WO2020262679A1

WO2020262679A1 - 波長選択フィルタ、表示体、光学デバイス、および、波長選択フィルタの製造方法

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Publication number: WO2020262679A1
Application number: PCT/JP2020/025397
Authority: WO
Inventors: 雅史川下; ゆかり小田
Original assignee: 凸版印刷株式会社
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2020-12-30
Also published as: EP3992675A4; CN113950632A; EP3992675A1; US20220113458A1

Abstract

光学デバイスは、サブ波長周期で並ぶ複数の凸部が構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層と、凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する高屈折率層と、高屈折率層上に位置して当該高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層とを備える。高屈折率層は、凹凸構造の底部に位置してサブ波長格子を構成する第１格子高屈折率部、および、凹凸構造の頂部に位置してサブ波長格子を構成する第２格子高屈折率部を含む。高屈折率層の屈折率は、凹凸構造層および低屈折率層の各々の屈折率よりも高い。

Description

波長選択フィルタ、表示体、光学デバイス、および、波長選択フィルタの製造方法

　本開示の実施形態は、導波モード共鳴現象を利用した波長選択フィルタ、表示体、光学デバイス、および、波長選択フィルタの製造方法に関する。

　物体の微細な構造に起因した光学現象を利用して光を選別するフィルタとして、導波モード共鳴現象を利用した波長選択フィルタが提案されている。この波長選択フィルタは、光の波長よりも小さい周期の回折格子であるサブ波長格子を有する。当該サブ波長格子に光が入射すると、入射光が進んできた空間への回折光の射出が抑えられる一方で、サブ波長格子が位置する部分と周囲との屈折率差等に起因して、特定の波長域の光が、多重反射しながら伝播することにより共鳴を起こし、反射光として強く射出される。

　例えば、特許文献１に記載のカラーフィルタは、基板上にサブ波長格子を構成する複数の凸部が配置された構造を有する。しかしながら、こうした構造において、取り出される光の強度を高めるためには、特許文献１に記載のように、基板を合成石英から形成し、かつ、凸部をシリコンから形成することにより、基板と凸部との屈折率差を大きく確保して、光の多重反射による損失を小さくすることが望ましい。そのためには、合成石英からなる基板上に単結晶のＳｉが形成されたＳＯＱ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｑｕａｒｔｚ）基板を用いる必要があるため、製造コストの増大が生じる。

　これに対し、特許文献２に記載の波長選択素子は、基板と、サブ波長格子を構成する凸部との間に、基板を構成する材料よりも屈折率の高い材料から構成された導波層を有している。こうした構造によれば、凸部と導波層とが樹脂から形成されている場合でも、多重反射する光を導波層内に伝播させることにより、反射光の強度が高められる。また、凸部と導波層とを樹脂から形成する方法として、ナノインプリント法を用いることが可能であるため、材料費を低減しつつ簡便に製造が可能であり、製造コストの削減もできる。

特許第５０２３３２４号明細書特開２００９－２５５５８号公報

　ところで、導波モード共鳴現象を利用した波長選択フィルタの波長選択性を高めるためには、導波モード共鳴現象による反射光の強度を高めることのみならず、導波モード共鳴現象による反射光とは異なる波長域の光が当該反射光とともに射出されることを抑えることが望ましい。こうした観点においては、導波モード共鳴現象を利用した波長選択フィルタにおいて波長選択性を高めるための構造には、なお改善の余地がある。

　本開示の実施形態は、波長選択性を高めることのできる波長選択フィルタ、表示体、光学デバイス、および、波長選択フィルタの製造方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決する波長選択フィルタは、凸部または凹部である凹凸要素であって、サブ波長周期で並ぶ複数の前記凹凸要素が構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層と、前記凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する高屈折率層であって、前記凹凸構造の底部に位置してサブ波長格子を構成する第１格子高屈折率部、および、前記凹凸構造の頂部に位置してサブ波長格子を構成する第２格子高屈折率部を含む前記高屈折率層と、前記高屈折率層上に位置して当該高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層と、を備え、前記高屈折率層の屈折率は、前記凹凸構造層および前記低屈折率層の各々の屈折率よりも高い。

　上記構成によれば、厚さ方向と直交する断面に沿う領域のうち、第１格子高屈折率部を含む格子領域と、第２格子高屈折率部を含む格子領域とにおいて、導波モード共鳴現象が起こる。したがって、２つの格子領域の各々で強められた光が反射光として得られるため、１つの格子領域のみを有する波長選択フィルタと比較して、反射光として取り出される光の強度が高められる。また、高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層が設けられているため、低屈折率層の厚さおよび屈折率の調整により、各格子領域で強められた反射光とは異なる波長域の光を打ち消して、こうした光が上記反射光とともに射出されることを抑えることができる。したがって、波長選択フィルタの波長選択性が高められる。

　上記課題を解決する表示体は、表示要素を備え、前記表示要素は、上記波長選択フィルタから構成されている。
　上記構成によれば、表示要素における波長選択性が高められる。したがって、表示体に視認される色の鮮明さや明るさが高められ、その結果、表示体が示す像の視認性が高められる。

　上記課題を解決する光学デバイスは、上記波長選択フィルタからなる複数のフィルタ領域を有するフィルタ層と、各フィルタ領域に対して１つずつ配置された光電変換素子であって、前記フィルタ領域の透過光を受ける複数の前記光電変換素子を有する受光層と、を備え、前記複数のフィルタ領域は、互いに異なる波長域の光を反射する複数の前記フィルタ領域、および、前記格子構造の配列方向が互いに異なる複数の前記フィルタ領域の少なくとも一方を含む。

　上記構成によれば、互いに異なる特性を有するフィルタ領域の透過光の強度を、光電変換素子の出力に基づき比較することで、入射光の特性、すなわち、波長域や偏光方向の検出が可能である。導波モード共鳴現象を利用したフィルタは、材料の屈折率や格子構造の周期等によって定まる狭帯域の波長選択性を有し、その波長選択性は、分子間の相互作用によって幅広い吸収帯を有する色素を利用したフィルタよりも高い。したがって、上記フィルタ領域を有するフィルタ層の利用により、光学デバイスにおける光の選別の精度を高めることが可能である。

　上記課題を解決する波長選択フィルタの製造方法は、サブ波長周期で並ぶ複数の凸部または凹部である凹凸要素を表面に有する凹凸構造層を、第１低屈折率材料を用いて形成することと、前記第１低屈折率材料よりも高い屈折率を有する高屈折率材料を用いて、前記凹凸構造層の表面に沿って、当該凹凸構造層が有する凹凸構造の底部に位置してサブ波長格子を構成する第１格子高屈折率部と、前記凹凸構造の頂部に位置してサブ波長格子を構成する第２格子高屈折率部とを含む高屈折率層を形成することと、前記高屈折率材料よりも低い屈折率を有する第２低屈折率材料を用いて、前記高屈折率層の表面に沿って、当該高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層を形成することと、を含む。

　上記製法によれば、格子領域に接する層を導波層として利用する形態と比較して、格子領域に接する層の精密な膜厚の制御を要さずに、波長選択性の高い波長選択フィルタを製造することができる。したがって、こうした波長選択フィルタを容易に製造することができる。

　本開示の実施形態によれば、波長選択フィルタにおいて、波長選択性を高めることができる。

第１実施形態の波長選択フィルタの構造を説明する図であって、（ａ）は、波長選択フィルタの断面構造を説明し、（ｂ）は、第１格子領域の断面構造を説明し、（ｃ）は、中間領域の断面構造を説明し、（ｄ）は、第２格子領域の断面構造を説明する。第１実施形態の波長選択フィルタの製造方法について、凹凸構造層の形成工程を説明する図。第１実施形態の波長選択フィルタの製造方法について、高屈折率層の形成工程を説明する図。第１実施形態の波長選択フィルタの製造方法について、低屈折率層の形成工程を説明する図。第１実施形態の波長選択フィルタにおける変形例の断面構造を説明する図。第１実施形態の波長選択フィルタにおける変形例の断面構造を説明する図。第１実施形態の波長選択フィルタの適用例である表示体の平面構造を説明する図。第１実施形態の波長選択フィルタの適用例である表示体の作用を説明する図。第２実施形態の波長選択フィルタの断面構造の一実例を説明する図。第２実施形態の波長選択フィルタの断面構造の一実例を説明する図。第２実施形態の波長選択フィルタの製造方法について、凹凸構造体が向かい合わされた状態を説明する図。第２実施形態の波長選択フィルタの製造方法について、埋込層の形成工程を説明する図。第３実施形態の波長選択フィルタの斜視構造を説明する図。第４実施形態の波長選択フィルタの構造を説明する図であって、（ａ）は、波長選択フィルタの断面構造を説明し、（ｂ）は、第１格子領域の断面構造を説明し、（ｃ）は、中間領域の断面構造を説明し、（ｄ）は、第２格子領域の断面構造を説明する。第５実施形態の光学デバイスの断面構造を説明する図。第５実施形態の光学デバイスの作用を説明する図。第５実施形態の光学デバイスの断面構造の他の実例を説明する図。第５実施形態のフィルタ領域の構造の一実例を説明する図であって、（ａ）は、フィルタ領域の断面構造を説明し、（ｂ）は、第１格子領域の断面構造を説明し、（ｃ）は、中間領域の断面構造を説明し、（ｄ）は、第２格子領域の断面構造を説明する。図１９Ａ，図１９Ｂ，図１９Ｃ，図１９Ｄは、フィルタ領域の波長選択性についてのシミュレーション結果であって、厳密結合波解析を用いた反射シミュレーションスペクトルを示す。第５実施形態のフィルタ領域における断面構造の一実例を説明する図。第５実施形態のフィルタ領域における斜視構造の一実例を説明する図。第５実施形態のフィルタ領域の構造の一実例を説明する図であって、（ａ）は、フィルタ領域の断面構造を説明し、（ｂ）は、第１格子領域の断面構造を説明し、（ｃ）は、中間領域の断面構造を説明し、（ｄ）は、第２格子領域の断面構造を説明する。

　本開示の実施形態は、背景からの独自の単一の発明を元とする一群の実施形態である。また、本開示の各側面は、単一の発明を元とした一群の実施形態の側面である。本開示の各構成は、本開示の各側面を有しうる。本開示の各特徴（feature）は組合せ可能であり、各構成をなせる。したがって、本開示の各特徴（feature）、本開示の各構成、本開示の各側面、本開示の各実施形態は、組合せることが可能であり、その組合せは相乗的機能を有し、相乗的な効果を発揮しうる。

　（第１実施形態）
　図１～図８を参照して、波長選択フィルタ、表示体、および、波長選択フィルタの製造方法の第１実施形態を説明する。波長選択フィルタは、波長選択フィルタに入射した光のなかから特定の波長域の光を取り出す機能を有する。波長選択フィルタは、入射した光の反射、透過、吸収、散乱、回折、のいずれか、または、その組み合わせにより光を取り出す機能を有することができる。波長選択フィルタの選択対象の波長域は、可視領域の光とできる。可視領域の光は、人間の肉眼で視認可能な光とできる。以下において、可視領域の光の波長は、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。

　［波長選択フィルタの全体構成］
　図１中の（ａ）が示すように、波長選択フィルタ１０は、基材１１、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７を備えている。これらの各領域は、層状に広がっており、基材１１に近い位置から、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７がこの順に並んでいる。各領域の並ぶ方向が第１方向である。すなわち、第１方向は、各領域および波長選択フィルタ１０の厚さ方向である。また、基材１１に対して頂部領域１７の位置する側が波長選択フィルタ１０の表面側であり、頂部領域１７に対して基材１１の位置する側が、波長選択フィルタ１０の裏面側である。図１中の（ｂ）は、第１格子領域１３における第１方向と直交する断面を説明し、図１中の（ｃ）は、中間領域１４における第１方向と直交する断面を説明し、図１中の（ｄ）は、第２格子領域１５における第１方向と直交する断面を説明する。

　基材１１の形態は、板状、シート状、または、フィルム状とでき、基材１１が有する面のうち、波長選択フィルタ１０の表面側に位置する面が基材１１の表面である。波長選択フィルタ１０の選択対象が可視領域の光である場合には、基材１１は、ガラス板や透明なポリマーフィルムとできる。ガラス板の実例は、合成石英基板である。透明なポリマーフィルムのベースフィルムは、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートとできる。

　第１低屈折率領域１２は、基材１１の表面に接し、基材１１の表面に沿って一様に広がっている。第１格子領域１３は、第１格子高屈折率部１３ａと第１格子低屈折率部１３ｂとを有する。基材１１の表面と対向する位置から見て、すなわち、第１方向に沿った方向から見て、第１格子高屈折率部１３ａと第１格子低屈折率部１３ｂとは、共通の方向である第２方向に沿って帯状に延び、第２方向と直交する第３方向に沿って交互に並んでいる。第２方向と第３方向との各々は、第１方向に直交する。

　中間領域１４は、中間高屈折率部１４ａと第１中間低屈折率部１４ｂと第２中間低屈折率部１４ｃとを有する。これらの各部は、第１方向に沿った方向から見て、第２方向に沿って延び、第１中間低屈折率部１４ｂと第２中間低屈折率部１４ｃとは、その間に中間高屈折率部１４ａを挟みつつ、第３方向に沿って交互に並んでいる。すなわち、第３方向に沿って、第１中間低屈折率部１４ｂ、中間高屈折率部１４ａ、第２中間低屈折率部１４ｃ、中間高屈折率部１４ａが、この順に繰り返し並んでいる。第１中間低屈折率部１４ｂは、第１格子低屈折率部１３ｂ上に位置する。中間高屈折率部１４ａは、第１格子高屈折率部１３ａの幅方向における端部上に位置し、第２中間低屈折率部１４ｃは、第１格子高屈折率部１３ａの幅方向における中央部上に位置する。

　第２格子領域１５は、第２格子高屈折率部１５ａと第２格子低屈折率部１５ｂとを有する。第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａと第２格子低屈折率部１５ｂとは、第２方向に沿って帯状に延び、第３方向に沿って交互に並んでいる。すなわち、２つの格子領域１３，１５において、高屈折率部および低屈折率部の配列方向は一致している。第２格子高屈折率部１５ａは、第１中間低屈折率部１４ｂ上および中間高屈折率部１４ａ上に位置し、第２格子低屈折率部１５ｂは、第２中間低屈折率部１４ｃ上に位置する。

　第２低屈折率領域１６は、第２格子領域１５に対して中間領域１４とは反対側で第２格子領域１５に沿って一様に広がっている。頂部領域１７は、第１頂部低屈折率部１７ａと第２頂部低屈折率部１７ｂとを有する。第１方向に沿った方向から見て、第１頂部低屈折率部１７ａと第２頂部低屈折率部１７ｂとは、第２方向に沿って帯状に延び、第３方向に沿って交互に並んでいる。第１頂部低屈折率部１７ａは、第２低屈折率領域１６を挟んで第２格子高屈折率部１５ａ上に位置し、第２頂部低屈折率部１７ｂは、第２低屈折率領域１６を挟んで第２格子低屈折率部１５ｂ上に位置する。

