JP7440845B2 - polarization imaging device - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 平成30(2018)年6月21日発行の第43回光学シンポジウム 講演予稿集 15「液晶偏光回折格子を用いた偏光イメージングシステム」 平成30(2018)年10月12日発行のApplied Optics Vol.57,No.30,pp.8870-8875Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act 43rd Optical Symposium Lecture Proceedings Published June 21, 2018 15 “Polarization Imaging System Using Liquid Crystal Polarization Diffraction Grating” October 2018 Applied Optics Vol., published on the 12th. 57, No. 30, pp. 8870-8875

本発明は、異方性回折格子を具備する偏光撮像装置、特に光学異方性が周期的に変調された異方性回折格子を具備する偏光撮像装置に関する。 The present invention relates to a polarization imaging device equipped with an anisotropic diffraction grating, and particularly to a polarization imaging device equipped with an anisotropic diffraction grating whose optical anisotropy is periodically modulated.

偏光状態を計測する技術は古くから様々な手法が報告されている。
最も代表的な偏光計測の手法は、回転する偏光子及び波長板を利用する回転検光子法と回転移相子法である。これらの手法では、偏光素子を回転させながら入射光の偏光状態に応じた光強度の時間波形を観測する。さらに得られた時間波形をフーリエ解析し、ストークスパラメータの情報を復元する。この手法は研究の歴史が長く、様々な誤差低減が施されており測定精度が高いことが特徴である。しかし一方で、時間的に偏光素子を回転させながら複数回に分けてストークスパラメータの復元に必要な情報を取得するため、時間的に偏光状態が変化するような被測定物には不向きな手法である。偏光計測を医療装置やリモートセンシング等へと応用することを考えると、動的な物体の偏光状態の測定の必要性は極めて高く、スナップショットでの偏光空間分布計測が求められる。
Various techniques for measuring the state of polarization have been reported for a long time.
The most typical polarization measurement methods are the rotating analyzer method and the rotating retarder method, which use rotating polarizers and wave plates. In these methods, the temporal waveform of light intensity according to the polarization state of incident light is observed while rotating a polarizing element. Furthermore, the obtained time waveform is subjected to Fourier analysis to restore Stokes parameter information. This method has a long history of research, and is characterized by high measurement accuracy as it has been subjected to various error reductions. However, on the other hand, since the information necessary to restore the Stokes parameters is acquired in multiple steps while rotating the polarizing element over time, this method is not suitable for objects to be measured whose polarization state changes over time. be. Considering the application of polarization measurement to medical devices, remote sensing, etc., it is extremely necessary to measure the polarization state of dynamic objects, and measurement of polarization spatial distribution in snapshots is required.

スナップショットでの偏光空間分布計測を可能にする偏光カメラとしての偏光計測法には、本発明の以前に先行例がいくつか存在する。
その一例は、光受光素子アレイ上に波長板ないし偏光子をその光学軸方位を4方位に分けたものを分布させ、4画素あたりで回転検光子法ないし回転移相子法に相当する計測を担わせるというものである(非特許文献1又は2)。本手法では、偏光素子を回転させるための機械的稼動部が不要であり、さらに一度の画像取得でストークスパラメータの取得に必要な情報が得られるので、静的且つスナップショットでのイメージング偏光計測が可能となる。しかしながら、光受光素子のアレイと偏光素子のアレイの位置を正確に合わせる必要があり、作製が容易ではない。また、偏光素子アレイの境界部で生じる位相差の不連続性により、測定上好ましくない回折光が生じるおそれもある。
Prior to the present invention, there are several prior examples of a polarization measurement method using a polarization camera that makes it possible to measure the spatial distribution of polarization in a snapshot.
One example is to distribute wavelength plates or polarizers with their optical axes divided into four directions on a light receiving element array, and perform measurements equivalent to the rotating analyzer method or rotating retarder method per four pixels. (Non-patent Document 1 or 2). This method does not require a mechanical moving part to rotate the polarizing element, and the information necessary to obtain the Stokes parameters can be obtained with a single image acquisition, so static and snapshot imaging polarization measurement is possible. It becomes possible. However, it is necessary to precisely align the positions of the light receiving element array and the polarizing element array, which is not easy to manufacture. Furthermore, due to the discontinuity of the phase difference that occurs at the boundary of the polarizing element array, there is a possibility that diffracted light that is undesirable for measurement may occur.

スナップショットでの偏光イメージングを可能とする先行研究のもうひとつの例が、偏光干渉の際の空間キャリアを利用した偏光サバール板を用いた撮像偏光計である(非特許文献3)。
この手法では前述のアレイ素子のような回折の影響が生じない。ただし、本手法ではサバール板等の高額な光学素子を要するため、コストが大きくかかる難点がある。
Another example of prior research that enables snapshot polarization imaging is an imaging polarimeter using a polarization Savard plate that utilizes spatial carriers during polarization interference (Non-Patent Document 3).
This method does not suffer from the effects of diffraction as in the array elements described above. However, this method requires an expensive optical element such as a Savart plate, so it has the disadvantage of being costly.

T. Sato, T. Araki, Y. Sasaki, T. Tsuru, T. Tadokoro, and S. Kawakami, “Compact ellipsometer employing a static polarimeter module with arrayed polarizer and wave-plate elements,” Appl. Opt. 46, 4963-4967 (2007).T. Sato, T. Araki, Y. Sasaki, T. Tsuru, T. Tadokoro, and S. Kawakami, “Compact ellipsometer employing a static polarimeter module with arrayed polarizer and wave-plate elements,” Appl. Opt. 46, 4963 -4967 (2007). G. Myhre, W. L. Hsu, A. Peinado, C. LaCasse, N. Brock, R. A. Chipman, and S. Pau, “Liquid crystal polymer full-stokes division of focal plane polarimeter,” Opt. Express 20, 27393-27409 (2012).G. Myhre, W. L. Hsu, A. Peinado, C. LaCasse, N. Brock, R. A. Chipman, and S. Pau, “Liquid crystal polymer full-stokes division of focal plane polarimeter,” Opt. Express 20, 27393-27409 ( 2012). H. Luo, K. Oka, E. DeHoog, M. Kudenov, J. Schiewgerling, and E. L. Dereniak, “Compact and miniature snapshot imaging polarimeter,” Appl. Opt. 47, 4413-4417 (2008).H. Luo, K. Oka, E. DeHoog, M. Kudenov, J. Schiewgerling, and E. L. Dereniak, “Compact and miniature snapshot imaging polarimeter,” Appl. Opt. 47, 4413-4417 (2008).

そこで、本発明の目的は、機械的稼動部を必要とせず、スナップショットでの偏光イメージング計測が可能である偏光撮像装置、特に偏光素子についての高精度な位置合わせを必要としない偏光撮像装置、より特にコスト面においても比較的安価である偏光撮像装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記目的に加えて、又は上記目的の他に、撮像対象が動的なものであっても、偏光イメージング計測が可能である偏光撮像装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a polarization imaging device that does not require mechanical moving parts and is capable of snapshot polarization imaging measurement, and in particular, a polarization imaging device that does not require highly accurate positioning of polarization elements. More particularly, it is an object of the present invention to provide a polarization imaging device that is relatively inexpensive in terms of cost.
Moreover, in addition to or in addition to the above-mentioned object, it is an object of the present invention to provide a polarization imaging device capable of performing polarization imaging measurement even if the object to be imaged is dynamic.

本発明者らは、以下の発明を見出した。
<1> 撮像対象から順に、レンズ素子、第1の液晶リターダ、第2の液晶リターダ、光学異方性が周期的に変調された異方性回折格子素子、及び受光素子を配置してなる偏光撮像装置。
<2> 上記<1>において、第1の液晶リターダ及び第2の液晶リターダは、各々独立に、可変波長板として作用するのがよい。
The present inventors discovered the following invention.
<1> Polarized light obtained by arranging, in order from the imaging target, a lens element, a first liquid crystal retarder, a second liquid crystal retarder, an anisotropic diffraction grating element whose optical anisotropy is periodically modulated, and a light receiving element. Imaging device.
<2> In <1> above, it is preferable that the first liquid crystal retarder and the second liquid crystal retarder each independently act as a variable wavelength plate.

<3> 上記<1>又は<2>において、第1の液晶リターダの第11のリタデーションをπ/2とし且つ第2の液晶リターダの第21のリタデーションを0として結像される第1の撮像;
第1の液晶リターダの第12のリタデーションを0とし且つ第2の液晶リターダの第22のリタデーションをπ/2として結像される第2の撮像;及び
第1の液晶リターダの第13のリタデーションを0とし且つ第2の液晶リターダの第23のリタデーションを0として結像される第3の撮像;
を得て、
第1の撮像から第1のストークスパラメータS
第2の撮像から第2のストークスパラメータS、及び
第3の撮像から第3のストークスパラメータS、をそれぞれ得て、偏光空間分布が測定されるのがよい。
<3> In <1> or <2> above, the first imaging is performed with the 11th retardation of the first liquid crystal retarder set to π/2 and the 21st retardation of the second liquid crystal retarder set to 0. ;
a second imaging in which the 12th retardation of the first liquid crystal retarder is 0 and the 22nd retardation of the second liquid crystal retarder is π/2; and a 13th retardation of the first liquid crystal retarder; 0 and the 23rd retardation of the second liquid crystal retarder is 0;
obtained,
The first Stokes parameter S 1 from the first imaging,
The polarization spatial distribution is preferably measured by obtaining a second Stokes parameter S 2 from the second imaging and a third Stokes parameter S 3 from the third imaging.

<4> 上記<1>~<3>のいずれかにおいて、第1の撮像、第2の撮像及び第3の撮像を1000ミリ秒以下、好ましくは600ミリ秒以下、より好ましくは350ミリ秒以下、最も好ましくは50ミリ秒以下で撮像するのがよい。
<5> 上記<4>において、第1の撮像、第2の撮像及び第3の撮像を1000ミリ秒以下、好ましくは600ミリ秒以下、より好ましくは350ミリ秒以下、最も好ましくは50ミリ秒以下で撮像し、動的撮像対象の偏光空間分布の測定が可能であるのがよい。
<4> In any of the above <1> to <3>, the first imaging, second imaging, and third imaging are performed for 1000 milliseconds or less, preferably 600 milliseconds or less, and more preferably 350 milliseconds or less. , most preferably in 50 milliseconds or less.
<5> In <4> above, the first imaging, second imaging, and third imaging are performed for 1000 milliseconds or less, preferably 600 milliseconds or less, more preferably 350 milliseconds or less, and most preferably 50 milliseconds. It is preferable that the image be captured as follows, and that the polarization spatial distribution of the dynamic imaged object can be measured.

<6> 上記<1>~<5>のいずれかにおいて、異方性回折格子素子が、互いに方向の異なる複数個の格子ベクトルを有する異方性回折格子を有し、前記格子ベクトルは少なくとも異方性方位又は複屈折が周期的に変調されるのがよい。
<7> 上記<1>~<6>のいずれかにおいて、異方性回折格子素子が、入射光のストークスパラメータの情報を、異方性方位および複屈折の分布に応じて空間的に分離し、強度情報へと変換する異方性回折格子を有するのがよい。
<6> In any one of <1> to <5> above, the anisotropic diffraction grating element has an anisotropic diffraction grating having a plurality of grating vectors with mutually different directions, and the grating vectors are at least different in direction. Preferably, the orientation or birefringence is periodically modulated.
<7> In any of <1> to <6> above, the anisotropic diffraction grating element spatially separates information on the Stokes parameter of the incident light according to the anisotropic orientation and birefringence distribution. , it is preferable to have an anisotropic diffraction grating for converting into intensity information.

