JP7441091B2 - 多段光フィルタ装置、及び、多段光フィルタ装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の平面状光フィルタを含む多段光フィルタ装置に関する。また、そのような多段光フィルタ装置の製造方法に関する。

特許文献１には、入力光の光路上にレンズやフィルタなど複数の光学素子を重ねて配置し、これらの光学素子を入力光に順に作用させる技術が開示されている。

国際公開第２０１３／０２７３４０号公報

複数の平面状光フィルタを入力光に順に作用させる多段光フィルタ装置においては、これらの平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に調整することが重要である。なぜなら、平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向が予め定められた位置及び方向からずれると、所期の作用を入力光に対して及ぼすことが困難になるからである。しかしながら、複数の平面状光フィルタを重ねて配置した多段光フィルタ装置においては、これらの平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に調整することは困難である。

一例として、屈折率が個別に設定された複数のマイクロセルを有し、各マイクロセルを透過した光を相互に干渉させることによって、省スペースかつ低消費電力で予め定められた演算を光学的に実行するように設計された平面状光フィルタが知られている。このような平面状光フィルタにより構成された多段光フィルタ装置においては、平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向が予め定められた位置及び方向から僅かにずれただけで、所期の光演算を実行することが困難になり得る。

本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に調整することが容易な多段光フィルタを実現することを目的とする。

本発明の態様１に係る多段光フィルタ装置は、少なくとも２つの平面状光フィルタを含む光フィルタ群と、前記光フィルタ群に属する第１の平面状光フィルタを透過した光を反射することによって、前記光フィルタ群に属する第２の平面状光フィルタに導くミラー構造と、を備えている。

上記の構成によれば、ミラー構造に含まれる反射面の位置（例えば、中心位置）及び方向（例えば、法線方向）の一方又は両方を調整することによって、光フィルタ群に属する平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に調整することができる。このため、光フィルタ群に属する平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に容易に調整することができる。

本発明の態様２に係る多段光フィルタ装置においては、態様１の構成に加えて、前記第１の平面状光フィルタ及び前記第２の平面状光フィルタは、同一の平面上に配置されている、という構成が採用されている。

上記の構成によれば、第１の平面状フィルタ及び第２の平面状フィルタの方向を調整する必要がない。したがって、光フィルタ群に属する平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に更に容易に調整することができる。

本発明の態様３に係る多段光フィルタ装置においては、態様２の構成に加えて、前記ミラー構造は、（１）前記第１の平面状光フィルタを透過した光を反射する第１の反射面であって、前記平面の第１の側に配置され、前記平面との成す角が４５°である第１の反射面と、（２）前記第１の反射面にて反射された光を更に反射し、前記第２の平面状光フィルタに導く第２の反射面であって、前記平面の前記第１の側に配置され、前記平面との成す角が４５°である第２の反射面と、を含んでいる、という構成が採用されている。

上記の構成によれば、第１の平面状光フィルタを垂直に透過した光を、第２の平面状光フィルタに垂直に入射させることができる。

本発明の態様４に係る多段光フィルタ装置においては、態様３の構成に加えて、前記第１の反射面及び前記第２の反射面は、直角プリズムミラーの互いに直交する２つの面に形成されている、という構成が採用されている。

上記の構成によれば、第１の反射面及び第２の反射面を１つの直角プリズムミラーにより実現することができる。したがって、より少ない部品点数で多段光フィルタ装置を構成することが可能になる。

本発明の態様５に係る多段光フィルタ装置においては、態様３の構成に加えて、前記第１の反射面は、第１の直角プリズムミラーの互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に形成されており、前記第２の反射面は、第２の直角プリズムミラーの互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に形成されている、という構成が採用されている。

上記の構成によれば、第１の反射面及び第２の反射面を２つの直角プリズムミラーにより個別に実現することができる。したがって、第１の反射面の位置及び方向と第２の反射面の位置及び方向とを独立に調整することができる。

