(57)【要約】【課題】高い生産性を有する光学素子の製造方法を提供する。【解決手段】光学素子の製造方法は、芯材２と被覆部３とを含み、断面形状が長軸方向および短軸方向を有するように扁平に形成された線材１Ａを準備する工程と、線材１Ａのうちの短軸方向に交差する表面３Ａ，３Ｂについて、１本の線材１Ａにおける上記表面同士が隣接するように１本の線材１Ａを折り返して１本の線材１Ａを部分的に積層するか、もしくは、複数本の線材１Ａにおける上記表面同士が隣接するように複数本の線材１Ａを積層する工程と、上記表面同士を互いに接合させた状態で、被覆部３のうちの長軸方向における一方側および他方側に位置している部分を除去することにより、芯材２を一方側および前記他方側において露出させる工程と、を備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する芯材と前記芯材の周囲を覆うように設けられた被覆部とを含み、断面形状が長軸方向および短軸方向を有するように扁平に形成された線材を準備する工程と、
前記線材のうちの前記短軸方向に交差する表面について、１本の前記線材における前記表面同士が隣接するように１本の前記線材を折り返して１本の前記線材を部分的に積層するか、もしくは、複数本の前記線材における前記表面同士が隣接するように複数本の前記線材を積層する工程と、
前記表面同士を互いに接合させた状態で、前記被覆部のうちの前記長軸方向における一方側および他方側に位置している部分を除去することにより、前記芯材を前記一方側および前記他方側において露出させる工程と、を備える、
光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記線材は、プラスチック光ファイバーから構成される、
請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記表面同士は、前記プラスチック光ファイバーの前記被覆部同士を熱溶着させることによって互いに接合される、
請求項２に記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記芯材は、プラスチックファイバーから構成される、
請求項１に記載の光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記被覆部は、前記プラスチックファイバーの周囲を覆うように形成され、内部で光を反射させる反射膜である、
請求項４に記載の光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記反射膜の材料は、誘電体または金属を含む、
請求項５に記載の光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記表面同士は、接着剤によって互いに接合される、
請求項１から６のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項８】
扁平に形成された前記線材は、素材を、加熱されたローラー対の間に通過させて加圧変形させることにより準備される、
請求項１から７のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記素材は、前記ローラー対に加圧される前に、予備加熱装置により加熱される、
請求項８に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記素材の搬送方向に沿って複数の前記ローラー対が配置されており、
扁平に形成された前記線材は、前記素材を、加熱された複数の前記ローラー対の間に通過させて加圧変形させることにより準備される、
請求項８または９に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１１】
複数の前記ローラー対の前記素材に対する加熱温度は、前記素材の搬送方向における上流側に配置された前記ローラー対に比べて、前記素材の搬送方向における下流側に配置された前記ローラー対の方が低くなるように設定されている、
請求項１０に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】
１本の前記線材を折り返して１本の前記線材を部分的に積層する工程は、１本の前記線材と治具とを相対回転させ、１本の前記線材を前記治具の周囲に巻き付けるようにして行われる、
請求項１から１１のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【請求項１３】
前記線材は、前記線材の積層方向に対して前記表面が傾斜するように積層される、
請求項１から１２のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射機能を有する帯状の面が内部に多数配列された光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射機能を有する帯状の面が内部に多数配列された光学素子が知られている。国際公開第２００９／１３１１２８号（特許文献１）に開示されているように、このような光学素子を２枚用いることによって、たとえば、物体を見る観察者側の空中に、立体像を形成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００９／１３１１２８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