　波長選択フィルタ１０を構成する上記の各領域において、第１方向に沿って互いに隣接する領域は、その一部において互いに連続している。具体的には、第１低屈折率領域１２と第１格子低屈折率部１３ｂとは互いに連続し、さらに、第１格子低屈折率部１３ｂと第１中間低屈折率部１４ｂとは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料とできる。また、第１格子高屈折率部１３ａと中間高屈折率部１４ａとは互いに連続し、さらに、中間高屈折率部１４ａと第２格子高屈折率部１５ａとは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料とできる。また、第２中間低屈折率部１４ｃと第２格子低屈折率部１５ｂとは互いに連続し、第２格子低屈折率部１５ｂと第２低屈折率領域１６とは互いに連続し、さらに、第２低屈折率領域１６と第１頂部低屈折率部１７ａとは互いに連続しており、これらは互いに同一の材料とできる。また、第２頂部低屈折率部１７ｂは空気で充填されている。

　すなわち、波長選択フィルタ１０は、基材１１と、基材１１上に位置し、複数の凸部２１ａが構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層２１と、凹凸構造層２１の表面に沿って配置された高屈折率層２２と、高屈折率層２２の表面に沿って配置された低屈折率層２３とを備える構造体であるとも捉えられる。複数の凸部２１ａは、第２方向に沿って延び、第３方向に沿って並ぶ。高屈折率層２２は、凹凸構造層２１の凹凸に追従した表面形状を有し、低屈折率層２３は、高屈折率層２２の凹凸に追従した表面形状を有する。

　凹凸構造層２１は、第１低屈折率領域１２と第１格子低屈折率部１３ｂと第１中間低屈折率部１４ｂとから構成され、凸部２１ａは、第１格子低屈折率部１３ｂと第１中間低屈折率部１４ｂとから構成される。

　高屈折率層２２は、第１格子高屈折率部１３ａと中間高屈折率部１４ａと第２格子高屈折率部１５ａとから構成される。第１格子高屈折率部１３ａは、複数の凸部２１ａの間、すなわち、凹凸構造層２１が有する凹凸構造の底部に位置する。中間高屈折率部１４ａは、凸部２１ａの側面に接し、第１方向に沿った方向から見て互いに隣り合う第１格子高屈折率部１３ａと第２格子高屈折率部１５ａとの端部間を繋ぐように、中間領域１４の厚さ方向に延びている。第２格子高屈折率部１５ａは、凸部２１ａの頂面を覆い、すなわち、凹凸構造層２１が有する凹凸構造の頂部に位置する。

　低屈折率層２３は、第２中間低屈折率部１４ｃと第２格子低屈折率部１５ｂと第２低屈折率領域１６と第１頂部低屈折率部１７ａとから構成される。低屈折率層２３は、第２低屈折率領域１６から基材１１に向けて第２中間低屈折率部１４ｃおよび第２格子低屈折率部１５ｂが突出し、第２低屈折率領域１６から基材１１とは反対側に向けて第１頂部低屈折率部１７ａが突出した形状を有する。低屈折率層２３の表面は凹凸を有し、その凹部に第２頂部低屈折率部１７ｂが対応する。

　高屈折率層２２の屈折率は、空気の屈折率よりも大きく、かつ、凹凸構造層２１および低屈折率層２３の各々の屈折率よりも大きい。すなわち、第１格子高屈折率部１３ａ、中間高屈折率部１４ａ、第２格子高屈折率部１５ａの各々の屈折率は、第１低屈折率領域１２、第１格子低屈折率部１３ｂ、第１中間低屈折率部１４ｂ、第２中間低屈折率部１４ｃ、第２格子低屈折率部１５ｂ、第２低屈折率領域１６、第１頂部低屈折率部１７ａ、第２頂部低屈折率部１７ｂの各々の屈折率よりも大きい。

　凹凸構造層２１および低屈折率層２３の屈折率は、空気の屈折率よりも大きい。導波モード共鳴現象を好適に生じさせるためには、凹凸構造層２１および低屈折率層２３の各々と高屈折率層２２との屈折率差が大きいことが好ましく、凹凸構造層２１と低屈折率層２３との屈折率差よりも、これらの各層と高屈折率層２２との屈折率差の方が大きいことが好ましい。また、空気層と隣接する低屈折率層２３の屈折率は、凹凸構造層２１の屈折率以下であることが好ましい。

　さらに、凹凸構造層２１の屈折率は、低屈折率層２３の屈折率とは異なることが好ましい。これにより、波長選択フィルタ１０に光学的な非対称性が生じるため、表面側と裏面側との一方により多くの光を射出できる。凹凸構造層２１と低屈折率層２３との屈折率差は、０．０１以上０．３以下とできる。屈折率差が０．０１以上であれば、光学的な非対称性が十分に生じる。屈折率差が０．３以下であれば、光学的な非対称性が大きくなりすぎないため、格子領域１３，１５での光の共鳴に乱れが生じることが抑えられる。

　波長選択フィルタ１０の選択対象が可視領域の光である場合、凹凸構造層２１、高屈折率層２２、および、低屈折率層２３の各々の材料は、可視領域に吸収波長を有さない物質、すなわち、可視領域の光に対して透明な物質とできる。具体的には、凹凸構造層２１の低屈折率材料（第１低屈折率材料）は、ポリマーとできる。ポリマーは、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等とできる。これらの樹脂の実例は、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレタンアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポレオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂である。

　凹凸構造層２１は、ナノサイズの径を有するフィラーを含有していてもよい。フィラーは、無機フィラーとできる。無機フィラーは、シリカフィラー、金属のフィラー、金属化合物のフィラーとできる。金属のフィラーの実例は、ジルコニウムのフィラーである。金属化合物のフィラーの実例は、酸化アルミニウムのフィラー、酸化チタンのフィラーである。凹凸構造層２１は、これらのフィラーの１種類を単独で、または複数種類を混合して、含有することができる。フィラーの種類とその含有量の選択によって、例えば、凹凸構造層２１の屈折率を調整することが可能である。これにより、凹凸構造層２１と高屈折率層２２との屈折率差や、凹凸構造層２１と低屈折率層２３との屈折率差を調整することができる。なお、含有させるフィラーの屈折率を下げたい場合には、ポーラス構造を有するフィラーや、中空の粒子であるフィラーを用いることができる。

　低屈折率層２３の低屈折率材料（第２低屈折率材料）は、無機化合物とできる。無機化合物は、酸化物とできる。酸化物の実例は、酸化ケイ素である。また、無機化合物は、窒化物、フッ化物としてもよい。窒化物の実例は、窒化カルシウムである。フッ化物の実例は、フッ化マグネシウムである。

　高屈折率層２２の高屈折率材料は、無機化合物とできる。無機化合物が金属化合物であると、高い屈折率を得やすいため好ましい。金属化合物の実例は、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、硫化亜鉛、酸化インジウムスズ、窒化アルミニウムである。

　［波長選択フィルタの作用］
　第１格子領域１３における格子構造（第１の格子構造）の周期、すなわち、第１格子高屈折率部１３ａの配列の周期が、第１周期Ｐ１であり、第１周期Ｐ１は、可視領域の光の波長よりも小さい。同様に、第２格子領域１５における格子構造（第２の格子構造）の周期、すなわち、第２格子高屈折率部１５ａの配列の周期が、第２周期Ｐ２であり、第２周期Ｐ２は、可視領域の光の波長よりも小さい。すなわち、第１周期Ｐ１および第２周期Ｐ２はサブ波長周期であり、第１格子領域１３および第２格子領域１５の各々はサブ波長格子を含む。

　波長選択フィルタ１０において、領域ごとの平均屈折率は、実用上、各領域における高屈折率部と低屈折率部との体積比率に応じて、高屈折率部の屈折率と低屈折率部の屈折率とを均した値とできる。第１格子領域１３における第１格子高屈折率部１３ａの割合、および、第２格子領域１５における第２格子高屈折率部１５ａの割合の各々よりも、中間領域１４における中間高屈折率部１４ａの割合は小さい。したがって、中間領域１４の平均屈折率は、第１格子領域１３の平均屈折率、および、第２格子領域１５の平均屈折率の各々よりも小さい。すなわち、波長選択フィルタ１０は、第１格子領域１３および第２格子領域１５の各々に位置するサブ波長格子が、低屈折率の領域に埋め込まれた構造を有している。

　上記波長選択フィルタ１０の表面側から波長選択フィルタ１０に光が入射すると、第２格子領域１５のサブ波長格子が低屈折率の領域に埋め込まれていることから、第２格子領域１５では、表面側への回折光の射出が抑えられ、導波モード共鳴現象が発生する。すなわち、特定の波長域の光が第２格子領域１５を多重反射しつつ伝播して共鳴を起こし、この特定の波長域の光が、波長選択フィルタ１０の表面側に反射光として射出される。

　第２格子領域１５を透過し、さらに中間領域１４を透過した光は、第１格子領域１３に入る。第１格子領域１３に光が入射すると、第１格子領域１３のサブ波長格子が低屈折率の領域に埋め込まれていることから、第１格子領域１３でも、導波モード共鳴現象が発生する。すなわち、特定の波長域の光が第１格子領域１３を多重反射しつつ伝播して共鳴を起こし、この特定の波長域の光が、波長選択フィルタ１０の表面側に反射光として射出される。

　第１格子領域１３を透過した光は、第１低屈折率領域１２および基材１１を透過して、波長選択フィルタ１０の裏面側に出る。
　結果として、波長選択フィルタ１０の表面側には、第２格子領域１５で強められた波長域の光と、第１格子領域１３で強められた波長域の光とが射出される。そして、波長選択フィルタ１０を構成する各領域を透過した光が、透過光として波長選択フィルタ１０の裏面側に射出される。以上のように、波長選択フィルタ１０によれば、反射光として、各格子領域１３，１５で強められた波長域の光を取り出すことができる。したがって、格子領域が１つである形態と比較して、取り出される反射光の強度が高められる。また、透過光として、各格子領域１３，１５で強められた波長域とは異なる波長域の光を取り出すことができる。

　ここで、波長選択フィルタ１０の表面側には、各格子領域１３，１５で強められた波長域の光に加えて、波長選択フィルタ１０を構成する各領域での反射や干渉に起因した光が射出され得る。そして、こうした光には、各格子領域１３，１５で強められた波長域とは異なる波長域の光（非対象光）が含まれる。波長選択フィルタ１０の表面側に射出される非対象光の強度が大きいと、波長選択フィルタ１０の表面側に取り出される光の波長選択性が低くなり、その結果、表面側に射出される光の色の鮮やかさが低くなる。

　これに対し、本実施形態の波長選択フィルタ１０における頂部領域１７は、各格子領域１３，１５で強められた波長域とは異なる波長域の光が、波長選択フィルタ１０の表面側に射出されることを抑える機能を有する。言い換えれば、頂部領域１７は、非対象光を打ち消すように構成されている。具体的には、頂部領域１７は、非対象光を干渉によって弱めることや、非対象光を裏面側に反射することによって、表面側に射出される非対象光の強度を低くする。頂部領域１７によって打ち消される光の波長域は、頂部領域１７の厚さおよび平均屈折率によって調整可能であり、言い換えれば、低屈折率層２３の厚さおよび材料によって調整できる。すなわち、各格子領域１３，１５で強められた波長域以外の光が頂部領域１７から表面側に射出されることを抑えられるように、低屈折率層２３の厚さおよび材料が選択される。

　また、波長選択フィルタ１０の最表面である低屈折率層２３の表面が凹凸を有しているため、波長選択フィルタ１０の最表面が平坦である形態と比較して、波長選択フィルタ１０の表面反射を抑えることができる。これによっても、波長選択フィルタ１０の表面側に、各格子領域１３，１５で強められた波長域の光とは異なる波長域の光が射出されることが抑えられるため、波長選択フィルタ１０の表面側に取り出される光の波長選択性が高められる。

　サブ波長格子が、１つの方向に帯状に延びる格子高屈折率部１３ａ，１５ａから構成されている場合、各格子領域１３，１５では、サブ波長格子の配列方向に依存する特定の方向へ偏光した光が、多重反射して共鳴を起こし、反射光として射出される。したがって、第１実施形態の波長選択フィルタ１０によれば、特定の方向へ偏光した反射光として、波長選択性が高められた反射光を取り出すことができる。

　［波長選択フィルタの詳細構成］
　上述の波長選択フィルタ１０において、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とは、取り出したい光の波長域に応じて設定されればよい。例えば、より狭域で高い強度の反射光を得たい場合、すなわち、反射光の波長選択性をより高めたい場合には、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とが近いほど好ましい。

　例えば、第２格子領域１５で特定の波長域の光が共鳴を起こしたとき、第２格子領域１５と中間領域１４との屈折率の差が小さい場合等には、上記特定の波長域の光の一部が、第２格子領域１５内での反射ごとに、中間領域１４に漏れ出る。こうした場合にも、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴を起こす光の波長域が一致していれば、中間領域１４に漏れ出た上記特定の波長域の光が第１格子領域１３に入って共鳴を起こし、反射光として射出される。したがって、波長選択フィルタ１０から射出される反射光の波長選択性が高められる。

　第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴を起こす光の波長域を一致させるためには、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで、平均屈折率と膜厚とを乗じた値として表されるパラメータである光学膜厚を一致させればよい。つまり、第１格子領域１３と第２格子領域１５との光学膜厚が近いほど、第１格子領域１３と第２格子領域１５との各々で共鳴を起こす光の波長域が互いに近くなり、波長選択性が高められる。本願の発明者は、シミュレーションによって、反射光についての良好な波長選択性を得られる第１格子領域１３と第２格子領域１５との光学膜厚の比の範囲を見出した。以下、この内容について詳細に説明する。

　第１格子領域１３の全体に対する第１格子高屈折率部１３ａの体積比率は、第１方向に沿った方向から見た平面視での第１格子領域１３の全体に対する第１格子高屈折率部１３ａの面積比率に等しい。当該面積比率は、言い換えれば、第１格子高屈折率部１３ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて第１格子高屈折率部１３ａが占める面積比率である。断面の位置によって第１格子高屈折率部１３ａの面積が変化する場合には、第１格子高屈折率部１３ａの面積が最大となる断面での第１格子高屈折率部１３ａの面積比率が採用される。

　第１格子高屈折率部１３ａの上記面積比率をＲ１とするとき、上記断面における第１格子低屈折率部１３ｂの面積比率は１－Ｒ１で表される。
　高屈折率層２２の屈折率をｎ１、凹凸構造層２１の屈折率をｎ２とするとき（ｎ１＞ｎ２）、第１格子領域１３の平均屈折率ＮＡ１は、下記式（１）によって表される。
　ＮＡ１＝ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１）　・・・（１）

　そして、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１（第１パラメータ）は、第１格子領域１３の平均屈折率ＮＡ１および厚さＴ１を用いて、下記式（２）によって表される。
　ＯＴ１＝Ｔ１×ＮＡ１
　　　　＝Ｔ１×｛ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１）｝　・・・（２）

　第２格子領域１５において、格子構造の周期である第２周期Ｐ２は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。

　ただし、第１方向に沿った方向から見て、第２格子領域１５における第２格子高屈折率部１５ａの幅は、第１格子領域１３における第１格子低屈折率部１３ｂの幅よりも大きい。そして、第２格子低屈折率部１５ｂの幅は、第１格子高屈折率部１３ａの幅よりも小さい。

　第２格子領域１５の全体に対する第２格子高屈折率部１５ａの体積比率は、第１方向に沿った方向から見た平面視での第２格子領域１５の全体に対する第２格子高屈折率部１５ａの面積比率に等しい。当該面積比率は、言い換えれば、第２格子高屈折率部１５ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて第２格子高屈折率部１５ａが占める面積比率である。断面の位置によって第２格子高屈折率部１５ａの面積が変化する場合には、第２格子高屈折率部１５ａの面積が最大となる断面での第２格子高屈折率部１５ａの面積比率が採用される。