<8> 上記<1>~<7>のいずれかにおいて、異方性回折格子素子が、(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子膜を有する異方性回折格子を含むのがよい。
<9> 上記<1>~<8>のいずれかにおいて、異方性回折格子素子が、光反応性高分子膜からなる異方性回折格子を含むのがよい。
<10> 上記<1>~<9>のいずれかにおいて、異方性回折格子素子が、
I)第1の透明基体層;及び
II)(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる第1の光反応性側鎖を有する第1の光反応性高分子膜
を有する異方性回折格子を含むのがよい。
<8> In any of the above <1> to <7>, the anisotropic diffraction grating element is at least one type selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. It is preferable to include an anisotropic diffraction grating having a photoreactive polymer film having a photoreactive side chain that causes the reaction.
<9> In any one of <1> to <8> above, the anisotropic diffraction grating element preferably includes an anisotropic diffraction grating made of a photoreactive polymer film.
<10> In any of the above <1> to <9>, the anisotropic diffraction grating element is
I) a first transparent substrate layer; and II) a first photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. The first photoreactive polymer film may include an anisotropic diffraction grating having a first photoreactive polymer film.

<11> 上記<1>~<10>のいずれかにおいて、異方性回折格子素子が、
III)第2の透明基体層;及び
IV)(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる第2の光反応性側鎖を有する第2の光反応性高分子膜;
を有し、
前記II)第1の光反応性高分子膜と前記IV)第2の光反応性高分子膜とが対向するように配置し、前記II)第1の膜及び前記IV)第2の膜の間に、(B)低分子液晶層が配置される異方性回折格子を含むのがよい。
<11> In any of the above <1> to <10>, the anisotropic diffraction grating element
III) a second transparent base layer; and IV) a second photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking, and (A-2) photoisomerization. a second photoreactive polymer film having;
has
The above II) first photoreactive polymer film and the above IV) second photoreactive polymer film are arranged to face each other, and the above II) first film and the above IV) second film are arranged so as to face each other. It is preferable to include an anisotropic diffraction grating between which (B) a low molecular liquid crystal layer is arranged.

<12> 上記<8>~<11>のいずれかにおいて、光反応性高分子膜に所望の偏光を干渉露光し、該高分子薄膜に任意の回折パターンを形成することで、該高分子薄膜に入射する光のストークスパラメータの情報を、該高分子薄膜に形成された異方性方位および複屈折の分布に応じて空間的に分離し、強度情報へと変換する異方性回折格子とするのがよい。
<13> 上記<1>~<12>のいずれかにおいて、異方性回折格子素子が±1次光の回折効率が良い異方性回折格子を有するのがよい。
<12> In any of the above <8> to <11>, the photoreactive polymer film is subjected to interference exposure with desired polarized light to form an arbitrary diffraction pattern on the polymer thin film, thereby forming the polymer thin film. An anisotropic diffraction grating that spatially separates information on the Stokes parameter of incident light according to the anisotropic orientation and birefringence distribution formed in the polymer thin film and converts it into intensity information. It is better.
<13> In any of the above <1> to <12>, it is preferable that the anisotropic diffraction grating element has an anisotropic diffraction grating that has good diffraction efficiency for ±1st-order light.

<14> 上記<8>~<13>のいずれかにおいて、光反応性高分子膜が、下記式(1)~(6)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Sは、炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Tは、単結合または炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はYと同じ定義を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
Couは、クマリン-6-イル基またはクマリン-7-イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
q3は0または1である;
P及びQは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である;ただし、Xが-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-である場合、-CH=CH-が結合する側のP又はQは芳香環であり、Pの数が2以上となるときは、P同士は同一でも異なっていてもよく、Qの数が2以上となるときは、Q同士は同一でも異なっていてもよい;
l1は0または1である;
l2は0~2の整数である;
l1とl2がともに0であるときは、Tが単結合であるときはAも単結合を表す;
l1が1であるときは、Tが単結合であるときはBも単結合を表す;
H及びIは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有するのがよい。
<14> In any of the above <8> to <13>, the photoreactive polymer film has the following formulas (1) to (6).
(In the formula, A, B, and D each independently represent a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO -O- or -O-CO-CH=CH-;
S is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atoms bonded to them may be replaced with halogen groups;
T is a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atoms bonded thereto may be replaced with a halogen group;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof; The hydrogen atoms bonded to are each independently -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. may be substituted with an alkyloxy group;
R represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or has the same definition as Y 1 ;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
Cou represents a coumarin-6-yl group or a coumarin-7-yl group, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH- May be substituted with CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms;
One of q1 and q2 is 1 and the other is 0;
q3 is 0 or 1;
P and Q are each independently selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof. group; However, when X is -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, P or Q on the side to which -CH=CH- is bonded is an aromatic ring, When the number of P's is 2 or more, the P's may be the same or different; when the number of Q's is 2 or more, the Q's may be the same or different;
l1 is 0 or 1;
l2 is an integer from 0 to 2;
When l1 and l2 are both 0, when T is a single bond, A also represents a single bond;
When l1 is 1, when T is a single bond, B also represents a single bond;
H and I are each independently a group selected from a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, and a combination thereof. )
It is preferable to have a photoreactive polymer having one kind of photoreactive side chain selected from the group consisting of:

Figure 0007440845000001
Figure 0007440845000001

<15> 上記<8>~<13>のいずれかにおいて、光反応性高分子膜が、下記式(7)~(10)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表す;
mは、0~2の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
nは0~12の整数(ただしn=0のときBは単結合である)を表す;
は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はYと同じ定義を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有するのがよい。
<15> In any of the above <8> to <13>, the photoreactive polymer film has the following formulas (7) to (10).
(In the formula, A, B, and D each independently represent a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO -O- or -O-CO-CH=CH-;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
l represents an integer from 1 to 12;
m represents an integer of 0 to 2; m1 and m2 represent integers of 1 to 3;
n represents an integer from 0 to 12 (however, when n = 0, B is a single bond);
Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof; The hydrogen atoms bonded to are each independently -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. may be substituted with an alkyloxy group;
R represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or has the same definition as Y 1 )
It is preferable to have a photoreactive polymer having one kind of photoreactive side chain selected from the group consisting of:

Figure 0007440845000002
Figure 0007440845000002

<16> 上記<8>~<13>のいずれかにおいて、光反応性高分子膜が、下記式(11)~(13)
(式中、Aは、それぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは、1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表し、m1は1~3の整数を表す;
Rは、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良いか、又はヒドロキシ基もしくは炭素数1~6のアルコキシ基を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有するのがよい。
<16> In any of the above <8> to <13>, the photoreactive polymer film has the following formulas (11) to (13).
(In the formula, A is each independently a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O- , or represents -O-CO-CH=CH-;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
l represents an integer from 1 to 12, m represents an integer from 0 to 2, m1 represents an integer from 1 to 3;
R represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or different substituents thereof; A group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (wherein R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 ), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (may be substituted with an oxy group, or represents a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms)
It is preferable to have a photoreactive polymer having any one type of photoreactive side chain selected from the group consisting of:

Figure 0007440845000003
Figure 0007440845000003

<17> 上記<8>~<13>のいずれかにおいて、光反応性高分子膜が、下記式(14)又は(15)
(式中、Aはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
lは1~12の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す)
で表される光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有するのがよい。
<17> In any of the above <8> to <13>, the photoreactive polymer film has the following formula (14) or (15)
(In the formula, A is each independently a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O-, or represents -O-CO-CH=CH-;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
l represents an integer from 1 to 12, m1 and m2 represent integers from 1 to 3)
It is preferable to have a photoreactive polymer having a photoreactive side chain represented by:

Figure 0007440845000004
Figure 0007440845000004

<18> 上記<8>~<13>のいずれかにおいて、光反応性高分子膜が、下記式(16)又は(17)(式中、Aは単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは、1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表す)
で表される光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有するのがよい。
<18> In any of the above <8> to <13>, the photoreactive polymer film has the following formula (16) or (17) (wherein A is a single bond, -O-, -CH 2 - , -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH=CH-;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
l represents an integer from 1 to 12, m represents an integer from 0 to 2)
It is preferable to have a photoreactive polymer having a photoreactive side chain represented by:

Figure 0007440845000005
Figure 0007440845000005

<19> 上記<8>~<13>のいずれかにおいて、光反応性高分子膜が、下記式(18)又は(19)
(式中、A、Bはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
lは1~12の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
は、水素原子、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の感光性側鎖を有する光反応性高分子を有するのがよい。
<19> In any of the above <8> to <13>, the photoreactive polymer film has the following formula (18) or (19)
(In the formula, A and B each independently represent a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O -, or -O-CO-CH=CH-;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
One of q1 and q2 is 1 and the other is 0;
l represents an integer of 1 to 12, m1 and m2 represent integers of 1 to 3;
R 1 is a hydrogen atom, -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (represents oxy group)
It is preferable to have a photoreactive polymer having one kind of photosensitive side chain selected from the group consisting of:

Figure 0007440845000006
Figure 0007440845000006

<20> 上記<8>~<13>のいずれかにおいて、光反応性高分子膜が、下記式(20)
(式中、Aは、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表す)で表される光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有するのがよい。
<20> In any of the above <8> to <13>, the photoreactive polymer film has the following formula (20)
(In the formula, A is a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O-, or -O -CO-CH=CH-;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
It is preferable to have a photoreactive polymer having a photoreactive side chain (l represents an integer of 1 to 12, m represents an integer of 0 to 2).

Figure 0007440845000007
Figure 0007440845000007

本発明により、機械的稼動部を必要とせず、スナップショットでの偏光イメージング計測が可能である偏光撮像装置、特に偏光素子についての高精度な位置合わせを必要としない偏光撮像装置、より特にコスト面においても比較的安価である偏光撮像装置を提供することができる。
また、本発明により、上記効果に加えて、又は上記効果の他に、撮像対象が動的なものであっても、偏光イメージング計測が可能である偏光撮像装置を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a polarization imaging device capable of snapshot polarization imaging measurement without requiring mechanical moving parts, particularly a polarization imaging device that does not require highly accurate positioning of polarization elements, and more particularly in terms of cost. It is also possible to provide a relatively inexpensive polarization imaging device.
Further, according to the present invention, in addition to or in addition to the above-mentioned effects, it is possible to provide a polarization imaging device capable of performing polarization imaging measurement even if the object to be imaged is dynamic.

単純な格子ベクトルを有するOC型回折格子の概略図を示す。Figure 2 shows a schematic diagram of an OC grating with simple grating vectors. OC型回折格子の回折特性について、入射光の振幅比角Ψに対する依存性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the dependence of the diffraction characteristics of an OC type diffraction grating on the amplitude ratio angle Ψ of incident light. 実施例で用いた偏光撮像装置の構成を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of a polarization imaging device used in Examples. コガネムシを被写体として用い、実施例で用いた偏光撮像装置を用いてイメージング計測の結果の画像である。This is an image resulting from imaging measurement using a scarab beetle as a subject and using the polarization imaging device used in Examples.