国際公開第２００９／１３１１２８号（特許文献１）に開示された光学素子の製造方法においては、まず、一面側に金属反射面が形成された複数の透明板（アクリル樹脂板またはガラス板）を準備する。複数の透明板を、金属反射面が一方側に配置されるように積層することで、積層体を形成する。各金属反射面に対して垂直な切り出し面が形成されるように積層体を切り出すことにより、光学素子（光制御パネル）が作製される。この製造方法は、透明板を積層する工程や、各金属反射面に対して垂直な方向に積層体を切り出すというやや複雑な工程を含んでおり、生産性という点において改善の余地が残されている。
【０００５】
本発明は、従来に比して高い生産性で光学素子を製造することが可能な光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づく光学素子の製造方法は、光透過性を有する芯材と上記芯材の周囲を覆うように設けられた被覆部とを含み、断面形状が長軸方向および短軸方向を有するように扁平に形成された線材を準備する工程と、上記線材のうちの上記短軸方向に交差する表面について、１本の上記線材における上記表面同士が隣接するように１本の上記線材を折り返して１本の上記線材を部分的に積層するか、もしくは、複数本の上記線材における上記表面同士が隣接するように複数本の上記線材を積層する工程と、上記表面同士を互いに接合させた状態で、上記被覆部のうちの上記長軸方向における一方側および他方側に位置している部分を除去することにより、上記芯材を上記一方側および上記他方側において露出させる工程と、を備える。
【０００７】
好ましくは、上記線材は、プラスチック光ファイバーから構成される。
好ましくは、上記表面同士は、上記プラスチック光ファイバーの上記被覆部同士を熱溶着させることによって互いに接合される。
【０００８】
好ましくは、上記芯材は、プラスチックファイバーから構成される。
好ましくは、上記被覆部は、上記プラスチックファイバーの周囲を覆うように形成され、内部で光を反射させる反射膜である。
【０００９】
好ましくは、上記反射膜の材料は、誘電体または金属を含む。
好ましくは、上記表面同士は、接着剤によって互いに接合される。
【００１０】
好ましくは、扁平に形成された上記線材は、素材を、加熱されたローラー対の間に通過させて加圧変形させることにより準備される。
【００１１】
好ましくは、上記素材は、上記ローラー対に加圧される前に、予備加熱装置により加熱される。
【００１２】
好ましくは、上記素材の搬送方向に沿って複数の上記ローラー対が配置されており、扁平に形成された上記線材は、上記素材を、加熱された複数の上記ローラー対の間に通過させて加圧変形させることにより準備される。
【００１３】
好ましくは、複数の上記ローラー対の上記素材に対する加熱温度は、上記素材の搬送方向における上流側に配置された上記ローラー対に比べて、上記素材の搬送方向における下流側に配置された上記ローラー対の方が低くなるように設定されている。
【００１４】
好ましくは、１本の上記線材を折り返して１本の上記線材を部分的に積層する工程は、１本の上記線材と治具とを相対回転させ、１本の上記線材を上記治具の周囲に巻き付けるようにして行われる。
【００１５】
好ましくは、上記線材は、上記線材の積層方向に対して上記表面が傾斜するように積層される。
【発明の効果】
【００１６】
上記の製造方法は、透明板を積層したり、積層体を切り出したりするといった工程を含んでいないため、生産性の向上を図りやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１における光学素子の製造方法の第１工程を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１における光学素子の製造方法に用いられる線材を示す断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【図４】実施の形態１における光学素子の製造方法に用いられる線材の加圧工程を説明するための断面図（変形前の線材）である。
【図５】実施の形態１における光学素子の製造方法に用いられる線材の加圧工程を説明するための断面図（変形後の線材）である。
【図６】実施の形態１における光学素子の製造方法の第２工程を示す側面図である。
【図７】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【図８】実施の形態１における光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図９】実施の形態１における光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１における光学素子の製造方法により得られたファイバーアレイシートを示す断面図である。
【図１１】実施の形態１における光学素子の製造方法により得られたマイクロミラーアレイを示す斜視図である。
【図１２】実施の形態１における光学素子の製造方法により得られるファイバーアレイシートの他の構成を示す断面図である。
【図１３】実施の形態１の第２変形例における光学素子の製造方法を示す断面図である。
【図１４】実施の形態２における光学素子の製造方法に用いられる素材を示す断面図である。
【図１５】実施の形態２における光学素子の製造方法に用いられる芯材を示す断面図である。
【図１６】実施の形態２における光学素子の製造方法に用いられる線材を示す断面図である。
【図１７】実施の形態２における光学素子の製造方法を示す断面図である。
