな値になっている。波長９４０ｎｍの光に関して着目すると、Ｐ偏光の透過率は、
１０ＡＴｐ（波長９４０ｎｍ）＝８６．９０％
１０ＢＴｐ（波長９４０ｎｍ）＝８６．８８％
１Ｔｐ（波長９４０ｎｍ）＝７６．３９％
となっている。
一方、Ｓ偏光の透過率は、
１０ＡＴｓ（波長９４０ｎｍ）＝０．０９８％
１０ＢＴｓ（波長９４０ｎｍ）＝０．１１０％
１Ｔｓ（波長９４０ｎｍ）＝０．００９％
となり、２枚の偏光子を重ねることにより、Ｓ偏光の透過率を飛躍的に小さな値に抑えることができている。このような低い透過率は、単一の偏光子だけでは容易に到達できない値である。

以上説明したように、第１実施形態の偏光装置１は、第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを、両者の偏光軸を揃えて２枚重ねて固定している。したがって、偏光装置１は、上述の例では、特にＳ偏光の透過率を非常に低い値にすることができる。すなわち、変更装置１は、特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させ、この特定の偏光軸と直交する方向に振動する光の透過率を、極めて小さな値に抑え込むことができる。また、偏光装置１は、第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとが相対的に移動しないように固定されているので、優れた偏光特性を安定して得ることができる。

（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態である反射光検出装置１００を示す図である。
反射光検出装置１００は、自動車の運転席前方に設けられて、運転者の目に赤外光を照射して、運転者の目により反射して戻って来た反射光を受光して、運転者の瞳孔の位置や動きを取得するための装置として用いられる。ここで、単純に赤外光を照射するだけでは、例えば、運転者が眼鏡をかけていた場合には、眼鏡の表面からの反射光も受光部に到達してしまう。この眼鏡表面からの反射光は、受光部から見て運転者の瞳孔の位置と重なる位置に生じる可能性が高く、その場合、瞳孔を正確に抽出することができなくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、第１実施形態における偏光装置１を投光側偏光装置１−１及び受光側偏光装置１−２として、反射光検出装置１００に２つ用いて、眼鏡表面からの不要な反射光を低減している。
反射光検出装置１００は、投光部２１と、投光側偏光装置１−１と、受光部２２と、受光側偏光装置１−２とを備えている。

投光部２１は、運転者の目の位置に向けて検出光を投光する。ここで、投光部２１が投光する検出光は、近赤外光である。赤外光であれば、運転者が視認できず、運転操作に支障がない。

投光側偏光装置１−１は、投光部２１から投光される検出光を偏光する偏光装置であり、第１実施形態に示した偏光装置１と同じものが用いられている。なお、図１１では、固定枠１８については、省略して示している。また、図１１において、投光側偏光装置１−１の偏光軸の方向を矢印で示している。

受光部２２は、投光側偏光装置１−１により偏光された検出光が物体、すなわち運転者の目と、運転者が眼鏡をかけている場合には、さらに眼鏡の表面とにより反射された反射光を受光する。より具体的には、受光部２２は、ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子により構成されており、運転者の目周辺の画像を撮影する。なお、受光部２２が受光して取得した情報（撮影した画像上情報）は、不図示の画像処理部へ送られ、運転者の瞳孔を抽出して、居眠り防止処理等に用いられる。

受光側偏光装置１−２は、受光部２２が受光する反射光を受光部２２に到達する前の位置で偏光する偏光装置であり、第１実施形態に示した偏光装置１と同じものが用いられている。図１１において、受光側偏光装置１−２の偏光軸の方向についても、矢印で示している。図１１中の矢印で示したように、投光側偏光装置１−１と受光側偏光装置１−２とは、偏光軸の向きが９０度の関係にある。すなわち、投光側偏光装置１−１及び受光側偏光装置１−２を、それぞれ１つの偏光子とみなすと、両者はクロスニコルの関係にある。