　第２格子高屈折率部１５ａの上記面積比率をＲ２とするとき、上記断面における第２格子低屈折率部１５ｂの面積比率は１－Ｒ２で表される。
　高屈折率層２２の屈折率をｎ１、低屈折率層２３の屈折率をｎ３とするとき（ｎ１＞ｎ３）、第２格子領域１５の平均屈折率ＮＡ２は、下記式（３）によって表される。
　ＮＡ２＝ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２）　・・・（３）

　そして、第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２（第２パラメータ）は、第２格子領域１５の平均屈折率ＮＡ２および厚さＴ２を用いて、下記式（４）によって表される。
　ＯＴ２＝Ｔ２×ＮＡ２
　　　　＝Ｔ２×｛ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２）｝　・・・（４）

　第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比（ＯＴ２／ＯＴ１）が１に近いほど、第１格子領域１３と第２格子領域１５とのそれぞれにおいて共鳴を起こす光の波長域が近くなる。一方で、上記比が１から離れるにつれ、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴を起こす光の波長域が異なるようになる。第１格子領域１３と第２格子領域１５とで意図的に共鳴する光の波長域を変える場合は、上記比は例えば２．０より大きい、あるいは０．５より小さくてもよい。また、ＯＴ２／ＯＴ１の値が０．５以上２．０以下の範囲であると、波長選択フィルタ１０の安定した生産が可能であり、波長選択フィルタ１０を工業製品として実用化しやすい。

　しかしながら、第１格子領域１３と第２格子領域１５とで共鳴する光の波長域が異なっていると、第１格子領域１３および第２格子領域１５の一方において所望の波長域の光を共鳴させた場合に、他方において共鳴する波長域の光の影響により、波長選択フィルタ１０の波長選択性が低下しやすい。すなわち、選択される波長域が広くなったり、選択される波長域にノイズが発生したりする。

　本願の発明者は、高い波長選択性を得るためには、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比（ＯＴ２／ＯＴ１）の制御が重要であるという着想を得た。そして、本願の発明者は、良好な波長選択性が得られるとともに、安定した生産が可能であること等の工業製品としての適性が良好となる上記比の範囲を見出した。すなわち、工業製品としての適性を高める観点では、ＯＴ２／ＯＴ１の値は０．５以上２．０以下であることが好ましく、より高い波長選択性を得るためには、ＯＴ２／ＯＴ１の値は０．６２５以上１．６以下であることが好ましいことが確認された。

　ＯＴ２／ＯＴ１の値が１．０、すなわち、光学膜厚ＯＴ１と光学膜厚ＯＴ２とが一致すると、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とが一致し、波長選択性が特に高められる。したがって、光学膜厚ＯＴ１と光学膜厚ＯＴ２とが一致するように、各層の材料が選択されるとともに、厚さＴ１，Ｔ２、および、凹凸構造層２１における凸部２１ａの幅が設定されていることが好ましい。凹凸構造層２１の材料と低屈折率層２３の材料との屈折率差が小さいほど、光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比を１．０に近づけることが容易である。

　例えば、第１格子高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１と第２格子高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２とを近づけるために、第１格子領域１３にて第１格子低屈折率部１３ｂの面積比率が第１格子高屈折率部１３ａの面積比率よりも小さくなり、第２格子領域１５にて第２格子高屈折率部１５ａの面積比率が第２格子低屈折率部１５ｂの面積比率よりも大きくなるように、凸部２１ａの幅を設定してもよい。この場合、第１格子高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１と第２格子高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２との各々は、０．５よりも大きく、Ｒ１＋Ｒ２は１よりも大きくなる。

　面積比率Ｒ１，Ｒ２が０．５よりも大きいことにより、面積比率Ｒ１，Ｒ２が０．５以下である形態と比較して、各格子領域１３，１５の平均屈折率が高くなるため、各格子領域１３，１５の平均屈折率と、当該格子領域１３，１５に隣接する各領域１２，１４，１６の平均屈折率との差が大きくなる。その結果、各格子領域１３，１５にて生じる多重反射での損失が小さくなるため、格子領域１３，１５から射出される反射光の強度が高められる。

　中間領域１４における第１中間低屈折率部１４ｂの配列の周期である第３周期Ｐ３は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。第１方向に沿った方向から見て、第１中間低屈折率部１４ｂの幅は、第１格子低屈折率部１３ｂの幅と一致する。

　第１方向に沿った方向から見た平面視での中間領域１４の全体に対する中間高屈折率部１４ａの面積比率は、第２格子高屈折率部１５ａの上記面積比率と第１格子低屈折率部１３ｂの上記面積比率との差以下であることが好ましい。すなわち、上記中間高屈折率部１４ａの面積比率をＲ３とするとき、Ｒ３は、下記式（５）を満たすことが好ましい。なお、当該面積比率は、言い換えれば、中間高屈折率部１４ａを含みその厚さ方向と直交する断面にて中間高屈折率部１４ａが占める面積比率である。断面の位置によって中間高屈折率部１４ａの面積が変化する場合には、中間高屈折率部１４ａの面積が最大となる断面での中間高屈折率部１４ａの面積比率が採用される。
　Ｒ３≦Ｒ２－（１－Ｒ１）＝Ｒ１＋Ｒ２－１　・・・（５）

　第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａが位置する領域が、第１中間低屈折率部１４ｂおよび中間高屈折率部１４ａが位置する領域と一致するとき、中間高屈折率部１４ａの上記面積比率Ｒ３は、右辺と一致し、Ｒ１＋Ｒ２－１となる。そして、第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａが位置する領域が、第１中間低屈折率部１４ｂおよび中間高屈折率部１４ａが位置する領域よりも大きいとき、言い換えれば、中間高屈折率部１４ａが第２格子高屈折率部１５ａの外縁よりも内側の領域に位置するとき、上記面積比率Ｒ３は、Ｒ１＋Ｒ２－１よりも小さくなる。

　上述のように、導波モード共鳴現象によって各格子領域１３，１５から射出される反射光の強度を高めるためには、各格子領域１３，１５の平均屈折率と、当該格子領域１３，１５を挟む各領域１２，１４，１６の平均屈折率との差が大きいことが望ましい。したがって、中間領域１４の平均屈折率は小さいほど好ましく、すなわち、中間高屈折率部１４ａの面積比率が小さいほど好ましい。上記式（５）が満たされている構成であれば、中間高屈折率部１４ａの幅が、第２格子高屈折率部１５ａよりも外側まで広がらない程度に抑えられるため、中間高屈折率部１４ａの面積比率が大きくなりすぎない。したがって、各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。

　上記反射光の強度を高めるためには、第１格子領域１３の平均屈折率と、第１低屈折率領域１２および中間領域１４の各々の平均屈折率との差は、いずれも０．１よりも大きいことが好ましい。同様に、第２格子領域１５の平均屈折率と、中間領域１４および第２低屈折率領域１６の各々の平均屈折率との差は、いずれも０．１よりも大きいことが好ましい。

　なお、上記式（５）が満たされる範囲内で中間領域１４が中間高屈折率部１４ａを有することにより、中間高屈折率部１４ａの面積比率の調整によって、中間領域１４の平均屈折率の微調整が可能である。したがって、例えば、中間領域１４における干渉等の作用によって、反射光や透過光として取り出したい波長域とは異なる波長域の光が打ち消されるように、中間領域１４を構成することも可能である。
　また、頂部領域１７における第１頂部低屈折率部１７ａの配列の周期も、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致する。

　［波長選択フィルタの製造方法］
　図２～図４を参照して、波長選択フィルタ１０の製造方法について説明する。

　図２が示すように、まず、低屈折率材料（第１低屈折率材料）を用いて基材１１の表面に層を形成し、この層の表面に凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層２１を形成できる。凹凸構造層２１は、基材１１に沿って広がる平坦部２１ｃと、平坦部２１ｃから突き出た複数の凸部２１ａとを有するとともに、凸部２１ａ間に位置する部分である複数の凹部２１ｂを有する。凸部２１ａおよび凹部２１ｂは、第２方向に沿って帯状に延びる。

　凹凸構造は、公知の微細加工法により形成できる。微細加工法は、ナノインプリント法やドライエッチング法とできる。なかでも、ナノインプリント法は、微細な凸部２１ａおよび凹部２１ｂを簡便に形成できるため好ましい。

　低屈折率材料を紫外線硬化性樹脂とし、凹凸構造層２１を形成することができる（光ナノインプリント法）。この場合、まず、基材１１の表面に、紫外線硬化性樹脂を塗工する。次いで、この紫外線硬化性樹脂からなる塗工層の表面に、形成対象の凸部２１ａおよび凹部２１ｂからなる凹凸の反転された凹凸を有する凹版であるガラスモールドを押し当て、塗工層および凹版に紫外線を照射する。続いて、硬化した紫外線硬化性樹脂を凹版から離型する。これによって、凹版の有する凹凸が紫外線硬化性樹脂に転写されて凸部２１ａおよび凹部２１ｂが形成されるとともに、凸部２１ａおよび凹部２１ｂと基材１１との間には、紫外線硬化性樹脂からなる残膜として、平坦部２１ｃが形成される。

　なお、紫外線硬化性樹脂を用いた光ナノインプリント法は凹凸構造の形状の形成精度（サブ波長格子の周期の寸法精度、凹版からの転写精度）に優れているため、本開示の凹凸構造層２１の形成手法として好適である。ただし、場合によっては（in some cases）、凹凸構造の形成手法として、熱硬化や熱可塑でのナノインプリント法が適している。

　次に、図３が示すように、凹凸構造層２１の表面に、高屈折率材料からなる高屈折率層２２を形成する。高屈折率層２２は、公知の成膜技術で形成できる。公知の成膜技術の実例は、物理気相成長法である。物理気相成長法は、真空蒸着法やスパッタリング法とできる。高屈折率層２２の厚さは、凸部２１ａの高さよりも小さく、所望の厚さＴ１および厚さＴ２に応じて設定される。高屈折率層２２の厚さは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とできる。

　物理気相成長法で高屈折率層２２を形成する場合、凹凸構造層２１の凸部２１ａ上には、凸部２１ａよりも広がって層が形成される。すなわち、第２格子高屈折率部１５ａの幅が、凸部２１ａである第１格子低屈折率部１３ｂおよび第１中間低屈折率部１４ｂの幅よりも大きく形成される。したがって、物理気相成長法が採用される場合に、凹凸構造層２１の表面における凸部２１ａと凹部２１ｂとの面積比率を１対１に設定したとしても、第１格子高屈折率部１３ａの面積比率と第２格子高屈折率部１５ａの面積比率との間にはずれが生じてしまう。

　また、成膜中に第２格子高屈折率部１５ａの幅が拡大していくと、凹部２１ｂ上に蒸着材料の粒子が付着し難くなるため、第１格子高屈折率部１３ａの厚さＴ１と第２格子高屈折率部１５ａの厚さＴ２との間にずれが生じる場合がある。

　波長選択フィルタ１０の波長選択性を高めるためには、こうした第２格子高屈折率部１５ａの幅の拡大に起因した面積比率や厚さのずれを補填しつつ、上記光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が、０．５以上２．０以下、より好ましくは０．６２５以上１．６以下となるように、凸部２１ａの幅、すなわち、凸部２１ａと凹部２１ｂとの面積比率を設定することが望ましい。

　また、物理気相成長法を用いて高屈折率層２２を形成する場合、凹凸構造層２１の凸部２１ａの側面にも高屈折率材料が付着する場合が多く、中間高屈折率部１４ａの形成は避け難い。そこで、上述のように、上記式（５）が満たされるように、中間高屈折率部１４ａの幅を制御することで、各格子領域１３，１５からの反射光の強度を良好に得ることができる。

　中間高屈折率部１４ａの幅は、成膜方法や成膜の条件によって制御することが可能である。成膜の条件のパラメータは、成膜スピード、ターゲットの形状、ターゲットのサイズ、ターゲットと対象との距離等である。成膜は一回でもよいが、複数回行ってもよい。例えば、真空蒸着法とスパッタリング法とでは、粒子の飛来方向についての角度依存性が異なる。そのため、真空蒸着法とスパッタリング法とのいずれの方法を用いるか、またはそれらを組み合わせることによって、中間高屈折率部１４ａの幅を変えることができる。また、高屈折率層２２を物理気相成長法により形成した後にエッチングを行い、中間高屈折率部１４ａの幅を縮小させてもよい。

　次に、図４が示すように、高屈折率層２２の表面に、低屈折率材料（第２低屈折率材料）からなる低屈折率層２３を形成する。低屈折率層２３は、公知の成膜技術で形成できる。公知の成膜技術の実例は、物理気相成長法である。物理気相成長法は、真空蒸着法やスパッタリング法である。低屈折率層２３の厚さは、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下とできる。

　上述のように、波長選択フィルタ１０では、第１格子領域１３で強められた波長域の光と、第２格子領域１５で強められた波長域の光とが射出されることにより、反射光の波長選択性が高められる。そのため、波長選択フィルタ１０は、格子領域に接する層を導波層として用いる形態と比較して、格子領域に接する層の精密な膜厚の制御を要さない。ナノインプリント法を用いて波長選択フィルタ１０を形成する場合には、残膜の膜厚の精密な制御を要さずに、波長選択性の高められた波長選択フィルタ１０を製造することができる。したがって、波長選択フィルタ１０の製造は容易であり、また、ナノインプリント法を用いれば、より容易に製造できる。

　また、波長選択フィルタ１０は、光ナノインプリント法と真空蒸着法等とを組み合わせた製造方法によって形成可能である。そのため、ロール・トゥ・ロール法による製造に適している。したがって、波長選択フィルタ１０の構造は、大量生産にも適している。

　なお、上述の製造方法において、紫外線硬化性樹脂に代えて熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を用いて、ナノインプリント法により凹凸構造層２１を形成してもよい。熱硬化性樹脂を用いる場合、紫外線の照射を加熱に変更すればよく、熱可塑性樹脂を用いる場合、紫外線の照射を、加熱および冷却に変更すればよい。

　［変形例］
　上記実施形態の波長選択フィルタ１０は以下のように変更してもよい。
　図５が示すように、波長選択フィルタ１０は、基材１１を備えていなくてもよい。この場合、低屈折率材料からなる板状体の表面に凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層２１を形成する。例えば、熱可塑性樹脂からなるシートを用いて、当該シートの表面に凹凸構造を形成してもよいし、合成石英からなる基板を用いて、当該基板の表面に凹凸構造を形成してもよい。合成石英基板に対する凹凸構造の形成には、ドライエッチング法等の公知の技術が用いられればよい。

　また、図６が示すように、基材１１の表面に凸部２１ａが直接に形成されていてもよい。すなわち、凹凸構造層２１は、凸部２１ａに連続する平坦部２１ｃを有さなくてもよい。この場合、凸部２１ａと基材１１とが凹凸構造層２１を構成し、基材１１のなかで凸部２１ａに接する領域が、第１低屈折率領域１２として機能する。こうした凹凸構造層２１は、例えば、フォトリソグラフィの利用によって形成できる。

　また、低屈折率層２３は、各種の塗布法を用いて、樹脂材料から形成されてもよい。ただし、低屈折率層２３を高屈折率層２２に追従した形状に形成するため、言い換えれば、低屈折率層２３の表面に好適に凹凸を形成するためには、低屈折率層２３は無機化合物から構成されて、物理気相成長法によって形成されることが好ましい。

