2023-62612 光学部材、光学センサおよび生体センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023062612

(43)【公開日】2023-05-08

(54)【発明の名称】光学部材、光学センサおよび生体センサ

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20230426BHJP

   G02B 5/00 20060101ALI20230426BHJP

   G01N 21/01 20060101ALI20230426BHJP

【ＦＩ】

G02B3/00 A

G02B3/00

G02B5/00 B

G01N21/01 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021172684

(22)【出願日】2021-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 義人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 清

(72)【発明者】

【氏名】牛膓 英紀

【テーマコード（参考）】

2G059

2H042

【Ｆターム（参考）】

2G059AA05

2G059BB12

2G059EE04

2G059JJ11

2G059KK01

2H042AA03

2H042AA09

2H042AA15

2H042AA21

(57)【要約】

【課題】複数のレンズを備える光学部材であって、個々のレンズに対応して光軸方向に複数の遮光部が並んだ構成を有する場合に、個々のレンズ光学系の光路域面積を適切に確保することが容易な光学部材を提供する。
【解決手段】第１方向に沿った光軸を有する複数のレンズ１１を有するレンズ部１０と、シート状であって、複数のレンズ１１のそれぞれの光軸ＯＡに対応した位置に設けられた複数の貫通孔を有する遮光部２０と、を備える光学部材１００であって、前記遮光部２０は、相対的にレンズ部１０に近位な第１遮光部２１と、相対的にレンズ部から遠位な第２遮光部２２とを有し、遮光部２０の周囲に位置して第１方向（Ｘ１－Ｘ２方向）に延在する壁状体３１を有し、第１遮光部２１と第２遮光部２２とを連結する連結部３０を備え、連結部３０は、遮光部２０と一体形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に沿った光軸を有する複数のレンズを有するレンズ部と、
前記複数のレンズのそれぞれの前記光軸に対応した位置に設けられた複数の貫通孔を有する遮光部と、
を備える光学部材であって、
前記遮光部は、シート状であって相対的に前記レンズ部に近位な第１遮光部と、シート状であって相対的に前記レンズ部から遠位な第２遮光部とを有し、
前記遮光部の周囲に位置して前記第１方向に延在する壁状体を有し、前記第１遮光部と前記第２遮光部とを連結する連結部を備え、
前記連結部は、前記遮光部と一体形成されていること
を特徴とする光学部材。

【請求項2】

前記遮光部と前記連結部とはめっきにより形成されている、請求項１に記載の光学部材。

【請求項3】

前記第１遮光部および前記第２遮光部は、それぞれの周縁部において前記壁状体の側面に接続する、請求項１または請求項２に記載の光学部材。

【請求項4】

前記連結部は、前記壁状体の前記第１方向の端面において前記レンズ部の周縁部と接合する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学部材。

【請求項5】

前記レンズ部は樹脂系材料からなる、請求項４に記載の光学部材。

【請求項6】

前記連結部は、前記第１方向からみて、前記遮光部の周囲を囲むように設けられている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学部材。

【請求項7】

前記連結部は、前記第１方向に交差する方向に隙間を有して並ぶ複数の前記壁状体を有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光学部材。

【請求項8】

前記遮光部は黒化処理が施されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学部材。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか１項に記載される光学部材と、前記光軸上で前記遮光部を挟んで前記レンズ部とは反対側に設けられた受光素子と、を備える光学センサ。

【請求項10】

請求項９に記載の光学センサを備える生体センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学部材、当該光学部材を備える光学センサ、および当該光学センサを備える、指紋センサなどの生体センサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、レンズアレイシートのレンズ面と反対側の平坦面の非部領域に光線を反射する金属反射層が形成されてなる光学シートが開示されている。この光学シートの製造方法の一例として、レンズアレイシートのレンズ面と反対側の平坦面に、（１）実質的に光線透過性を有する金属蒸着層を形成する工程と、（２）その金属蒸着層上にポジ型レジスト層を形成する工程と、（３）レンズアレイシートのレンズ面側よりレンズを介して露光する工程と、（４）前記ポジ型レジスト層を現像して露光部の感光レジスト層を剥離・除去する工程と、（５）前記金属蒸着層をエッチングする工程と、（６）非露光部の非感光レジスト層を剥離・除去する工程と、を有し、工程（６）の後、さらに、前記金属蒸着層に金属メッキを施す工程を有する光学シートの製造方法が開示されている。

【0003】

特許文献２には、透明基材の片面上に、複数のマイクロレンズが２次元配置されたマイクロレンズアレイシートが開示されている。かかるマイクロレンズアレイシートでは、該透明基材の前記マイクロレンズが配置されていない他方の面上に、マイクロレンズアレイ面より照射される光の透過する部分が光透過開口部であり、それ以外の部分が遮光部である導電性金属の遮光パターンと、該導電性金属の遮光パターンの上に積層された金属メッキ層とからなる金属製遮光層パターンが形成されてなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－６５２６８号公報

【特許文献2】特開２００７－２６４３５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１や特許文献２に開示される光学部材（光学シート、マイクロレンズアレイシート）では、レンズを構成する部材とは異なる材料からなる部材で遮光部（金属反射層や遮光パターン）が形成されている。このように構成材料が相違する複数の部材を光学部材が備える場合には、製造工程においてこれらの部材に蓄積された応力が互いに異なることがある。このとき、製造過程で加えられた熱によって各部材に蓄積された応力が緩和される際の変形挙動は部材ごとに相違する。このため、レンズの光軸方向に沿ってみたときのレンズの光学面と遮光部の開口との重なり部の面積（光軸方向の光路域面積）を制御することが難しくなる。特に、遮光部が光軸方向に沿って複数存在する場合には、光軸方向に並ぶ遮光部の開口の重なりが遮光部全体の開口となるため、個々のレンズ光学系について光軸方向の光路域面積のばらつきを制御することは容易でない。

【0006】

本発明は、複数のレンズを備える光学部材であって、個々のレンズに対応して光軸方向に複数の遮光部が並んだ構成を有する場合に、個々のレンズ光学系の光路域面積の制御が容易な光学部材を提供することを目的とする。本発明は、上記の光学部材を備える光学センサ、かかる光学センサを備える生体センサを提供することも目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するための本発明は、一態様において、第１方向に沿った光軸を有する複数のレンズを有するレンズ部と、前記複数のレンズのそれぞれの前記光軸に対応した位置に設けられた複数の貫通孔を有する遮光部と、を備える光学部材であって、前記遮光部は、シート状であって相対的に前記レンズ部に近位な第１遮光部と、シート状であって相対的に前記レンズ部から遠位な第２遮光部とを有し、前記遮光部の周囲に位置して前記第１方向に延在する壁状体を有する連結部を備え、前記連結部は、前記遮光部と一体形成されていることを特徴とする光学部材である。

【0008】

遮光部と連結部とが一体形成されているため、遮光部の形成時に遮光部に生じた応力が緩和されたことに基づいて第１遮光部と第２遮光部とが変形したときに、これらの変形は互いに独立とならず、連結部とともに一体的に変形する。このため、第１方向からみたときに、第１遮光部の貫通孔の位置と第２遮光部の貫通孔の位置とのずれが生じにくい。それゆえ、第１方向からみた第１遮光部の貫通孔と第２遮光部の貫通孔との重なりによって定義される遮光部の開口の制御性が高まり、結果、光学部材の個々のレンズ光学系の光路域面積の制御性を高めることが実現される。

【0009】

上記の光学部材において、前記遮光部と前記連結部とはめっきにより形成されていてもよい。めっき工法を用いて遮光部と連結部とを形成することにより、これらを一体的に形成することは容易であるが、めっきの際に第１遮光部と第２遮光部とに生じる応力を等しくすることは容易でない。このため、第１遮光部と第２遮光部とは、応力緩和に基づく変形挙動が相違しやすい。それゆえ、遮光部および連結部がめっきにより形成されている場合には、上記の光学部材のように遮光部と連結部とが一体形成で連結されていることにより、連結されていないときに比べて、遮光部の開口の制御性が特に高まりやすい。