次に、本実施形態の反射光検出装置１００の検出光が投光側偏光装置１−１及び受光側偏光装置１−２によりどのような作用を受けるかについて説明する。

投光部２１から投光される検出光としての赤外光には、様々な振動方向の光が含まれているが、ここでは、理解を容易にするために、Ｓ偏光とＰ偏光とが投光部２１から投光されるものとして、図１１では示している。投光部２１から投光されたＳ偏光とＰ偏光とは、投光側偏光装置１−１に到達する。ここで、投光側偏光装置１−１は、Ｓ偏光の透過率が高く、Ｐ偏光の透過率が低くなる向きに配置されているものとする。したがって、投光側偏光装置１−１を通過した赤外光は、その殆どがＳ偏光成分となる。

投光側偏光装置１−１を通過したＳ偏光成分が大部分である赤外光は、眼鏡Ｇがある場合には、眼鏡Ｇの表面でその一部が反射される。眼鏡Ｇの表面は、平滑な面であるので、眼鏡Ｇの表面で反射された赤外光の偏光状態には、変化がなく、Ｓ偏光の反射光として、受光部２２の前にある受光側偏光装置１−２へと向かう。

一方、眼鏡Ｇがあっても、眼鏡Ｇは、赤外光の多くを透過させるので、投光側偏光装置１−１を通過したＳ偏光成分が大部分である赤外光は、運転者の目Ｅに到達する。運転者の目Ｅは、赤外光を拡散反射するので、Ｓ偏光で目Ｅに到達した赤外光の偏光状態が解消されて、Ｐ偏光とＳ偏光を含む光となり、さらに眼鏡Ｇを通過して受光側偏光装置１−２へと向かう。

受光側偏光装置１−２へは、上述した様に、眼鏡Ｇの表面で反射されたＳ偏光の反射光と、目Ｅで反射されてＰ偏光とＳ偏光とを含む反射光との、２種類の反射光が、到達する。ここで、受光側偏光装置１−２は、投光側偏光装置１−１に対してクロスニコルの関係に配置されているので、投光側偏光装置１−１が透過可能な偏光成分を遮る作用がある。図１１の例では、受光側偏光装置１−２は、Ｓ偏光を遮り、Ｐ偏光を透過させる。したがって、受光側偏光装置１−２は、眼鏡Ｇの表面で反射されたＳ偏光の反射光と、目Ｅで反射された反射光のうちＳ偏光の成分とを遮る。しかし、目Ｅで反射された反射光のうちＰ偏光の成分については、受光側偏光装置１−２を通過することができ、受光部２２へと到達する。

よって、眼鏡Ｇの表面で反射されたＳ偏光の反射光は、その殆どが受光側偏光装置１−２に遮られて受光部２２には到達しない。このような構成によって、本実施形態の反射光検出装置１００は、眼鏡Ｇの表面での不要な反射光を低減し、本来観察したい運転者の目Ｅからの反射光を観察可能としている。

ここで、眼鏡Ｇの表面で反射されたＳ偏光の反射光は、その殆どが受光側偏光装置１−２に遮られて受光部２２には到達しないと説明したが、眼鏡Ｇの表面で反射されたＳ偏光の反射光の全てを遮断できるものではない。すなわち、第１実施形態で説明したように、偏光子には、Ｓ偏光及びＰ偏光のそれぞれを透過させる透過率があり、透過させない偏光成分の透過率は、０％ではない。一方の偏光成分の透過率が１００％であり、それに直交する方向の偏光成分の透過率が０％である偏光子を用いることができれば、それは理想的な状態であって、完全に眼鏡Ｇの表面での不要な反射光を除去可能である。しかし、実際には、不要な偏光成分を完全に除去できる偏光子は、容易には作製することができない。

そこで、本実施形態では、単なる偏光子を用いずに、第１の偏光子１０Ａと第２の偏光子１０Ｂとを２枚重ねた偏光装置１を、投光側偏光装置１−１と受光側偏光装置１−２とに用いている。偏光装置１（投光側偏光装置１−１，受光側偏光装置１−２）は、第１実施形態で説明したように、透過させたくない偏光成分の透過率が、０．００９％と、極めて低い値となっている。したがって、透過させたくない偏光成分を殆ど遮断することができ、理想的な状態に近づけることが可能である。
したがって、本実施形態の反射光検出装置１００は、眼鏡Ｇの表面での不要な反射光を無視できる程度にまで低減することができ、本来観察したい運転者の目Ｅからの反射光を正確に観察可能である。しかも、偏光装置１（投光側偏光装置１−１，受光側偏光装置１−２）は、作製及び入手が比較的容易な偏光子を積層配置したものであり、構成が容易であって、安価に実現可能である。