　また、波長選択フィルタ１０は、第２低屈折率領域１６を有さず、第２格子領域１５の直上に頂部領域１７が位置してもよい。言い換えれば、低屈折率層２３の表面の凹部の底部が、第１方向において、高屈折率層２２の頂部、すなわち、第２格子高屈折率部１５ａの頂部と一致する位置に配置されていてもよい。さらには、第２格子低屈折率部１５ｂの一部もしくは全部は、第２頂部低屈折率部１７ｂから連続し、空気が充填されていてもよい。この場合、低屈折率層２３の表面の凹部の底部は、第２格子領域１５に位置する。さらには、第２中間低屈折率部１４ｃの一部は、第２頂部低屈折率部１７ｂから連続し、空気が充填されていてもよい。この場合、低屈折率層２３の表面の凹部の底部は、中間領域１４に位置する。各領域の平均屈折率は、空気も含めて、各領域を構成する物質の屈折率を、各物質の占める部分の体積比率に応じて均した値となる。

　［波長選択フィルタの適用例］
　上述した波長選択フィルタ１０の具体的な適用例について説明する。波長選択フィルタ１０は、光の色の変換や色分解を行う装置に用いられるフィルタや、表示体に適用される。以下、波長選択フィルタ１０を表示体に用いる形態について説明する。

　表示体は、物品の偽造の困難性を高める目的で用いられてもよいし、物品の意匠性を高める目的で用いられてもよいし、これらの目的を兼ねて用いられてもよい。物品の偽造の困難性を高めることが目的である場合、表示体は、例えば、パスポートや免許証等の認証書類、商品券や小切手等の有価証券類、クレジットカードやキャッシュカード等のカード類、紙幣等に貼り付けられる。また、物品の意匠性を高めることが目的である場合、表示体は、例えば、身に着けられる装飾品や、使用者に携帯される物品、家具や家電等のように据え置かれる物品、壁や扉等の構造物等に取り付けられる。

　図７が示すように、表示体６０は、表面６０Ｆと、表面６０Ｆとは反対側の面である裏面６０Ｒとを有し、表面６０Ｆと対向する位置から見て、表示体６０は、第１表示領域６１Ａと第２表示領域６１Ｂと第３表示領域６１Ｃとを含んでいる。第１表示領域６１Ａは、複数の第１画素６２Ａが配置されている領域であり、第２表示領域６１Ｂは、複数の第２画素６２Ｂが配置されている領域であり、第３表示領域６１Ｃは、複数の第３画素６２Ｃが配置されている領域である。換言すれば、第１表示領域６１Ａは、複数の第１画素６２Ａの集合から構成されており、第２表示領域６１Ｂは、複数の第２画素６２Ｂの集合から構成されており、第３表示領域６１Ｃは、複数の第３画素６２Ｃの集合から構成されている。

　第１表示領域６１Ａと第２表示領域６１Ｂと第３表示領域６１Ｃとの各々は、これらの領域単独、もしくは、これらの領域の２以上の組み合わせによって、文字、記号、図形、模様、絵柄、これらの背景等を表現する。一例として、図７に示す構成では、第１表示領域６１Ａによって円形の図形が表現され、第２表示領域６１Ｂによって三角形の図形が表現され、第３表示領域６１Ｃによって背景が表現されている。

　第１画素６２Ａと、第２画素６２Ｂと、第３画素６２Ｃとの各々には、波長選択フィルタ１０の構成が適用されている。これらの画素６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃは、各画素６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃの第２方向と第３方向とが表示体６０の表面６０Ｆに沿った方向になるように、波長選択フィルタ１０の表面側が表示体６０の表面側となる向きに配置されている。

　第１画素６２Ａと、第２画素６２Ｂと、第３画素６２Ｃとにおいて、導波モード共鳴現象による共鳴が起こる波長域は互いに異なる。各画素６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃにおける共鳴が起こる波長域は、画素６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃごとに、第１格子領域１３および第２格子領域１５が有するサブ波長格子の周期の調整等によって、所望の波長域に設定されている。したがって、複数の波長の光を含む入射光を受けたとき、第１画素６２Ａから射出される反射光の波長域と、第２画素６２Ｂから射出される反射光の波長域と、第３画素６２Ｃから射出される光の波長域とは、互いに異なる。また、上記入射光を受けたとき、第１画素６２Ａから射出される透過光の波長域と、第２画素６２Ｂから射出される透過光の波長域と、第３画素６２Ｃから射出される透過光の波長域とは、互いに異なる。

　すなわち、図８が示すように、表示体６０の外側から表示体６０の表面６０Ｆに向けて入射光Ｉ１が照射されているとき、表示体６０の表面側には、第１画素６２Ａから反射光Ｉ２が射出され、第２画素６２Ｂから反射光Ｉ３が射出され、第３画素６２Ｃから反射光Ｉ４が射出される。したがって、表面側から表示体６０の表面６０Ｆを見ると、第１表示領域６１Ａには反射光Ｉ２の波長域に応じた色相の色が視認され、第２表示領域６１Ｂには反射光Ｉ３の波長域に応じた色相の色が視認され、第３表示領域６１Ｃには反射光Ｉ４の波長域に応じた色相の色が視認される。反射光Ｉ２の波長域と、反射光Ｉ３の波長域と、反射光Ｉ４の波長域とは互いに異なるため、第１表示領域６１Ａと第２表示領域６１Ｂと第３表示領域６１Ｃとは互いに異なる色相の色に見える。

　その結果、表示体６０の外側から表面６０Ｆに向けて入射光Ｉ１が照射されている状態で、表示体６０の表面側から表面６０Ｆを観察する表面反射観察によれば、互いに異なる色の第１表示領域６１Ａと第２表示領域６１Ｂと第３表示領域６１Ｃとから構成される像が視認される。

　また、表示体６０の外側から表示体６０の表面６０Ｆに向けて入射光Ｉ１が照射されているとき、表示体６０の裏面側には、第１画素６２Ａから透過光Ｉ５が射出され、第２画素６２Ｂから透過光Ｉ６が射出され、第３画素６２Ｃから透過光Ｉ７が射出される。したがって、裏面側から表示体６０の裏面６０Ｒを見ると、第１表示領域６１Ａには透過光Ｉ５の波長域に応じた色相の色が視認され、第２表示領域６１Ｂには透過光Ｉ６の波長域に応じた色相の色が視認され、第３表示領域６１Ｃには透過光Ｉ７の波長域に応じた色相の色が視認される。透過光Ｉ５の波長域と、透過光Ｉ６の波長域と、透過光Ｉ７の波長域とは互いに異なるため、第１表示領域６１Ａと第２表示領域６１Ｂと第３表示領域６１Ｃとは互いに異なる色相の色に見える。

　その結果、表示体６０の外側から表面６０Ｆに向けて入射光Ｉ１が照射されている状態で、表示体６０の裏面側から裏面６０Ｒを観察する裏面透過観察によっても、互いに異なる色の第１表示領域６１Ａと第２表示領域６１Ｂと第３表示領域６１Ｃとから構成される像が視認される。

　さらに、反射光Ｉ２の波長域と透過光Ｉ５の波長域とは異なるため、表面側から表示体６０を見たときと、裏面側から表示体６０を見たときとで、第１表示領域６１Ａに視認される色の色相は異なる。裏面側から見える色は、表面側から見える色の補色に相当する色である。同様に、表面側から表示体６０を見たときと、裏面側から表示体６０を見たときとで、第２表示領域６１Ｂに視認される色の色相は異なり、第３表示領域６１Ｃに視認される色の色相も異なる。

　したがって、表面反射観察と裏面透過観察とで、表示体６０には互いに異なる色彩の像が視認される。それゆえ、表示体６０を備える物品にて、偽造の困難性や意匠性がより高められる。また、表示体６０の表裏の識別も容易である。

　そして、上述のように、第１実施形態の波長選択フィルタ１０においては波長選択性が高められているため、波長選択フィルタ１０が各画素６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃに適用されることによって、各表示領域６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃに視認される色の鮮明さや明るさが高められる。それゆえ、表示体６０が形成する像の視認性が高められる。また、第１実施形態の波長選択フィルタ１０では、樹脂フィルムのように可撓性のある基材１１を用いることが可能であるため、形状の変形についての自由度が高い表示体６０の実現も可能である。

　第１画素６２Ａと第２画素６２Ｂと第３画素６２Ｃとの間で、基材１１、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、頂部領域１７の各々は連続している。すなわち、第１画素６２Ａと第２画素６２Ｂと第３画素６２Ｃとは、共通した１つの基材１１と、これらの画素間で相互に連続した凹凸構造層２１と、これらの画素間で相互に連続した高屈折率層２２と、これらの画素間で相互に連続した低屈折率層２３とを有している。

　第１画素６２Ａと第２画素６２Ｂと第３画素６２Ｃとの各々における凹凸構造層２１は、例えば、ナノインプリント法を利用して、各画素６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃに対応する部分で凹凸の周期を変えたガラスモールドを用いることによって、同時に形成することができる。また、高屈折率層２２および低屈折率層２３も、各画素６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃに対応する部分を同時に形成することができる。したがって、互いに異なる色を呈する画素６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを容易に形成することができる。

　なお、表示体６０が含む表示領域の数、すなわち、波長選択フィルタ１０の構成が適用された画素が配置されて、互いに異なる色相の色を呈する表示領域の数は特に限定されず、表示領域の数は、１つであってもよいし、４つ以上であってもよい。また、表示体６０は、波長選択フィルタ１０とは異なる構造を有する領域、例えば、基材１１に低屈折率材料からなる平坦な層のみが積層された構造を有する領域等を有していてもよい。

　さらに、表示領域には、波長選択フィルタ１０の構成が適用された表示要素が含まれればよく、表示要素は、ラスタ画像を形成するための繰返しの最小単位である画素に限らず、ベクタ画像を形成するためのアンカを結んだ領域であってもよい。

　以上、第１実施形態によれば、以下に列挙する利点が得られる。
　（１）第１格子領域１３と第２格子領域１５とにおいて、導波モード共鳴現象が起こり、２つの格子領域１３，１５の各々で強められた光が反射光として得られるため、１つの格子領域のみを有する波長選択フィルタと比較して、反射光として取り出される光の強度が高められる。また、高屈折率層２２の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層２３が設けられているため、低屈折率層２３の厚さおよび屈折率の調整により、各格子領域１３，１５で強められた反射光とは異なる波長域の光が打ち消されて、こうした光が上記反射光とともに射出されることを抑えることができる。したがって、波長選択フィルタ１０の波長選択性が高められる。

　（２）凹凸構造層２１は、ポリマーで構成できる。凹凸構造層２１は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、および、熱可塑性樹脂のいずれかから構成できる。低屈折率層２３は、無機化合物で構成できる。これにより、凹凸構造層２１の製造方法として、例えば、ナノインプリント等の微細な凹凸の形成に適した方法の採用が可能である。低屈折率層２３を無機化合物で構成することにより、低屈折率層２３を、例えば、物理気相成長法によって成膜することができる。これにより、低屈折率層２３を下層の凹凸に沿った形状に形成することに適した製造方法を採用することが可能である。このように、低屈折率材料の使い分けによって、凹凸構造層２１と低屈折率層２３とを好適に形成できる。

　（３）第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比が、０．５以上２．０以下、より好ましくは０．６２５以上１．６以下であることにより、２つの格子領域１３，１５の各々で強められた近しい波長域の光が反射光として得られる。それゆえ、波長選択性がより高められる。

　（４）中間領域１４における中間高屈折率部１４ａの面積比率Ｒ３について、Ｒ３≦Ｒ１＋Ｒ２－１が満たされることにより、中間高屈折率部１４ａの幅が小さく抑えられるため、中間領域１４の平均屈折率が過度に大きくなることが抑えられる。したがって、格子領域１３，１５とその隣接領域との平均屈折率の差が良好に確保されるため、導波モード共鳴現象によって得られる各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。

　また、第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａが中間高屈折率部１４ａの外側まで広がることにより、中間高屈折率部１４ａの幅が小さく抑えられるため、上記と同様に、各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。

　（５）低屈折率材料からなる凹凸構造層２１を形成する工程と、凹凸構造層２１の表面に高屈折率層２２を形成する工程と、高屈折率層２２の表面に低屈折率層２３を形成する工程とによって、上記波長選択フィルタ１０が形成される。こうした製法によれば、サブ波長格子に接する層の精密な膜厚の制御を要さずに、波長選択フィルタ１０の波長選択性が高められるため、波長選択フィルタ１０を容易に製造することができる。

　（６）低屈折率材料として樹脂を用い、樹脂からなる塗工層に凹版を押し付けて樹脂の硬化によって凹凸構造層２１を形成する製法では、ナノインプリント法を用いて凹凸構造層２１の形成が行われるため、微細な凹凸を有する凹凸構造層２１を好適に、かつ、簡便に形成することができる。また、物理気相成長法を用いて低屈折率層２３を形成する方法であれば、高屈折率層２２の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層２３を好適に形成することができる。

　また、高屈折率層２２の形成に物理気相成長法を用いる場合において、第１方向に沿った方向から見て第２格子高屈折率部１５ａが中間高屈折率部１４ａの外側まで広がるように、高屈折率層２２を形成する。こうした製法によれば、凸部２１ａの側面に中間高屈折率部１４ａが形成される方法を採用しながらも、中間高屈折率部１４ａの幅が小さく抑えられるため、各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。

　（第２実施形態）
　図９～図１２を参照して、波長選択フィルタ、表示体、および、波長選択フィルタの製造方法の第２実施形態を説明する。以下では、第２実施形態と第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

　［波長選択フィルタの構成］
　図９および図１０を参照して、第２実施形態の波長選択フィルタの構成について説明する。図９が示すように、第２実施形態の波長選択フィルタ３０は、第１実施形態にて説明した第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、および、頂部領域１７からなる構造体である共鳴構造部３１を、２つ備えている。ただし、頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂは、低屈折率材料で充填されている。

　２つの共鳴構造部３１である第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとは、第１方向に隣り合っており、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、２つの基材１１で挟まれている。換言すれば、第２実施形態の波長選択フィルタ３０は、第１実施形態の２つの波長選択フィルタ１０が、頂部領域１７同士が向かい合うように接合された構造を有する。すなわち、第２実施形態の波長選択フィルタ３０は、第１方向に間をあけて並ぶ４つのサブ波長格子を有し、これらのサブ波長格子が低屈折率材料に埋め込まれた構造を有している。言い換えれば、波長選択フィルタ３０は、配列方向および配列周期が同一である格子構造の対（格子対）を２つ有しており、これらの格子構造は低屈折率材料に囲まれている。２つの格子対は、第１方向に並んでいる。なお、一方の基材１１に対する他方の基材１１の側が波長選択フィルタ３０の表面側であり、他方の基材１１に対する一方の基材１１の側が波長選択フィルタ３０の裏面側である。

　波長選択フィルタ３０において、第１共鳴構造部３１Ａにおける格子要素である格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂの延びる方向と、第２共鳴構造部３１Ｂにおける格子要素である格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂの延びる方向とは、一致している。言い換えれば、第１共鳴構造部３１Ａが有するサブ波長格子の配列方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有するサブ波長格子の配列方向とは、一致している。また、各共鳴構造部３１の中間領域１４および頂部領域１７における各低屈折率部および高屈折率部も、格子要素と同一の方向に延びている。