本発明の態様６に係る多段光フィルタ装置においては、態様３～５の何れか一態様の構成に加えて、前記光フィルタ群は、前記平面上に配置された第３の平面状光フィルタ及び第４の平面状光フィルタを更に含み、前記ミラー構造は、（３）前記第２の平面状光フィルタを透過した光を反射する第３の反射面であって、前記平面の第２の側に配置され、前記平面との成す角が４５°である第３の反射面と、（４）前記第３の反射面にて反射された光を更に反射し、前記第４の平面状光フィルタに導く第４の反射面であって、前記平面の前記第２の側に配置され、前記平面との成す角が４５°である第４の反射面と、を含んでいる、という構成が採用されている。

上記の構成によれば、（１）第１の平面状光フィルタを垂直に透過した光を、第２の平面状光フィルタに垂直に入射させ、（２）第２の平面状光フィルタを垂直に透過した光を第３の平面状光フィルタに垂直に入射させ、（３）第３の平面状光フィルタを垂直に透過した光を第４の平面状光フィルタに入射させることができる。

本発明の態様７に係る多段光フィルタ装置においては、態様１～６の何れか一態様の構成に加えて、前記光フィルタ群に属する平面状光フィルタは、一体成形されている、という構成が採用されている。

上記の構成によれば、光フィルタ群に属する平面状光フィルタの相対的な位置関係を、事後的な調整を行うことなく、高い精度で所期の位置関係にすることができる。

本発明の態様８に係る多段光フィルタ装置においては、態様１～７の何れか一態様の構成に加えて、前記光フィルタ群には、屈折率が個別に設定された複数のマイクロセルを有する平面状光フィルタが少なくとも一つ含まれている、という構成が採用されている。

上記の構成によれば、多段階の光演算を実行可能な多層光フィルタ装置を実現することができる。

本発明の態様９に係る多段光フィルタ装置においては、態様８の構成に加えて、前記複数のマイクロセルは、高さが個別に設定された複数のピラーにより構成され、前記平面状光フィルタは、前記複数のマイクロセルが形成された領域を取り囲む、前記ピラーよりも高さの高いフレーム部を有している、という構成が採用されている。

上記の構成によれば、複数のマイクロセルを有する平面状光フィルタ上にミラー構造（例えば、直角プリズムミラー）を載置したときに、これら複数のマイクロセルを構成する複数のピラーが損傷を受ける可能性を低減することができる。

本発明の態様１０に係る製造方法は、態様１～９の何れか一態様に係る多段光フィルタの製造方法であって、前記光フィルタ群に属する平面状光フィルタを一体成形する工程を含んでいる、ことを特徴とする。

上記の製造方法によれば、光フィルタ群に属する平面状光フィルタの相対的な位置関係を、事後的な調整を行うことなく、高い精度で所期の位置関係にすることができる。

本発明の態様１０に係る製造方法は、態様１～９の何れか一態様に係る多段光フィルタの製造方法であって、ミラー構造を構成する反射面の位置及び方向の一方又は両方を、前記フィルタ群に属する平面状光フィルタを透過した光をモニタしながら調整する工程を含んでいる。

上記の製造方法によれば、光フィルタ群に属する平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に容易に調整することができる。

本発明の一態様によれば、平面状光フィルタの入力光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に調整することが容易な多段光フィルタを実現することができる。

本発明の一実施形態に係る多段光フィルタ装置の構成を示す斜視図である。 図１の多段光フィルタ装置のＡＡ’断面を示す断面図である。 図１の多段光フィルタ装置が備える平面状光フィルタの一具体例を示す斜視図である。 図１の多段光フィルタ装置の一変形例を示す斜視図である。 図４の多段光フィルタ装置のＢＢ’断面を示す断面図である。 図１の多段光フィルタ装置の製造方法を模式的に示す図である。 図６の多段光フィルタ装置の製造方法の一変形例を模式的に示す図である。