【0010】

上記の光学部材において、前記第１遮光部および前記第２遮光部は、それぞれの周縁部において前記壁状体の側面に接続していてもよい。第１遮光部および第２遮光部はシート状であるから、これらは、応力緩和に基づいて変形すると、第１方向を法線とする面の面内方向に膨張したり収縮したりする。このため、第１遮光部および第２遮光部が連結部で連結されていない場合には、それぞれの周縁部の変位量が最大となりやすい。そこで、第１遮光部および第２遮光部がそれぞれの周縁部において壁状体の側面に接続するように構成すると、第１遮光部および第２遮光部がそれぞれの最大変位位置において壁状体を介して連結されるため、第１遮光部および第２遮光部の面内方向の変形を効率的に制御することが可能となる。

【0011】

上記の光学部材において、前記連結部は、前記壁状体の前記第１方向の端面において前記レンズ部の周縁部と接合していることが好ましい。

【0012】

連結体がレンズ部を構成する部材と接合していることにより、レンズ部における第１方向を法線とする面内方向の変形を、連結体における第１方向を法線とする面内方向の変形に沿わせることができる。連結体は遮光部と一体的に変形しているため、遮光部の変形とレンズ部との変形ずれが小さくなり、レンズ光学系の光路域面積の制御性をより安定的に高めることが実現される。

【0013】

上記の光学部材において、前記レンズ部は樹脂系材料から構成されていてもよい。レンズ部が樹脂系材料からなる場合には、レンズは変形しやすいが、連結部に接続していれば、連結部からの変形力を受けて連結部に倣って変形するので、レンズ光学系の光路域面積の制御性が高まりやすい。

【0014】

上記の光学部材において、前記連結部は、前記第１方向からみて、前記遮光部の周囲を囲むように設けられていることが好ましい。連結部が第１方向からみて遮光部を囲むように設けられ、具体的には第１方向からみたときの全体形状が枠状であることにより、連結体と遮光部との一体的な変形がより安定的に実現される。

【0015】

上記の光学部材において、前記連結部は、前記第１方向に交差する方向に隙間を有して並ぶ複数の前記壁状体を有することが好ましい。この場合には、仮に連結部が形成時に異常な応力蓄積が生じ、その応力緩和に伴って連結部を構成する個々の壁状体の変形の程度が大きくなったとしても、隣り合って配置された壁状体の隙間で変形を吸収することができるため、連結部全体としての変形量を小さくすることができる。これにより、遮光部の応力緩和に基づく変形を連結部によって制御して第１遮光部の変形と第２遮光部の変形との一体性を確保することが安定的に実現される。

【0016】

上記の光学部材において、前記遮光部は黒化処理が施されていてもよい。遮光部が黒化処理されていることにより、迷光が生じにくくなる。この場合において、遮光部の少なくとも貫通孔の内側面が黒化処理されていることが好ましい。

【0017】

本発明は、他の一態様において、上記の光学部材と、前記光軸上で前記遮光部を挟んで前記レンズ部とは反対側に設けられた受光素子と、を備える光学センサを提供する。

【0018】

本発明は、別の一態様において、上記の光学センサを備える生体センサを提供する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、複数のレンズを備え、個々のレンズに対応して光軸方向に複数の遮光部が並んだ構成を有する光学部材について、個々のレンズ光学系の光路域面積の制御性を高めることができる。したがって、本発明に係る光学部材では、個々のレンズ光学系の光路域面積のばらつきを抑えることが可能となる。また、本発明によれば、上記の光学部材を備える光学センサ、かかる光学センサを備える生体センサも提供される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の第一の実施形態に係る光学部材の説明図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図に対応する説明図である。

【図3】本発明の第一の実施形態の変形例に係る光学部材の説明図である。

【図4】本発明の第一の実施形態に係る光学センサの説明図である。

【図5】本発明の第一の実施形態に係る光学部材のレンズ部および遮光部の相対位置の変化を評価する方法の一例を説明する図である。

【図6A】図５をＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側からみた説明図である。

【図6B】図６Ａの部分拡大図である。

【図7】図６に示される光学部材の遮蔽部が変形した状態を示す説明図である。

【図8】実施例の説明図である。

【図9】実施例に係る光学部材のずれ量の測定結果を示すグラフである。

【図10】（ａ）本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図、（ｂ）図１０（ａ）の光学部材における各構成要素の配置を説明するＺ軸方向からみた図である。

【図11】（ａ）本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学部材の機能を説明するＸＺ平面での断面図、（ｂ）本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学部材において仮想頂点が貫通孔の径外に位置する場合を示すＸＺ平面での断面図である。

【図12】（ａ）本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学部材の形状を説明するＸＺ平面での断面図、（ｂ）錐状体の側面の主軸方向に対する角度を説明する図である。

【図13】（ａ）本発明の第二の実施形態の第２例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図、（ｂ）図１３（ａ）の光学部材における各構成要素の配置を説明するＺ軸方向からみた図である。

【図14】本発明の第二の実施形態の第３例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。

【図15】本発明の第二の実施形態の第４例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。

【図16】本発明の第二の実施形態の第５例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。

【図17】本発明の第二の実施形態の第６例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。

【図18】本発明の第三の実施形態に係るコリメータアレイが備える光学素子の構造を説明する図である。

【図19】本発明の第三の実施形態に係るコリメータアレイの製造方法の説明図である。

【図20】本発明の第三の実施形態に係るコリメータアレイの製造方法における工程１の説明図である。

【図21】本発明の第三の実施形態に係るコリメータアレイの製造方法における工程２の説明図である。

【図22】本発明の第四の実施形態に係るコリメータアレイの製造方法における工程１の説明図（前半）である。

【図23】本発明の第四の実施形態に係るコリメータアレイの製造方法における工程１の説明図（後半）である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（第一の実施形態）
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る光学部材の説明図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図に対応する説明図である。図３は、本発明の第一の実施形態の変形例に係る光学部材の説明図である。

【0022】

図１に示されるように、本発明の第一の実施形態に係る光学部材１００は、第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に沿った光軸ＯＡを有するレンズ１１を複数有するレンズ部１０と、複数のレンズ１１のそれぞれの光軸ＯＡに対応した位置に設けられた複数の貫通孔（第１貫通孔２１ｈ、第２貫通孔２２ｈ）を有する遮光部２０と、を備える。

【0023】

遮光部２０は、相対的にレンズ部１０に近位な、すなわち、図１ではＺ１－Ｚ２方向Ｚ２側に位置し、シート状の第１遮光部２１と、相対的にレンズ部１０から遠位な、すなわち、図１ではＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側に位置し、シート状の第２遮光部２２とを有する。

【0024】

光学部材１００は、遮光部２０のそれぞれ（第１遮光部２１、第２遮光部２２）の周囲に位置して第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に延在する壁状体３１を複数有する連結部３０を備える。連結部３０の詳細形状については後述する。連結部３０は、壁状体３１の側面において遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）と接続し、第１の方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に離間する第１遮光部２１と第２遮光部２２とを連結させる機能を有している。具体的には、第１遮光部２１は、その周縁部（図２ではＸ１－Ｘ２方向の両端部）において、連結部３０を構成する壁状体３１の側面に位置する第１接続部分ＣＰ１に接続し、第２遮光部２２は、その周縁部（図２ではＸ１－Ｘ２方向の両端部）において、連結部３０を構成する壁状体３１の側面に位置する第２接続部分ＣＰ２に接続している。レンズ部１０と第２遮光部２２との間の空間は、光学調整材料４０により充填されている。光学調整材料４０の屈折率を適切に制御することにより、レンズ１１の屈折角を調整することができる。