（第３実施形態）
図１２は、本発明の第３実施形態である反射光検出装置２００を示す図である。
第３実施形態の反射光検出装置２００は、受光側偏光装置１−３の偏光軸の配置方向が、第１実施形態の受光側偏光装置１−２と異なる点と、利用状況が異なる他は、第２実施形態と同様である。よって、前述した第２実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第２実施形態の反射光検出装置２００は、運転者が偏光サングラスＳＧをかけている場合に好適な形態であり、偏光サングラスＳＧを運転者がかけていても、運転者の瞳孔を適切に観察可能とする形態である。
反射光検出装置２００は、投光部２１と、投光側偏光装置１−１と、受光部２２と、受光側偏光装置１−３とを備えている。

受光側偏光装置１−３は、受光部２２が受光する反射光を受光部２２に到達する前の位置で偏光する偏光装置であり、第１実施形態に示した偏光装置１と同じものが用いられている。図１２において、受光側偏光装置１−３の偏光軸の方向についても、矢印で示している。図１２中の矢印で示したように、投光側偏光装置１−１と受光側偏光装置１−３とは、偏光軸の向きが０度の関係にある。すなわち、投光側偏光装置１−１及び受光側偏光装置１−３を、それぞれ１つの偏光子とみなすと、両者はパラレルニコルの関係にある。
なお、偏光サングラスＳＧの偏光軸の方向は、投光側偏光装置１−１及び受光側偏光装置１−３の偏光軸の方向と一致している。

次に、本実施形態の反射光検出装置２００の検出光が投光側偏光装置１−１及び受光側偏光装置１−３によりどのような作用を受けるかについて説明する。

投光部２１から投光されたＳ偏光とＰ偏光とは、投光側偏光装置１−１に到達する。ここで、投光側偏光装置１−１は、Ｓ偏光の透過率が高く、Ｐ偏光の透過率が低くなる向きに配置されているものとする。したがって、投光側偏光装置１−１を通過した赤外光は、その殆どがＳ偏光成分となる。

投光側偏光装置１−１を通過したＳ偏光成分が大部分である赤外光は、偏光サングラスＳＧがある場合には、偏光サングラスＳＧがＳ偏光を透過させる偏光子であるので、そのまま偏光サングラスＳＧを通過する。

偏光サングラスＳＧを通過した赤外光は、運転者の目Ｅに到達する。運転者の目Ｅは、赤外光を拡散反射するので、Ｓ偏光で目Ｅに到達した赤外光の偏光状態が解消されて、Ｐ偏光とＳ偏光を含む光となり、偏光サングラスＳＧへと向かう。

運転者の目Ｅにより反射されて偏光サングラスＳＧへ到達した赤外光は、偏光サングラスＳＧによってＰ偏光成分が遮断されて、Ｓ偏光成分のみが偏光サングラスＳＧを通過して受光側偏光装置１−３へと向かう。

受光側偏光装置１−３へは、上述した様に、目Ｅで反射されて偏光サングラスＳＧを通過したＳ偏光の反射光のみが到達する。ここで、受光側偏光装置１−３は、投光側偏光装置１−１に対してパラレルニコルの関係に配置されているので、投光側偏光装置１−１と同じ偏光成分を透過させる。図１２の例では、受光側偏光装置１−３は、Ｓ偏光を透過させ、Ｐ偏光を遮る。したがって、受光側偏光装置１−３は、目Ｅで反射された反射光のうちＳ偏光の成分を透過させるので、目Ｅで反射された反射光のうちＳ偏光の成分は、受光部２２へと到達する。