（多段光フィルタ装置の構成）
本発明の一実施形態に係る多段光フィルタ装置１の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、多段光フィルタ装置１の構成を示す斜視図であり、図２は、多段光フィルタ装置１のＡＡ’断面を示す断面図である。

多段光フィルタ装置１は、光フィルタ群１１と、透明基板１２と、ミラー構造１３と、を備えている。本実施形態において、透明基板１２は、ガラス層１２ａと、樹脂層１２ｂと、により構成されている。光フィルタ群１１は、例えばナノインプリントによって樹脂層１２ｂ内に一体成形されている。なお、ガラス層１２ａは、光演算の対象となる光（例えば赤色光）、及び、樹脂層１２ｂを硬化させるための光（例えば紫外光）を透過する光透過性、並びに、樹脂層１２ｂの形状を平板状に保つための剛性を有する材料により構成される。これらの性質を有する材料により構成された板状部材であれば、ガラス層１２の代わりに用いることができる。

光フィルタ群１１は、Ｎ個の平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａＮの集合である。図１においては、４個の平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａ４により構成された光フィルタ群１１を例示している。ただし、平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａＮの個数Ｎは、２以上の任意の自然数であればよく４に限定されない。

本実施形態において、各平面状光フィルタ１１ａｉ（ｉは１以上Ｎ以下の自然数）の平面視形状は、正方形である。また、本実施形態において、平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａＮは、各平面状光フィルタ１１ａｊ（ｊは１以上Ｎ－１以下の自然数）の一辺が隣接する平面状光フィルタ１１ａｊ＋１の一辺と平行に対向するように、同一の平面上に一直線状に並んで配置されている。

また、本実施形態において、各平面状光フィルタ１１ａｉは、屈折率が個別に設定された複数のマイクロセルを有し、各マイクロセルを透過した光（主に可視光を想定）を相互に干渉させることによって、予め定められた光演算を実行するように設計されたものである。入力光に平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａＮを順に作用させてＮ回の光演算を順次実行する場合、平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａＮの相対的な位置関係を所期の関係に保つことが重要になるが、本実施形態においては、平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａＮを一体成形することによってこの要求をクリアしている。なお、本明細書において「マイクロセル」とは、サイズがマイクロメートルオーダー以下、すなわち、１０μｍ未満のセルのことを指す。マイクロセルのサイズの下限は、特に限定されないが、例えば、１ｎｍである。

ミラー構造１３は、（１）第１の平面状光フィルタ１１ａ１を透過した光を反射して第２の平面状光フィルタ１１ａ２に導き、（２）第２の平面状光フィルタ１１ａ２を透過した光を反射して第３の平面状光フィルタ１１ａ３に導き、（３）第３の平面状光フィルタ１１ａ３を透過した光を反射して第４の平面状光フィルタ１１ａ４に導くための構造である。本実施形態において、ミラー構造１３は、Ｎ－１個の直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａＮ－１により構成されている。

第１の直角プリズムミラー１３ａ１は、第１の反射面１３ｂ１と、第２の反射面１３ｂ２と、有しており、透明基板１２の上面側（特許変位の範囲における「第１の側」の一例）に配置されている。第１の反射面１３ｂ１は、第１の平面状光フィルタ１１ａ１を透過した光を反射する反射面であり、透明基板１２の上面との成す角は４５°である。第２の反射面１３ｂ２は、第１の反射面１３ｂ１にて反射された光を更に反射して第２の平面状光フィルタ１１ａ２に導く反射面であり、透明基板１２の上面との成す角は４５°である。したがって、透明基板１２の下面側から第１の平面状光フィルタ１１ａ１に垂直に入射した光は、第１の反射面１３ｂ１及び第２の反射面１３ｂ２に順に反射され、透明基板１２の上面側から第２の平面状光フィルタ１１ａ２に垂直に入射する。