【図１８】実施の形態３における光学素子の製造方法に用いられるローラー対などを模式的に示す断面図である。
【図１９】図１８中のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った矢視断面図である。
【図２０】図１８中のＸＸ−ＸＸ線に沿った矢視断面図である。
【図２１】実施の形態３の第１変形例における光学素子の製造方法に用いられるローラー対などを模式的に示す断面図である。
【図２２】実施の形態３の第２変形例における光学素子の製造方法に用いられるローラー対などを模式的に示す断面図である。
【図２３】実施の形態４における光学素子の製造方法を説明するための側面図である。
【図２４】図２３におけるＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【図２５】実施の形態４における光学素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図２６】実施の形態４の第２変形例における光学素子の製造方法を説明するための断面図である。
【図２７】実施の形態４の第３変形例における光学素子の製造方法を説明するための側面図である。
【図２８】実施の形態４の第３変形例における光学素子の製造方法を説明するための他の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施の形態］
実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態の説明において、同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１９】
［実施の形態１］
図１〜図１０を参照して、実施の形態１における光学素子の製造方法について説明する。詳細は後述するが、当該製造方法を実施することによって、光学素子としてのファイバーアレイシート１０Ｄ（図１０参照）が作製される。ファイバーアレイシート１０Ｄは、反射機能を有する帯状の面が内部に多数配列されており、一方側の入射面２Ｍ（図１０参照）から入射した光を、他方側の出射面２Ｎ（同図）から出射させる。さらに、２つのファイバーアレイシート１０Ｄを用いることによって、図１１に示すようなマイクロミラーアレイ１００を作製することもできる。
【００２０】
図１は、実施の形態１における光学素子の製造方法の第１工程を示す斜視図である。まず複数本の線材１Ａが準備される。図示上の便宜のため、図１中には１本の線材１Ａのみを図示している。線材１Ａは、光透過性を有する芯材（２）と、芯材の周囲を覆うように設けられた被覆部（３）とを有し、内部で光を伝搬させることができる。線材１Ａを準備するためには、以下のような手法を用いることができる。
【００２１】
図２および図３を参照して、まず、線材１が準備される。図２は、線材１を示す断面図である。図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。線材１は、光透過性を有する芯材（２）と、芯材の周囲を覆うように設けられた被覆部（３）とを有し、内部で光を伝搬させることができる（図３中の黒色矢印を参照）。線材１は、一例として、プラスチック光ファイバーから構成される。
【００２２】
図２および図３に示すように、プラスチック光ファイバーとしての線材１は、光透過性を有するコア層２（芯材）と、コア層２の周囲を覆うように設けられたクラッド層３（被覆部）とを有する。コア層２およびクラッド層３は、いずれも熱可塑性樹脂から形成される。
【００２３】
図４を参照して、線材１を、図４に示すような加圧具４Ａの内側に配置する。加圧具４Ａは、平坦な加圧面４Ｓと、加圧面４Ｓに対して垂直な一対の加圧面４Ｔ，４Ｕとを有する。加圧具５Ａも、平坦な加圧面５Ｓを有する。線材１の温度がたとえば１６０℃になるように、線材１を加熱しながら加圧具４Ａ，５Ａを用いて線材１を加圧する。線材１（コア層２およびクラッド層３）は軟化し、加圧によって変形する。線材１は、加圧面４Ｓ，４Ｔ，４Ｕおよび加圧面５Ｓの形状に倣うように変形し、線材１Ａ（図５参照）を形成する。
【００２４】
図５に示すように、加熱および加圧を解除した状態において、線材１Ａは、断面形状が扁平に形成されており、長軸方向Ｄ１および短軸方向Ｄ２を有している。ここで言う扁平とは、長方形状、楕円形状および長円形状など、長軸方向Ｄ１および短軸方向Ｄ２を有する形状であって、短軸方向Ｄ２に採った寸法が長軸方向Ｄ１に採った寸法よりも短い形状を意味する。
【００２５】
線材１Ａのうちの長軸方向Ｄ１に交差する表面３Ｃ，３Ｄは（換言すると、長軸方向Ｄ１における両端に位置する表面３Ｃ，３Ｄは）、平坦な面形状を有している。線材１Ａのうちの短軸方向Ｄ２に交差する表面３Ａ，３Ｂも（換言すると、短軸方向Ｄ２の両端に位置する表面３Ａ，３Ｂも）、平坦な面形状を有している。
【００２６】
変形により得られた線材１Ａは、変形前の線材１のコア層２およびクラッド層３の断面構成（クラッド層３がコア層２の周囲を覆うように位置しているという構成）を維持している。線材１Ａも、線材１（図４）と同様に、内部で光を伝搬させるという機能を有している。線材１（図２等）は、変形によってこのような形状を有する線材１Ａを形成できる。
【００２７】
このような線材１Ａは、たとえば、φ１ｍｍの線径を有するプラスチック光ファイバー（線材１）を加圧変形させることによって作製することができる（図２〜図５）。線材１の線径は、φ１ｍｍに限られず、光学素子が適用される光学系の仕様（画質など）に応じて最適化するとよい。
【００２８】