<偏光撮像装置>
本願は、異方性回折格子を具備する偏光撮像装置を提供する。
電磁波の電場ベクトルの軌跡が偏りを描く性質である「偏光」は、電磁波の持つ一つの特性として幅広く利用されている。電磁波が物質と相互作用(反射・散乱・吸収など)すると、電磁波の偏光状態が変わり、その偏光変化には物質固有の様々な情報が含まれている。すなわち、被写体の偏光特性を測定することで、物質固有の情報を非接触・非破壊で調べることができる。本願の偏光撮像装置は、被写体からの散乱光のストークスパラメータ(偏光状態を記述するパラメータ)の空間分布をスナップショットでイメージング計測を行うことができる。
<Polarization imaging device>
The present application provides a polarization imaging device including an anisotropic diffraction grating.
"Polarization," which is the property that the locus of the electric field vector of electromagnetic waves is biased, is widely used as a characteristic of electromagnetic waves. When electromagnetic waves interact with a substance (reflection, scattering, absorption, etc.), the polarization state of the electromagnetic wave changes, and this change in polarization contains various information specific to the substance. That is, by measuring the polarization characteristics of a subject, information unique to the substance can be investigated in a non-contact and non-destructive manner. The polarization imaging device of the present application can perform snapshot imaging measurement of the spatial distribution of Stokes parameters (parameters that describe the polarization state) of scattered light from a subject.

本願の偏光撮像装置は、撮像対象から順に、レンズ素子、第1の液晶リターダ、第2の液晶リターダ、光学異方性が周期的に変調された異方性回折格子素子、及び受光素子を配置してなる。
なお、本願の偏光撮像装置は、上述の素子以外の、その他の素子を所望により配置してもよい。
In the polarization imaging device of the present application, a lens element, a first liquid crystal retarder, a second liquid crystal retarder, an anisotropic diffraction grating element whose optical anisotropy is periodically modulated, and a light receiving element are arranged in order from the object to be imaged. It will be done.
Note that in the polarization imaging device of the present application, other elements than the above-mentioned elements may be arranged as desired.

<異方性回折格子素子>
本願の偏光撮像装置は、光学異方性が周期的に変調された異方性回折格子素子を有する。該異方性回折格子素子を用いたストークスパラメータ測定の原理を以下に説明する。
電磁波の偏光状態は4つの要素から成るストークスベクトル(S,S,S,S)で表すことができる。
ここで、S:全光強度、S:0deg直線偏光成分と90deg直線偏光成分の差、S:45deg直線偏光成分と-45deg直線偏光成分の差、S:右回り円偏光成分と左回り円偏光成分の差を意味しており、ストークスパラメータと呼ばれる。
0deg直線偏光成分と90deg直線偏光成分の間の振幅比角と位相差をそれぞれΨとΔとすると、各ストークスパラメータは下記式(1)で定義される。
<Anisotropic diffraction grating element>
The polarization imaging device of the present application includes an anisotropic diffraction grating element whose optical anisotropy is periodically modulated. The principle of Stokes parameter measurement using the anisotropic diffraction grating element will be explained below.
The polarization state of electromagnetic waves can be expressed by a Stokes vector (S 0 , S 1 , S 2 , S 3 ) consisting of four elements.
Here, S 0 : Total light intensity, S 1 : Difference between 0deg linear polarization component and 90deg linear polarization component, S 2 : Difference between 45deg linear polarization component and -45deg linear polarization component, S 3 : Right-handed circular polarization component. This means the difference in left-handed circularly polarized light components, and is called the Stokes parameter.
When the amplitude ratio angle and phase difference between the 0 degree linearly polarized light component and the 90 degree linearly polarized light component are respectively Ψ and Δ, each Stokes parameter is defined by the following equation (1).

Figure 0007440845000008
Figure 0007440845000008

被写体から反射・散乱・透過してきた光の強度情報からこれら4要素を求めることで、被写体の偏光特性を明らかにすることができる。
本願の偏光撮像装置は、これらストークスパラメータを3度の画像取得でイメージング計測することを特徴とする。本装置の偏光検出の原理は、光学異方性が周期的に変調された異方性回折格子素子に基づく。
装置の構成等について述べる前に、偏光ホログラム記録により作製される異方性回折格子の回折特性について述べる。
By determining these four elements from the intensity information of the light reflected, scattered, and transmitted from the subject, it is possible to clarify the polarization characteristics of the subject.
The polarization imaging device of the present application is characterized by imaging and measuring these Stokes parameters by acquiring images three times. The principle of polarization detection of this device is based on an anisotropic diffraction grating element whose optical anisotropy is periodically modulated.
Before describing the configuration of the apparatus, etc., the diffraction characteristics of an anisotropic diffraction grating produced by polarization hologram recording will be described.

一般に、偏光感受性を有する記録材料には、照射偏光の偏光方位と偏光楕円率に応じて光学異方性の方位と複屈折の大きさが記録される。今、互いに振幅の等しい2つの右円偏光と左円偏光を一定の交差角を与えて干渉させ、形成される光電場を偏光記録材料へと照射することを考える(本願において、特記しない限り、このケースをOC干渉(Orthogonal circular polarization interference)と呼ぶ)。この場合、誘起される異方性の方向と大きさが偏光方位と光強度に依存すると仮定すると、誘起される異方性分布を表すJones行列は、下記式(2)で表される。ここで、Δγ=πΔnd/λであり、Δnは偏光誘起複屈折の最大値、dは記録材料の膜厚、λは被回折光の波長である。 Generally, in a recording material having polarization sensitivity, the direction of optical anisotropy and the magnitude of birefringence are recorded according to the polarization direction and polarization ellipticity of irradiated polarized light. Now, let us consider that two right-handed circularly polarized lights and a left-handed circularly polarized light having the same amplitude are given a certain crossing angle to interfere with each other, and the resulting optical electric field is irradiated onto a polarized recording material (unless otherwise specified in this application, This case is called OC interference (Orthogonal circular polarization interference). In this case, assuming that the direction and magnitude of the induced anisotropy depend on the polarization direction and light intensity, the Jones matrix representing the induced anisotropy distribution is expressed by the following equation (2). Here, Δγ=πΔnd/λ, Δn is the maximum value of polarization-induced birefringence, d is the film thickness of the recording material, and λ is the wavelength of the diffracted light.

また、式(2)を展開して下記式(3)を得ることができ、式(3)から、式(4)で与えられる入射偏光に対する回折光の強度を求めると、下記式(5)で表すTOC ±が求められる。
したがって、OC干渉により記録されたOC記録により形成された異方性格子の回折光強度は、入射光の位相差に依存することが分かる。以降、簡単のために本格子をOC格子と称する。
Furthermore, by expanding equation (2), we can obtain equation (3) below. From equation (3), when we calculate the intensity of the diffracted light for the incident polarized light given by equation (4), we can obtain equation (5) below. T OC ± expressed by is obtained.
Therefore, it can be seen that the intensity of the diffracted light of the anisotropic grating formed by OC recording by OC interference depends on the phase difference of the incident light. Hereinafter, for the sake of simplicity, this lattice will be referred to as an OC lattice.

Figure 0007440845000009
Figure 0007440845000009

上述のとおり、偏光ホログラム記録により偏光記録材料中に形成された異方性回折格子は、入射偏光状態に依存した回折特性を示す。このため、入射光の偏光情報を強度情報として空間的に分離することが可能となる。 As mentioned above, an anisotropic diffraction grating formed in a polarization recording material by polarization hologram recording exhibits diffraction characteristics that depend on the incident polarization state. Therefore, it becomes possible to spatially separate polarization information of incident light as intensity information.

異方性回折格子が±1次光の回折効率が良い異方性回折格子を有するのがよい。OC格子において、±1次光の回折効率が最も良い理想的な位相差は上記式(4)から求められる。
具体的には、OC格子の場合、5%以上の回折効率、即ち位相差(δ=2πΔnd/λ)では0.448+2πm~5.82+2πm(m:自然数)の範囲、好ましくは50%以上の回折効率、即ち位相差(δ=2πΔnd/λ)では1.57+2πm~4.71+2πm(m:自然数)の範囲、理想的には100%の回折効率、即ち位相差(δ=2πΔnd/λ)では3.14+2πm(m:自然数)であるのがよい。
It is preferable that the anisotropic diffraction grating has a high diffraction efficiency for ±1st-order light. In the OC grating, the ideal phase difference with the best diffraction efficiency for ±1st-order light can be found from the above equation (4).
Specifically, in the case of an OC grating, the diffraction efficiency is 5% or more, that is, the phase difference (δ = 2πΔnd/λ) is in the range of 0.448 + 2πm to 5.82 + 2πm (m: natural number), preferably 50% or more. Efficiency, that is, phase difference (δ = 2πΔnd/λ), is in the range of 1.57 + 2πm to 4.71 + 2πm (m: natural number), ideally 100% diffraction efficiency, that is, phase difference (δ = 2πΔnd/λ), is 3 .14+2πm (m: natural number) is preferable.

異方性回折格子素子は、次のように調製することができる。
即ち、異方性回折格子素子は、(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子膜を有する異方性回折格子を含むのがよい。
また、異方性回折格子素子が、光反応性高分子膜からなる異方性回折格子を含むのがよい。この場合、光反応性高分子膜に形成される回折パターンから得られる±1次光の回折効率を良くする必要があるため、光反応性高分子膜に用いられる光反応性高分子は、所望の偏光の干渉露光により、大きな位相差、具体的には上述の範囲の位相差が誘起できる高分子が良い。
Anisotropic grating elements can be prepared as follows.
That is, the anisotropic diffraction grating element has a photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. It is preferable to include an anisotropic diffraction grating having a polymer film.
Further, it is preferable that the anisotropic diffraction grating element includes an anisotropic diffraction grating made of a photoreactive polymer film. In this case, it is necessary to improve the diffraction efficiency of the ±1st-order light obtained from the diffraction pattern formed on the photoreactive polymer film, so the photoreactive polymer used for the photoreactive polymer film is It is preferable to use a polymer that can induce a large phase difference, specifically, a phase difference in the range described above, by interference exposure with polarized light.

異方性回折格子素子は、
I)第1の透明基体層;及び
II)(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる第1の光反応性側鎖を有する第1の光反応性高分子膜
を有する異方性回折格子を含むのがよい。
The anisotropic grating element is
I) a first transparent substrate layer; and II) a first photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. The first photoreactive polymer film may include an anisotropic diffraction grating having a first photoreactive polymer film.

また、異方性回折格子素子は、
III)第2の透明基体層;及び
IV)(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる第2の光反応性側鎖を有する第2の光反応性高分子膜;
を有し、
前記II)第1の光反応性高分子膜と前記IV)第2の光反応性高分子膜とが対向するように配置し、前記II)第1の膜及び前記IV)第2の膜の間に、(B)低分子液晶層が配置される異方性回折格子を含むのがよい。
In addition, the anisotropic diffraction grating element is
III) a second transparent base layer; and IV) a second photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking, and (A-2) photoisomerization. a second photoreactive polymer film having;
has
The above II) first photoreactive polymer film and the above IV) second photoreactive polymer film are arranged to face each other, and the above II) first film and the above IV) second film are arranged so as to face each other. It is preferable to include an anisotropic diffraction grating between which (B) a low molecular liquid crystal layer is arranged.