第２の直角プリズムミラー１３ａ２は、第３の反射面１３ｂ３と、第４の反射面１３ｂ４と、有しており、透明基板１２の下面側（特許変位の範囲における「第２の側」の一例）に配置されている。第３の反射面１３ｂ３は、第２の平面状光フィルタ１１ａ２を透過した光を反射する反射面であり、透明基板１２の下面との成す角は４５°である。第４の反射面１３ｂ４は、第３の反射面１３ｂ３にて反射された光を更に反射して第３の平面状光フィルタ１１ａ３に導く反射面であり、透明基板１２の下面との成す角は４５°である。したがって、透明基板１２の上面側から第２の平面状光フィルタ１１ａ２に垂直に入射した光は、第３の反射面１３ｂ３及び第４の反射面１３ｂ４に順に反射され、透明基板１２の下面側から第３の平面状光フィルタ１１ａ３に垂直に入射する。

第３の直角プリズムミラー１３ａ３は、第５の反射面１３ｂ５と、第６の反射面１３ｂ６と、有しており、透明基板１２の上面側に配置される。第５の反射面１３ｂ５は、第３の平面状光フィルタ１１ａ３を透過した光を反射する反射面であり、透明基板１２の上面との成す角は４５°である。第６の反射面１３ｂ６は、第５の反射面１３ｂ５にて反射された光を更に反射して第４の平面状光フィルタ１１ａ４に導く反射面であり、透明基板１２の上面との成す角は４５°である。したがって、透明基板１２の下面側から第３の平面状光フィルタ１１ａ３に垂直に入射した光は、第５の反射面１３ｂ５及び第６の反射面１３ｂ６に順に反射され、透明基板１２の上面側から第４の平面状光フィルタ１１ａ４に垂直に入射する。

（平面状光フィルタの具体例）
多段光フィルタ装置１が備える平面状光フィルタ１１ａｉの具体例について、図３を参照して説明する。図３は、本具体例に係る平面状光フィルタ１１ａｉの斜視図である。

本具体例に係る平面状光フィルタ１１ａｉは、一辺１．０ｍｍの正方形であり、マトリックス状に配置された１００×１００個のマイクロセルにより構成されている。各マイクロセルは、厚さ１００μｍのベース上に形成された、１辺１μｍの正方形の底面底辺を有する四角柱状のピラーにより構成されている。各ピラーの高さは、０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、…、１１００ｎｍ、１２００ｎｍ（１００ｎｍステップ１３段階）の何れかであり、そのピラーにより構成されるマイクロセルの屈折率が所期の屈折率になるように決められている。

なお、平面状光フィルタ１１ａｉのセルサイズは、本具体例において１μｍであるが、これに限定されない。すなわち、平面状光フィルタ１１ａｉのセルサイズは、１０μｍ未満であれば良い。また、平面状光フィルタ１１ａｉのセル数及び有効領域サイズも任意である。

平面状光フィルタ１１ａｉは、フレーム部１１ｂｉに取り囲まれている。フレーム部１１ｂｉの高さは、平面状光フィルタ１１ａｉに設けられる最も高いピラーの高さよりも高くなっている。このため、図１及び図２に示すように、平面状光フィルタ１１ａｉが設けられる透明基板１２の上面に直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａＮ－１を当接させても、平面状光フィルタ１１ａｉを構成するピラーが損傷を受けることはない。なお、本実施形態においては、フレーム部１１ｂｉを設けることによって、平面状光フィルタ１１ａｉを構成するピラーを直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａＮ－１から離間させる構成を採用しているが、これに限定されてない。例えば、直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａＮ－１の方に凹部を設けることによって、平面状光フィルタ１１ａｉを構成するピラーを直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａＮ－１から離間させる構成を採用してもよい。あるいは、平面状光フィルタ１１ａｉと直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａＮ－１との間に環状のスペーサを配置することによって、平面状光フィルタ１１ａｉを構成するピラーを直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａＮ－１から離間させる構成を採用してもよい。