図１を再び参照して、本実施の形態の線材１Ａは、光透過性を有するコア層２（芯材）と、コア層２の周囲を覆うように設けられたクラッド層３（被覆部）とを有する。コア層２およびクラッド層３は、いずれも熱可塑性樹脂から形成される。たとえば、コア層２は、クラッド層３よりも高い屈折率を有しており、コア層２はポリメチルメタクリレート樹脂から形成され、クラッド層３はフッ素系ポリマーから形成される。クラッド層３の厚みは、たとえば１０μｍである。
【００２９】
図１中の矢印ＡＲに示すように、複数本の線材１Ａは、加圧具４Ｃの加圧面４Ｓの上に順次積層される。複数本の線材１Ａは、いずれも矢印Ｙ方向に沿って直線状に延在している。複数本の線材１Ａは、短軸方向に交差する表面３Ａ，３Ｂ同士が隣接するように（換言すると、複数本の線材１Ａの長辺同士が互いに接するように）順次積層される（図７参照）。加圧面４ＳがＸ−Ｙ平面方向に延びる形状を有しているとすると、複数本の線材１Ａは、Ｘ−Ｙ平面方向に対して直交する矢印Ｚ方向に順に積層される。
【００３０】
線材１Ａが矢印Ｘ方向およびその反対方向に移動することを規制するために、必要に応じて、規制具６Ｃ，７Ｃが用いられる。規制具６Ｃ，７Ｃの内表面６Ｓ，７Ｓは、加圧面４Ｓに対していずれも直交している。図６は、実施の形態１における光学素子の製造方法の第２工程を示す側面図である。図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【００３１】
図６および図７を参照して、複数本の線材１Ａを積層したのち、加圧面５Ｓを有する加圧具５Ｃが最上部（矢印Ｚ方向における端部）に位置する線材１Ａに接するように配置される。加圧面４Ｓ，５Ｓは、互いに平行である（図７参照）。複数本の線材１Ａは、複数本の線材１Ａが積層されている方向（積層方向ＤＲ）と同じ方向に加圧される。
【００３２】
加圧具４Ｃ，５Ｃおよび規制具６Ｃ，７Ｃは、ヒーター等を内蔵しており、複数本の線材１Ａを加熱しながら加圧する。あるいは、複数本の線材１Ａは、加熱されたのちに加圧されても構わない。複数本の線材１Ａは、クラッド層３（被覆層）が軟化あるいは溶融する温度以上となるように加熱される。複数本の線材１Ａは、線材１Ａの各々の温度がたとえば１６０℃になるように、約５分間、加圧および加熱される。
【００３３】
図８を参照して、加熱によってクラッド層３が軟化ないし溶融すると、隣り合う線材１Ａのクラッド層３（被覆部）同士が熱溶着によって一体化し、複数本の線材１Ａは互いに接合される。これにより、図８に示すファイバーアレイ１０Ｃが得られる。ファイバーアレイ１０Ｃは、加熱および加圧を解除した状態において、薄板状（シート状）の形状を呈する。ファイバーアレイ１０Ｃは、クラッド層３同士が互いに接合された状態を維持している。加熱および加圧を解除した後、必要に応じて冷却工程が実施されてもよい。
【００３４】
図９を参照して、クラッド層３を互いに接合することにより形成されたファイバーアレイ１０Ｃには、研削処理および／または研磨処理が施される。クラッド層３（被覆部）のうち、線材１Ａの長軸方向に交差する一方側および他方側の部分（クラッド層３のうちの表面３Ｃ，３Ｄを形成している部分）が除去される。これにより、コア層２の一部を、線材１Ａの長軸方向における一方側および他方側において露出させることができる。
【００３５】
本実施の形態においては、コア層２（芯材）の一部も除去される。具体的には、コア層２のうち、線材１Ａの長軸方向に交差する一方側および他方側の部分２Ｃ，２Ｄが除去される。これにより、コア層２の一部を、線材１Ａの長軸方向における一方側および他方側においてさらに露出させることができる。露出したコア層２の一方側の面（入射面２Ｍ）および他方側の面（出射面２Ｎ）には、鏡面処理が施されることが好ましい。これらの面（入射面２Ｍおよび出射面２Ｎ）は、互いに平行であることが好ましい。さらに、コア層２とクラッド層３との間の界面は、入射面２Ｍおよび出射面２Ｎに対して直交し、互いに平行であることが好ましい。
【００３６】
図１０を参照して、以上のような各工程を経ることによって、ファイバーアレイシート１０Ｄ（光学素子）が得られる。ファイバーアレイシート１０Ｄのクラッド層３は、長軸方向（矢印Ｘ方向）における上記の部分（表面３Ｃ，３Ｄ（図９））においては除去されたことによって反射機能を有していないが、隣接する線材１Ａとの間において残存している帯状の部分は反射機能を発揮する。
【００３７】
ファイバーアレイシート１０Ｄは、コア層２およびクラッド層３の残存している部分が等ピッチで配列された構成を有しており、一方側の入射面２Ｍから入射した光を、内部で反射させ、他方側の出射面２Ｎから出射させることができる（図１０中の黒色矢印を参照）。便宜上、入射面２Ｍの幅をＷ２と定義し、入射面２Ｍと出射面２Ｎとの間の距離をＬ２と定義する。
【００３８】
図１１を参照して、２つのファイバーアレイシート１０Ｄを用いることによって、図１１に示すようなマイクロミラーアレイ１００を作製することもできる。マイクロミラーアレイ１００においては、ファイバーアレイシート１０Ｄの各々に設けられた複数本のコア層２が、互いに９０°の角度（直角）で交差している。ファイバーアレイシート１０Ｄ（１０Ｄ１）の一方側の入射面２Ｍから入射した光は、ファイバーアレイシート１０Ｄ（１０Ｄ１）および１０Ｄ（１０Ｄ２）のコア層２の内部を通して導光され、コア層２とクラッド層３との間の界面で反射され、ファイバーアレイシート１０Ｄ（１０Ｄ２）の他方側の出射面２Ｎから出射される。
【００３９】