よって、本実施形態によれば、偏光サングラスＳＧを運転者が装着していた場合であっても、適切に運転者の瞳孔を観察できる。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。

（１）各実施形態において、偏光装置１は、固定枠１８により第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂを固定している例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂの間に接着層を設けて、両者を固定してもよい。

（２）第２実施形態及び第３実施形態において、反射光検出装置は、運転者の目を観察する用途に用いられる例を挙げて説明した。これに限らず、反射光検出装置は、運転以外の状況下で人の目を観察するものであってもよいし、人の目に限らず、他の物体からの反射光を検出する装置であってもよい。

（３）各実施形態において、偏光装置１は、２枚の偏光子を積層配置した例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、３枚以上の偏光子を積層配置してもよい。

（４）図１３は、第１の偏光子１０Ａ及び第２の偏光子１０Ｂの変形形態を示す図である。
各実施形態において、断面が矩形形状の凹状溝を作製する例を挙げて説明した。これに限らず例えば、図１３（Ａ）に示すように、対向する壁面が先細りのテーパ面である断面形状が楔形形状となっている凹状溝としてもよい。また、図１３（Ｂ）に示すように、全体が波形の形状となっている凹凸面形状の凹状溝としてもよく、適宜形状を変更可能である。

１ 偏光装置
１−１ 投光側偏光装置
１−２，１−３ 受光側偏光装置
１０Ａ 第１の偏光子
１０Ｂ 第２の偏光子
１１ 凹状溝
１２ 第１の金属線状部
１３ 第２の金属線状部
１５ 基材
１６ 賦型樹脂層
１７ 密着層
１８ 固定枠
１８ａ 溝部
２１ 投光部
２２ 受光部
３０ ロール版
３１ 母材
３２ バイト
４０ 板状版
１００ 反射光検出装置
２００ 反射光検出装置
Ｅ 目
Ｇ 眼鏡

Claims (5)

1. 特定の偏光軸の方向に振動する光を透過させ透過軸方向と直交する方向に振動する光を反射する反射型の第１の偏光子と、
   前記第１の偏光子に対して積層配置された状態で前記第１の偏光子との位置が相対的に移動しないように固定されており、前記第１の偏光子の偏光軸と同じ方向の偏光軸の方向に振動する光を透過させ透過軸方向と直交する方向に振動する光を反射する反射型の第２の偏光子と、
   を備え、
   前記第１の偏光子及び前記第２の偏光子の少なくとも一方は、凸部上に設けられた凸部金属層と、凹部内に設けられた凹部金属層とを有した凹凸形状が連続して並んで形成されており、
   前記凸部金属層と前記凹部金属層とは、互いに繋がることなく間隔を開けて配置されており、
   前記凸部金属層が入光側となるように配置されている偏光装置。
2. 請求項１に記載の偏光装置において、
   前記第１の偏光子及び前記第２の偏光子の少なくとも一方は、前記凹凸形状を支持する基材層を備えており、
   前記基材層は、面内の一方向に延伸軸を有しており、前記延伸軸の方向が前記第１の偏光子及び前記第２の偏光子の偏光軸の方向に対して、０度±１度以内、又は、９０度±１度以内、の角度を持って配置されていること、
   を特徴とする偏光装置。
3. 検出光を投光する投光部と、
   前記投光部から投光される検出光を偏光する請求項１又は請求項２に記載の偏光装置により構成される投光側偏光装置と、
   前記投光側偏光装置により偏光された検出光が物体により反射された反射光を受光する受光部と、
   前記受光部が受光する反射光を前記受光部に到達する前の位置で偏光する請求項１又は請求項２に記載の偏光装置により構成される受光側偏光装置と、
   を備える反射光検出装置。
4. 請求項３に記載の反射光検出装置において、前記投光側偏光装置と前記受光側偏光装置とは、偏光軸の向きが９０度の関係にあること、
   を特徴とする反射光検出装置。
5. 請求項３に記載の反射光検出装置において、前記投光側偏光装置と前記受光側偏光装置とは、偏光軸の向きが０度の関係にあること、
   を特徴とする反射光検出装置。

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