なお、本実施形態においては、平面状光フィルタａｉの各マイクロセルの屈折率の設定を、そのセルを構成するピラーの高さを設定することにより実現しているが、これに限定されるものではない。例えば、平面状光フィルタａｉの各マイクロセルの屈折率の設定を、そのセルの材料を選択することにより実現してもよい。或いは、平面状光フィルタａｉの各マイクロセルの屈折率の設定を、そのセルの材料に添加する添加剤の量及び／種類を選択することにより設定してもよい。

（多段光フィルタ装置の変形例）
多段光フィルタ装置１の変形例（以下、「多段光フィルタ装置１Ａ」と記載）について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、多段光フィルタ装置１Ａの構成を示す斜視図であり、図５は、多段光フィルタ装置１ＡのＢＢ’断面を示す断面図である。

図１及び図２に示す多段光フィルタ装置１においては、４個（一般にはＮ個）の平面状フィルタ１１ａ１～１１ａ４が互いに近接して配置されている。

これに対して、図４及び図５に示す多段光フィルタ装置１Ａにおいては、４個（一般にはＮ個）の平面状フィルタ１１ａ１～１１ａ４が互いに離間して配置されている。

また、図１及び図２に示す多段光フィルタ装置１は、３個（一般にはＮ－１個）の直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａ３を備えている。そして、第１の反射面１３ｂ１と第２の反射面１３ｂ２とが、第１の直角プリズムミラー１３ａ１の互いに直交する２つの面に設けられている。また、第３の反射面１３ｂ３と第４の反射面１３ｂ４とが、第２の直角プリズムミラー１３ａ２の互いに直交する２つの面に設けられている。また、第５の反射面１３ｂ５と第６の反射面１３ｂ６とが、第３の直角プリズムミラー１３ａ３の互いに直交する２つの面に設けられている。

これに対して、図４及び図５に示す多段光フィルタ装置１Ａは、６個（一般には（Ｎ－１）×２個）の直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａ６を備えている。そして、（１）第１の反射面１３ｂ１は、第１の直角プリズムミラー１３ａ１の互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に設けられ、（２）第２の反射面１３ｂ２は、第２の直角プリズムミラー１３ａ２の互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に設けられている。また、（３）第３の反射面１３ｂ３は、第３の直角プリズムミラー１３ａ３の互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に設けられ、（４）第４の反射面１３ｂ４は、第４の直角プリズムミラー１３ａ４の互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に設けられている。また、（５）第５の反射面１３ｂ５は、第５の直角プリズムミラー１３ａ５の互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に設けられ、（６）第６の反射面１３ｂ６は、第６の直角プリズムミラー１３ａ６の互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に設けられている。

また、図１及び図２に示す多段光フィルタ装置１においては、平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａ４を透過する光の光路が、透明基板１２を上面視したときに直線軌道を描いている。

これに対して、図４及び図５に示す多段光フィルタ装置１Ａにおいては、平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａ４を透過する光の光路が、透明基板１２を上面視したときに周回軌道を描いている。

以上のように、図１及び図２に示す多段光フィルタ装置１には、ミラー構造１３をより少数の直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａ３により実現することができるという利点がある。一方、図４及び図５に示す多段光フィルタ装置１には、反射面１３ｂ１～１３ｂ６の向きを個別に調整することができるという利点がある。何れの形態を採用するかは、それぞれ形態の利点と多段光フィルタ装置１に要求される形状及びサイズとに鑑みて、適宜選択すればよい。

（多段光フィルタ装置の製造方法）
多段光フィルタ装置１の製造方法について、図６を参照して説明する。図６は、本製造方法の各段階を模式的に示す図である。

本製造方法においては、まず、透明基板１２の上面に、光フィルタ群１１を構成する平面状光フィルタ１１ａ１～１１ａ４を、ナノインプリント法を用いて形成する。その後、透明基板１２に直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａ３を接着固定する。前者の工程については、公知であるため、以下、後者の工程について説明する。なお、以下の説明においては、透明基板１２の主面（上面及び下面）と平行なＸ軸、透明基板１２の主面と平行、且つ、Ｘ軸と直交するＹ軸、及び、透明基板１２の主面と垂直なＺ軸を有する座標系を用いる。