このようなマイクロミラーアレイ１００は、マイクロミラーアレイ１００の一方側に配置された被投影物の鏡映像を、マイクロミラーアレイ１００に対して面対称となる他方側の空間位置に結像させることができる。マイクロミラーアレイ１００は、３次元または２次元の物体および画像などを空間に結像するための結像光学素子として機能する。
【００４０】
（作用および効果）
実施の形態１における光学素子の製造方法においては、扁平な断面形状を有する複数本の線材１Ａを接合させることでファイバーアレイ１０Ｃ（図８）を形成し、コア層２の一部を露出させることでファイバーアレイシート１０Ｄ（図１０）を作製する。実施の形態１の製造方法は、冒頭で述べた国際公開第２００９／１３１１２８号（特許文献１）の場合とは異なり、透明板を積層したり、積層体を切り出したりするといった工程を含んでいない。透明板を準備するための設備も不要であり、切り出しのための設備も不要である。参考技術の製造方法は、材料費や生産設備のための費用の増加を抑えることができるだけでなく、光学素子を簡素な工程にて製造でき、生産性の向上を図りやすいと言える。
【００４１】
実施の形態１における光学素子の製造方法においては、扁平な断面形状を有する複数本の線材１Ａを接合させることで、ファイバーアレイ１０Ｃ（図８）が形成される。複数本の線材１Ａが接合された状態において、複数本の線材１Ａは、短軸方向Ｄ２（矢印Ｚ方向に相当）に沿って並んだ状態を形成している。
【００４２】
その後、入射面２Ｍおよび出射面２Ｎを形成するために、線材１Ａのうちの長軸方向に交差する部分（クラッド層３のうちの表面３Ｃ，３Ｄを形成している部分）が除去される。これにより、ファイバーアレイシート１０Ｄ（図１０）を得ることができる。ファイバーアレイシート１０Ｄにおいては、コア層２が、線材１Ａの長軸方向における一方側および他方側において露出している。すなわち、コア層２の露出している部分は、扁平形状のうちの短辺部分であり、扁平形状のうちの長辺部分にクラッド層３が残存している（図１０参照）。
【００４３】
したがって、実施の形態１の製造方法を実施してファイバーアレイシート１０Ｄを作製した場合には、入射面２Ｍの幅Ｗ２よりも、入射面２Ｍと出射面２Ｎとの間の距離Ｌ２（高さ）を長くすることができる。ファイバーアレイシート１０Ｄを結像光学素子に適用した場合には、空中映像に寄与する光線を多く取り込むことが可能となり（換言すると、取り込んだ光線を空中映像に効率的に寄与させることが可能となり）、映像の明るさを向上させることができる。幅Ｗ２と距離Ｌ２との比率（Ｗ２／Ｌ２）は、光源の位置や、観察者からの視線角度に応じて最適化されるが、たとえば、１／５以上１／１以下の範囲に設定されることが好ましい。
【００４４】
幅Ｗ２よりも距離Ｌ２の値が大きいため、入射面２Ｍの幅Ｗ２に対して、入射面２Ｍと出射面２Ｎとの間の距離Ｌ２を任意に設定可能である。すなわち、幅Ｗ２に対する距離Ｌ２の値は、露出したコア層２の一方側の面（入射面２Ｍ）および／または他方側の面（出射面２Ｎ）に研削処理や研磨処理を施すことによって容易に調整できる。したがって、幅Ｗ２と距離Ｌ２とを同一の値に設定することも可能である。図１２に示すファイバーアレイ１０Ｄａのように、幅Ｗ２が距離Ｌ２の値よりも大きくなるように構成することも可能である。光源の位置や、観察者からの視線角度に応じて、幅Ｗ２と距離Ｌ２との比率（Ｗ２／Ｌ２）を最適化するとよい。
【００４５】
（実施の形態１の第１変形例）
上述の実施の形態では、隣り合う線材１Ａのクラッド層３（被覆部）同士を熱溶着によって一体化させることで、複数の線材１Ａを接合している。熱溶着に限られず、隣り合う線材１Ａ（クラッド層３）同士は、接着剤（たとえばエポキシ系接着剤）によって接合してもよい。熱溶着および接着剤が組み合わされて実施されても構わない。あるいは、複数の線材１Ａは、熱変形の際にクラッド層３に生じた微小なクラックを利用して、クラッド層３を部分的に溶解させる溶剤を用いて隣り合う線材１Ａのクラッド層３同士を接合しても良い。
【００４６】
（実施の形態１の第２変形例）
図１３は、実施の形態１の第２変形例における光学素子の製造方法を示す断面図である。図１３は、上述の実施の形態１における図７に対応している。本変形例では、スペーサーＳＰが用いられる。スペーサーＳＰは、全体としてクサビ状に形成されており、線材１Ａの積層方向ＤＲに対して傾斜する傾斜面Ｓを有している。加圧具５Ｃの加圧面５Ｓも、傾斜面Ｓと対応するように傾斜している。当該構成によれば、複数本の線材１Ａは、積層方向ＤＲに対して表面３Ａ，３Ｂが傾斜するように積層される。
【００４７】
積層後には、実施の形態１と同様に、複数本の線材１Ａは加熱および加圧される。複数本の線材１Ａを互いに接合させた状態で、クラッド層３（被覆部）のうち、線材１Ａの長軸方向に交差する一方側および他方側の部分が除去される。このようにして得られたファイバーアレイシートは、一方側の面から入射した光を他方側の面から出射させるに際し、光に指向性を持たせることが可能となる。
【００４８】
［実施の形態２］
図１４〜図１７を参照して、実施の形態２における光学素子の製造方法について説明する。実施の形態２は、実施の形態１と比較すると、プラスチック光ファイバーの代わりにプラスチックファイバーが用いられ、さらに、接着剤９が用いられるという点において主として相違している。
【００４９】