<<第1及び第2の透明基体層>>
第1及び第2の透明基体層は、透明基体からなる。
透明基体として、偏光撮像装置として用いる特性に依存するが、例えば、ガラス;アクリルやポリカーボネート等のプラスチック等;を用いることができる。例えば、透明基体として、偏光紫外線を透過する特性を有するのがよい。
<<First and second transparent base layer>>
The first and second transparent base layers are made of transparent bases.
As the transparent substrate, for example, glass; plastic such as acrylic or polycarbonate; etc. can be used, although it depends on the characteristics used as the polarization imaging device. For example, the transparent substrate preferably has the property of transmitting polarized ultraviolet rays.

<<(B)低分子液晶層>>
ここで、(B)低分子液晶層に含まれる低分子液晶は、従来、液晶表示素子などに用いられているネマチック液晶や強誘電性液晶などを用いることができる。
具体的には、低分子液晶として、4-シアノ-4’-n-ペンチルビフェニル、4-シアノ-4’-n-フェプチロキシビフェニル等のシアノビフェニル類;コレステリルアセテート、コレステリルベンゾエート等のコレステリルエステル類;4-カ ルボキシフェニルエチルカーボネート、4-カルボキシフェニル-n-ブチルカーボネート等の炭酸エステル類;安息香酸フェニルエステル、フタル酸ビフェニ ルエステル等のフェニルエステル類;ベンジリデン-2-ナフチルアミン、4’-n-ブトキシベンジリデン-4-アセチルアニリン等のシッフ塩基類;N,N’-ビスベンジリデンベンジジン、p-ジアニスアルベンジジン等のベンジジン類;4,4’-アゾキシジアニソール、4,4’-ジ-n-ブトキシ アゾキシベンゼン等のアゾキシベンゼン類;以下に具体的に示すフェニルシクロヘキシル系、ターフェニル系、フェニルビシクロヘキシル系などの液晶;などを挙げることができるがこれらに限定されない。
<<(B) Low molecular liquid crystal layer>>
Here, as the low-molecular liquid crystal contained in the low-molecular liquid crystal layer (B), nematic liquid crystal, ferroelectric liquid crystal, etc., which are conventionally used in liquid crystal display elements, etc. can be used.
Specifically, as low molecular liquid crystals, cyanobiphenyls such as 4-cyano-4'-n-pentylbiphenyl and 4-cyano-4'-n-feptyloxybiphenyl; cholesteryl esters such as cholesteryl acetate and cholesteryl benzoate; carbonate esters such as 4-carboxyphenylethyl carbonate and 4-carboxyphenyl-n-butyl carbonate; phenyl esters such as benzoic acid phenyl ester and phthalic acid biphenyl ester; benzylidene-2-naphthylamine, 4'- Schiff bases such as n-butoxybenzylidene-4-acetylaniline; benzidines such as N,N'-bisbenzylidenebenzidine and p-dianisalbenzidine; 4,4'-azoxydianisole, 4,4'- Examples include, but are not limited to, azoxybenzenes such as di-n-butoxy azoxybenzene; liquid crystals such as phenylcyclohexyl, terphenyl, and phenylbicyclohexyl as shown below; and the like.

Figure 0007440845000010
Figure 0007440845000010

Figure 0007440845000011
Figure 0007440845000011

Figure 0007440845000012
Figure 0007440845000012

なお、上述の光反応性高分子膜に所望の偏光を干渉露光し、該高分子薄膜に任意の回折パターンを形成することで、該高分子薄膜に入射する光のストークスパラメータの情報を、該高分子薄膜に形成された異方性方位および複屈折の分布に応じて空間的に分離し、強度情報へと変換する異方性回折格子とするのがよい。 Note that by subjecting the photoreactive polymer film described above to interference exposure with desired polarized light and forming an arbitrary diffraction pattern on the polymer thin film, information on the Stokes parameter of light incident on the polymer thin film can be obtained. It is preferable to use an anisotropic diffraction grating that is spatially separated according to the anisotropic orientation formed in the polymer thin film and the distribution of birefringence and converted into intensity information.

<<光反応性高分子膜>>
上述の光反応性高分子膜は、(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有して形成されるのがよい。
なお、本明細書において光反応性とは、(A-1)光架橋、又は(A-2)光異性化、のいずれかの反応;及び双方の反応;を生じる性質をいう。
光反応性高分子は、好ましくは(A-1)光架橋反応を生じる側鎖を有するのがよい。
<<Photoreactive polymer film>>
The photoreactive polymer film described above has a photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. Preferably, it is formed with a polymer.
In this specification, photoreactivity refers to the property of causing either (A-1) photocrosslinking or (A-2) photoisomerization; and both reactions.
The photoreactive polymer preferably has (A-1) a side chain that causes a photocrosslinking reaction.

光反応性高分子は、i)所定の温度範囲で液晶性を発現する高分子であって、光反応性側鎖を有する高分子である。
光反応性高分子は、ii)250nm~450nmの波長範囲の光で反応し、かつ50~300℃の温度範囲で液晶性を示すのがよい。
光反応性高分子は、iii)250nm~450nmの波長範囲の光、特に偏光紫外線に反応する光反応性側鎖を有することが好ましい。
光反応性高分子は、iv)50~300℃の温度範囲で液晶性を示すためメソゲン基を有することが好ましい。
The photoreactive polymer is i) a polymer that exhibits liquid crystallinity in a predetermined temperature range and has a photoreactive side chain.
It is preferable that the photoreactive polymer ii) reacts with light in a wavelength range of 250 nm to 450 nm and exhibits liquid crystallinity in a temperature range of 50 to 300°C.
Preferably, the photoreactive polymer has iii) a photoreactive side chain that reacts with light in the wavelength range of 250 nm to 450 nm, especially polarized ultraviolet light.
The photoreactive polymer preferably has iv) a mesogenic group in order to exhibit liquid crystallinity in a temperature range of 50 to 300°C.

光反応性高分子は、上述のように、光反応性を有する光反応性側鎖を有する。該側鎖の構造は、特に限定されないが、上記(A-1)及び/又は(A-2)に示す反応を生じる構造を有し、(A-1)光架橋反応を生じる構造を有するのが好ましい。(A-1)光架橋反応を生じる構造は、その反応後の構造が、熱などの外部ストレスに曝されたとしても、光反応性高分子の配向性を長期間安定に保持できる点で好ましい。
光反応性高分子の側鎖の構造は、剛直なメソゲン成分を有する方が、液晶の配向が安定するため、好ましい。
As described above, the photoreactive polymer has a photoreactive side chain that exhibits photoreactivity. The structure of the side chain is not particularly limited, but it has a structure that causes the reaction shown in (A-1) and/or (A-2) above, and (A-1) has a structure that causes a photocrosslinking reaction. is preferred. (A-1) A structure that causes a photocrosslinking reaction is preferable because the structure after the reaction can stably maintain the orientation of the photoreactive polymer for a long period of time even when exposed to external stress such as heat. .
It is preferable for the side chain structure of the photoreactive polymer to have a rigid mesogenic component because this stabilizes the alignment of the liquid crystal.

メソゲン成分として、ビフェニル基、ターフェニル基、フェニルシクロヘキシル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基などを挙げることができるがこれらに限定されない。 Examples of mesogenic components include, but are not limited to, biphenyl groups, terphenyl groups, phenylcyclohexyl groups, phenylbenzoate groups, and azobenzene groups.

光反応性高分子の主鎖の構造として、例えば、炭化水素、(メタ)アクリレート、イタコネート、フマレート、マレエート、α-メチレン-γ-ブチロラクトン、スチレン、ビニル、マレイミド、ノルボルネン等のラジカル重合性基およびシロキサンからなる群から選択される少なくとも1種を挙げることができるがこれに限定されない。
また、光反応性高分子の側鎖として、下記式(1)~(6)の少なくとも1種からなる側鎖であるのが好ましい。
The structure of the main chain of the photoreactive polymer includes, for example, hydrocarbons, radically polymerizable groups such as (meth)acrylate, itaconate, fumarate, maleate, α-methylene-γ-butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, norbornene, and At least one selected from the group consisting of siloxane can be mentioned, but is not limited thereto.
Furthermore, the side chain of the photoreactive polymer is preferably a side chain consisting of at least one of the following formulas (1) to (6).

Figure 0007440845000013
Figure 0007440845000013

式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Sは、炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Tは、単結合または炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はYと同じ定義を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
Couは、クマリン-6-イル基またはクマリン-7-イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
q3は0または1である;
P及びQは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である;ただし、Xが-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-である場合、-CH=CH-が結合する側のP又はQは芳香環であり、Pの数が2以上となるときは、P同士は同一でも異なっていてもよく、Qの数が2以上となるときは、Q同士は同一でも異なっていてもよい;
l1は0または1である;
l2は0~2の整数である;
l1とl2がともに0であるときは、Tが単結合であるときはAも単結合を表す;
l1が1であるときは、Tが単結合であるときはBも単結合を表す;
H及びIは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。
In the formula, A, B, and D each independently represent a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO- Represents O- or -O-CO-CH=CH-;
S is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atoms bonded to them may be replaced with halogen groups;
T is a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atoms bonded thereto may be replaced with a halogen group;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof; The hydrogen atoms bonded to are each independently -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. may be substituted with an alkyloxy group;
R represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or has the same definition as Y 1 ;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
Cou represents a coumarin-6-yl group or a coumarin-7-yl group, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH- May be substituted with CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms;
One of q1 and q2 is 1 and the other is 0;
q3 is 0 or 1;
P and Q are each independently selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof. group; However, when X is -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, P or Q on the side to which -CH=CH- is bonded is an aromatic ring, When the number of P's is 2 or more, the P's may be the same or different; when the number of Q's is 2 or more, the Q's may be the same or different;
l1 is 0 or 1;
l2 is an integer from 0 to 2;
When l1 and l2 are both 0, when T is a single bond, A also represents a single bond;
When l1 is 1, when T is a single bond, B also represents a single bond;
H and I are each independently a group selected from a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, and a combination thereof.

側鎖は、下記式(7)~(10)からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖であるのがよい。
式中、A、B、D、Y、X、Y、及びRは、上記と同じ定義を有する;
lは1~12の整数を表す;
mは、0~2の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
nは0~12の整数(ただしn=0のときBは単結合である)を表す。
The side chain is preferably any one type of photoreactive side chain selected from the group consisting of the following formulas (7) to (10).
where A, B, D, Y 1 , X, Y 2 and R have the same definitions as above;
l represents an integer from 1 to 12;
m represents an integer of 0 to 2; m1 and m2 represent integers of 1 to 3;
n represents an integer from 0 to 12 (however, when n=0, B is a single bond).

Figure 0007440845000014
Figure 0007440845000014

側鎖は、下記式(11)~(13)からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖であるのがよい。
式中、A、X、l、m、m1及びRは、上記と同じ定義を有する。
The side chain is preferably any one type of photoreactive side chain selected from the group consisting of the following formulas (11) to (13).
where A, X, l, m, m1 and R have the same definitions as above.