第１に、図６の（ａ）に示すように、透明基板１２の上面において、第１の平面状光フィルタ１１ａ１及び第２の平面状光フィルタ１１ａ２の周囲に、未硬化の紫外線硬化樹脂Ｒ１を接着剤として塗布する。次に、第１の直角プリズムミラー１３ａ１の底面を透明基板１２の上面に当接させ、図６の（ｂ）に示すように、第１の直角プリズムミラー１３ａ１のアクティブ調心を行う。すなわち、光源２１から出力された光を第１の平面状光フィルタ１１ａ１に入力しながら、第２の平面状光フィルタ１１ａ２を透過した光を、イメージセンサ２２を用いてモニタする。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布（目標として予め定められた分布）になるように、第１の直角プリズムミラー１３ａ１の位置及び方向を調整する。ここで、調整可能な位置は、図６の（ｂ）に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の位置であり、調整可能な方向は、図６の（ｂ）に示すＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を回転軸とする回転方向である。位置の調整は、方向の調整（第１の直角プリズムミラー１３ａ１の底面をＸＹ平面と平行にする）の後に行う。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布に一致したところで、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂Ｒ１を硬化させることによって、第１の直角プリズムミラー１３ａ１を透明基板１２の上面に固定する。なお、本実施形態においては、第１の平面状光フィルタ１１ａ１を囲むように紫外線硬化樹脂Ｒ１を塗布しているが、これに限定されない。例えば、第１の平面状光フィルタ１１ａ１を覆うように紫外線硬化樹脂Ｒ１を塗布してもよい。

第２に、図６の（ｃ）に示すように、透明基板１２の下面において、第２の平面状光フィルタ１１ａ２及び第３の平面状光フィルタ１１ａ３の周囲に、未硬化の紫外線硬化樹脂Ｒ２を接着剤として塗布する。次に、第２の直角プリズムミラー１３ａ２の底面を透明基板１２の下面に当接させ、図６の（ｄ）に示すように、第２の直角プリズムミラー１３ａ２のアクティブ調心を行う。すなわち、光源２１から出力された光を第１の平面状光フィルタ１１ａ１に入力しながら、第３の平面状光フィルタ１１ａ３を透過した光を、イメージセンサ２２を用いてモニタする。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布になるように、第２の直角プリズムミラー１３ａ２の位置及び方向を調整する。ここで、調整可能な位置は、図６の（ｄ）に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の位置であり、調整可能な方向は、図６の（ｄ）に示すＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を回転軸とする回転方向である。位置の調整は、方向の調整（第２の直角プリズムミラー１３ａ２の底面をＸＹ平面と平行にする）の後に行う。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布に一致したところで、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂Ｒ２を硬化させることによって、第２の直角プリズムミラー１３ａ２を透明基板１２の下面に固定する。なお、本実施形態においては、第２の平面状光フィルタ１１ａ２を囲むように紫外線硬化樹脂Ｒ２を塗布しているが、これに限定されない。例えば、第２の平面状光フィルタ１１ａ２を覆うように紫外線硬化樹脂Ｒ２を塗布してもよい。

第３に、図６の（ｅ）に示すように、透明基板１２の上面において、第３の平面状光フィルタ１１ａ３及び第４の平面状光フィルタ１１ａ４の周囲に、未硬化の紫外線硬化樹脂Ｒ３を接着剤として塗布する。次に、第３の直角プリズムミラー１３ａ３の底面を透明基板１２の上面に当接させ、図６の（ｆ）に示すように、第３の直角プリズムミラー１３ａ３のアクティブ調心を行う。すなわち、光源２１から出力された光を第１の平面状光フィルタ１１ａ１に入力しながら、第４の平面状光フィルタ１１ａ４を透過した光を、イメージセンサ２２を用いてモニタする。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布になるように、第３の直角プリズムミラー１３ａ３の位置及び方向を調整する。ここで、調整可能な位置は、図６の（ｆ）に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の位置であり、調整可能な方向は、図６の（ｆ）に示すＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を回転軸とする回転方向である。位置の調整は、方向の調整（第３の直角プリズムミラー１３ａ３の底面をＸＹ平面と平行にする）の後に行う。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布に一致したところで、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂Ｒ３を硬化させることによって、第３の直角プリズムミラー１３ａ３を透明基板１２の上面に固定する。なお、本実施形態においては、第３の平面状光フィルタ１１ａ３を囲むように紫外線硬化樹脂Ｒ３を塗布しているが、これに限定されない。例えば、第３の平面状光フィルタ１１ａ３を覆うように紫外線硬化樹脂Ｒ３を塗布してもよい。