【0025】

本実施形態では、遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）と連結部３０とは、めっきにより一体形成されている。一具体例において、遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）および連結部３０からなる構造体は、図１で二点鎖線で示される分割面ＳＰより上側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）の部分が、分割面ＳＰより下側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）の部分とは異なるめっき工程で形成される。便宜上、分割面ＳＰより上側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）を形成するためのめっき工程を第１めっき工程、分割面ＳＰより下側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）を形成するためのめっき工程を第２めっき工程とすると、第２めっき工程により、連結部３０の下側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）となる部分（下側部分）と第２遮光部２２とが一体物として形成される。これにより、第２遮光部２２がその周縁部において連結部３０の第２接続部分ＣＰ２に接続した構造体が形成される。そして、第１めっき工程によって、この構造体における連結部３０の一部を構成する部分（下側部分）の表面（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側の面）に、連結部３０の上側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）となる部分（上側部分）が形成され、この上側部分と一体物として第１遮光部２１が形成される。これにより、第１遮光部２１がその周縁部において連結部３０の第１接続部分ＣＰ１に接続した構造体が形成される。第２めっき工程により形成された下側部分と第１めっき工程により形成された上側部分とは強固に接合するため、連結部３０は実質的に一体物となる。こうして、第１遮光部２１と第２遮光部２２とが連結部３０を介して連結された構造物が得られる。

【0026】

遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）および連結部３０は、電気めっきにより形成されてもよいし、無電解めっきにより形成されてもよい。生産性を高める観点から、電気めっきで形成されていることが好ましい場合がある。めっき、特に電気めっきで形成された部材は、めっき形成の際に応力が蓄積されやすい。この応力は、めっきで形成された部材が加熱されると部材の変形により緩和される。換言すれば、めっきで形成された部材は、加熱されると形成時の応力が部材の変形により緩和される。めっきにより一体形成されている遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）および連結部３０も、加熱、特に、製造過程において１００℃またはそれ以上の加熱を受けることにより、応力が緩和される。

【0027】

第１遮光部２１と第２遮光部２２とは製造環境（めっき液組成、電流密度などのめっき条件）はまったく同一でない場合があり、前述の第１めっき工程および第２めっき工程が行われる場合のように、製造環境が異なっている場合がむしろ一般的である。このため、めっき作成時に蓄積された応力の程度は、第１遮光部２１と第２遮光部２２とで相違する。それゆえ、応力が緩和されたときの形状変形の傾向も両者で相違することが一般的である。

【0028】

後述する比較例のように、第１遮光部２１および第２遮光部２２の変形について何ら制御がなされず、これらが互いに独立に変形可能な場合には、個々のレンズ１１とそのレンズ１１の光軸ＯＡ（第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向））に沿って配置される第１貫通孔２１ｈおよび第２貫通孔２２ｈとにより構成されるレンズ光学系１５（図２において二点鎖線で囲まれた領域に位置する。）において、第１遮光部２１および第２遮光部２２による互いに独立な変形に起因して、光軸ＯＡ基準での第１貫通孔２１ｈのずれおよび第２貫通孔２２ｈのずれも、互いに独立に発生する。このため、第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）からみたときの第１貫通孔２１ｈおよび第２貫通孔２２ｈの重なりによって定義される遮光部２０の開口は、その位置や大きさを制御することが不可能である。

【0029】

これに対し、本実施形態のように、遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）と連結部３０とが一体形成されている場合には、応力緩和に基づく第１遮光部２１および第２遮光部２２の変形は、互いに独立とならず、連結部３０を介して、両者は一体的に変形する。これにより、個々のレンズ光学系１５において、光軸ＯＡ基準での第１貫通孔２１ｈのずれおよび第２貫通孔２２ｈのずれは、同じような傾向を示すようになる。それゆえ、個々のレンズ光学系１５における遮光部２０の開口の位置や大きさを制御することが可能である。

【0030】

本実施形態に係る光学部材１００では、連結部３０が有する壁状体３１の第１方向の端面３０Ｓ（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側の面）において、レンズ部１０におけるレンズ１１が設けられていない部分、具体例としてレンズ部１０の周縁部と接合している。連結部３０がレンズ部１０を構成する部材と接合していることにより、レンズ部１０における第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）を法線とする面内方向（Ｘ－Ｙ面内方向）の変形を、連結部３０における第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）を法線とする面内方向（Ｘ－Ｙ面内方向）の変形に沿わせることができる。連結部３０は遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）と一体的に変形しているため、レンズ部１０の変形挙動と遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）の変形挙動とを揃えることが容易となり、遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）の変形とレンズ部１０の変形とによる変形のずれが小さくなる。それゆえ、本実施形態に係る光学部材１００では、個々のレンズ光学系１５における光路域面積の制御性を高めることが容易である。

【0031】

ここで、レンズ部１０が樹脂系材料からなる場合には、樹脂系材料のヤング率は比較的低いため、レンズ１１は変形しやすい。しかしながら、このようにレンズ部１０が連結部３０に接続していれば、レンズ部１０は連結部３０からの変形力を受けて連結部３０に倣って変形する。このため、個々のレンズ光学系１５における光路域面積の制御性を高めることがより安定的に実現される。

【0032】

図１に示される連結部３０は、第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）からみて、遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）の周囲を囲むように設けられており、換言すれば、連結部３０は、第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）からみた全体形状が枠形状ＦＳ（図１では２点鎖線で示した。）となっている。このように連結部３０が構成されることにより、遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）のＸ－Ｙ面内方向の変形を連結部３０が効率的に受けるとともに、連結部３０の変形を効率的に遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）のＸ－Ｙ面内方向に伝えることができる。このため、第１遮光部２１の変形挙動と第２遮光部２２の変形挙動とを揃えることが容易となる。それゆえ、本実施形態に係る光学部材１００では、個々のレンズ光学系１５における光路域面積の制御性を高めることが容易である。

【0033】

図１に示される連結部３０は、第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に交差する方向に隙間ＧＰを有して、複数の壁状体３１が並ぶ構造を有する。個々の壁状体３１は、その側面において、第１遮光部２１および第２遮光部２２のそれぞれに接続している。すなわち、個々の壁状体３１は、第１接続部分ＣＰ１および第２接続部分ＣＰ２を有する（図２参照）。

【0034】

めっき形成時に連結部３０に異常に応力が蓄積されると、応力緩和の際に、連結部３０の変形が過大となって、結果、遮光部２０の変形挙動を制御することが困難となる場合がある。連結部３０が複数の壁状体３１から構成されていれば、隣り合う２つの壁状体３１、３１の隙間ＧＰで、個々の壁状体３１の変形を吸収することができる。このため、たとえ連結部３０に異常な応力蓄積が生じていたとしても、連結部３０全体としての変形量を小さくすることができる。これにより、遮光部２０の応力緩和に基づく変形を連結部３０によって制御して第１遮光部２１の変形と第２遮光部２２の変形との一体性を確保することが安定的に実現される。

【0035】

図３に示される変形例に係る光学部材１０１のように、遮光部２０は黒化処理が施された黒化処理部ＢＴを備えていてもよい。遮光部２０が黒化処理されて黒化処理部ＢＴを備えていることにより、迷光が生じにくくなる。黒化処理部ＢＴは、少なくとも貫通孔（第１貫通孔２１ｈ、第２貫通孔２２ｈ）の内側面に設けられていることが好ましく、遮光部２０の主面（第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）を法線とする面）にも黒化処理部ＢＴを備えていることがより好ましい。

【0036】

図４は、本実施形態に係る光学部材１００を備える光学センサ１０００の説明図である。図２に示される配置とは上下反転した状態で光学部材１００は位置し、第２遮光部２２が位置する側に、筐体５１の内部に配置された複数の受光素子５０が配置される。複数の受光素子５０は、筐体５１の内部で、その中心軸が個々のレンズ１１の光軸ＯＡと重なるように配置される。光学センサ１０００のレンズ部１０が設けられている側に測定対象が位置すると、測定対象に向けて照射された光の反射光が光学部材１００の個々のレンズ光学系１５に入射され、適切に調整された光が受光素子５０に到達して、測定対象の画像認識が行われる。測定対象が例えば指であれば、指紋が画像認識され、光学センサ１０００は生体センサとして機能することができる。

【0037】

以下、遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）を備える光学部材１００を製造する工程において、レンズ部１０および遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）の相対位置の変化を評価する方法の一例を説明する。