Figure 0007440845000015
Figure 0007440845000015

側鎖は、下記式(14)又は(15)で表される光反応性側鎖であるのがよい。
式中、A、Y、l、m1及びm2は上記と同じ定義を有する。
The side chain is preferably a photoreactive side chain represented by the following formula (14) or (15).
where A, Y 1 , l, m1 and m2 have the same definitions as above.

Figure 0007440845000016
Figure 0007440845000016

側鎖は、下記式(16)又は(17)で表される光反応性側鎖であるのがよい。
式中、A、X、l及びmは、上記と同じ定義を有する。
The side chain is preferably a photoreactive side chain represented by the following formula (16) or (17).
where A, X, l and m have the same definitions as above.

Figure 0007440845000017
Figure 0007440845000017

側鎖は、下記式(18)又は(19)で表される光反応性側鎖であるのがよい。
(式中、A、B、Y、Rは、上記と同じ定義を有する。
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
lは1~12の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
The side chain is preferably a photoreactive side chain represented by the following formula (18) or (19).
(wherein A, B, Y 1 and R 1 have the same definitions as above.
One of q1 and q2 is 1 and the other is 0;
l represents an integer of 1 to 12, m1 and m2 represent integers of 1 to 3;

Figure 0007440845000018
Figure 0007440845000018

側鎖は、下記式(20)で表される光反応性側鎖であるのがよい。
式中、A、Y、X、l及びmは上記と同じ定義を有する。
The side chain is preferably a photoreactive side chain represented by the following formula (20).
where A, Y 1 , X, l and m have the same definitions as above.

Figure 0007440845000019
Figure 0007440845000019

また、光反応性高分子膜を形成する成分として、下記式(21)~(31)からなる群から選ばれるいずれか1種の液晶性側鎖を有する高分子を有してもよい。例えば、光反応性高分子膜を形成する上述の高分子の光反応性側鎖が液晶性を有しない場合、又は、光反応性高分子膜を形成する上述の高分子の主鎖が液晶性を有しない場合、光反応性高分子膜を形成する成分は、下記式(21)~(31)からなる群から選ばれるいずれか1種の液晶性側鎖を有するのがよい。
式中、A、B、q1及びq2は上記と同じ定義を有する;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、及び炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
は、水素原子、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、炭素数1~12のアルキル基、又は炭素数1~12のアルコキシ基を表す;
lは1~12の整数を表し、mは0から2の整数を表し、但し、式(23)~(24)において、全てのmの合計は2以上であり、式(25)~(26)において、全てのmの合計は1以上であり、m1、m2およびm3は、それぞれ独立に1~3の整数を表す;
は、水素原子、-NO、-CN、ハロゲン基、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、及び炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、アルキル基、又はアルキルオキシ基を表す;
、Zは単結合、-CO-、-CHO-、-CH=N-、-CF-を表す。
Further, as a component forming the photoreactive polymer film, a polymer having one type of liquid crystalline side chain selected from the group consisting of the following formulas (21) to (31) may be included. For example, when the photoreactive side chain of the above-mentioned polymer forming the photoreactive polymer film does not have liquid crystallinity, or when the main chain of the above-mentioned polymer forming the photoreactive polymer film has liquid crystallinity. In the case where the component forming the photoreactive polymer film does not have a liquid crystalline side chain, it is preferable that the component forming the photoreactive polymer film has one type of liquid crystalline side chain selected from the group consisting of the following formulas (21) to (31).
where A, B, q1 and q2 have the same definitions as above;
Y 3 is a group selected from the group consisting of a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a nitrogen-containing heterocycle, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof. and each hydrogen atom bonded to them may be independently substituted with -NO 2 , -CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms;
R 3 is a hydrogen atom, -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, nitrogen-containing Represents a heterocycle, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms;
l represents an integer from 1 to 12, m represents an integer from 0 to 2, however, in formulas (23) to (24), the sum of all m is 2 or more, and formulas (25) to (26) ), the sum of all m is 1 or more, and m1, m2 and m3 each independently represent an integer from 1 to 3;
R 2 is a hydrogen atom, -NO 2 , -CN, a halogen group, a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a nitrogen-containing heterocycle, and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and represents an alkyl group or an alkyloxy group;
Z 1 and Z 2 represent a single bond, -CO-, -CH 2 O-, -CH=N-, -CF 2 -.

Figure 0007440845000020
Figure 0007440845000020

<<光反応性高分子膜の製法>>
上述の光反応性高分子膜は、上記光反応性側鎖を有する光反応性側鎖モノマーを重合することによって、場合によっては該光反応性側鎖モノマーと上記液晶性側鎖を有するモノマーとを共重合することによって、得ることができる。例えば、WO2017/061536号公報(該公報の内容は全て、参照により本願に組み込まれる)の[0062]~[0090]を参照することによって、製造することができる。
<<Production method of photoreactive polymer membrane>>
The above photoreactive polymer film can be produced by polymerizing the photoreactive side chain monomer having the above photoreactive side chain, and in some cases combining the photoreactive side chain monomer with the above monomer having the liquid crystalline side chain. can be obtained by copolymerizing. For example, it can be manufactured by referring to [0062] to [0090] of WO2017/061536 (all contents of this publication are incorporated into the present application by reference).

<第1及び第2の液晶リターダ>
本発明の偏光撮像装置は、第1及び第2の液晶リターダを有する。
第1及び第2の液晶リターダは、第1~第3の撮像において、所望のリタデーションを提供できれば、特に限定されない。
特に、第1~第3の撮像において、短時間、具体的にはミリ秒のオーダーで、より具体的には1000ミリ秒以下、好ましくは600ミリ秒以下、より好ましくは350ミリ秒以下、最も好ましくは50ミリ秒以下で、所望のリタデーションを提供できるのがよい。
<First and second liquid crystal retarders>
The polarization imaging device of the present invention includes first and second liquid crystal retarders.
The first and second liquid crystal retarders are not particularly limited as long as they can provide desired retardation in the first to third imaging.
In particular, in the first to third imaging, a short period of time, specifically on the order of milliseconds, more specifically 1000 milliseconds or less, preferably 600 milliseconds or less, more preferably 350 milliseconds or less, most preferably Preferably, the desired retardation can be provided in 50 milliseconds or less.

第1の液晶リターダ及び第2の液晶リターダは、各々独立に、可変波長板として作用するのがよい。
具体的には、次のように作用するのがよい。
第1の撮像時において、第1の液晶リターダの第11のリタデーションをπ/2とし且つ第2の液晶リターダの第21のリタデーションをゼロとするのがよい。
また、第2の撮像時において、第1の液晶リターダの第12のリタデーションをゼロとし且つ第2の液晶リターダの第22のリタデーションをπ/2とするのがよい。
さらに、第3の撮像時において、第1の液晶リターダの第13のリタデーションをゼロとし且つ第2の液晶リターダの第23のリタデーションをゼロとするのがよい。
It is preferable that the first liquid crystal retarder and the second liquid crystal retarder each independently act as a variable wavelength plate.
Specifically, it should work as follows.
During the first imaging, it is preferable that the 11th retardation of the first liquid crystal retarder be π/2 and the 21st retardation of the second liquid crystal retarder be zero.
Further, during the second imaging, it is preferable that the 12th retardation of the first liquid crystal retarder be zero and the 22nd retardation of the second liquid crystal retarder be π/2.
Furthermore, during the third imaging, it is preferable that the 13th retardation of the first liquid crystal retarder be zero and the 23rd retardation of the second liquid crystal retarder be zero.

上記第1~第3の撮像において、次のようにして、第1のストークスパラメータS、 第2のストークスパラメータS、及び第3のストークスパラメータSを得ることができる。
即ち、第1の撮像の際、各々の直線偏光成分は、第1の液晶リターダを透過して、それぞれRCP及びLCPへと同軸で変換される。また、第1の液晶リターダを透過した、同軸変換された各々の円偏光成分、RCP及びLCPは、第2の液晶リターダを透過して、偏光状態を保ったまま、異方性回折格子へと入射し、各々の円偏光成分は、±1次回折光として空間的に分離され、受光素子アレイ上に結像される。このとき、±1次光は、それぞれ入射光の0degと90degの直線偏光成分から変換されたものであるから、両成分の光強度分布の差分を取ると、Sの空間分布が求められる。
In the first to third imaging, the first Stokes parameter S 1 , the second Stokes parameter S 2 , and the third Stokes parameter S 3 can be obtained as follows.
That is, during the first imaging, each linearly polarized light component passes through the first liquid crystal retarder and is coaxially converted into RCP and LCP, respectively. In addition, each coaxially converted circularly polarized light component, RCP and LCP, which has passed through the first liquid crystal retarder, passes through the second liquid crystal retarder and is transferred to the anisotropic diffraction grating while maintaining the polarization state. The incident circularly polarized light components are spatially separated as ±1st-order diffracted light and imaged on the light receiving element array. At this time, since the ±1st-order light is converted from the 0deg and 90deg linear polarization components of the incident light, the spatial distribution of S1 can be obtained by taking the difference between the light intensity distributions of both components.

第2の撮像では、上述したように、第1の液晶リターダのリタデーションをゼロ、及び第2の液晶リターダのリタデーションをπ/2とする。
第2の撮像により、被測定光の+45degと-45degの直線偏光成分が±1次回折光として空間的に分離され、受光素子アレイ上に結像し、Sの空間分布が求められる。
In the second imaging, as described above, the retardation of the first liquid crystal retarder is set to zero, and the retardation of the second liquid crystal retarder is set to π/2.
By the second imaging, +45 deg and -45 deg linearly polarized light components of the light to be measured are spatially separated as ±1st order diffracted light and imaged on the light receiving element array, and the spatial distribution of S 2 is determined.

第3の撮像では、上述したように、第1の液晶リターダのリタデーションをゼロ、及び第2の液晶リターダのリタデーションをゼロとする。
第3の撮像により、入射光のRCP成分とLCP成分が偏光状態を保ったまま異方性回折格子に入射し、回折光強度の差分からSの空間分布が求められる。
In the third imaging, as described above, the retardation of the first liquid crystal retarder is set to zero, and the retardation of the second liquid crystal retarder is set to zero.
By the third imaging, the RCP component and LCP component of the incident light enter the anisotropic diffraction grating while maintaining the polarization state, and the spatial distribution of S3 is determined from the difference in the intensity of the diffracted light.

上記のようにすることにより、3回の撮像により、第1~第3のストークスパラメータS~Sを求めることができる。
なお、第1の撮像、第2の撮像及び第3の撮像は、必ずしもその順番で行わなくともよい。
第1及び第2の液晶リターダのリタデーションを、所望の応答速度で可変させることにより、上記第1~第3のストークスパラメータS~Sを該応答速度に合わせた速度で求めることができる。また、第1~第3のストークスパラメータS~Sを高速で求めることができれば、撮像対象が動的であったとしても、偏光撮像することができる。したがって、所望のリタデーション応答速度を有する第1及び第2の液晶リターダを用いるのがよい。
By doing as described above, the first to third Stokes parameters S 1 to S 3 can be obtained by imaging three times.
Note that the first imaging, the second imaging, and the third imaging do not necessarily have to be performed in that order.
By varying the retardation of the first and second liquid crystal retarders at a desired response speed, the first to third Stokes parameters S 1 to S 3 can be determined at a speed that matches the response speed. Further, if the first to third Stokes parameters S 1 to S 3 can be determined at high speed, polarization imaging can be performed even if the object to be imaged is dynamic. Therefore, it is preferable to use first and second liquid crystal retarders having desired retardation response speeds.