図１４に示すように、本実施の形態においては、まず光透過性を有する芯材２Ｅが準備される。芯材２Ｅは、プラスチックファイバーから構成される。芯材２Ｅは、クラッド層３（実施の形態１）に相当する部材を有しておらず、たとえば、アクリル樹脂から形成される。芯材２Ｅとしては、ポリメタクリルスチレン（ＭＳ）樹脂、メタクリルブタジエンスチレン（ＭＢＳ）樹脂、透明なアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（透明ＡＢＳ）樹脂、スチレン・ブタジエン共重合体（ＳＢＣ）樹脂などから形成されていてもよい。
【００５０】
芯材２Ｅは、図４を参照しながら説明したような加圧具（加圧具４Ａ，５Ａ）を用いることによって変形される。すなわち、芯材２Ｅの温度がたとえば１６０℃になるように、芯材２Ｅを加熱しながら加圧する。芯材２Ｅは軟化し、加圧によって変形する。芯材２Ｅは、加圧具の加圧面の形状に倣うように変形し、芯材２Ｆ（図１５参照）を形成する。芯材２Ｆは、断面形状が扁平に形成されており、長軸方向Ｄ１（図１６参照）および短軸方向Ｄ２（図１６参照）を有している。
【００５１】
図１６を参照して、次に、芯材２Ｆの周囲を覆うように、被覆部としての反射膜３Ｆが形成される。反射膜３Ｆは、芯材２Ｆ（プラスチックファイバー）の表面に形成され、内部で光を反射させる（内部に光を閉じ込める）ことができる（図１６中の黒色矢印を参照）。図１６に示すように、芯材２Ｆおよび反射膜３Ｆを含む線材１Ｆが得られる。
【００５２】
反射膜３Ｆの材料としては、誘電体または金属を含んでいることが好ましい。具体例を挙げると、φ１ｍｍの線径を有するアクリル樹脂（芯材２Ｅ）から形成された芯材２Ｆの表面に、真空蒸着により、反射膜３Ｆとして０．５μｍの膜厚を有するアルミ膜を設けることができる。
【００５３】
以上のようにして得られた線材１Ｆにおいては、線材１Ｆのうちの長軸方向Ｄ１に交差する表面３Ｃ，３Ｄは（換言すると、長軸方向Ｄ１における両端に位置する表面３Ｃ，３Ｄは）、平坦な面形状を有している。線材１Ｆのうちの短軸方向Ｄ２に交差する表面３Ａ，３Ｂも（換言すると、短軸方向Ｄ２の両端に位置する表面３Ａ，３Ｂも）、平坦な面形状を有している。
【００５４】
図１７を参照して、実施の形態１の場合と同様に、複数の線材１Ｆは、加圧具４Ｃの加圧面４Ｓの上に配置され、表面３Ａ，３Ｂ同士が隣接するように積層される（矢印ＤＲ方向）。この際、隣り合う線材１Ｆ（反射膜３Ｆ）の間には、スプレーやディスペンサーなどによって微量の接着剤９が供給ないし塗布される。接着剤９としては、たとえばエポキシ系接着剤が用いられる。その後、複数本の線材１Ｆは、複数本の線材１Ｆが積層されている方向（積層方向ＤＲ）と同じ方向に加圧される。この際、複数の線材１Ｆは、加熱されながら加圧されてもよい。
【００５５】
複数の線材１Ｆは、互いに接合され、薄板状（シート状）のファイバーアレイを形成する。反射膜３Ｆを互いに接合することにより形成されたファイバーアレイには、実施の形態１と同様にして、研削処理および／または研磨処理が施される。反射膜３Ｆ（被覆部）のうち、長軸方向に交差する部分（反射膜３Ｆのうちの表面３Ｃ，３Ｄを形成している部分）が除去される。これにより、芯材２Ｆの一部を、長軸方向における一方側および他方側において露出させることができる。
【００５６】
必要に応じて、芯材２Ｆのうち、長軸方向の一方側に位置している部分と、長軸方向の他方側に位置している部分とが除去される。露出した芯材２Ｆの一方側の面および他方側の面には、鏡面処理が施されることが好ましい。これらの面は、互いに平行であることが好ましい。
【００５７】
（作用および効果）
本実施の形態においては、隣り合う線材１Ｆの反射膜３Ｆ同士が、接着剤９によって強固に接合される。接着剤９を用いる場合、実施の形態１における熱溶着に比べて強い接合強度を得やすい。反射膜３Ｆの材料として誘電体または金属（アルミ膜）などを用いる場合には、各種の接着剤を使用することができ、アルミ膜が用いられる場合には接着剤の選択肢も広い。
【００５８】
実施の形態１の熱溶着の場合には、クラッド層３を溶着可能な程度に溶融させるだけの加熱が必要となる。本実施の形態においては、接着に必要なだけの加熱のみで複数本の線材１Ｆを接合可能であり（加熱そのものが不要な場合もあり得る）、芯材２Ｆへの熱的な影響は、実施の形態１の場合に比べて少なくすることができる。仮に、接着の際に加熱および加圧をする場合であっても、実施の形態２は、実施の形態１の場に比べて芯材２Ｆへの熱的な影響を少なくしやすいと言える。
【００５９】
［実施の形態３］
図１８〜図２０を参照して、実施の形態３における光学素子の製造方法について説明する。実施の形態３は、実施の形態１，２と比較すると、線材を準備するための手法において相違している。図１８は、実施の形態３で用いられるローラー対８を模式的に示す断面図である。図１９は、図１８中のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った矢視断面図であり、図２０は、図１８中のＸＸ−ＸＸ線に沿った矢視断面図である。
【００６０】
本実施の形態では、ローラー対８が用いられる。ローラー対８は、間隔を空けて対向配置された２つのローラー８Ｍ，８Ｎを含む。ローラー８Ｍ，８Ｎは、同一の周速で矢印ＡＲ１方向に回転するように駆動され、ローラー８Ｍ，８Ｎの間には、プラスチック光ファイバーなどの線材１（素材）が通過する（矢印ＡＲ２）。
【００６１】
ローラー８Ｍ，８Ｎは、熱源Ｈ１，Ｈ２をそれぞれ内蔵している。熱源Ｈ１，Ｈ２は、ローラー８Ｍ，８Ｎの間を通過する線材１（素材）の温度がその軟化温度以上になるように線材１（素材）を加熱する。線材１は、ローラー８Ｍ，８Ｎの間を通過する前には円形状の断面形状を有している（図１９参照）。線材１がローラー８Ｍ，８Ｎの間を通過した後には、加圧変形によって、扁平な断面形状を有する線材１Ａが得られる（図２０参照）。図２０に示す線材１Ａは、図５に示す線材１Ａに対応している。すなわち、線材１Ａは、図４および図５で説明した手法に限られず、本実施の形態のような手法を用いて準備されてもよい。