【0038】

図５は、光学部材のレンズ部および遮光部の相対位置の変化を評価する方法の一例を説明する図である。図６Ａは、図５をＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側からみた説明図である。図６Ｂは、図６Ａの部分拡大図である。具体的には、図６Ａの左上の一部が拡大されている。図７は、図６に示される光学部材の遮蔽部が変形した状態を示す説明図である。図５に示される構造体１００ｐは光学部材１００の製造過程の構造体を示しており、レンズ部１０、第１遮光部２１および第２遮光部２２が積層された状態にある。説明を容易にするために、第１遮光部２１および第２遮光部２２と一体に形成された連結部３０は表示していない。

【0039】

構造体１００ｐが備えるシート状の第１遮光部２１および第２遮光部２２は、それぞれの四隅に切欠部を備える。これらの切欠部は、光学部材１００を備える光学センサ１０００において検出範囲外に位置し、使用の際に検出に用いられない部分である。

【0040】

第１遮光部２１には、Ｚ１－Ｚ２方向からみて、四隅に、第１切欠部２１ｒａ、２１ｒｂ、２１ｒｃ、２１ｒｄが設けられている。第１切欠部２１ｒａ、２１ｒｂ、２１ｒｃ、２１ｒｄは、Ｚ１－Ｚ２方向からみて、それぞれ、１つの第１貫通孔２１ｈを含む四角形の形状を有する。

【0041】

第２遮光部２２には、Ｚ１－Ｚ２方向からみて、四隅に、第２切欠部２２ｒａ、２２ｒｂ、２２ｒｃ、２２ｒｄが設けられている。第２切欠部２２ｒａ、２２ｒｂ、２２ｒｃ、２２ｒｄは、Ｚ１－Ｚ２方向からみて、それぞれ、２つの第１貫通孔２１ｈを含む長方形の形状を有する。この長方形は、第２切欠部２２ｒａ、２２ｒｃではＹ１－Ｙ２方向に長辺を有し、第２切欠部２２ｒｂ、２２ｒｄではＸ１－Ｘ２方向に長辺を有する。

【0042】

このように第１切欠部２１ｒａ、２１ｒｂ、２１ｒｃ、２１ｒｄおよび第２切欠部２２ｒａ、２２ｒｂ、２２ｒｃ、２２ｒｄは構成されるため、図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、レンズ部１０が備える一群のレンズ群において、四隅にそれぞれ１つのレンズ１１（露出レンズ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が露出している。また、第１切欠部２１ｒａ、２１ｒｂ、２１ｒｃ、２１ｒｄの形状と第２切欠部２２ｒａ、２２ｒｂ、２２ｒｃ、２２ｒｄの形状が異なるため、構造体１００ｐにおいて、露出レンズ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの隣に配置されるレンズ１１に対応する第１貫通孔２１ｈ（露出第１貫通孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）が、Ｚ１－Ｚ２方向からみて四隅に１つずつ露出している。第２切欠部２２ｒａ、２２ｒｂ、２２ｒｃ、２２ｒｄの形状に対応して、露出レンズ１１ａと露出第１貫通孔２１ａとからなる組み合わせおよび露出レンズ１１ｃと露出第１貫通孔２１ｃとからなる組み合わせはＹ１－Ｙ２方向に沿って並び、露出レンズ１１ｂと露出第１貫通孔２１ｂとからなる組み合わせおよび露出レンズ１１ｄと露出第１貫通孔２１ｄとからなる組み合わせはＸ１－Ｘ２方向に沿って並んでいる。

【0043】

ここで、Ｚ１－Ｚ２方向からみて、第２貫通孔２２ｈのうち、露出レンズ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを中心として露出第１貫通孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを反時計回りに９０度回転させた位置に配置された第２貫通孔２２ｈを着目第２貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと定義し、４つの露出レンズ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの中心を結んで得られる四角形をレンズ四角形Ｑｄ１１、４つの露出第１貫通孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの中心を結んで得られる四角形を第１四角形Ｑｄ２１、４つの着目第２貫通孔２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの中心を結んで得られる四角形を第２四角形Ｑｄ２２と定義する。図６Ａでは、レンズ四角形Ｑｄ１１は破線で示され、第１四角形Ｑｄ２１は一点鎖線で示され、第２四角形Ｑｄ２２は点線で示されている。

【0044】

製造過程において、構造体１００ｐのレンズ部１０が変形するとレンズ四角形Ｑｄ１１が変形し、構造体１００ｐの第１遮光部２１が変形すると第１四角形Ｑｄ２１が変形し、構造体１００ｐの第２遮光部２２が変形すると第２四角形Ｑｄ２２が変形する。したがって、次に説明するように、製造過程でこれらの３つの四角形の形状を測定することにより、構造体１００ｐが良品であるか否かを判定することができる。

【0045】

具体例として示される図７に示される構造体１００ｐは、製造過程で生じた応力緩和により、第１遮光部２１はＸ１－Ｘ２方向に伸び、第２遮光部２２はＹ１－Ｙ２方向に伸びている。これにより、露出第１貫通孔２１ａは、応力緩和前（図６）の位置（破線の円で示した。）からＸ１－Ｘ２方向Ｘ１側に移動し、着目第２貫通孔２２ａは、応力緩和前（図６）の位置（破線の円で示した。）からＹ１－Ｙ２方向Ｙ１側に移動する。このため、露出第１貫通孔２１ａおよび着目第２貫通孔２２ａは、いずれも露出レンズ１１ａとの間隔が長くなっている。相対移動の向きは異なるが、同様の傾向（間隔の増大）が、露出第１貫通孔２１ｃおよび着目第２貫通孔２２ｃと露出レンズ１１ａとの間でも生じている。

【0046】

一方、露出第１貫通孔２１ｂは、応力緩和前（図６）の位置（破線の円で示した。）からＸ１－Ｘ２方向Ｘ２側に移動し、着目第２貫通孔２２ｂは、応力緩和前（図６）の位置（破線の円で示した。）からＹ１－Ｙ２方向Ｙ１側に移動する。このため、露出第１貫通孔２１ｂおよび着目第２貫通孔２２ｂは、いずれも露出レンズ１１ｂとの間隔が短くなっている。相対移動の向きは異なるが、同様の傾向（間隔の減少）が、露出第１貫通孔２１ｄおよび着目第２貫通孔２２ｄと露出レンズ１１ａとの間でも生じている。

【0047】

このように、第１遮光部２１および第２遮光部２２が変形すると、レンズ部１０のレンズ１１、第１遮光部２１の第１貫通孔２１ｈおよび第２遮光部２２の第２貫通孔２２ｈの相対位置が変化する。これはすなわち、構造体１００ｐの各レンズ光学系１５における光路域面積が変化することを意味する。各レンズ光学系１５について光路域面積を適切に確保することが構造体１００ｐから形成される光学部材１００の品質を維持する観点から重要であるから、製造過程（構造体１００ｐの状態）においても光路域面積を適切に評価できることが好ましい。しかしながら、製造途中にある構造体１００ｐが有する多数のレンズ光学系１５の光路域面積を測定することは現実的でない。

【0048】

そこで、製造過程では、レンズ四角形Ｑｄ１１、第１遮光部２１および第２遮光部２２の変形の程度を評価する。図６と図７とを対比すると、レンズ四角形Ｑｄ１１の形状は変化せず、第１四角形Ｑｄ２１および第２四角形Ｑｄ２２の形状が変化している。したがって、これらの四角形の形状変化から、レンズ四角形Ｑｄ１１は変形せず、第１遮光部２１および第２遮光部２２は変形したことを把握することができる。

【0049】

さらに、各四角形の形状の変化量から、四角形に対応する部材の変形の程度について定量的な情報を得ることができるため、光学部材１００が有する全てのレンズ光学系１５について、レンズ１１、第１貫通孔２１ｈおよび第２貫通孔２２ｈの相対位置のずれ量を求めることができる。