第1及び第2の液晶リターダは、次のように作製することができる。
即ち、液晶配向膜付き基板を2枚用意する。2枚の液晶配向膜付き基板の液晶配向膜を所定の方向に配向させた後、該所定の方向を一致させ、液晶配向膜側を対向させ、且つ対向する液晶配向膜間のギャップを所定の距離とし、セルを調製する。
該セルのギャップに低分子液晶を充填することにより、液晶リターダを得ることができる。ここで、低分子液晶として、上述の「(B)低分子液晶層」に記載した、従来、液晶表示素子などに用いられているネマチック液晶や強誘電性液晶などを用いることができ、上記で例示したものを用いることができる。
なお、上述において、液晶配向膜としてラビング配向型のものを用いることを記載したが、ラビング配向型に代えて、光配向型のものを用いてもよい。
得られた第1及び第2の液晶リターダは、第1及び第2の電圧印加手段を有するのがよい。第1及び第2の電圧印加手段により、液晶リターダに電圧が印加され、該電圧により所望のリタデーション、例えば上述したリタデーションを提供するのがよい。
The first and second liquid crystal retarders can be manufactured as follows.
That is, two substrates with liquid crystal alignment films are prepared. After aligning the liquid crystal alignment films of two substrates with liquid crystal alignment films in a predetermined direction, the predetermined directions are made to match, the liquid crystal alignment film sides are made to face each other, and the gap between the opposing liquid crystal alignment films is set to a predetermined value. Distance and prepare cells.
A liquid crystal retarder can be obtained by filling the gap of the cell with a low-molecular liquid crystal. Here, as the low-molecular liquid crystal, nematic liquid crystal or ferroelectric liquid crystal, which are conventionally used in liquid crystal display elements, etc., described in "(B) Low-molecular liquid crystal layer" above can be used. Those illustrated can be used.
In addition, in the above description, it has been described that a rubbing alignment type is used as the liquid crystal alignment film, but a photo alignment type may be used instead of the rubbing alignment type.
The obtained first and second liquid crystal retarders preferably have first and second voltage application means. A voltage is applied to the liquid crystal retarder by the first and second voltage application means, and the voltage preferably provides a desired retardation, for example the retardation described above.

<レンズ素子>
本発明の偏光撮像装置は、レンズ素子を有する。該レンズ素子は、後述する受光素子において結像する作用を有すれば、特に限定されない。
<受光素子>
本発明の偏光撮像装置は、受光素子を有する。該受光素子は、結像したデータから上述の第1~第3のストークスパラメータS~Sを求めることができれば、特に限定されない。なお、第1~第3のストークスパラメータS~Sの測定速度を高めるためには、該速度に見合う応答速度を有する受光素子であるのがよい。
<Lens element>
The polarization imaging device of the present invention has a lens element. The lens element is not particularly limited as long as it has the function of forming an image on the light-receiving element described later.
<Light receiving element>
The polarization imaging device of the present invention has a light receiving element. The light receiving element is not particularly limited as long as the above-mentioned first to third Stokes parameters S 1 to S 3 can be determined from the imaged data. Note that in order to increase the measurement speed of the first to third Stokes parameters S 1 to S 3 , it is preferable that the light receiving element has a response speed commensurate with the measurement speed.

本発明の偏光撮像装置について、図を用いて説明する。
図3は、本発明の偏光撮像装置の概略を説明する図である。なお、図3は説明のために例示したものであり、本発明の偏光撮像装置は、図3の装置に限定されない。
本発明の偏光撮像装置1は、結像レンズ2、色フィルタ3、第1の液晶リターダ4、第2の液晶リターダ5、異方性回折格子6、及び受光素子7を有して成る。
結像レンズ2は受光素子アレイからの配置距離を可変とし、ピント調整できるようにしている。
異方性回折格子6の回折角は波長依存性を伴うため、白色光に対しては角度分散によって像がボケる問題が生じ得る。このため、色フィルタ3を挿入して分散の影響を低減している。異方性回折格子6は観測波長に応じてリタデーションが最適化されたものを対応する周波数帯の干渉フィルタと組み合わせて用いる。
The polarization imaging device of the present invention will be explained using the drawings.
FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of the polarization imaging device of the present invention. Note that FIG. 3 is an example for explanation, and the polarization imaging device of the present invention is not limited to the device shown in FIG. 3.
The polarization imaging device 1 of the present invention includes an imaging lens 2, a color filter 3, a first liquid crystal retarder 4, a second liquid crystal retarder 5, an anisotropic diffraction grating 6, and a light receiving element 7.
The imaging lens 2 is arranged at a variable distance from the light receiving element array so that the focus can be adjusted.
Since the diffraction angle of the anisotropic diffraction grating 6 is wavelength dependent, a problem may arise in which an image becomes blurred due to angular dispersion for white light. Therefore, a color filter 3 is inserted to reduce the influence of dispersion. An anisotropic diffraction grating 6 whose retardation is optimized according to the observation wavelength is used in combination with an interference filter of the corresponding frequency band.

イメージング部(結像レンズ2、受光素子7、例えば受光素子アレイ)を導入したことで、点計測に限定されず、イメージング計測を行うことができる。
一般にストークスパラメータを求めるには、式(1)にある0deg直線偏光成分、90deg直線偏光成分、45deg直線偏光成分、-45deg直線偏光成分、右回り円偏光成分、左回り円偏光成分の各光強度を測定する方法や、回転移相子法などのフーリエ解析法が用いられる。しかし、これらの手法では、原理上複数回の測定を要するため、状態が時間的に変化するような被写体の測定には向かない。
これに対し、本発明の偏光撮像装置では、ストークスパラメータの計測に必要な情報を空間的に分離し、強度情報として取得することで、スナップショットでの偏光イメージング計測を可能としている。また、所望のリタデーション応答速度を有する第1及び第2の液晶リターダを用いることにより、動的な被測定対象であっても測定可能であることを特徴としている。なお、回折格子を含めて高額な光学素子を要しないため、安価である点も特徴のひとつである。
By introducing the imaging section (imaging lens 2, light receiving element 7, for example, a light receiving element array), it is possible to perform imaging measurement without being limited to point measurement.
Generally, to obtain the Stokes parameter, each light intensity of the 0deg linear polarization component, 90deg linear polarization component, 45deg linear polarization component, -45deg linear polarization component, right-handed circularly polarized component, and left-handed circularly polarized component in equation (1) is required. , and Fourier analysis methods such as the rotation phase transfer method are used. However, since these methods require multiple measurements in principle, they are not suitable for measuring objects whose states change over time.
On the other hand, in the polarization imaging device of the present invention, the information necessary for measuring the Stokes parameter is spatially separated and acquired as intensity information, thereby making it possible to perform polarization imaging measurement in a snapshot. Furthermore, by using the first and second liquid crystal retarders having desired retardation response speeds, it is possible to measure even dynamic objects. One of the features is that it is inexpensive because it does not require expensive optical elements including a diffraction grating.

本発明の偏光撮像値は、動的な被測定対象であっても静的な被測定対象であっても2次元的に測定可能であるため、種々の分野に応用することができる。例えば、医療分野、自動車の自動運転技術分野、セキュリティー分野などを挙げることができるが、これらに限定されない。
以下、本発明について、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は該実施例によってのみ限定されるものではない。
The polarization image values of the present invention can be applied to various fields because they can be measured two-dimensionally, whether it is a dynamic object or a static object. Examples include, but are not limited to, the medical field, the field of automatic driving technology for automobiles, the field of security, etc.
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically explained using examples, but the present invention is not limited only by these examples.

<異方性回折格子の作製>
記録材料として、下記式で表される光架橋性高分子液晶(4-(4-methoxycinnamoyloxy)biphenyl side groups(P6CB))を用いた。
P6CBをジクロロメタンに溶解し、ガラス基板上に膜厚が300nmとなるようにスピンコートした。
P6CBフィルムがコートされたガラス基板を2枚用意し、P6CBフィルム側を対向させ張り合わせて9μmのギャップを有する空のセルを作成した。作製した空セルに、He-Cdレーザから射出された波長325nmの紫外レーザをOC干渉させながら600mJ/cmの露光エネルギーで照射した。照射後に150℃のオーブンで15分間熱処理し、熱処理後に熱処理後に低分子液晶ZLI4792(メルク社製)をセル内に注入してセルタイプのOC格子を作製した。作製した異方性回折格子の直径は8mmであった。
得られた異方性回折格子は、光学異方性が周期的に変調された機能、具体的には右円偏光と左円偏光を±1次光方向へ空間的に分離する機能を有した。
<Preparation of anisotropic diffraction grating>
As a recording material, a photocrosslinkable polymer liquid crystal (4-(4-methoxycinnamoyloxy)biphenyl side groups (P6CB)) represented by the following formula was used.
P6CB was dissolved in dichloromethane and spin coated onto a glass substrate to a thickness of 300 nm.
Two glass substrates coated with P6CB films were prepared and pasted together with the P6CB films facing each other to create an empty cell having a gap of 9 μm. The prepared empty cell was irradiated with an ultraviolet laser having a wavelength of 325 nm emitted from a He-Cd laser with an exposure energy of 600 mJ/cm 2 while causing OC interference. After irradiation, heat treatment was performed in an oven at 150° C. for 15 minutes, and after the heat treatment, low molecular liquid crystal ZLI4792 (manufactured by Merck & Co., Ltd.) was injected into the cell to produce a cell type OC lattice. The diameter of the produced anisotropic diffraction grating was 8 mm.
The obtained anisotropic diffraction grating had a function in which the optical anisotropy was periodically modulated, specifically, a function to spatially separate right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light in the ±1st-order optical directions. .

Figure 0007440845000021
Figure 0007440845000021

<第1及び第2の液晶リターダの作製>
第1及び第2の液晶リターダを、各々、次のように作製した。
表面に酸化インジウムスズ(ITO)がコーティングされたガラス基板に、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物とジアミノジフェニルエーテルとを反応させてできるポリイミド前駆体溶液をスピンコーティングすることにより、ポリイミド膜を片面に有する基板を調製した。得られたポリイミド膜をラビングすることにより、配向処理を施した。
該配向処理したポリイミド膜を有する基板を2枚用意し、ポリイミド膜側を対向させ、且つ配向処理した配向方向を一致させて、13.5μmのギャップを有する空のセルを作製した。
該セル内に、低分子液晶ZLI4792(メルク社製)を注入して第1の液晶リターダを得た。
また、第1の液晶リターダと同様に、第2の液晶リターダを得た。
第1の液晶リターダ及び第2の液晶リターダはそれぞれ、第1及び第2の電圧印加手段を具備し、電圧印加により所望のリタデーションを有することができるようにした。
<Production of first and second liquid crystal retarders>
The first and second liquid crystal retarders were each manufactured as follows.
A substrate with a polyimide film on one side is created by spin-coating a polyimide precursor solution produced by reacting cyclobutanetetracarboxylic dianhydride and diaminodiphenyl ether onto a glass substrate whose surface is coated with indium tin oxide (ITO). was prepared. The obtained polyimide film was subjected to alignment treatment by rubbing.
Two substrates having the polyimide films subjected to the alignment treatment were prepared, and the polyimide film sides were made to face each other, and the alignment directions of the alignment treatments were made to match, thereby producing an empty cell having a gap of 13.5 μm.
A first liquid crystal retarder was obtained by injecting a low-molecular liquid crystal ZLI4792 (manufactured by Merck & Co.) into the cell.
In addition, a second liquid crystal retarder was obtained in the same manner as the first liquid crystal retarder.
The first liquid crystal retarder and the second liquid crystal retarder were each provided with first and second voltage applying means, and could have a desired retardation by applying a voltage.