【００６２】
本実施の形態では、プラスチック光ファイバーなどの線材１（素材）を加圧変形させて線材１Ａを作製しているが、素材として、図１４に示すような芯材２Ｅ（プラスチックファイバー）を準備してもよい。この場合、ローラー８Ｍ，８Ｎの加熱および加圧によって、図１５に示すような芯材２Ｆが得られる。芯材２Ｆの周囲に、真空蒸着などによって反射膜３Ｆ（図１６）が形成される。これにより、扁平な断面形状を有する線材１Ｆを得ることができる。
【００６３】
（実施の形態３の第１変形例）
図２１に示すように、線材１（素材）の搬送方向（矢印ＡＲ２）におけるローラー対８の上流側には、予備加熱装置Ｈ３，Ｈ４を配置することが好ましい。素材としての線材１は、ローラー８Ｍ，８Ｎによって加熱および加圧される前に、予備加熱装置Ｈ３，Ｈ４によって加熱される。
【００６４】
当該構成によれば、線材１（素材）をローラー８Ｍ，８Ｎによってのみ変形させる場合に比べて、硬化する際に線材１が膨らんだりねじれたりといった、意図しない形状に変形してしまうことを抑制可能となる。
【００６５】
（実施の形態３の第２変形例）
図２２に示すように、線材１（素材）の搬送方向（矢印ＡＲ２）に沿って、複数のローラー対８Ａ，８Ｂ，８Ｃが配置されていることが好ましい。素材（線材１）を、加熱された複数のローラー対８Ａ，８Ｂ，８Ｃの間に順次通過させて加圧変形させることにより、扁平に形成された線材１Ａが得られる。
【００６６】
たとえば、ローラー対８Ａを構成している２つのローラー間の間隔と、ローラー対８Ｂ（あるいはローラー対８Ｃ）を構成している２つのローラー間の間隔とを異ならせてもよい。たとえば、２つのローラー間の間隔は、ローラー対８Ａ，８Ｂ，８Ｃの順に小さくなるようにしても良い。ローラー対８Ａ，８Ｂ，８Ｃを構成しているローラーの直径を異ならせてもよい。たとえば、ローラーの直径は、ローラー対８Ａ，８Ｂ，８Ｃの順に小さくなるようにしても良い。これらの値を最適化したうえで採用することによって、より好ましい断面形状を有する線材１Ａを得ることが可能となる。
【００６７】
ローラー対８Ａに内蔵される熱源Ｈ１，Ｈ２の設定温度をＴ１とし、ローラー対８Ｂに内蔵される熱源Ｈ５，Ｈ６の設定温度をＴ２とし、ローラー対８Ｃに内蔵される熱源Ｈ７，Ｈ８の設定温度をＴ３とすると、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係を満足していることが好ましい。当該構成によれば、ローラー対８Ａ，８Ｂ，８Ｃの素材（線材１）に対する加熱温度が、素材の搬送方向における上流側に配置されたローラー対に比べて、素材の搬送方向における下流側に配置されたローラー対の方が低くなる。素材の温度は、徐々に低くなることになる。素材を徐々に硬化させることが可能となり（空冷に比べてゆっくりと効果することが可能となり）、素材が膨らんだりねじれたりといった、意図しない形状に変形してしまうことを抑制可能となる。
【００６８】
［実施の形態４］
図２３〜図２５を参照して、実施の形態４における光学素子の製造方法について説明する。図２３は、実施の形態４における光学素子の製造方法を説明するための側面図である。図２４は、図２３におけるＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿った矢視断面図である。
【００６９】
上述のとおり、実施の形態１〜３においては、複数本の線材（図５に示す線材１Ａまたは図１６に示す線材１Ｆ）が準備される。複数本の線材は、表面３Ａ，３Ｂ同士が隣接するように積層される。これに対して本実施の形態においては、１本の線材１Ａが用いられる。線材１Ａを複数回折り返すことによって線材１Ａが部分的に積層され、表面３Ａ，３Ｂ同士が隣接する。
【００７０】
図２３および図２４を参照して、具体的には、板状の治具４Ｊおよび一対の規制具６Ｊ，７Ｊが準備される。治具４Ｊは、一対の平行な載置面を有し、回転軸４Ｇ（図２３）によって矢印ＤＲ１方向に回動可能に支持されている。規制具６Ｊ，７Ｊは、回転軸４Ｇに対して直交するように配置され、間隔を空けて互いに対向している。便宜上のため、図２３においては、規制具６Ｊ，７Ｊは二点鎖線を用いて透過的に図示している。
【００７１】
治具４Ｊには、係止部４Ｈ（図２３）が設けられている。線材１Ａの先端部を係止部４Ｈに係止させた状態で、治具４Ｊおよび規制具６Ｊ，７Ｊを一体的に回転させる。線材１Ａを送り出す装置（図示せず）を、固定配置された治具４Ｊおよび規制具６Ｊ，７Ｊに対して回転させてもよい。１本の線材１Ａと治具４Ｊとを相対回転させることによって、１本の線材１Ａは治具４Ｊの周囲に巻き付けられる。図２４に示すように線材１Ａを断面視したとすると、治具４Ｊの一方側においては線材１Ａが矢印ＤＲ２方向に積層され、治具４Ｊの他方側においては線材１Ａが矢印ＤＲ３方向に積層されることになる。
【００７２】
図２５を参照して、所定の回数だけ線材１Ａを部分的に積層したのち、線材１Ａは根元部分において（図２３に示す点線ＬＮに沿って）切断される。その後、熱溶着や接着剤によって、表面３Ａ，３Ｂ同士を接合する。その後、線材１Ａのうちの折り返し形状を有している部分が切り落とされる（線材１Ａは、図２３に示す点線ＬＮ１，ＬＮ２に沿って切断される）。これにより、治具４Ｊの一方側において一つのファイバーアレイ１０Ｅ（図２５）が作製され、治具４Ｊの他方側においても一つのファイバーアレイ１０Ｆ（図２５）が作製される。