【0050】

求めた複数の相対位置ずれ量が所定の範囲に収まっている場合には、評価対象となった構造体１００ｐを良品と判定することができ、相対位置ずれ量が所定の範囲を超えるものを含む場合には、不良品と判定することができる。あるいは、求めた第１貫通孔２１ｈおよび第２貫通孔２２ｈの相対位置のずれ量から、各レンズ光学系１５について光路域面積を求め、これらの光路域面積が、全て所定の範囲であれば良品と判定し、所定の範囲外を含む場合には不良品と判定してもよい。

【0051】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

【0052】

光学部材１００、１０１では、複数のレンズ光学系１５は、Ｘ－Ｙ平面内でＸ１－Ｘ２方向およびＹ１－Ｙ２方向に並んでいるが、これに限定されない。例えば、Ｘ－Ｙ平面内でハニカム状に複数のレンズ光学系１５が並んでいてもよい。また、光学部材１００、１０１では、レンズ部１０の複数のレンズ１１は、Ｘ１－Ｘ２方向およびＹ１－Ｙ２方向に互いに間隔を有して配置されているが、複数のレンズ１１は間隔なく配置されていても良い。遮光部２０の貫通孔についても同様であって、例えば、第１遮光部２１では複数の第１貫通孔２１ｈがＸ１－Ｘ２方向に連続して配置され、第２遮光部２２では複数の第２貫通孔２２ｈがＹ１－Ｙ２方向に連続して配置されていてもよい。

【0053】

レンズ部１０、光学調整材料４０は、それぞれ、複数の部材の積層体から構成されていても良い。これらの部材の屈折率を適切に制御することによって、個々のレンズ光学系１５の光学特性を詳細に制御することが可能となる場合もある。

【実施例0054】

以下、実施例により、本発明についてより具体的に説明する。
実施例に係る光学部材は、上記の第一の実施形態に係る光学部材１００の構成を備える。比較例に係る光学部材（比較光学部材）は、上記の第一の実施形態に係る光学部材１００から連結部３０を除いた構成を備える。

【0055】

図８は、実施例の説明図である。光学部材１００と比較光学部材とは、連結部３０以外では構造が共通することから、遮蔽部材の周縁部以外の領域については、いずれも図８に示されるような構造を有する。すなわち、第１方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に沿った光軸ＯＡを有する複数のレンズ１１を有するレンズ部１０と、シート状であって相対的にレンズ部１０に近位な（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側に位置する）第１遮光部２１と、シート状であって相対的にレンズ部１０から遠位な（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側に位置する）第２遮光部２２とを有する構造である。製造上の理由により、光学部材１００および比較光学部材のいずれについても、第１遮光部２１の第１貫通孔２１ｈの中心軸（第１中心軸ＨＡ１）と光軸ＯＡとには、位置ずれが存在し、第２遮光部２２の第２貫通孔２２ｈの中心軸（第２中心軸ＨＡ２）と光軸ＯＡとには、位置ずれが存在する。

【0056】

第１中心軸ＨＡ１と光軸ＯＡとの位置ずれは、ＸＹ平面に並ぶ複数のレンズ光学系１５において均一でなく、レンズ部１０基準での第１遮光部２１の変形の程度を反映してばらつきを有する。第２中心軸ＨＡ２と光軸ＯＡとの位置ずれも、ＸＹ平面に並ぶ複数のレンズ光学系１５において均一でなく、レンズ部１０基準での第２遮光部２２の変形の程度を反映してばらつきを有する。

【0057】

光学部材１００におけるＸ１－Ｘ２方向に沿って並ぶ複数のレンズ光学系１５のうち、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）、中央部、右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）について、第１中心軸ＨＡ１と光軸ＯＡとのＸ１－Ｘ２方向の位置ずれ量（第１位置ずれＳＤ１）および第２中心軸ＨＡ２と光軸ＯＡとのＸ１－Ｘ２方向の位置ずれ量（第２位置ずれＳＤ２）を測定した（実施例）。また、比較光学部材についても、同様に、第１位置ずれＳＤ１および第２位置ずれＳＤ２を測定した（比較例）。その結果を表１に示す。表１では、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）にずれた場合に負の値（単位：μｍ）で示し、右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）にずれた場合に正の値（単位：μｍ）で示した。

【0058】

【表1】

【0059】

表１に示されるように、実施例では、光学部材１００の左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）の部分において、第１遮光部２１の第１貫通孔２１ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に３．２μｍずれていた。一方、第２遮光部２２の第２貫通孔２２ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に２．３μｍずれていた。

【0060】

実施例では、光学部材１００の中央近傍の部分において、第１遮光部２１の第１貫通孔２１ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に０．２μｍずれていた。一方、第２遮光部２２の第２貫通孔２２ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に０．３μｍずれていた。

【0061】

実施例では、光学部材１００の右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）の部分において、第１遮光部２１の第１貫通孔２１ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）に３．８μｍずれていた。一方、第２遮光部２２の第２貫通孔２２ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）に５．０μｍずれていた。

【0062】

これに対し、比較例では、比較光学部材の左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）の部分において、第１遮光部２１の第１貫通孔２１ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に２．６μｍずれていた。一方、第２遮光部２２の第２貫通孔２２ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に６．０μｍずれていた。

【0063】

比較例では、比較光学部材の中央近傍の部分において、第１遮光部２１の第１貫通孔２１ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）に８．４μｍずれていた。一方、第２遮光部２２の第２貫通孔２２ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）に８．６μｍずれていた。

【0064】

比較例では、比較光学部材の右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）の部分において、第１遮光部２１の第１貫通孔２１ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に０．５μｍずれていた。一方、第２遮光部２２の第２貫通孔２２ｈの中心軸は、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に２．８μｍずれていた。

【0065】

実施例に係る光学部材１００では、第１位置ずれＳＤ１と第２位置ずれＳＤ２との間に大小の傾向は明確でなかった。これに対し、第１位置ずれＳＤ１および第２位置ずれＳＤ２のいずれについても、計測位置と関係には規則性が認められた。具体的には、第１貫通孔２１ｈおよび第２貫通孔２２ｈのいずれについても、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）では、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）にずれ、右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）では、レンズ１１の光軸ＯＡ基準で右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）にずれる傾向が見られ、中央部はずれ量が相対的に少なくなった。すなわち、Ｘ１－Ｘ２方向において、中央部ではずれが少なく、端部にいくほどその端部側にずれ量が大きくなる傾向が認められた。これは、レンズ部１０におけるレンズ１１の配置ピッチよりも、遮光部２０（第１遮光部２１、第２遮光部２２）における貫通孔（第１貫通孔２１ｈ、第２貫通孔２２ｈ）の配置ピッチの方が大きいことを意味している。

【0066】

この傾向を確認するために、Ｘ１－Ｘ２方向に並ぶ複数のレンズ光学系１５について、第１位置ずれＳＤ１と第２位置ずれＳＤ２を測定した。その結果を図９に示す。図９に示されるグラフにおいて、横軸は、光学部材１００の左端（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側端部）を基準とする、各レンズ光学系１５のレンズ１１の光軸ＯＡの配置座標（単位：ｍｍ）である。第１遮光部２１のずれ量（第１位置ずれＳＤ１）および第２遮光部２２のずれ量（第２位置ずれＳＤ２）を表す縦軸では、左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）にずれた場合に負の値（単位：μｍ）で示し、右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）にずれた場合に正の値（単位：μｍ）で示している。図９に示されるように、第１遮光部２１、第２遮光部２２いずれについても、光学部材１００の左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）では左側に位置ずれし、光学部材１００の右側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側）に行くほど位置ずれが右側に移動することが確認された。

【0067】

図９のグラフで右上に伸びる２つの破線は近似直線であり、上側の破線は第１遮光部２１の測定結果に基づく近似線、下側の破線は第２遮光部２２の測定結果に基づく近似線である。これらの近似線から、第１遮光部２１では、第１位置ずれＳＤ１がほぼゼロとなるレンズ光学系１５は、光学部材１００のＸ１－Ｘ２方向中心よりも若干左側（Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側）に位置し、第２遮光部２２では、第２位置ずれＳＤ２がほぼゼロとなるレンズ光学系１５は、光学部材１００のＸ１－Ｘ２方向のほぼ中心に位置することが理解される。