<偏光撮像装置の作製>
図3に示す偏光撮像装置の概略図に従って、偏光撮像装置を作製した。
具体的には、図3に示すように、偏光撮像装置は、被写体から順に、結像レンズ、色フィルタ(Thorlabs社製FL532-3(中心波長532nm)、上記で得た第1の液晶リターダ、上記で得た第2の液晶リターダ、上記で得た異方性回折格子、及び受光素子となるように配置した。なお、受光素子として市販カメラ(SONY社製α6000)を用いた。
<Production of polarization imaging device>
A polarization imaging device was manufactured according to the schematic diagram of a polarization imaging device shown in FIG.
Specifically, as shown in FIG. 3, the polarization imaging device includes, in order from the subject, an imaging lens, a color filter (FL532-3 manufactured by Thorlabs (center wavelength 532 nm), the first liquid crystal retarder obtained above, The second liquid crystal retarder obtained above, the anisotropic diffraction grating obtained above, and a light receiving element were arranged to serve as a light receiving element.A commercially available camera (α6000 manufactured by SONY) was used as the light receiving element.

<イメージング計測>
本実施例では、円偏光に対する選択反射特性を示すコガネムシを被写体として用い、イメージング計測を行った。
具体的には、第1に、第1の液晶リターダのリタデーションをπ/2、及び第2の液晶リターダのリタデーションをゼロとなるように、第1及び第2の電圧印加手段を調整して、第1の撮像を行った。
第1の撮像の際、各々の直線偏光成分は、第1の液晶リターダを透過して、それぞれRCP及びLCPへと同軸で変換された。
また、第1の液晶リターダを透過した、同軸変換された各々の円偏光成分、RCP及びLCPは、第2の液晶リターダを透過して、偏光状態を保ったまま、異方性回折格子へと入射し、各々の円偏光成分は、±1次回折光として空間的に分離され、受光素子アレイ上に結像した。このとき、±1次光は、それぞれ入射光の0degと90degの直線偏光成分から変換されたものであるから、両成分の光強度分布の差分を取ると、Sの空間分布が求められた。
<Imaging measurement>
In this example, imaging measurements were performed using a scarab beetle as a subject that exhibits selective reflection characteristics with respect to circularly polarized light.
Specifically, first, the first and second voltage application means are adjusted so that the retardation of the first liquid crystal retarder is π/2 and the retardation of the second liquid crystal retarder is zero, The first imaging was performed.
During the first imaging, each linearly polarized light component was transmitted through a first liquid crystal retarder and coaxially converted into RCP and LCP, respectively.
In addition, each coaxially converted circularly polarized light component, RCP and LCP, which has passed through the first liquid crystal retarder, passes through the second liquid crystal retarder and is transferred to the anisotropic diffraction grating while maintaining the polarization state. The incident circularly polarized light components were spatially separated as ±1st-order diffracted light and imaged on the light receiving element array. At this time, the ±1st-order light is converted from the 0deg and 90deg linear polarization components of the incident light, so by taking the difference between the light intensity distributions of both components, the spatial distribution of S1 was found. .

次いで、第2の撮像を行った。
第2の撮像では、第1の液晶リターダのリタデーションをゼロ、及び第2の液晶リターダのリタデーションをπ/2となるように、第1及び第2の電圧印加手段を調整した。
第2の撮像により、被測定光の+45degと-45degの直線偏光成分が±1次回折光として空間的に分離され、受光素子アレイ上に結像し、Sの空間分布が求められた。
Next, a second imaging was performed.
In the second imaging, the first and second voltage application means were adjusted so that the retardation of the first liquid crystal retarder was zero and the retardation of the second liquid crystal retarder was π/2.
By the second imaging, +45 deg and -45 deg linearly polarized light components of the measured light were spatially separated as ±1st-order diffracted light and imaged on the light receiving element array, and the spatial distribution of S 2 was determined.

最後に、第3の撮像を行った。
第3の撮像では、第1の液晶リターダのリタデーションをゼロ、及び第2の液晶リターダのリタデーションをゼロとなるように、第1及び第2の電圧印加手段を調整した。
第3の撮像により、入射光のRCP成分とLCP成分が偏光状態を保ったまま異方性回折格子に入射し、回折光強度の差分からSの空間分布が求められた。
Finally, a third image was taken.
In the third imaging, the first and second voltage application means were adjusted so that the retardation of the first liquid crystal retarder was zero and the retardation of the second liquid crystal retarder was zero.
In the third imaging, the RCP component and LCP component of the incident light entered the anisotropic diffraction grating while maintaining the polarization state, and the spatial distribution of S3 was determined from the difference in the intensity of the diffracted light.

第1の撮像から第3の撮像まで、333ミリ秒で撮影することができた。
第1の撮像~第3の撮像までの結果を図4に示す。なお、図4中、左側から順に、(a)カメラ画像、(b)該カメラ画像から復元したストークス分布S~Sを示す。なお、(c)は、回転移相子法で測定したストークス分布S~Sを示す。また、図4中、上から順に、第1の撮像、第2の撮像及び第3の撮像を示す。
図4から、本実施例により、ストークスパラメータの空間分布の各要素を、1枚の撮像画像から復元できることが確認できた。従来法である回転移相子法と比較してもよく一致した結果が得られている。
また、従来の回転検光子法では少なくとも4枚の撮像を要するのに対して、本発明では、第1~第3の撮像で足り、少ない画像取得で済むことがわかった。
さらに、応答速度ミリ秒での画像取得が可能であるため、高時間分解能での偏光空間分布の測定、具体的には撮像対象が動的であっても偏光空間分布の測定ができる。
また、従来の偏光子アレイを用いる方法、即ち空間分解能が4画素分に制約される方法と比較して、本発明は、カメラの1画素あたりの空間分解能を十分に活用できるという利点を有した。
It was possible to capture images in 333 milliseconds from the first image capture to the third image capture.
The results from the first imaging to the third imaging are shown in FIG. Note that in FIG. 4, from the left side, (a) a camera image, and (b) Stokes distributions S 1 to S 3 restored from the camera image are shown. Note that (c) shows the Stokes distributions S 1 to S 3 measured by the rotary phase transfer method. Further, in FIG. 4, first imaging, second imaging, and third imaging are shown in order from the top.
From FIG. 4, it was confirmed that each element of the spatial distribution of Stokes parameters can be restored from a single captured image according to this example. Even when compared with the conventional method, the rotary transfer retarder method, results are in good agreement.
Furthermore, it has been found that while the conventional rotating analyzer method requires at least four images to be taken, in the present invention, only the first to third images are sufficient, and fewer images need to be taken.
Furthermore, since it is possible to acquire images with a response speed of milliseconds, it is possible to measure polarization spatial distribution with high temporal resolution, and specifically, to measure polarization spatial distribution even if the imaging target is dynamic.
Furthermore, compared to a conventional method using a polarizer array, in which the spatial resolution is limited to four pixels, the present invention has the advantage that the spatial resolution per pixel of the camera can be fully utilized. .

Claims (18)