　第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとの間には、第１共鳴構造部３１Ａの頂部領域１７と第２共鳴構造部３１Ｂの頂部領域１７とに沿って一様に広がる境界低屈折率領域１８が位置する。境界低屈折率領域１８は、第１共鳴構造部３１Ａの頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂ、および、第２共鳴構造部３１Ｂの頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂの各々と連続しており、境界低屈折率領域１８と各共鳴構造部３１の第２頂部低屈折率部１７ｂとは、互いに同一の材料から構成される。

　第１共鳴構造部３１Ａにおける凸部２１ａの配列の周期である構造周期Ｐｋと、第２共鳴構造部３１Ｂにおける凸部２１ａの配列の周期である構造周期Ｐｋとは、図９が示すように同一であってもよいし、図１０が示すように互いに異なっていてもよい。構造周期Ｐｋは、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致する。

　第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとの各々において、波長選択性を高めるためには、第１実施形態と同様に、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比は、０．５以上２．０以下であることが好ましく、０．６２５以上１．６以下であることがより好ましい。

　［波長選択フィルタの作用］
　２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが同一の構造周期Ｐｋを有する場合、波長選択フィルタ３０が有する４つの格子領域１３，１５において、共鳴を起こす光の波長域のばらつきが小さくなる。４つの格子領域１３，１５の各々で強められた波長域の反射光が波長選択フィルタ３０の表面側に射出されることにより、第１実施形態の波長選択フィルタ１０と比較して、反射光における特定の範囲の波長域の強度がより大きくなり、反射光の波長選択性がより高められる。このとき、第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとで、光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が一致していれば、４つの格子領域１３，１５における光学膜厚のばらつきが小さくなり、各格子領域１３，１５で共鳴を起こす光の波長域がより近くなるため好ましい。

　一方、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが互いに異なる構造周期Ｐｋを有する場合、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５にて共鳴を起こす光の波長域と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５にて共鳴を起こす光の波長域とは、互いに異なる。その結果、波長選択フィルタ３０の表面側には、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５にて強められた波長域の光と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５にて強められた波長域の光とを含む反射光が射出される。

　２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの構造周期Ｐｋが同一であるか否かに関わらず、第１実施形態と同様に、頂部領域１７は、頂部領域１７よりも裏面側での反射や干渉による光のうち、取り出したい波長域の光とは異なる波長域の光（非対象光）を打ち消すことで非対象光が波長選択フィルタ３０の表面側に射出されることを抑える。すなわち、各格子領域１３，１５で強められた波長域以外の光を頂部領域１７が打ち消すように、低屈折率層２３の厚さおよび材料と、境界低屈折率領域１８の材料とが選択される。

　また、波長選択フィルタ３０の裏面側には、波長選択フィルタ３０への入射光のうち、各領域を透過した光が射出される。第２実施形態の波長選択フィルタ３０は、２つの格子領域１３，１５を備える共鳴構造部３１を複数有するため、反射光や透過光として観察される色相の調整の自由度が高められる。

　［波長選択フィルタの適用例］
　第２実施形態の波長選択フィルタ３０は、第１実施形態で示した適用例と同様に、光の色の変換や色分解を行う装置に用いられるフィルタに適用されてもよいし、表示体６０が備える表示要素に適用されてもよい。

　例えば、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが同一の構造周期Ｐｋを有する構成が適用された場合、表示体６０においては、表面反射観察にて各表示領域６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃに視認される色の鮮明さや明るさが高められることにより、像の視認性が高められる。

　また例えば、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが互いに異なる構造周期Ｐｋを有する構成が適用された場合、表示体６０においては、表面反射観察と裏面透過観察とにおいて視認される像の色相の調整の自由度が高められる。具体的には、第１画素６２Ａと第２画素６２Ｂと第３画素６２Ｃとにおいて、第１共鳴構造部３１Ａの構造周期Ｐｋと、第２共鳴構造部３１Ｂの構造周期Ｐｋとの組み合わせを互いに異ならせることで、上記色相の調整が可能である。

　［波長選択フィルタの製造方法］
　図１１および図１２を参照して、第２実施形態の波長選択フィルタ３０の製造方法について説明する。まず、第２実施形態の波長選択フィルタ３０の製造に際しては、第１実施形態と同様に、基材１１上に凹凸構造層２１と高屈折率層２２と低屈折率層２３とが順に形成される。

　続いて、図１１が示すように、基材１１と凹凸構造層２１と高屈折率層２２と低屈折率層２３とからなる構造体である２つの凹凸構造体３２を、低屈折率層２３同士が向かい合うように対向させ、図１２が示すように、２つの凹凸構造体３２の間の領域を低屈折率材料（第３低屈折率材料）で埋めることによってこれらの凹凸構造体３２を接合する。これにより、波長選択フィルタ３０が形成される。

　図１２が示すように、低屈折率材料による埋め込みによって、２つの凹凸構造体３２の間に形成される部分が埋込層２４である。埋込層２４は、第１共鳴構造部３１Ａの頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂと、第２共鳴構造部３１Ｂの頂部領域１７における第２頂部低屈折率部１７ｂと、境界低屈折率領域１８とから構成される。

　埋込層２４を構成する低屈折率材料は、高屈折率層２２を構成する高屈折率材料よりも屈折率の低い材料であって、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等の樹脂材料が用いられることが好ましい。例えば、埋込層２４は、凹凸構造層２１と同一の材料から形成されればよい。埋込層２４の形成方法としては、各種の塗布法等が用いられればよい。

　なお、２つの凹凸構造体３２を対向させた状態において、第１頂部低屈折率部１７ａ同士が向かい合ってもよいし、一方の凹凸構造体３２における第１頂部低屈折率部１７ａと、他方の凹凸構造体３２における第２頂部低屈折率部１７ｂとが向かい合ってもよい。あるいは、一方の凹凸構造体３２における第１頂部低屈折率部１７ａは、他方の凹凸構造体３２における第１頂部低屈折率部１７ａの一部および第２頂部低屈折率部１７ｂの一部と向かい合っていてもよい。

　例えば、凸部２１ａの周期が同一である２つの凹凸構造体３２を接合することによって、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが同一の構造周期Ｐｋを有する波長選択フィルタ３０が形成できる。また例えば、凸部２１ａの周期が互いに異なる２つの凹凸構造体３２を接合することによって、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂが互いに異なる構造周期Ｐｋを有する波長選択フィルタ３０が形成できる。

　なお、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、頂部領域１７同士が向かい合うように配置されることに代えて、頂部領域１７を外側に向けて配置されてもよい。すなわち、２つの凹凸構造体３２は、基材１１同士が向かい合うように低屈折率材料によって接合されていてもよい。

　また、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、各共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの頂部領域１７が、いずれも表面側を向くように配置されてもよい。すなわち、２つの凹凸構造体３２は、一方の凹凸構造体３２の頂部領域１７と、他方の凹凸構造体３２の基材１１とが向かい合うように低屈折率材料によって接合されていてもよい。
　頂部領域１７が波長選択フィルタ３０の最表面に位置していれば、頂部領域１７によって表面反射を抑える効果が、第１実施形態と同様に得られる。

　また、波長選択フィルタ３０は、第１方向に並ぶ３以上の共鳴構造部３１を備えていてもよい。波長選択フィルタ３０が複数の共鳴構造部３１を備える形態において、これらの共鳴構造部３１における構造周期Ｐｋが同一であれば、共鳴構造部３１の数が多いほど、反射光の強度は高められる。また、複数の共鳴構造部３１に、構造周期Ｐｋが同一である複数の共鳴構造部３１と、構造周期Ｐｋが互いに異なる複数の共鳴構造部３１とが含まれてもよい。こうした構成によれば、波長選択フィルタ３０から出射される反射光や透過光の色の細かな調整も可能となる。

　３以上の共鳴構造部３１を備える波長選択フィルタ３０の製造に際しては、基材１１と凹凸構造層２１とが、凹凸構造層２１から基材１１を剥離可能な材料から形成され、凹凸構造体３２の積層に際して基材１１が剥離されてもよい。例えば、２つの凹凸構造体３２が、頂部領域１７同士が向かい合うように低屈折率材料によって接合されたのち、一方の基材１１が剥離され、露出された凹凸構造層２１と他の凹凸構造体３２とがさらに低屈折率材料を挟んで接合されることが繰り返されることによって、６以上のサブ波長格子を有する波長選択フィルタ３０が形成される。

　以上、第２実施形態によれば、第１実施形態の（１）～（６）の利点に加えて、下記の利点が得られる。
　（７）波長選択フィルタ３０が、第１方向に並ぶ複数の共鳴構造部３１を備えることにより、波長選択フィルタ１０が４つ以上の格子領域１３，１５を備えるため、波長選択フィルタ３０の波長選択性をさらに高めることや、反射光と透過光とに含まれる波長域の調整の自由度を高めることが可能である。

　（８）複数の共鳴構造部３１における構造周期Ｐｋが等しいことにより、各共鳴構造部３１の格子領域１３，１５で共鳴を起こす光の波長域のばらつきが小さくなる。したがって、反射光の波長選択性がより高められる。

　（９）第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとで、光学膜厚ＯＴ１に対する光学膜厚ＯＴ２の比が一致することにより、４つの格子領域１３，１５において、光学膜厚のばらつきが小さくなり、すなわち、各格子領域１３，１５において共鳴を起こす光の波長域がより近くなる。したがって、反射光の波長選択性がより高められる。

　（１０）第１共鳴構造部３１Ａの構造周期Ｐｋと、第２共鳴構造部３１Ｂの構造周期Ｐｋとが互いに異なることにより、第１共鳴構造部３１Ａの各格子領域１３，１５にて共鳴を起こす光の波長域と、第２共鳴構造部３１Ｂの各格子領域１３，１５にて共鳴を起こす光の波長域とは、互いに異なる。したがって、波長選択フィルタ３０にて、反射光の強度を高めつつ反射光に含まれる波長域を拡げること、および、透過光に含まれる波長域を狭めることが可能である。それゆえ、反射光や透過光として観察される色相の調整の自由度を高めることができる。

　（１１）波長選択フィルタ３０は、２つの凹凸構造体３２を向かい合わせ、２つの凹凸構造体３２の間の領域を低屈折率材料で埋めることによって形成される。これによれば、複数の共鳴構造部３１を備える波長選択フィルタ３０を容易に形成することができる。

　（第３実施形態）
　図１３を参照して、波長選択フィルタ、表示体、および、波長選択フィルタの製造方法の第３実施形態を説明する。第３実施形態は、第２実施形態と比較して、２つの共鳴構造部におけるサブ波長格子の配列方向が異なる。以下では、第３実施形態と第２実施形態との相違点を中心に説明し、第２実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図１３は、波長選択フィルタの一部分を示す図であり、波長選択フィルタの構造を理解しやすくするために、凹凸構造層２１、高屈折率層２２、低屈折率層２３、埋込層２４の各々に、互いに異なる濃度のドットを付して示している。

　［波長選択フィルタの構成］
　図１３が示すように、第３実施形態の波長選択フィルタ４０は、第２実施形態と同様に、第１方向に隣り合う２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂを備えている。ただし、第３実施形態においては、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５が有する格子要素、すなわち、格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂの延びる方向と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５が有する格子要素の延びる方向とは互いに異なる。言い換えれば、第１共鳴構造部３１Ａが有するサブ波長格子の配列方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有するサブ波長格子の配列方向とが互いに異なっている。

　第１共鳴構造部３１Ａにおける凸部２１ａの配列の周期である構造周期Ｐｋと、第２共鳴構造部３１Ｂにおける凸部２１ａの配列の周期である構造周期Ｐｋとは、同一である。反射光の波長選択性を高めるためには、第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとの各々において、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比は、０．５以上２．０以下であることが好ましく、０．６２５以上１．６以下であることがより好ましい。さらに、第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとで、上記比は一致していることが好ましい。

　第１共鳴構造部３１Ａの格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂは、第２方向に沿って延び、第３方向に沿って並ぶ。一方、第２共鳴構造部３１Ｂの格子高屈折率部１３ａ，１５ａおよび格子低屈折率部１３ｂ，１５ｂは、第３方向に沿って延び、第２方向に沿って並ぶ。すなわち、第１共鳴構造部３１Ａが有する格子要素の延びる方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有する格子要素の延びる方向とは直交している。換言すれば、第１共鳴構造部３１Ａが有するサブ波長格子の配列方向と、第２共鳴構造部３１Ｂが有するサブ波長格子の配列方向とのなす角は９０°である。

　［波長選択フィルタの作用］
　上述のように、サブ波長格子が、１つの方向に帯状に延びる格子高屈折率部１３ａ，１５ａから構成されている場合、各格子領域１３，１５では、特定の方向へ偏光した光が多重反射して共鳴を起こし、反射光として射出される。上記特定の方向は、サブ波長格子の配列方向に依存する。第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとでサブ波長格子の配列方向が異なることにより、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５と第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５とでは、多重反射する光の偏光方向は互いに異なる。したがって、第３実施形態の波長選択フィルタ４０によれば、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、効率的に反射光が出射されるため、反射光の強度がより高められる。

　第３実施形態の波長選択フィルタ４０の構成は、第１実施形態で示した適用例と同様に、光の色の変換や色分解を行う装置に用いられるフィルタに適用されてもよいし、表示体６０が備える表示要素に適用されてもよい。表示体６０への入射光は、一般的な照明や太陽光のように、様々な方向への偏光成分を含む光である場合が多い。したがって、表示体６０に第３実施形態の波長選択フィルタ４０が適用されると、偏光に関して効率的に反射光が出射される効果を高く得られる。一方、偏光方向の揃った入射光を対象とする場合には、第２実施形態の波長選択フィルタ３０が適用されることが好ましい。

　［波長選択フィルタの製造方法］
　第３実施形態の波長選択フィルタ４０は、第２実施形態と同様に、２つの凹凸構造体３２を、頂部領域１７同士が向かい合うように対向させ、２つの凹凸構造体３２の間の領域を低屈折率材料（第３低屈折率材料）で埋めることによって形成される。ここで、第３実施形態では、一方の凹凸構造体３２における凸部２１ａの延びる方向と、他方の凹凸構造体３２における凸部２１ａの延びる方向とが直交するように、これらの凹凸構造体３２を向かい合わせて低屈折率材料により接合する。

　なお、第２実施形態と同様に、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、頂部領域１７を外側に向けて配置されてもよいし、各共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの頂部領域１７が、いずれも表面側を向くように配置されてもよい。

　また、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂにおけるサブ波長格子の配列方向は、直交していることに限らず、互いに異なっていればよい。サブ波長格子の配列方向の設定によって、波長選択フィルタ４０の偏光応答性を調整することもできる。

　また、波長選択フィルタ４０は、第１方向に並ぶ３以上の共鳴構造部３１を備えていてもよく、複数の共鳴構造部３１に、格子要素の延びる方向が互いに異なる共鳴構造部３１が含まれていればよい。こうした波長選択フィルタ４０は、偶数、すなわち２ｎ（ｎは３以上の整数）個のサブ波長格子を備え、表面側もしくは裏面側から２ｍ－１番目（ｍは１以上ｎ以下の整数）のサブ波長格子と２ｍ番目のサブ波長格子とにおいて、配列方向は互いに同一であり、格子の配列周期は互いに同一である。