【0068】

このように傾向が明確である場合には、第１遮光部２１、第２遮光部２２の設計値における貫通孔の配置ピッチを若干小さくすることにより、左右の位置ずれ量の相違を少なくして、遮光部２０の開口のずれの少ないレンズ光学系１５を有する光学部材１００を製造することが可能である。

【0069】

これに対し、比較光学部材では、第１遮光部２１および第２遮光部２２のいずれについても、その左側において位置ずれは左側であり、中央部では右側にずれ、右側で左側にずれている。このようにずれの方向の傾向に一貫性がない場合には、設計値を修正してずれを補正することは困難である。また、基本的傾向として、第２位置ずれＳＤ２の絶対値が第１位置ずれＳＤ１の絶対値よりも大きくなっている。これは、第１遮光部２１と第２遮光部２２との変形挙動が独立していることを示しており、遮光部２０の開口が小さくなる傾向である。

【0070】

（第二の実施形態）
図１０（ａ）は、本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の光学部材における各構成要素の配置を説明するＺ軸方向からみた図である。

【0071】

図１０に示されるように、本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学センサ２０００は、光学部材５００および受光装置２００を備える。受光装置２００は、基板２２０上に受光素子２１０が設けられてなる。受光素子２１０は単独の受光部を備える場合もあれば、複数の受光部を備える場合もある。複数の受光部を備える構成の具体例として、受光素子２１０のＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側に複数の受光部が２次元アレイ状に配置されている構成が挙げられる。以下の説明では、受光素子２１０のＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側全面が受光部であり、受光量をアナログ的に測定可能である場合を具体例とする。

【0072】

受光装置２００の受光素子２１０の受光部に対応して、すなわち、受光素子２１０のＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側に対向して、光学部材５００は配置される。光学部材５００は、集光レンズ４１０と、集光レンズ４１０の光軸ＯＡに沿った方向である主軸方向の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に対向配置され主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に沿う貫通孔４２２を有するアパーチャー４２０と、集光レンズ４１０とアパーチャー４２０との間に配置される透光性の錐状体４３０と、を備える。

【0073】

集光レンズ４１０は、本例ではＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側に突出する凸面４１１を有する透明部材からなるが、これに限定されない。集光レンズ４１０は、主軸方向に沿って入射された光を焦点に向けて収束させる集光機能を実現可能であれば、表面形状によって集光機能を発揮してもよいし、内部の濃度変化によって集光機能を発揮してもよい。

【0074】

アパーチャー４２０は、ＸＹ平面の面内方向に延在し厚さ（Ｚ１－Ｚ２方向長さ）を有する遮光性部材４２１に、Ｚ１－Ｚ２方向に沿った貫通軸を有する貫通孔４２２が設けられてなる。アパーチャー４２０において、貫通孔４２２の貫通軸は光軸ＯＡに一致し、貫通厚さＬＨは、アパーチャー４２０の厚さＬＴに等しく、貫通孔径ＤＨ以上である。この場合には、貫通孔４２２の主軸方向の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）の開口と焦点Ｆとの主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）での相対距離である出射長さＬＥが貫通孔径ＤＨ以上となることが容易である。

【0075】

本明細書において、錐状体とは錐体または錐台を理想形状とする部材の総称であって、錐状体に対応する錐体の頂点に近い端を尖端と定義する。本実施形態では、錐状体４３０は、その尖端４３１が主軸方向の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）を向き、尖端４３１側にも底部４３２を有する錐台状の外形を有する。錐状体４３０の中心軸は光軸ＯＡに一致し、錐状体４３０の底部４３２はＺ１－Ｚ２方向に沿った法線を有する平面からなる。

【0076】

光学部材５００を主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）にみたときに、錐状体４３０に対応する錐体の頂点に相当する仮想頂点ＶＳは、貫通孔４２２の径内に位置する（図１０（ｂ）参照。）。これにより、受光素子２１０に到達すべき光を貫通孔４２２の内部に導くことが可能となる。

【0077】

光軸ＯＡに沿った入射光軸ＬＡを有する光が集光レンズ４１０に入射されると、Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側へと進行する光は凸面４１１で屈曲し、Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ１側の端部の光路であるＸ１側光路Ｌ１とＸ１－Ｘ２方向Ｘ２側の端部の光路であるＸ２側光路Ｌ２との間に収束される。Ｘ１側光路Ｌ１を通る光とＸ２側光路Ｌ２を通る光とは、焦点Ｆで交わる。本実施形態では、焦点Ｆは、錐台からなる錐状体４３０の底部４３２上に位置する。焦点Ｆを通過した光は、拡散し、受光素子２１０に到達する。

【0078】

図１１（ａ）は、本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学部材の機能を説明するＸＺ平面での断面図である。図１１（ｂ）は、本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学部材において仮想頂点が貫通孔の径外に位置する場合を示すＸＺ平面での断面図である。図１１（ａ）では、集光レンズ４１０に入射する光の入射光軸ＬＡは、光軸ＯＡに一致しない。具体的には、入射光軸ＬＡは、紙面手前側（Ｙ１－Ｙ２方向Ｙ１側）からみてＸ１－Ｘ２方向Ｘ１側に傾いている。このため、図１１におけるＸ１側光路Ｌ１は、図１０のＸ１側光路Ｌ１よりもＺ１－Ｚ２方向に対して傾き角が大きくなっており、図１１におけるＸ２側光路Ｌ２は、図１１のＸ２側光路Ｌ２よりもＺ１－Ｚ２方向に対して傾き角が小さくなっている。それゆえ、図１１において入射光の収束位置（収束点Ｐｃ）は、図１０の入射光の焦点ＦよりもＸ１－Ｘ２方向Ｘ２側に移動している。

【0079】

その結果、Ｘ１側光路Ｌ１を通る光は、錐状体４３０の側面４３４上の第１反射点Ｒ１で反射して、Ｘ２側光路Ｌ２を通る光は、錐状体４３０の側面４３４上の第２反射点Ｒ２で反射する。第１反射点Ｒ１で反射した後の光路である第１反射光路Ｌ１Ｒおよび第２反射点Ｒ２で反射した後の光路である第２反射光路Ｌ２Ｒを通る光は、いずれも、光軸ＯＡに対する傾き角が大きく、Ｘ１－Ｘ２方向Ｘ２側へと進む。第１反射光路Ｌ１Ｒを通る光は貫通孔４２２に入ることができず、遮光性部材４２１の入射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）に到達する。第２反射光路Ｌ２Ｒを通る光は貫通孔４２２の内壁に到達する。このため、図１１では、入射した光は、第１反射光路Ｌ１Ｒと第２反射光路Ｌ２Ｒとの間の範囲で進むことから、入射光は全く受光素子２１０に到達できない。

【0080】

図１０（ｂ）に示されるように、光学部材５００を主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）にみたときに、仮想頂点ＶＳは貫通孔４２２の径内に位置し、貫通厚さＬＨは貫通孔径ＤＨ以上である。これにより、錐状体４３０の側面４３４で反射した光が受光素子２１０に到達しないことが安定的に実現される。図１１（ｂ）には、仮想頂点ＶＳが貫通孔４２２の径外に位置する場合、具体的には、アパーチャー４２０の貫通孔４２２の貫通軸ＡＡが光軸ＯＡからＸ１－Ｘ２方向Ｘ１側に大きくずれた位置にある光学部材５００Ｘが示されている。この場合には、錐状体４３０の側面４３４で反射した光が受光素子２１０に到達してしまうおそれがある。図１１（ｂ）に示される光学部材５００Ｘを備える光学センサ２００１では、第２反射光路Ｌ２Ｒと、第２反射光路Ｌ２ＲよりもＸ１－Ｘ２方向Ｘ１側の光路Ｌ１Ｏとの間の範囲の光路を通る光が受光素子２１０に到達している。