撮像対象から順に、レンズ素子、第1の液晶リターダ、第2の液晶リターダ、光学異方性が周期的に変調された異方性回折格子素子、及び受光素子を配置してなる偏光撮像装置であって、
前記第1の液晶リターダの第11のリタデーションをπ/2とし且つ前記第2の液晶リターダの第21のリタデーションを0として結像される第1の撮像;
前記第1の液晶リターダの第12のリタデーションを0とし且つ前記第2の液晶リターダの第22のリタデーションをπ/2として結像される第2の撮像;及び
前記第1の液晶リターダの第13のリタデーションを0とし且つ前記第2の液晶リターダの第23のリタデーションを0として結像される第3の撮像;
を得て、
第1の撮像から第1のストークスパラメータS
第2の撮像から第2のストークスパラメータS 、及び
第3の撮像から第3のストークスパラメータS 、をそれぞれ得て、偏光空間分布が測定される、上記偏光撮像装置
A polarization imaging device comprising a lens element, a first liquid crystal retarder, a second liquid crystal retarder, an anisotropic diffraction grating element whose optical anisotropy is periodically modulated, and a light receiving element arranged in order from the object to be imaged. There it is,
a first image formed with an 11th retardation of the first liquid crystal retarder set to π/2 and a 21st retardation of the second liquid crystal retarder set to 0;
second imaging in which a twelfth retardation of the first liquid crystal retarder is set to 0 and a twenty-second retardation of the second liquid crystal retarder is set to π/2; and
third imaging performed with a 13th retardation of the first liquid crystal retarder set to 0 and a 23rd retardation of the second liquid crystal retarder set to 0;
obtained,
The first Stokes parameter S 1 from the first imaging ,
a second Stokes parameter S 2 from the second imaging , and
The polarization imaging device described above, wherein a third Stokes parameter S 3 is obtained from the third imaging, and a polarization spatial distribution is measured .
前記第1の液晶リターダ及び前記第2の液晶リターダは、各々独立に、可変波長板として作用する請求項1に記載の装置。 2. The apparatus of claim 1, wherein the first liquid crystal retarder and the second liquid crystal retarder each independently act as a variable wavelength plate. 前記第1の撮像、前記第2の撮像及び前記第3の撮像を1000ミリ秒以下で撮像する請求項1又は2に記載の装置。 The apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first imaging, the second imaging, and the third imaging are performed in 1000 milliseconds or less. 前記第1の撮像、前記第2の撮像及び前記第3の撮像を1000ミリ秒以下で撮像し、動的撮像対象の偏光空間分布の測定が可能である請求項1又は2に記載の装置。 The apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first imaging, the second imaging, and the third imaging are performed in 1000 milliseconds or less, and a polarization spatial distribution of a dynamic imaging target can be measured. 前記異方性回折格子素子が、互いに方向の異なる複数個の格子ベクトルを有する異方性回折格子を有し、前記格子ベクトルは少なくとも異方性方位又は複屈折が周期的に変調される、請求項1~のいずれか一項に記載の装置。 The anisotropic diffraction grating element has an anisotropic diffraction grating having a plurality of grating vectors having mutually different directions, and the grating vectors are periodically modulated in at least anisotropic orientation or birefringence. The device according to any one of items 1 to 4 . 前記異方性回折格子素子が、入射光のストークスパラメータの情報を、異方性方位および複屈折の分布に応じて空間的に分離し、強度情報へと変換する異方性回折格子を有する、請求項1~のいずれか一項に記載の装置。 The anisotropic diffraction grating element has an anisotropic diffraction grating that spatially separates Stokes parameter information of incident light according to anisotropic orientation and birefringence distribution and converts it into intensity information. Apparatus according to any one of claims 1 to 5 . 前記異方性回折格子素子が、(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子膜を有する異方性回折格子を含む請求項1~のいずれか一項に記載の装置。 The anisotropic diffraction grating element has a highly photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. The device according to any one of claims 1 to 6 , comprising an anisotropic diffraction grating having a molecular film. 前記異方性回折格子素子が、(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子膜からなる異方性回折格子を含む請求項1~のいずれか一項に記載の装置。 The anisotropic diffraction grating element has a highly photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. The device according to any one of claims 1 to 6 , comprising an anisotropic diffraction grating made of a molecular film. 前記異方性回折格子素子が、
I)第1の透明基体層;及び
II)(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる第1の光反応性側鎖を有する第1の光反応性高分子膜
を有する異方性回折格子を含む請求項1~のいずれか一項に記載の装置。
The anisotropic diffraction grating element is
I) a first transparent substrate layer; and II) a first photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. 9. The device according to any one of claims 1 to 8 , comprising an anisotropic diffraction grating having a first photoreactive polymer film having:
前記異方性回折格子素子が、
I)第1の透明基体層;
II)(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる第1の光反応性側鎖を有する第1の光反応性高分子膜;
III)第2の透明基体層;及び
IV)(A-1)光架橋、及び(A-2)光異性化からなる群から選ばれる少なくとも1種の反応を生じる第2の光反応性側鎖を有する第2の光反応性高分子膜;
を有し、
前記II)第1の光反応性高分子膜と前記IV)第2の光反応性高分子膜とが対向するように配置し、前記II)第1の膜及び前記IV)第2の膜の間に、(B)低分子液晶層が配置される異方性回折格子を含む請求項1~のいずれか一項に記載の装置。
The anisotropic diffraction grating element is
I) first transparent base layer;
II) A first photoreactive polymer having a first photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. film;
III) a second transparent base layer; and IV) a second photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking, and (A-2) photoisomerization. a second photoreactive polymer film having;
has
The above II) first photoreactive polymer film and the above IV) second photoreactive polymer film are arranged to face each other, and the above II) first film and the above IV) second film are arranged so as to face each other. The device according to any one of claims 1 to 9 , comprising an anisotropic diffraction grating between which (B) a low molecular weight liquid crystal layer is arranged.
前記光反応性高分子膜に所望の偏光を干渉露光し、該光反応性高分子膜に任意の回折パターンを形成することで、該光反応性高分子膜に入射する光のストークスパラメータの情報を、該光反応性高分子膜に形成された異方性方位および複屈折の分布に応じて空間的に分離し、強度情報へと変換する異方性回折格子とする請求項~10のいずれか一項に記載の装置。 Information on the Stokes parameter of light incident on the photoreactive polymer film is obtained by exposing the photoreactive polymer film to interference exposure with desired polarized light and forming an arbitrary diffraction pattern on the photoreactive polymer film. according to claims 7 to 10, which is an anisotropic diffraction grating that spatially separates and converts into intensity information according to the anisotropic orientation and birefringence distribution formed in the photoreactive polymer film. Apparatus according to any one of the clauses. 前記光反応性高分子膜が、下記式(1)~(6)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Sは、炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
Tは、単結合または炭素数1~12のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はYと同じ定義を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
Couは、クマリン-6-イル基またはクマリン-7-イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
q3は0または1である;
P及びQは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である;ただし、Xが-CH=CH-CO-O-、-O-CO-CH=CH-である場合、-CH=CH-が結合する側のP又はQは芳香環であり、Pの数が2以上となるときは、P同士は同一でも異なっていてもよく、Qの数が2以上となるときは、Q同士は同一でも異なっていてもよい;
l1は0または1である;
l2は0~2の整数である;
l1とl2がともに0であるときは、Tが単結合であるときはAも単結合を表す;
l1が1であるときは、Tが単結合であるときはBも単結合を表す;
H及びIは、各々独立に、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する請求項11のいずれか一項に記載の装置。
Figure 0007440845000022
The photoreactive polymer film has the following formulas (1) to (6):
(In the formula, A, B, and D each independently represent a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO -O- or -O-CO-CH=CH-;
S is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atoms bonded to them may be replaced with halogen groups;
T is a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atoms bonded thereto may be replaced with a halogen group;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof; The hydrogen atoms bonded to are each independently -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. may be substituted with an alkyloxy group;
R represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or has the same definition as Y 1 ;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
Cou represents a coumarin-6-yl group or a coumarin-7-yl group, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH- May be substituted with CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms;
One of q1 and q2 is 1 and the other is 0;
q3 is 0 or 1;
P and Q are each independently selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof. group; However, when X is -CH=CH-CO-O-, -O-CO-CH=CH-, P or Q on the side to which -CH=CH- is bonded is an aromatic ring, When the number of P's is 2 or more, the P's may be the same or different; when the number of Q's is 2 or more, the Q's may be the same or different;
l1 is 0 or 1;
l2 is an integer from 0 to 2;
When l1 and l2 are both 0, when T is a single bond, A also represents a single bond;
When l1 is 1, when T is a single bond, B also represents a single bond;
H and I are each independently a group selected from a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, and a combination thereof. )
The device according to any one of claims 7 to 11 , comprising a photoreactive polymer having any one type of photoreactive side chain selected from the group consisting of:
Figure 0007440845000022
前記光反応性高分子膜が、下記式(7)~(10)
(式中、A、B、Dはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表す;
mは、0~2の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
nは0~12の整数(ただしn=0のときBは単結合である)を表す;
は、2価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数5~8の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Rは、ヒドロキシ基、炭素数1~6のアルコキシ基を表すか、又はYと同じ定義を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する請求項11のいずれか一項に記載の装置。
Figure 0007440845000023
The photoreactive polymer film has the following formulas (7) to (10).
(In the formula, A, B, and D each independently represent a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO -O- or -O-CO-CH=CH-;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
l represents an integer from 1 to 12;
m represents an integer of 0 to 2; m1 and m2 represent integers of 1 to 3;
n represents an integer from 0 to 12 (however, when n = 0, B is a single bond);
Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof; The hydrogen atoms bonded to are each independently -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. may be substituted with an alkyloxy group;
R represents a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or has the same definition as Y 1 )
The device according to any one of claims 7 to 11 , comprising a photoreactive polymer having any one type of photoreactive side chain selected from the group consisting of:
Figure 0007440845000023
前記光反応性高分子膜が、下記式(11)~(13)
(式中、Aは、それぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは、1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表し、m1は1~3の整数を表す;
Rは、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良いか、又はヒドロキシ基もしくは炭素数1~6のアルコキシ基を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する請求項11のいずれか一項に記載の装置。
Figure 0007440845000024
The photoreactive polymer film has the following formulas (11) to (13):
(In the formula, A is each independently a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O- , or represents -O-CO-CH=CH-;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
l represents an integer of 1 to 12, m represents an integer of 0 to 2, m1 represents an integer of 1 to 3;
R represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or different substituents thereof; It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (wherein R 0 is a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 5 ), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (may be substituted with an oxy group, or represents a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms)
The device according to any one of claims 7 to 11 , comprising a photoreactive polymer having any one type of photoreactive side chain selected from the group consisting of:
Figure 0007440845000024
前記光反応性高分子膜が、下記式(14)又は(15)
(式中、Aはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
lは1~12の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す)
で表される光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する請求項11のいずれか一項に記載の装置。
Figure 0007440845000025
The photoreactive polymer film has the following formula (14) or (15)
(In the formula, A is each independently a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O-, or represents -O-CO-CH=CH-;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
l represents an integer from 1 to 12, m1 and m2 represent integers from 1 to 3)
The device according to any one of claims 7 to 11 , comprising a photoreactive polymer having a photoreactive side chain represented by:
Figure 0007440845000025
前記光反応性高分子膜が、下記式(16)又は(17)(式中、Aは単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは、1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表す)
で表される光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する請求項11のいずれか一項に記載の装置。
Figure 0007440845000026
The photoreactive polymer film has the following formula (16) or (17) (where A is a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH -CO-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH=CH-;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
l represents an integer from 1 to 12, m represents an integer from 0 to 2)
The device according to any one of claims 7 to 11 , comprising a photoreactive polymer having a photoreactive side chain represented by:
Figure 0007440845000026
前記光反応性高分子膜が、下記式(18)又は(19)
(式中、A、Bはそれぞれ独立に、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
q1とq2は、一方が1で他方が0である;
lは1~12の整数を表し、m1、m2は1~3の整数を表す;
は、水素原子、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基を表す)
からなる群から選ばれるいずれか1種の感光性側鎖を有する光反応性高分子を有する請求項11のいずれか1項に記載の装置。
Figure 0007440845000027
The photoreactive polymer film has the following formula (18) or (19)
(In the formula, A and B each independently represent a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O -, or -O-CO-CH=CH-;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
One of q1 and q2 is 1 and the other is 0;
l represents an integer of 1 to 12, m1 and m2 represent integers of 1 to 3;
R 1 is a hydrogen atom, -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms (represents oxy group)
The device according to any one of claims 7 to 11 , comprising a photoreactive polymer having any one type of photosensitive side chain selected from the group consisting of:
Figure 0007440845000027
前記光反応性高分子膜が、下記式(20)
(式中、Aは、単結合、-O-、-CH-、-COO-、-OCO-、-CONH-、-NH-CO-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表す;
は、1価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数5~8の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった2~6の環が結合基Bを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に-COOR(式中、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基を表す)、-NO、-CN、-CH=C(CN)、-CH=CH-CN、ハロゲン基、炭素数1~5のアルキル基、又は炭素数1~5のアルキルオキシ基で置換されても良い;
Xは、単結合、-COO-、-OCO-、-N=N-、-CH=CH-、-C≡C-、-CH=CH-CO-O-、又は-O-CO-CH=CH-を表し、Xの数が2となるときは、X同士は同一でも異なっていてもよい;
lは1~12の整数を表し、mは0~2の整数を表す)で表される光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する請求項11のいずれか1項に記載の装置。
Figure 0007440845000028
The photoreactive polymer film has the following formula (20)
(In the formula, A is a single bond, -O-, -CH 2 -, -COO-, -OCO-, -CONH-, -NH-CO-, -CH=CH-CO-O-, or -O -CO-CH=CH-;
Y 1 represents a ring selected from monovalent benzene ring, naphthalene ring, biphenyl ring, furan ring, pyrrole ring, and alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or It is a group in which 2 to 6 different rings are bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are each independently -COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or a group having 1 to 1 carbon atoms) 5), -NO 2 , -CN, -CH=C(CN) 2 , -CH=CH-CN, halogen group, alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or alkyl group having 1 to 5 carbon atoms May be substituted with an alkyloxy group;
X is a single bond, -COO-, -OCO-, -N=N-, -CH=CH-, -C≡C-, -CH=CH-CO-O-, or -O-CO-CH= When it represents CH- and the number of X is 2, the Xs may be the same or different;
12. The polymer according to any one of claims 7 to 11 , comprising a photoreactive polymer having a photoreactive side chain (l represents an integer of 1 to 12, m represents an integer of 0 to 2). equipment.
Figure 0007440845000028
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