【００７３】
ファイバーアレイ１０Ｅ，１０Ｆには、実施の形態１と同様にして、研削処理および／または研磨処理が施される。クラッド層３（被覆部）のうち、長軸方向に交差する部分（クラッド層３のうちの表面３Ｃ，３Ｄを形成している部分）が除去される。これにより、コア層２の一部を、長軸方向における一方側および他方側において露出させることができる。
【００７４】
（実施の形態４の第１変形例）
線材１Ａのうちの折り返し形状を有していた部分は、切り落とされなくても構わない。図２３を参照して、規制具６Ｊ，７Ｊの一方または双方を治具４Ｊから取り外すとともに、線材１Ａからなる巻回体を治具４Ｊから取り外す。その後、その巻回体には上述と同様にして研削処理および／または研磨処理が施され、クラッド層３（被覆部）のうち、長軸方向に交差する部分（クラッド層３のうちの表面３Ｃ，３Ｄを形成している部分）が除去される。これにより、コア層２の一部を、長軸方向における一方側および他方側において露出させることができる。光学系の仕様によっては、このような巻回形状（渦巻き形状）を有する光学素子を用いることも可能である。また、実施の形態４においては、線材１Ａを治具４Ｊの周囲に巻回しているが、線材１Ｆ（図１６）を治具４Ｊの周囲に巻回しても構わない。
【００７５】
（実施の形態４の第２変形例）
図２６は、実施の形態４の第２変形例における光学素子の製造方法を示す断面図である。本変形例は、上述の実施の形態１の第２変形例（図１３）に対応している。本変形例では、スペーサーＳＰ１，ＳＰ２が用いられる。スペーサーＳＰ１，ＳＰ２は、全体としてクサビ状に形成されており、線材１Ａの積層方向（ＤＲ２，ＤＲ３）に対して傾斜する傾斜面Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ有している。当該構成によれば、線材１Ａは、積層方向ＤＲ２，ＤＲ３に対して表面３Ａ，３Ｂが傾斜するように積層される。このようにして得られたファイバーアレイシートは、一方側の面から入射した光を他方側の面から出射させるに際し、光に指向性を持たせることが可能となる。
【００７６】
（実施の形態４の第３変形例）
図２７および図２８を参照して、実施の形態４の第３変形例について説明する。上述の実施の形態４においては、線材１Ａが同一方向に折り返されることによって、線材１Ａが治具４Ｊの周囲に巻回される。当該構成によれば、線材１Ａが部分的に積層され、表面３Ａ，３Ｂ同士が互いに隣接することになる。
【００７７】
一方で、図２７および図２８に示すように、線材１Ａは、折りたたまれるようにして折り返されることで、部分的に積層されてもよい。当該構成によれば、表面３Ａ，３Ａ同士が互いに隣接するとともに、表面３Ｂ，３Ｂ同士が互いに隣接することになる。熱溶着や接着剤によって表面３Ａ，３Ａ同士が接合され、表面３Ｂ，３Ｂ同士が接合された後、線材１Ａのうちの折り返し形状を有していた部分が必要に応じて切り落とされる（線材１Ａは、図２８に示す点線ＬＮ１，ＬＮ２に沿って切断される）。
【００７８】
その後、上記と同様にして、研削処理および／または研磨処理が実施される。クラッド層３（被覆部）のうち、長軸方向に交差する部分（クラッド層３のうちの表面３Ｃ，３Ｄを形成している部分）が除去される。これにより、コア層２の一部を、長軸方向における一方側および他方側において露出させることができる。
【００７９】
以上、実施の形態および変形例について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１  線材（素材）、１Ａ，１Ｆ  線材、２  コア層（芯材）、２Ｃ，２Ｄ  部分、２Ｅ，２Ｆ  芯材、２Ｍ  入射面、２Ｎ  出射面、３  クラッド層（被覆層）、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  表面、３Ｆ  反射膜（被覆層）、４Ａ，４Ｃ，５Ａ，５Ｃ  加圧具、４Ｇ  回転軸、４Ｈ  係止部、４Ｊ  治具、４Ｓ，４Ｔ，４Ｕ，５Ｓ  加圧面、６Ｃ，６Ｊ，７Ｃ，７Ｊ  規制具、６Ｓ，７Ｓ  内表面、８，８Ａ，８Ｂ，８Ｃ  ローラー対、８Ｍ，８Ｎ  ローラー、９  接着剤、１０Ｃ，１０Ｄａ，１０Ｅ，１０Ｆ  ファイバーアレイ、１０Ｄ  ファイバーアレイシート、１００  マイクロミラーアレイ、ＡＲ，ＡＲ１，ＡＲ２，ＤＲ１  矢印、Ｄ１  長軸方向、Ｄ２  短軸方向、ＤＲ，ＤＲ２，ＤＲ３  積層方向、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７，Ｈ８  熱源、Ｈ３，Ｈ４  予備加熱装置、Ｌ２  距離、ＬＮ，ＬＮ１，ＬＮ２  線、Ｓ，Ｓ１，Ｓ２  傾斜面、ＳＰ，ＳＰ１，ＳＰ２  スペーサー、Ｗ２  幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2016177142.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2016177142.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2016177142.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
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