【0081】

また、貫通厚さＬＨが貫通孔径ＤＨ未満の場合には、第２反射光路Ｌ２Ｒを通る光はアパーチャー４２０の貫通孔４２２の内壁に到達しないため遮光されることなく、アパーチャー４２０と受光装置２００との間に進行することができる。図１１（ｂ）の光学センサ２００１では、光路Ｌ１Ｏと光路Ｌ２Ｏとの間の範囲の光路を通る光が、光学部材５００Ｘの範囲外に拡散している。拡散した光が、光学部材５００Ｘの周囲に位置する他の部材で反射して受光素子２１０に到達するおそれがある。また、後述するように、光学部材５００が集積化した構造を有する光学ユニット３００では、近くに配置された他の光学部材５００からの拡散光が受光素子２１０に入射するおそれもある。

【0082】

こうしたアパーチャー４２０の受光装置２００側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）への拡散光の影響をより安定的に回避する観点から、貫通孔４２２の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）開口と受光素子２１０の入射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）端との間の距離（隙間ＬＧ）は、貫通厚さＬＨ以下であることが好ましく、受光素子２１０のＸＹ平面側の周囲には非反射性部材が配置されていることがより好ましい。アパーチャー４２０の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）が受光装置２００の基板２２０に当接していてもよい。あるいは、受光素子２１０がアパーチャー４２０の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に当接して、受光装置２００の基板２２０の機能をアパーチャー４２０が果たしていてもよい。

【0083】

図１２（ａ）は、本発明の第二の実施形態の第１例に係る光学部材の形状を説明するＸＺ平面での断面図である。図１２（ｂ）は、錐状体の側面の主軸方向に対する角度を説明する図である。図１２（ａ）では、見やすさを優先して錐状体４３０のハッチングを省略している。

【0084】

錐状体４３０の仮想頂点ＶＳは、集光レンズ４１０の焦点Ｆよりも光軸ＯＡ方向の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に位置している。この場合には、主軸方向に沿った方向の入射光軸を有する光は焦点Ｆに到達する前に錐状体４３０の側面４３４に到達して受光素子２１０に至る光軸ＯＡから外れてしまう可能性が低くなるため、受光素子２１０に到達する光量を増やすことが容易となる。

【0085】

錐状体４３０は、その尖端４３１側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に底部４３２を有する円錐台の形状を有し、その側面４３４が平滑面から形成されている。すなわち、錐状体４３０に対応する錐体は円錐である。これにより、錐状体４３０に入射した光が側面４３４で想定外の方向に反射することが抑制される。

【0086】

錐状体４３０から出射される光は底部４３２を通るため、散乱が生じにくい。錐状体４３０における尖端４３１側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）の底部４３２は平面を有する。具体的には、底部４３２の平面の法線は主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に沿っている。これにより、錐状体４３０から出射される光の損失が低減される。

【0087】

錐状体４３０の尖端４３１側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）の底部４３２の円換算直径ＤＴは、主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に直交する平面（ＸＹ平面）に底部４３２を投影して得られる形状の面積と等しい面積の円の直径である。他の円換算直径も、主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に直交する平面（ＸＹ平面）に、対象となる形状を投影して得られる形状の面積と等しい面積の円の直径を意味する。貫通孔径ＤＨは、底部４３２の円換算直径ＤＴ以上であって集光レンズ４１０の口径ＤＬ以下である。これにより、集光レンズ４１０に入射した光を適切に貫通孔４２２に導くことができる。

【0088】

錐状体４３０に対応する錐体（円錐である。）の高さＬＰのその錐体の底面の円換算直径ＤＢに対する比（ＬＰ／ＤＢ）は、集光レンズ４１０の焦点距離ＬＦの集光レンズ４１０の口径ＤＬに対する比（ＬＦ／ＤＬ）よりも小さい。図１２に示されるように、光学部材５００ではＤＬ＝ＤＢであるから、ＬＰ＜ＬＦである。かかる関係を満たすことにより、集光レンズ４１０に入射した光が焦点面（焦点Ｆを含むＸＹ平面）を通過した後に錐状体４３０の側面４３４で反射する可能性が少なくなる。

【0089】

集光レンズ４１０の焦点Ｆと錐状体４３０の尖端４３１との主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）での相対距離は、集光レンズ４１０の焦点距離ＬＦの、３０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。図１２では尖端４３１を含む平面状の底部４３２の面内に焦点Ｆは位置するため、上記の相対距離は０（ゼロ）である。錐状体４３０の尖端４３１から光が出射する際に散乱・反射が生じる可能性があるが、尖端４３１が焦点Ｆの近傍に位置することにより、この影響を最小限にすることができる。

【0090】

出射長さＬＥ、錐状体４３０の尖端４３１側の底部４３２の円換算直径ＤＴ、錐状体４３０の屈折率Ｎ１、および錐状体４３０の側面４３４の周囲に位置する物質（本実施形態では空気）の屈折率Ｎ２を用いて、錐状体４３０の側面４３４の主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に対する傾き角（側面傾角θｃ）は、下記式（１）で表される範囲であることが好ましい。
θｃ＜９０°－ａｒｃｔａｎ（ＤＴ／ＬＥ）－ａｒｃｓｉｎ（Ｎ２／Ｎ１） （１）

【0091】

上記式（１）を満たす場合には、主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に沿っていない光路に沿って錐状体４３０を通る光を効率的に錐状体４３０の側面４３４で全反射させることができる。なお、図１２には、ａｒｃｔａｎ（ＤＴ／ＬＥ）で表される角度θｂを示してある。光軸ＯＡ方向に対する傾き角（光軸基準入射角θａ）が角度θｂよりも大きい光路を通る光は、貫通孔４２２により遮蔽することができる。また、ａｒｃｓｉｎ（Ｎ２／Ｎ１）は錐状体４３０の側面４３４における臨界角θｘである。これらの角度を用いると、上記式（１）は下記式（２）のように表現できる。
θｃ＜９０°－θｂ－θｘ （２）

【0092】

図１２（ｂ）に示されるように、入射光軸ＬＡが光軸ＯＡ方向に沿った光を錐状体４３０の側面４３４で全反射させるためには、主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に対して臨界角θｘ傾いた線ＮＡ０を法線とする面４３０Ｓ０の主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に対する傾き角θｃ０（＝９０°－θｘ）よりも、側面傾角θｃを小さくすればよい。すなわち、θｃ＜θｃ０（＝９０°－θｘ）を満たせばよい。

【0093】

ここで、光軸基準入射角θａが０°であって光軸ＯＡ方向に沿った入射光軸を有する光であっても、集光レンズ４１０の凸面４１１に所定の面積を有して照射されると、光軸ＯＡを通る光以外の光は、凸面４１１において屈折するため、錐状体４３０を通る光路は光軸ＯＡ方向に沿っていない。このような光軸基準入射角θａが０°以外である光のうち、法線ＮＡ０基準で入射角が臨界角θｘを超える（すなわち、光軸基準入射角θａが９０°－θｘ未満である）光が錐状体４３０に入射しても、面４３０Ｓ０に位置する側面４３４において全反射するため、貫通孔４２２側（Ｚ１－Ｚ２方向）に進行できない。

【0094】

これに対し、法線ＮＡ０基準で入射角が臨界角θｘ以下である（すなわち、光軸基準入射角θａが９０°－θｘ以上である）光が錐状体４３０の内部を通る場合には、その光は面４３０Ｓ０に位置する側面４３４において全反射しない。このため、錐状体４３０に入射した光の一部は錐状体４３０を透過して貫通孔４２２側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に進行する。そのような貫通孔４２２側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に進行した光のうち、光軸基準入射角θａが角度θｂである光路Ｌ０よりも光軸基準入射角θａが大きい光路を通る光については、貫通孔４２２により遮蔽することができる。

【0095】

したがって、側面傾角θｃが上記の傾き角θｃ０の場合には、光軸基準入射角θａが０°から角度θｂの範囲である光路を通る光は、錐状体４３０の側面４３４で全反射されずに錐状体４３０を通過し、その通過した光は、アパーチャー４２０の貫通孔４２２でも遮光されず、受光素子２１０に到達してしまう。