これにより、図６の（ｇ）に示すように、多段光フィルタ装置１ができあがる。

なお、透明基板１２に直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａ３を接着固定するために用いる接着剤は、紫外線硬化樹脂に限定されない。すなわち、紫外線以外の光、熱、又は湿気等、任意の刺激により硬化する樹脂を用いることができる。また、この接着剤は、エポキシ系であってもよいし、アクリル系であってもよい。何れも粘度調整が可能であり、膜厚制御が容易である。

（多段光フィルタ装置の製造方法の変形例）
なお、直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａ３は、図６に示すように、予め成形されたものを透明基板１２に接着固定することにより実装してもよいし、図７に示すように、透明基板１２上で成形することにより実装してもよい。後者の場合、直角プリズムミラー１３ａ１の成形は、例えば、以下のように行う。直角プリズムミラー１３ａ２，１２ａ３の成形も同様である。

まず、図７の（ａ）に示すように、直角プリズムミラー１３ａ１と相補的な形状を有する金型２３を透明基板１２上に載置する。次に、図７の（ｂ）に示すように、金型２３のアクティブ調心を行う。すなわち、光源２１から出力された光を第１の平面状光フィルタ１１ａ１に入力しながら、第２の平面状光フィルタ１１ａ２を透過した光を、イメージセンサ２２を用いてモニタする。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布になるように、金型２３の位置及び方向を調整する。ここで、調整可能な位置は、図７の（ｂ）に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の位置であり、調整可能な方向は、図７の（ｂ）に示すＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を回転軸とする回転方向である。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布に一致したところで、金型２３の位置及び方向を固定する。

次に、図７の（ｃ）に示すように、金型２３の内部に未硬化の紫外線硬化樹脂を充填する。その後、図７の（ｄ）に示すように、金型２３の位置を微調整する。すなわち、光源２１から出力された光を第１の平面状光フィルタ１１ａ１に入力しながら、第２の平面状光フィルタ１１ａ２を透過した光を、イメージセンサ２２を用いてモニタする。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布になるように、金型２３の位置を微調整する。ここで、調整可能な位置は、図７の（ｄ）に示すＸ軸方向及びＹ軸方向の位置である。そして、イメージセンサ２２にてモニタされる光の強度分布が所期の分布に一致したところで、図７の（ｅ）に示すように、紫外線を照射して金型２３の内部の紫外線硬化樹脂を硬化させる。

次に、図７の（ｆ）に示すように、金型２３を取り外した後、硬化した紫外線硬化樹脂の表面（透明基板１２の上面に当接する面を除く）に金属膜を成膜する。これにより、透明基板１２の上面と４５°の角度を成して交わる硬化した紫外線硬化樹脂の２つの面が第１の反射面１３ｂ１及び第２の反射面１３ｂ２としてより好適に機能するようになる。これにより、直角プリズムミラー１３ａ１が完成する。なお、反射率の高さを追及する必要がなければ、金属膜は省略してもよい。この場合でも、透明基板１２の上面と４５°の角度を成して交わる硬化した紫外線硬化樹脂の２つの面は、第１の反射面１３ｂ１及び第２の反射面１３ｂ２として機能する。