　こうした構成によれば、共鳴構造部３１ごとのサブ波長格子の配列方向の設定や、サブ波長格子の配列方向が同一である共鳴構造部３１の数の設定等によって、波長選択フィルタ４０の偏光応答性を調整することもできる。なお、複数の共鳴構造部３１には、サブ波長格子の配列周期が互いに異なる共鳴構造部３１が含まれていてもよい。

　以上、第３実施形態によれば、第１実施形態の（１）～（６）、第２実施形態の（７）～（９），（１１）の利点に加えて、下記の利点が得られる。
　（１２）第１共鳴構造部３１Ａの格子要素の延びる方向と、第２共鳴構造部３１Ｂの格子要素の延びる方向とが、互いに異なるため、第１共鳴構造部３１Ａの格子領域１３，１５と第２共鳴構造部３１Ｂの格子領域１３，１５とでは、入射光に含まれる光のうち、互いに異なる方向へ偏光した光が共鳴を起こして、それぞれの共鳴構造部３１から射出される。したがって、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、効率的に反射光が出射されるため、反射光の強度がより高められる。

　（第４実施形態）
　図１４を参照して、波長選択フィルタ、表示体、および、波長選択フィルタの製造方法の第４実施形態を説明する。第４実施形態は、第１実施形態と比較して、サブ波長格子の配列が異なる。以下では、第４実施形態と第１実施形態との相違点を中心に説明し、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

　図１４における（ａ）～（ｄ）が示すように、第４実施形態の波長選択フィルタ５０において、サブ波長格子は、二次元格子状の配列を有する。
　詳細には、図１４中の（ｂ）が示すように、第１格子領域１３において、複数の第１格子低屈折率部１３ｂは、二次元格子状に配置されている。二次元格子の種類は特に限定されず、互いに異なる方向に延びる２つの平行線群が交差することによって構成される格子の格子点に第１格子低屈折率部１３ｂが位置していればよい。例えば、第１格子低屈折率部１３ｂが構成する二次元格子は、正方格子であってもよいし、六方格子であってもよい。第１格子領域１３における格子構造の周期である第１周期Ｐ１は、二次元格子が延びる各方向において一致している。第１格子高屈折率部１３ａは、複数の第１格子低屈折率部１３ｂの間を埋めており、連続する１つの高屈折率部を構成している。

　第１方向に沿った方向から見て、第１格子低屈折率部１３ｂの形状は特に限定されないが、例えば第１格子低屈折率部１３ｂが正方形であると、第１格子領域１３の平均屈折率を規定する面積比率の設定が容易である。

　図１４中の（ｃ）が示すように、中間領域１４において、複数の第１中間低屈折率部１４ｂは、第１格子低屈折率部１３ｂと一致した二次元格子状に配置されている。中間領域１４における第１中間低屈折率部１４ｂの配列の周期である第３周期Ｐ３は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。第１方向に沿った方向から見て、第１中間低屈折率部１４ｂの大きさは、第１格子低屈折率部１３ｂと一致する。

　第１方向に沿った方向から見て、中間高屈折率部１４ａは枠形状を有し、第１中間低屈折率部１４ｂを１つずつ取り囲んでいる。第２中間低屈折率部１４ｃは、互いに隣接する中間高屈折率部１４ａの間を埋めており、連続する１つの低屈折率部を構成している。

　図１４中の（ｄ）が示すように、第２格子領域１５において、複数の第２格子高屈折率部１５ａは、第１格子低屈折率部１３ｂと一致した二次元格子状に配置されている。第２格子低屈折率部１５ｂは、複数の第２格子高屈折率部１５ａの間を埋めており、連続する１つの低屈折率部を構成している。第２格子領域１５における格子構造の周期である第２周期Ｐ２は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。

　ただし、第１方向に沿った方向から見て、第２格子領域１５において点在する第２格子高屈折率部１５ａは、第１格子領域１３において点在する第１格子低屈折率部１３ｂよりも大きい。言い換えれば、第２方向および第３方向の各々において、第２格子高屈折率部１５ａの幅は、第１格子低屈折率部１３ｂの幅よりも大きい。したがって、第２格子低屈折率部１５ｂの幅は、第１格子高屈折率部１３ａの幅よりも小さい。第１方向に沿った方向から見て、第２格子高屈折率部１５ａは、第１格子低屈折率部１３ｂの形状に準じた形状を有する。

　また、頂部領域１７においても、複数の第１頂部低屈折率部１７ａは、第１格子低屈折率部１３ｂと一致した二次元格子状に配置されている。そして、第２頂部低屈折率部１７ｂは、複数の第１頂部低屈折率部１７ａの間を埋めており、連続する１つの低屈折率部を構成している。頂部領域１７における第１頂部低屈折率部１７ａの配列の周期は、第１格子領域１３における第１周期Ｐ１と一致している。

　第４実施形態の波長選択フィルタ５０においても、第１実施形態と同様の原理によって導波モード共鳴現象が起こり、第１格子領域１３で強められた波長域の光と、第２格子領域１５で強められた波長域の光とが、反射光として取り出される。第４実施形態においても、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１は、第１実施形態で示した式（２）によって求められ、第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２は、第１実施形態で示した式（４）によって求められる。そして、第１格子領域１３の光学膜厚ＯＴ１に対する第２格子領域１５の光学膜厚ＯＴ２の比が、０．５以上２．０以下、より好ましくは０．６２５以上１．６以下であれば、波長選択フィルタ５０において、反射光についての良好な波長選択性が得られる。

　また、第４実施形態においても、中間高屈折率部１４ａの面積比率Ｒ３について、第１実施形態で示した式（５）が満たされることが好ましい。式（５）が満たされていれば、中間高屈折率部１４ａの幅が、第２格子高屈折率部１５ａよりも外側まで広がらない程度に抑えられるため、中間高屈折率部１４ａの面積比率が大きくなりすぎない。したがって、各格子領域１３，１５からの反射光の強度が良好になる。

　第４実施形態のように、サブ波長格子を構成する格子要素が二次元格子状に並んでいれば、互いに異なる方向へ偏光している光を格子要素が並ぶ方向ごとにそれぞれ共鳴させることができる。したがって、第１実施形態のように、格子要素が１つの方向のみに沿って並ぶ形態と比較して、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、効率的に反射光が出射される。そのため、反射光の強度がより高められる。

　特に、格子要素が六方格子状に並んでいれば、格子要素が正方格子状に並ぶ場合と比較して、格子領域にて共鳴可能な偏光の方向が多くなるため、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、より効率的に反射光を出射することができる。

　第４実施形態の波長選択フィルタ５０は、第１実施形態の波長選択フィルタ１０の製造方法において、凸部２１ａの配列を変更することによって製造できる。具体的には、複数の凸部２１ａが二次元格子状に配置された凹凸構造を形成することによって、凹凸構造層２１を形成する。複数の凸部２１ａは互いに離間しており、凸部２１ａ間に位置する凹部２１ｂは連続する１つの凹部を構成している。第４実施形態のように、凸部２１ａが二次元格子状に並んでいると、凸部２１ａの大きさや配置についての自由度が高いため、凸部２１ａと凹部２１ｂとの面積比率の設定に際しての細かな調整が容易である。

　第４実施形態の波長選択フィルタ５０には、第１実施形態の波長選択フィルタ１０の各変形例の構成が適用できる。また、第４実施形態の波長選択フィルタ５０の構成は、第１実施形態で示した適用例と同様に、光の色の変換や色分解を行う装置に用いられるフィルタに適用されてもよいし、表示体６０が備える表示要素に適用されてもよい。

　また、第２実施形態および第３実施形態の構成に第４実施形態の波長選択フィルタ５０を適用してもよい。すなわち、複数の波長選択フィルタ５０を第１方向に沿って積層することによって、４つ以上の格子領域を有する波長選択フィルタを構成してもよい。このとき、２以上の共鳴構造部３１において、サブ波長格子を構成する格子要素が並ぶ方向、言い換えれば、二次元格子の延びる方向は、一致していてもよいし、異なっていてもよい。２つの共鳴構造部３１における二次元格子の延びる方向が異なる場合、偏光に関し、より多くの方向に対応して反射光を射出することができる。

　なお、各格子領域１３，１５において、格子構造の周期は、二次元格子が延びる方向によって異なっていてもよい。こうした構成によれば、二次元格子が延びる方向によって共鳴を起こす波長域を異ならせて、反射光に含まれる波長域や偏光に対する応答性を調整することが可能である。

　また、凹凸構造層２１の凹凸構造は、互いに離間した複数の凹部と、これらの凹部の間で連続している単一の凸部とから構成されてもよい。すなわち、凹凸構造層２１の凹凸構造は、凸部もしくは凹部である複数の凹凸要素が互いに離間しつつ二次元格子状に並ぶことにより形成されていればよい。

　以上、第４実施形態によれば、第１実施形態の（１）～（６）の利点に加えて、下記の利点が得られる。
　（１３）サブ波長格子を構成する格子要素が二次元格子状に並ぶため、様々な方向への偏光成分を含む入射光に対して、効率的に反射光が出射される。そのため、反射光の強度がより高められる。

　（第１～第４実施形態の変形例）
　第１～第４実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
　・上記各実施形態において、波長選択フィルタの中間領域１４は、中間高屈折率部１４ａを有していなくてもよい。すなわち、中間領域１４は、第１中間低屈折率部１４ｂと第２中間低屈折率部１４ｃとから構成されていてもよい。高屈折率層２２の製造条件によっては、中間高屈折率部１４ａを有さない波長選択フィルタ、すなわち、凸部２１ａの側面への高屈折率層２２の成膜がない波長選択フィルタの製造が可能である。

　・頂部領域１７が最表面に位置する形態において、頂部領域１７を覆う保護層が設けられてもよい。この場合、保護層は樹脂等の低屈折率材料から構成され、低屈折率層２３の凹部は保護層によって埋められる。すなわち、第２頂部低屈折率部１７ｂは、低屈折率材料によって充填される。

　（第５実施形態）
　図１５～図２２を参照して、第５実施形態を説明する。第５実施形態は、波長選択フィルタを備える光学デバイスの実施形態である。なお、第１～第４実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

　イメージセンサ等の撮像素子は、赤、緑、青の三色の成分に入射光を分解し、各色の光の強度を受光素子によって検出する。そして、撮像素子は、受光面に沿って配列された多数の受光素子からの出力に基づき、カラーの画像データを生成する。こうした入射光の分解には、赤色光を透過する領域と、緑色光を透過する領域と、青色光を透過する領域とを有するカラーフィルタが用いられる（例えば、特開２０１９－６８０４９号公報参照）。

　近年、精細な色再現が可能なセンサの需要が高まるなかで、透過光における他の色の波長域の光の混入が少ないフィルタ、すなわち、波長選択性の高いフィルタが望まれている。しかしながら、従来のカラーフィルタが有する各色の領域は、顔料等の色素での吸収によって特定の波長域の光を相対的に多く透過するように構成されており、こうしたフィルタでの波長選択性の向上には限界がある。したがって、色素を用いたフィルタとは異なる原理を利用して、高い精度で光を選別できるフィルタの開発が望まれている。

　なお、こうした課題は、カラーの画像データを生成する撮像素子に限らず、入射光から取り出した光を検出する装置に備えられるフィルタにおいて共通する。
　第５実施形態は、光の選別の精度を高めることのできる光学デバイスを提供することを目的とする。

　以下、第５実施形態の光学デバイスについて説明する。光学デバイスは、入射光から取り出した光を検出する光検出装置に用いられる。入射光の波長域は特に限定されないが、例えば、入射光は可視領域の光である。以下において、可視領域の光の波長は、４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。

　［光学デバイスの構成］
　図１５が示すように、光学デバイス１００は、フィルタ層１１０と、受光層１２０とを備えている。フィルタ層１１０は、互いに異なる波長域の光を透過する複数のフィルタ領域１１１を備えている。フィルタ領域１１１は、導波モード共鳴現象を生じさせる構造を有している。フィルタ領域１１１は、導波モード共鳴現象によって、入射光のうちの特定の波長域の光を選択的に反射し、当該反射光の波長域を除く波長域の光を透過する。

　図１５は、一例として、光学デバイス１００が、カラーの画像データを出力するイメージセンサである光検出装置に用いられる場合のフィルタ層１１０の構成を示している。図１５においては、フィルタ層１１０は、赤色光を反射する赤反射フィルタ領域１１１Ｒと、緑色光を反射する緑反射フィルタ領域１１１Ｇと、青色光を反射する青反射フィルタ領域１１１Ｂとを有している。本実施形態においては、赤色光は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長域に強度ピークを有する光であり、緑色光は、５２０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長域に強度ピークを有する光であり、青色光は、４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長域に強度ピークを有する光である。

　図１５においては、各フィルタ領域１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂを１つずつ示しているが、赤反射フィルタ領域１１１Ｒと、緑反射フィルタ領域１１１Ｇと、青反射フィルタ領域１１１Ｂとは、所定の並びで繰り返し配列されている。なお、互いに隣接するフィルタ領域１１１は接していてもよいし、互いに隣接するフィルタ領域１１１の間にこれらを区画する領域が設けられていてもよい。

　受光層１２０は、複数の受光素子１２１を備えている。受光素子１２１は、光電変換素子であり、受光素子１２１に入射した光の強度に応じた電気的な出力を発する。受光素子１２１は、例えば、フォトダイオードに具体化される。複数の受光素子１２１は、互いに同一の構造を有し、すなわち、互いに同一の感度および特性を有する。受光素子１２１は、検出対象とする入射光の波長域に感度を有していればよい。複数の受光素子１２１は、各フィルタ領域１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに対して１つずつ、すなわち、１つのフィルタ領域１１１の下方に１つの受光素子１２１が配置されるように配列されている。

　光検出装置は、フィルタ層１１０および受光層１２０に加えて、例えば、受光素子１２１の電荷の転送あるいは増幅のための素子、信号処理回路、配線部等を備えている。こうした素子等は、受光素子１２１と同一の基板に形成されていてもよいし、受光素子１２１とは異なる基板に形成されて受光層１２０に積層されていてもよい。また、フィルタ層１１０と受光層１２０との間には、配線部や、平坦化、遮蔽、絶縁等のため膜等が配置されていてもよい。

　図１６が示すように、光学デバイス１００に対する入射光Ｉｏは、フィルタ層１１０に向けて入射する。赤反射フィルタ領域１１１Ｒでは、赤色の波長域の光Ｉｒが反射され、入射光Ｉｏのなかで赤色の波長域を除く波長域の光Ｉ１１が赤反射フィルタ領域１１１Ｒを透過して、赤反射フィルタ領域１１１Ｒの下方の受光素子１２１に入る。緑反射フィルタ領域１１１Ｇでは、緑色の波長域の光Ｉｇが反射され、入射光Ｉｏのなかで緑色の波長域を除く波長域の光Ｉ１２が緑反射フィルタ領域１１１Ｇを透過して、緑反射フィルタ領域１１１Ｇの下方の受光素子１２１に入る。青反射フィルタ領域１１１Ｂでは、青色の波長域の光Ｉｂが反射され、入射光Ｉｏのなかで青色の波長域を除く波長域の光Ｉ１３が青反射フィルタ領域１１１Ｂを透過して、青反射フィルタ領域１１１Ｂの下方の受光素子１２１に入る。