なお、ここでは、３つの直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａ３を個別に成形する方法について説明したが、これに限定されない。すなわち、３つの直角プリズムミラー１３ａ１～１３ａ３を一括して成形してもよい。この場合、直角プリズムミラー１３ａ１と相補的な形状を有する１つの凹部を有する金型２３の代わりに、直角プリズムミラー１３ａ１と相補的な形状を有する３つの凹部を有する金型を用いればよい。

（付記事項）
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 多段光フィルタ装置
１１ 光フィルタ群
１１ａｉ 平面状光フィルタ
１１ｂｉ フレーム部
１２ 透明基板
１２ａ ガラス層
１２ｂ 樹脂層
１３ ミラー構造
１３ａ１～１３ａ３ 直角プリズムミラー
１３ｂ１～１３ｂ６ 反射面
２１ 光源
２２ イメージセンサ

Claims (10)

1. 少なくとも２つの平面状光フィルタを含む光フィルタ群と、前記光フィルタ群に属する第１の平面状光フィルタを透過した光を反射することによって、前記光フィルタ群に属する第２の平面状光フィルタに導くミラー構造と、を備えており、
   前記光フィルタ群には、屈折率が個別に設定された複数のマイクロセルを有する平面状光フィルタが少なくとも一つ含まれている、
   ことを特徴とする多段光フィルタ装置。
2. 前記第１の平面状光フィルタ及び前記第２の平面状光フィルタは、同一の平面上に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の多段光フィルタ装置。
3. 前記ミラー構造は、（１）前記第１の平面状光フィルタを透過した光を反射する第１の反射面であって、前記平面の第１の側に配置され、前記平面との成す角が４５°である第１の反射面と、（２）前記第１の反射面にて反射された光を更に反射し、前記第２の平面状光フィルタに導く第２の反射面であって、前記平面の前記第１の側に配置され、前記平面との成す角が４５°である第２の反射面と、を含んでいる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の多段光フィルタ装置。
4. 前記第１の反射面及び前記第２の反射面は、直角プリズムミラーの互いに直交する２つの面に形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の多段光フィルタ装置。
5. 前記第１の反射面は、第１の直角プリズムミラーの互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に形成されており、前記第２の反射面は、第２の直角プリズムミラーの互いに直交する２つの面の各々と４５°で交わる斜面に形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の多段光フィルタ装置。
6. 前記光フィルタ群は、前記平面上に配置された第３の平面状光フィルタを更に含み、
   前記ミラー構造は、（３）前記第２の平面状光フィルタを透過した光を反射する第３の反射面であって、前記平面の第２の側に配置され、前記平面との成す角が４５°である第３の反射面と、（４）前記第３の反射面にて反射された光を更に反射し、前記第３の平面状光フィルタに導く第４の反射面であって、前記平面の前記第２の側に配置され、前記平面との成す角が４５°である第４の反射面と、を含んでいる、
   ことを特徴とする請求項３～５の何れか一項に記載の多段光フィルタ装置。
7. 前記光フィルタ群に属する平面状光フィルタは、一体成形されている、
   ことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の多段光フィルタ装置。
8. 前記複数のマイクロセルは、高さが個別に設定された複数のピラーにより構成され、
   前記平面状光フィルタは、前記複数のマイクロセルが形成された領域を取り囲む、前記ピラーよりも高さの高いフレーム部を有している、
   ことを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の多段光フィルタ装置。
9. 請求項１～８の何れか一項に記載の多段光フィルタ装置の製造方法であって、
   前記光フィルタ群に属する平面状光フィルタを一体成形する工程を含んでいる、
   ことを特徴とする多段光フィルタ装置の製造方法。
10. 請求項１～８の何れか一項に記載の多段光フィルタ装置の製造方法であって、
    前記ミラー構造に含まれる反射面の位置及び方向の一方又は両方を、前記光フィルタ群に属する平面状光フィルタを透過した光をモニタしながら調整する工程を含んでいる、
    ことを特徴とする多段光フィルタ装置の製造方法。

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