　赤反射フィルタ領域１１１Ｒの下方の受光素子１２１の出力と、緑反射フィルタ領域１１１Ｇの下方の受光素子１２１の出力と、青反射フィルタ領域１１１Ｂの下方の受光素子１２１の出力とを総合することによって、入射光Ｉｏの波長域および強度が算出される。例えば、入射光Ｉｏが青色光である場合、赤反射フィルタ領域１１１Ｒの下方の受光素子１２１の出力と、緑反射フィルタ領域１１１Ｇの下方の受光素子１２１の出力とは同程度であり、青反射フィルタ領域１１１Ｂの下方の受光素子１２１の出力が最も低くなる。このように、入射光Ｉｏは、相対的に出力が低い受光素子１２１に対応するフィルタ領域１１１で反射される波長域の光を相対的に多く含むため、各受光素子１２１の出力の比較によって、入射光Ｉｏの波長域の算出が可能である。これにより、赤反射フィルタ領域１１１Ｒと緑反射フィルタ領域１１１Ｇと青反射フィルタ領域１１１Ｂとに対向する１つの単位領域からの入射光の波長域の検出が可能であり、これに基づき、例えば、単位領域の色が規定できる。光検出装置は、各受光素子１２１からの出力に基づく演算を行って入射光の波長域を算出する演算回路を備えている。

　図１７が示すように、光学デバイス１００は、マイクロレンズアレイ１３０を備えていてもよい。マイクロレンズアレイ１３０は、フィルタ層１１０の上方に位置する。マイクロレンズアレイ１３０は、複数のマイクロレンズ１３１を備えている。複数のマイクロレンズ１３１は、各フィルタ領域１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに対して１つずつ、すなわち、１つのフィルタ領域１１１の上方に１つのマイクロレンズ１３１が位置するように配置されている。マイクロレンズ１３１は、入射光をフィルタ領域１１１および受光素子１２１に向けて集光させる。マイクロレンズ１３１が設けられていることにより、より多くの光が受光素子１２１に入るため、光の検出の感度が高められる。

　光検出装置は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等のイメージセンサであってもよいし、こうしたイメージセンサに限らず、入射光の分光スペクトルを得るための装置であってもよい。要は、光検出装置は、入射光を分解して検出することにより、入射光の波長域および強度を算出する装置であればよく、その算出結果の用途は限定されない。フィルタ領域１１１が反射する波長域は、光検出装置の用途や検出対象とする入射光の波長域に応じて設定されていればよく、単位領域に対応するフィルタ領域１１１の数も限定されない。フィルタ層１１０は、反射特性の異なる２以上のフィルタ領域１１１、すなわち、互いに異なる波長域の光を反射する複数のフィルタ領域１１１を備えていればよい。

　［フィルタ領域の構成］
　以下、フィルタ領域１１１の詳細な構成を説明する。フィルタ領域１１１には、第１～第４実施形態およびその変形例の波長選択フィルタが適用される。フィルタ領域１１１の厚さ方向が、第１方向である。フィルタ領域１１１の表面側、すなわち、波長選択フィルタの表面側からフィルタ領域１１１に光が入射する。

　基材１１、凹凸構造層２１、高屈折率層２２、低屈折率層２３、埋込層２４の材料には、第１～第４実施形態で例示した材料のなかから、検出対象とする入射光の波長域に対して吸収の無い材料が用いられる。

　色素を利用したフィルタが、分子間の相互作用によって幅広い吸収帯を有することに対し、導波モード共鳴現象を利用したフィルタは、材料の屈折率や格子構造の周期等によって定まる狭帯域の波長選択性を有する。したがって、導波モード共鳴現象を利用したフィルタの波長選択性は、色素を利用したフィルタよりも高い。すなわち、透過光に選択対象以外の波長域の光が混ざることが抑えられる。例えば、色素を利用して赤色を透過するフィルタの透過光には、赤色以外の色の波長域の光が少なからず混ざってしまう。これに対し、導波モード共鳴現象を利用したフィルタであれば、赤色光を反射するフィルタ領域１１１Ｒの透過光に、赤色の波長域の光が混ざることが好適に抑えられている。

　したがって、導波モード共鳴現象を利用したフィルタ領域１１１を用いることによって、光学デバイス１００における光の選別の精度を高めることが可能であり、その結果、光検出装置による波長検出の精密さが高められる。

　また、構造色を利用した他のフィルタとして、プラズモン共鳴を利用したフィルタが挙げられるが、導波モード共鳴現象を利用したフィルタは、プラズモン共鳴を利用したフィルタよりも透過率が高いため、光学デバイス１００の感度が高められる。

　また、導波モード共鳴現象には、フィルタ領域１１１に対して直交する方向からの光が作用する。そのため、対象のフィルタ領域１１１に隣接するフィルタ領域１１１に対向する位置からの斜めの光が上記対象のフィルタ領域１１１に作用することが抑えられる結果、光検出装置による波長検出の精確さが高められる。

　また、フィルタ領域１１１の最表面に、低屈折率層２３の表面の凹凸が位置する形態であれば、フィルタ領域１１１の最表面が平坦である形態と比較して、フィルタ領域１１１の表面反射を抑えることができる。したがって、低屈折率層２３の表面から光を入射させることにより、フィルタ領域１１１に入る光の強度が大きくなり、ひいては、受光素子１２１に入る光の強度が大きくなる。したがって、光検出装置による検出の精度が高められる。

　フィルタ領域１１１の反射光および透過光の波長域は、サブ波長格子の周期、格子領域１３，１５の厚さＴ１，Ｔ２、凹凸構造層２１、高屈折率層２２、および、低屈折率層２３の各層の材料によって調整可能である。このうち、サブ波長格子の周期のみを変えることによって、複数のフィルタ領域１１１における反射光および透過光の波長域を変える形態であれば、凸部２１ａの形成時にその周期を変えることによって、複数のフィルタ領域１１１を同一の製造工程で一括して形成することができる。

　具体的には、フィルタ層１１０の互いに隣り合うフィルタ領域１１１において、基材１１、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、第２低屈折率領域１６、頂部領域１７の各々は連続している。すなわち、互いに隣り合うフィルタ領域１１１は、共通した１つの基材１１と、これらの領域間で相互に連続した凹凸構造層２１と、これらの領域間で相互に連続した高屈折率層２２と、これらの領域間で相互に連続した低屈折率層２３とを有している。

　互いに異なる波長域の光を反射するフィルタ領域１１１における凹凸構造層２１は、例えば、ナノインプリント法を利用して、各フィルタ領域１１１に対応する部分で凹凸の周期を変えたガラスモールドを用いることによって、同時に形成することができる。また、高屈折率層２２および低屈折率層２３も、各フィルタ領域１１１に対応する部分を同時に形成することができる。したがって、複数のフィルタ領域１１１を備えるフィルタ層１１０を容易に形成することができる。

　なお、頂部領域１７の機能、すなわち、各格子領域１３，１５で強められた波長域とは異なる波長域の光を打ち消す機能、および、表面反射を抑える機能が重視されない場合には、低屈折率層２３の表面は平坦であってもよい。

　図１８に、第１実施形態の波長選択フィルタ１０に、平坦な表面を有する低屈折率層２３が適用された構造を有するフィルタ領域１１１を例示する。この場合、フィルタ領域１１１は、頂部領域１７、すなわち、低屈折率層２３の表面の凹凸部分に対応する領域を有さず、第２低屈折率領域１６の表面がフィルタ領域１１１の最外面となる。低屈折率層２３の表面が平坦である場合、低屈折率層２３を、各種の塗布法を用いて樹脂材料から形成することで、低屈折率層２３を容易に形成することができる。樹脂材料としては、例えば、凹凸構造層２１の材料と同一の材料が用いられる。

　例えば、低屈折率層２３の形成のための低屈折率材料として紫外線硬化性樹脂を用いる場合、まず、高屈折率層２２の表面に紫外線硬化性樹脂を塗工する。次いで、この紫外線硬化性樹脂からなる塗工層の表面に、紫外線を透過する材料で構成された平板を押し当て、塗工層に紫外線を照射する。続いて、硬化した紫外線硬化性樹脂を平板から離型する。これにより、平坦な表面を有する低屈折率層２３が形成される。平坦な表面を有する低屈折率層２３を樹脂材料から形成する場合、低屈折率層２３の厚さは、１００ｎｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。

　なお、熱可塑性樹脂を用いて凹凸構造層２１を形成した場合には、低屈折率層２３の形成に際して、凹凸構造層２１が加熱されて変形することを抑えるために、熱可塑性樹脂とは異なる材料を用いて低屈折率層２３を形成することが好ましい。例えば、凹凸構造層２１を熱可塑性樹脂から形成し、低屈折率層２３を紫外線硬化性樹脂から形成してもよい。

　フィルタ領域１１１が頂部領域１７を有さない場合、フィルタ領域１１１は、第２低屈折率領域１６に対して基材１１の位置する側から光が入射するように、すなわち、第２低屈折率領域１６を受光素子１２１に向けて、配置されてもよい。

　ここで、図１８に示した低屈折率層２３が平坦な表面を有する形態を対象に、第１格子領域１３と第２格子領域１５との光学膜厚の比（ＯＴ２／ＯＴ１）について実施されたシミュレーション結果について説明する。

　図１９Ａ，図１９Ｂ，図１９Ｃ，図１９Ｄは、厳密結合波解析（Ｒｉｇｏｒｏｕｓ　Ｃｏｕｐｌｅｄ－Ｗａｖｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ：ＲＣＷＡ）を用いて計算した、反射シミュレーションスペクトルを示す。なお、以下に記載する各パラメータの値は、小数第４位を四捨五入している。

　シミュレーションにおいて、光の入射方向は、第２低屈折率領域１６から基材１１に向けた方向であり、入射角度は０°である。また、サブ波長格子の格子次数は１次、Ｐ１＝Ｐ２＝３００ｎｍ、Ｒ１＝０．５３７、Ｒ２＝０．６である。Ｔ２＝７０ｎｍであり、凹凸構造層２１の凸部２１ａの側面に成膜される高屈折率材料の膜厚、すなわち、中間高屈折率部１４ａの第３方向に沿った幅は、１４ｎｍとした。

　なお、Ｐ１は、第１格子領域１３における格子構造の周期（第１周期）であり、Ｐ２は、第２格子領域１５における格子構造の周期（第２周期）である。Ｒ１は、第１実施形態で示した式（１）で用いた通り、第１格子領域１３での第１格子高屈折率部１３ａの面積比率であり、Ｒ２は、第１実施形態で示した式（３）で用いた通り、第２格子領域１５での第２格子高屈折率部１５ａの面積比率である。Ｔ１は、第１格子領域１３の厚さであり、Ｔ２は、第２格子領域１５の厚さである。

　図１９Ａは、Ｔ１＝Ｔ２（ＯＴ２／ＯＴ１＝０．８９５）の場合、図１９Ｂは、Ｔ１＝０．８×Ｔ２（ＯＴ２／ＯＴ１＝１．１１９）の場合、図１９Ｃは、Ｔ１＝０．６×Ｔ２（ＯＴ２／ＯＴ１＝１．４９１）の場合、図１９Ｄは、Ｔ１＝０．４×Ｔ２（ＯＴ２／ＯＴ１＝２．２３７）の場合のスペクトルである。

　なお、計算に用いた各層の波長４２０ｎｍにおける屈折率は、基材１１が１．６８３、凹凸構造層２１および低屈折率層２３が１．５０４、高屈折率層２２が２．６２０である。消衰係数は各層のすべての材料で０であるため、１００－反射率＝透過率となる。

　図１９Ａ～図１９Ｄから、ＯＴ２／ＯＴ１の値が１から離れるにつれ、反射ピークが分裂することが確認され、ピーク反射率も減少する傾向を有することが判明した。これにより、ＯＴ２／ＯＴ１の値が１から離れることによって、波長選択性が低下する傾向があることが確認された。

　図１９Ａ～図１９Ｃのスペクトルでは、いずれもピーク反射率は９０％以上を示したが、ＯＴ２／ＯＴ１＝２．２３７である図１９Ｄのスペクトルでは、ピーク反射率は６０％より小さい。すなわち、ＯＴ２／ＯＴ１が２を超えると、波長選択性が顕著に低下することが確認された。

　以上のことから、高い波長選択性を得るためには、ＯＴ２／ＯＴ１の値は０．５以上２．０以下であることが好ましい。そして、より高い波長選択性を得るためには、ＯＴ２／ＯＴ１の値は０．６２５以上１．６以下であることが好ましい。

　ＯＴ２／ＯＴ１の値が１．０、すなわち、光学膜厚ＯＴ１と光学膜厚ＯＴ２とが一致すると、第１格子領域１３で共鳴を起こす光の波長域と、第２格子領域１５で共鳴を起こす光の波長域とが一致し、波長選択性が特に高められる。例えば、第１格子領域１３の厚さＴ１と第２格子領域１５の厚さＴ２とが等しく、凹凸構造層２１の屈折率ｎ２と低屈折率層２３の屈折率ｎ３とが等しい場合には、第１格子高屈折率部１３ａの面積比率Ｒ１と第２格子高屈折率部１５ａの面積比率Ｒ２とが等しいと、光学膜厚ＯＴ１と光学膜厚ＯＴ２とが一致するため好ましい。

　図２０に、第２実施形態の波長選択フィルタ３０に、頂部領域１７が設けられない形態が適用された構造を有するフィルタ領域１１１を例示する。当該フィルタ領域１１１が備える共鳴構造部３１は、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、および、第２低屈折率領域１６からなる構造体である。第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとは、これらの境界部分で、低屈折率領域を共有していてもよい。例えば、図２０が示す例では、第１共鳴構造部３１Ａの備える第２低屈折率領域１６と、第２共鳴構造部３１Ｂの備える第２低屈折率領域１６とは連続しており、これらの領域の境界は存在しない。

　上記フィルタ領域１１１は、基材１１と凹凸構造層２１と高屈折率層２２とからなる構造体を、高屈折率層２２同士が向かい合うように対向させ、２つの構造体の間の領域を低屈折率材料で埋めることによってこれらの構造体を接合することにより形成される。低屈折率材料による埋め込みによって、２つの構造体の間に形成される部分が低屈折率層２３である。低屈折率層２３の形成方法としては、各種の塗布法等が用いられればよい。

　なお、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、第２低屈折率領域１６同士が向かい合うように配置されることに代えて、第２低屈折率領域１６を外側に向けて配置されてもよい。すなわち、２つの上記構造体は、基材１１同士が向かい合うように低屈折率材料によって接合されていてもよい。

　また、２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、各共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの第２低屈折率領域１６が、同一の方向に向くように配置されてもよい。すなわち、２つの上記構造体は、一方の構造体の高屈折率層２２と、他方の構造体の基材１１とが向かい合うように低屈折率材料によって接合されていてもよい。

　図２１に、第３実施形態の波長選択フィルタ４０に、頂部領域１７が設けられない形態が適用された構造を有するフィルタ領域１１１を例示する。当該構成においても、フィルタ領域１１１が備える共鳴構造部３１は、第１低屈折率領域１２、第１格子領域１３、中間領域１４、第２格子領域１５、および、第２低屈折率領域１６からなる構造体である。第１共鳴構造部３１Ａと第２共鳴構造部３１Ｂとは、これらの境界部分で、低屈折率領域を共有していてもよい。２つの共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂは、第２低屈折率領域１６同士が向かい合うように配置されてもよいし、第２低屈折率領域１６を外側に向けて配置されてもよいし、各共鳴構造部３１Ａ，３１Ｂの第２低屈折率領域１６が、同一の方向に向くように配置されてもよい。

　図２２に、第４実施形態の波長選択フィルタ５０に、頂部領域１７が設けられない形態が適用された構造を有するフィルタ領域１１１を例示する。当該フィルタ領域１１１において、サブ波長格子は、二次元格子状の配列を有する。なお、複数の凸部２１ａは、互いに離間していなくてもよく、例えば、平面視での正方形の角部等において、凸部２１ａ同士が接していてもよい。この場合、凹部２１ｂは、複数の部分に分割され得る。

　上述のように、格子領域１３，１５にて共鳴を起こす光の偏光方向は、サブ波長格子の配列方向に依存する。特定の方向へ偏光した入射光を対象とする場合には、第１実施形態や第２実施形態のように、サブ波長格子が一次元格子状の配列を有し、フィルタ領域１１１が備えるすべてのサブ波長格子の配列方向が揃っていることが好ましい。一方、様々な方向への偏光成分を含む入射光を対象とする場合には、第３実施形態のように、フィルタ領域１１１が、互いに異なる配列方向のサブ波長格子を備えること、あるいは、第４実施形態のように、サブ波長格子が二次元格子状の配列を有することが好ましい。

　以上、第５実施形態によれば、以下に列挙する利点が得られる。
　（１４）光学デバイス１００が、導波モード共鳴現象を利用したフィルタ領域１１１を有するフィルタ層１１０を備えるため、光学デバイス１００における光の選別の精度を高めることができる。

　（１５）フィルタ領域１１１が、基材１１と、凹凸構造層２１と、高屈折率層２２と、低屈折率層２３とを備える。このように、フィルタ領域１１１が薄膜の積層構造を有することから、サブ波長格子が低屈折率材料に囲まれた構造が好適に実現され、また、フィルタ領域１１１の形成が容易である。

　（１６）フィルタ領域１１１が、表面に凹凸を有する低屈折率層２３を備え、低屈折率層２３の表面が、フィルタ領域１１１の最表面である。これによれば、表面反射を低減することが可能であるとともに、各格子領域１３，１５で強められた反射光とは異なる波長域の光が、フィルタ領域１１１の内部での反射や干渉に起因して当該反射光とともに射出されることを抑えることができる。

　（１７）サブ波長格子が一次元格子状の配列を有する形態では、その配列方向に依存した特定の方向へ偏光した光が格子領域１３，１５から反射される。したがって、フィルタ領域１１１の有するサブ波長格子の配列方向が揃っていれば、偏光方向の揃った入射光を対象とする場合に好適に用いられ、フィルタ領域１１１が配列方向の互いに異なるサブ波長格子を含んでいれば、様々な方向への偏光成分を含む入射光を対象とする場合に好適に用いられる。

　（１８）サブ波長格子が二次元格子状の配列を有する形態では、配列方向ごとに異なる方向へ偏光している光が格子領域１３，１５から反射される。したがって、様々な方向への偏光成分を含む入射光を対象とする場合に好適に用いられる。

　（１９）フィルタ領域１１１が、互いに同一の周期および配列方向を有する二層のサブ波長格子からなる格子対を複数備える形態であれば、波長選択性の向上、偏光応答性の調整、反射光および透過光の波長域の調整等が可能である。例えば、サブ波長格子が一次元格子状の配列を有し、複数の格子対に、サブ波長格子の配列方向が互いに異なる複数の格子対が含まれていれば、格子対ごとに異なる方向へ偏光した光が反射光として射出される。したがって、様々な方向への偏光成分を含む入射光を対象とする場合に好適に用いられる。

　（２０）フィルタ層１１０が、赤反射フィルタ領域１１１Ｒと、緑反射フィルタ領域１１１Ｇと、青反射フィルタ領域１１１Ｂとを含む構成であれば、可視領域の入射光を対象とするイメージセンサ等の光検出装置に適した光学デバイス１００が実現される。

　（第５実施形態の変形例）
　サブ波長格子が一次元格子状の配列を有する形態では、その配列方向に依存した特定の方向へ偏光した光が格子領域１３，１５から反射されることを利用すれば、光検出装置によって、入射光の偏光方向を算出することも可能である。すなわち、サブ波長格子の配列方向が異なるフィルタ領域１１１に対応する受光素子１２１の出力を比較することで、入射光に含まれる偏光成分を求めることができる。光学デバイス１００のフィルタ層１１０は、互いに異なる波長域の光を反射する複数のフィルタ領域１１１、および、サブ波長格子の配列方向が互いに異なる複数のフィルタ領域１１１の少なくとも一方を含んでいればよく、光検出装置は、入射光の波長域と偏光方向との少なくとも一方を検出する装置であればよい。

　（付記）
　上記課題を解決するための手段には、第５実施形態およびその変形例から導き出される技術的思想として以下の項目が含まれる。

　［項目１］
　選択的に光を反射する複数のフィルタ領域を有するフィルタ層と、
　各フィルタ領域に対して１つずつ配置された光電変換素子であって、前記フィルタ領域の透過光を受ける複数の前記光電変換素子を有する受光層と、を備え、
　前記フィルタ領域は、高屈折率材料からなるサブ波長周期の格子構造が低屈折率材料に囲まれた構造を有し、
　前記複数のフィルタ領域は、互いに異なる波長域の光を反射する複数の前記フィルタ領域、および、前記格子構造の配列方向が互いに異なる複数の前記フィルタ領域の少なくとも一方を含む
　光学デバイス。

　［項目２］
　前記フィルタ領域は、
　凸部または凹部である凹凸要素であって、サブ波長周期で並ぶ複数の前記凹凸要素が構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層と、
　前記凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する高屈折率層であって、前記凹凸構造の底部に位置して第１の前記格子構造を形成する第１格子高屈折率部、および、前記凹凸構造の頂部に位置して第２の前記格子構造を形成する第２格子高屈折率部を含む前記高屈折率層と、を備える
　項目１に記載の光学デバイス。

　［項目３］
　前記フィルタ領域は、
　前記高屈折率層上に位置して当該高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層を備える
　項目２に記載の光学デバイス。

　［項目４］
　前記格子構造は、一次元格子状の配列を有する
　項目１～３のいずれか一項に記載の光学デバイス。

　［項目５］
　前記格子構造は、二次元格子状の配列を有する
　項目１～３のいずれか一項に記載の光学デバイス。

　［項目６］
　互いに同一の周期および配列方向を有する二層の前記格子構造が格子対であり、
　前記フィルタ領域は、前記フィルタ層の厚さ方向に沿って並ぶ複数の前記格子対を備える
　項目１～３のいずれか一項に記載の光学デバイス。

　［項目７］
　前記格子構造は、一次元格子状の配列を有し、
　前記複数の格子対には、前記格子構造の配列方向が互いに異なる複数の前記格子対が含まれる
　項目６に記載の光学デバイス。

　［項目８］
　前記複数のフィルタ領域は、赤色光を反射する前記フィルタ領域と、緑色光を反射する前記フィルタ領域と、青色光を反射する前記フィルタ領域とを含む
　項目１～７のいずれか一項に記載の光学デバイス。

　以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本開示の範囲は、図示され記載された実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含むことができる。さらに、本開示の範囲は、請求項により画される発明の特徴（feature）に限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴（feature）、その特徴（feature）のあらゆる組み合わせも含む。

　本開示で用いられる「部分」、「要素」、「画素」、「セル」、「セグメント」「単位」「表示体」、「物品」という用語は、物理的存在である。物理的存在は、物質的形態または、物質に囲まれた空間的形態を指すことができる。物理的存在は、構造体とできる。構造体は、特定の機能を有するものとできる。特定の機能を有した構造体の組合せは、各構造体の各機能の組合せにより相乗的効果を発現できる。

　本開示および特に添付の請求の範囲内で使用される用語（例えば、添付の請求の範囲の本文）は、一般的に、「オープンな」用語として意図される（例えば、「有する」という用語は、「少なくとも有する」と解釈すべきであり、「含む」という用語は「含むがそれに限定されない」などと解釈されるべきである）。

　また、用語、構成、特徴（feature）、側面、実施形態を解釈する場合、必要に応じて図面を参照すべきである。図面により、直接的かつ一義的に導き出せる事項は、テキストと同等に、補正の根拠となるべきである。

　さらに、特定の数の導入された請求項の記載が意図される場合、そのような意図は、請求項に明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しない。例えば、理解を助けるために、以下の添付の請求の範囲は、「少なくとも１つ」および「１つまたは複数」の導入句の使用を含み、請求の列挙を導入することができる。しかしながら、そのような語句の使用は、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」によるクレーム記載の導入が、そのようなクレームを含む特定のクレームを、そのような記載を１つだけ含む実施形態に限定することを意味すると解釈されるべきではない。「１つ以上」または「少なくとも１つ」の冒頭の語句および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞（例えば、「ａ」および／または「ａｎ」）は、少なくとも「少なくとも」を意味すると解釈されるべきである（「１つ」または「１つ以上」）。請求項の記述を導入するために使用される明確な記事の使用についても同様である。

Claims

　凸部または凹部である凹凸要素であって、サブ波長周期で並ぶ複数の前記凹凸要素が構成する凹凸構造を表面に有する凹凸構造層と、
　前記凹凸構造上に位置して当該凹凸構造に追従した表面形状を有する高屈折率層であって、前記凹凸構造の底部に位置してサブ波長格子を構成する第１格子高屈折率部、および、前記凹凸構造の頂部に位置してサブ波長格子を構成する第２格子高屈折率部を含む前記高屈折率層と、
　前記高屈折率層上に位置して当該高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層と、を備え、
　前記高屈折率層の屈折率は、前記凹凸構造層および前記低屈折率層の各々の屈折率よりも高い
　波長選択フィルタ。
　前記凹凸構造層、前記高屈折率層、および、前記低屈折率層の各々は、可視領域の光に対して透明な材料から構成されており、
　前記凹凸構造層は、紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、および、熱可塑性樹脂のいずれかを含み、
　前記低屈折率層は、無機化合物を含む
　請求項１に記載の波長選択フィルタ。
　前記第１格子高屈折率部の厚さをＴ１、前記第２格子高屈折率部の厚さをＴ２、
　前記高屈折率層の屈折率をｎ１、前記凹凸構造層の屈折率をｎ２、前記低屈折率層の屈折率をｎ３、
　前記第１格子高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該第１格子高屈折率部が占める面積比率をＲ１、前記第２格子高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該第２格子高屈折率部が占める面積比率をＲ２、とするとき、
　ｎ１＞ｎ２、ｎ１＞ｎ３、かつ、Ｒ１＋Ｒ２＞１であって、
　Ｔ１×｛ｎ１×Ｒ１＋ｎ２×（１－Ｒ１）｝の値が第１パラメータであり、Ｔ２×｛ｎ１×Ｒ２＋ｎ３×（１－Ｒ２）｝の値が第２パラメータであり、前記第１パラメータに対する前記第２パラメータの比が、０．５以上２．０以下である
　請求項１または２に記載の波長選択フィルタ。
　前記高屈折率層は、前記第１格子高屈折率部と前記第２格子高屈折率部との間で前記凹凸要素の側面に沿って延びる中間高屈折率部を含み、
　前記中間高屈折率部を含みその厚さ方向と直交する断面にて当該中間高屈折率部が占める面積比率をＲ３とするとき、Ｒ３≦Ｒ１＋Ｒ２－１が満たされる
　請求項３に記載の波長選択フィルタ。
　前記凹凸構造層、前記高屈折率層、および、前記低屈折率層を有する部分が共鳴構造部であり、
　前記波長選択フィルタは、前記共鳴構造部の厚さ方向に沿って並ぶ複数の前記共鳴構造部を備える
　請求項１～４のいずれか一項に記載の波長選択フィルタ。
　前記複数の共鳴構造部には、第１共鳴構造部と第２共鳴構造部とが含まれ、前記第１共鳴構造部が有する前記凹凸要素の配列の周期と、前記第２共鳴構造部が有する前記凹凸要素の配列の周期とは、一致している
　請求項５に記載の波長選択フィルタ。
　前記複数の共鳴構造部には、第１共鳴構造部と第２共鳴構造部とが含まれ、前記第１共鳴構造部が有する前記凹凸要素の配列の周期と、前記第２共鳴構造部が有する前記凹凸要素の配列の周期とは、互いに異なる
　請求項５に記載の波長選択フィルタ。
　前記複数の共鳴構造部には、第１共鳴構造部と第２共鳴構造部とが含まれ、前記第１共鳴構造部が有する前記凹凸要素の配列の方向と、前記第２共鳴構造部が有する前記凹凸要素の配列の方向とは、互いに異なる
　請求項５に記載の波長選択フィルタ。
　表示要素を備える表示体であって、
　前記表示要素は、請求項１～８のいずれか一項に記載の波長選択フィルタから構成されている
　表示体。
　請求項１～８のいずれか一項に記載の波長選択フィルタからなる複数のフィルタ領域を有するフィルタ層と、
　各フィルタ領域に対して１つずつ配置された光電変換素子であって、前記フィルタ領域の透過光を受ける複数の前記光電変換素子を有する受光層と、を備え、
　前記複数のフィルタ領域は、互いに異なる波長域の光を反射する複数の前記フィルタ領域、および、前記凹凸要素の配列方向が互いに異なる複数の前記フィルタ領域の少なくとも一方を含む
　光学デバイス。
　サブ波長周期で並ぶ複数の凸部または凹部である凹凸要素を表面に有する凹凸構造層を、第１低屈折率材料を用いて形成することと、
　前記第１低屈折率材料よりも高い屈折率を有する高屈折率材料を用いて、前記凹凸構造層の表面に沿って、当該凹凸構造層が有する凹凸構造の底部に位置してサブ波長格子を構成する第１格子高屈折率部と、前記凹凸構造の頂部に位置してサブ波長格子を構成する第２格子高屈折率部とを含む高屈折率層を形成することと、
　前記高屈折率材料よりも低い屈折率を有する第２低屈折率材料を用いて、前記高屈折率層の表面に沿って、当該高屈折率層の表面の凹凸に追従した表面形状を有する低屈折率層を形成することと、を含む
　波長選択フィルタの製造方法。
　前記凹凸構造層を形成することは、前記第１低屈折率材料である樹脂を含む塗工層に凹版を押し付け、前記樹脂を硬化させた後に前記凹版を離型して前記凹版の有する凹凸を前記樹脂に転写することにより、前記凹凸構造層を形成することを含み、
　前記高屈折率層を形成することは、前記高屈折率層が、前記第１格子高屈折率部と前記第２格子高屈折率部との間で前記凹凸要素の側面に沿って延びる中間高屈折率部を含み、前記高屈折率層の厚さ方向に沿った方向から見て、前記第２格子高屈折率部が前記中間高屈折率部の外側まで広がるように、物理気相成長法を用いて前記高屈折率層を形成することを含み、
　前記低屈折率層を形成することは、物理気相成長法を用いて前記低屈折率層を形成することを含む
　請求項１１に記載の波長選択フィルタの製造方法。
　前記凹凸構造層、前記高屈折率層、および、前記低屈折率層を有する構造体が凹凸構造体であり、
　２つの前記凹凸構造体を、前記低屈折率層同士が向かい合うように対向させ、２つの前記凹凸構造体の間の領域を、前記高屈折率材料よりも低い屈折率を有する第３低屈折率材料で埋めることによって、埋込層を形成することをさらに含む
　請求項１１または１２に記載の波長選択フィルタの製造方法。