【0096】

このような光（光軸基準入射角θａが０°から角度θｂの範囲の光路で錐状体４３０の内部を通る光）についても、側面傾角θｃを上記の傾き角θｃ０よりもさらに小さくすれば、錐状体４３０の側面４３４にて全反射することができる。具体的には、図１２（ｂ）に示されるように、側面傾角θｃを、主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に対して角度（θｂ＋θｘ）傾いた線ＮＡを法線とする面４３０Ｓの主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）に対する傾き角θｃ１（＝９０°－（θｂ＋θｘ））よりも小さくすればよい。すなわち、θｃ＜θｃ１（＝９０°－θｂ－θｘ）を満たせばよい。

【0097】

以上より、錐状体４３０の側面４３４と底部４３２との関係を次のように定義することができる。すなわち、錐状体４３０の尖端４３１側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に位置する面のうち、側面傾角がθｃ１以上の面を底部４３２と定義し、底部４３２よりも主軸方向の入射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）に位置する面を側面４３４と定義することができる。底部４３２は主軸方向の入射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）から錐状体４３０に入射した光を、主軸方向の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に全反射なしに進行させ、受光素子２１０に導く。底部４３２を通過して受光素子２１０へと導かれる光の光軸基準入射角θａは、錐状体４３０の尖端４３１側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）の底部４３２の円換算直径ＤＴを用いて、下記式（３）を満たすことが好ましい。
θａ＜ａｒｃｔａｎ（（ＤＴ／２）／ＬＥ） （３）

【0098】

錐状体４３０の側面４３４には光を反射可能な部材を付設してもよい。図１２（ａ）に示される光学部材５００では、錐状体４３０の側面４３４のＸ１－Ｘ２方向Ｘ１側に反射層４３５が設けられている。反射層４３５は錐状体の側面４３４の周方向全面にわたって設けられていてもよい。反射層４３５の具体例としてアルミニウム層などの金属材料層が挙げられる。反射層４３５が設けられていることにより、錐状体４３０の形状によらず側面４３４での反射率を安定的に高めることができる。また、側面４３４と底部４３２の面との区別を容易にすることができる。すなわち、反射層４３５が設けられて錐状体４３０の内部を通る光が反射される面が側面４３４であり、反射層４３５が設けられておらず錐状体４３０の内部を通る光が錐状体４３０の外部へと透過するＺ１－Ｚ２方向Ｚ２側の面が底部４３２の面となる。

【0099】

錐状体４３０の側面４３４は、平滑面と同様に錐状体４３０の内部を通る光を反射させる光学的機能を有する限り、平滑面以外の面から構成されていてもよい。例えば、側面４３４は、入光される光の波長長さ未満、好ましくはその光の波長の１／４未満の寸法での凹凸を持つ粗面から構成されていてもよいし、粗さ（数十μｍ程度まで）からうねり（サブミリ程度まで）の範囲の面内長さの不規則な凹凸を有する粗面から構成されていてもよい。あるいは、側面４３４が、粗さからうねりの範囲の所定の周期性や規則性を有する面、例えばサインカーブ、山谷状、階段状などの表面形状を有する面、から構成されていてもよい。

【0100】

図１３（ａ）は、本発明の第二の実施形態の第２例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の光学部材における各構成要素の配置を説明するＺ軸方向からみた図である。図１０に示される本発明の第２実施形態に係る光学部材５１０を備える光学センサ２０１０の基本構成は第二の実施形態の第１例に係る光学センサ２０００と同様である。すなわち、光学部材５１０と受光装置２００とを備える。第２例に係る光学部材５１０は、第１例に係る光学部材５００との対比で、集光レンズ４１０と錐状体４３０とが一体化した透光性光学素子４４０を備えること、および透光性光学素子４４０と受光装置２００の受光素子２１０との間にアパーチャー４２０が配置されることが相違する。光学部材５１０は光学部材５００との対比で構成部品点数が少ないため、組み立て生産性に優れる場合がある。

【0101】

図１４は、本発明の第二の実施形態の第３例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。図１４に示される本発明の第二の実施形態の第３例に係る光学部材５２０を備える光学センサ２０２０の基本構成は第２例に係る光学センサ２０１０と同様である。すなわち、透光性光学素子４４０を有する光学部材５２０と受光装置２００とを備える。第３例に係る光学部材５２０において、透光性光学素子４４０の錐状体４３０の尖端４３１は、アパーチャー４２０の主軸方向の入射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）端よりも、主軸方向の出射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側）に位置する。これにより、光学部材５２０の主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）の厚さを薄くすることができる。小型化、高集積化、迷光の影響を抑えるなどの観点から、光学部材５２０の主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）の厚さは小さいことが好ましい。

【0102】

光学部材５２０では、錐状体４３０の尖端４３１は貫通孔４２２の内部に位置する。これにより、錐状体４３０から出射した光は効率的に貫通孔４２２の内部に導かれ、不要光の除去が行われる。本明細書において、不要光とは、受光素子２１０に到達すべきでない光であって、具体的には、上記式（３）を満たさない光学基準入射角の光である。錐状体４３０から出射した光が遮光性部材４２１のＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側に到達すると、遮光性部材４２１でＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側へと反射する場合があり、このような反射光は不要光の発生原因となる。錐状体４３０の尖端４３１は貫通孔４２２の内部に位置する場合には、遮光性部材４２１での反射光に起因する不要光が原理的に発生しない。

【0103】

光学部材５２０では、本実施形態の他の例に係る光学部材５００、５１０と同様に、錐状体４３０の尖端４３１を含む底部４３２に集光レンズ４１０の焦点Ｆが位置する。錐状体４３０の尖端４３１が貫通孔４２２の内部に位置すると、焦点Ｆから受光素子２１０のＺ１－Ｚ２方向Ｚ１側の面までの距離ＬＳは短くなる。受光素子２１０の幅（Ｘ１－Ｘ２方向の幅）および集光レンズ４１０の口径ＤＬは光学部材５００、５１０の場合と等しいため、焦点距離ＬＦは、光学部材５００、５１０の場合よりも短く設定される。すなわち、錐状体４３０の尖端４３１が貫通孔４２２の内部に位置することにより、透光性光学素子４４０のＺ１－Ｚ２方向長さを小さくすることが可能となり、光学センサ２０２０の小型化、低背化が容易になる。

【0104】

なお、光学部材５２０のように錐状体４３０の尖端４３１が貫通孔４２２の内部に位置する場合には、貫通厚さＬＨが貫通孔径ＤＨ以上であることに代えて、出射長さＬＥが貫通孔径ＤＨ以上であることを満たすことが好ましい。出射長さＬＥは、焦点Ｆと、貫通孔４２２の受光素子２１０に近位な開口（すなわち、Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ２側の開口）との主軸方向（Ｚ１－Ｚ２方向）の相対距離である。貫通孔４２２における貫通厚さＬＨから出射長さＬＥを引いた差（ＬＨ－ＬＥ）に相当する部分は、錐状体４３０の尖端４３１よりも、Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側に位置する。このため、この部分は光学部材５２０から出射した不要光を遮蔽する目的では有効に機能するとはいえない。しかしながら、錐状体４３０の側面４３４を透過した不要光を遮蔽する目的では機能する場合もある。

【0105】

図１５は、本発明の第二の実施形態の第４例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。図１５に示される本発明の第二の実施形態の第４例に係る光学部材５３０を備える光学センサ２０３０の基本構成は第３例に係る光学センサ２０２０と同様である。すなわち、透光性光学素子４４０を有する光学部材５２０と受光装置２００とを備え、透光性光学素子４４０の錐状体４３０の尖端４３１は、アパーチャー４２０の貫通孔４２２の内部に位置する。透光性光学素子４４０のＺ１－Ｚ２方向長さは光学部材５２０の場合と同様である。

【0106】

第４例に係る光学部材５３０は、光学部材５２０との対比で、透光性光学素子４４０がアパーチャー４２０に対して透光性を有する接着性材料（透明接着剤４５０）により固定されていることが相違する。すなわち、透光性光学素子４４０の錐状体４３０のＺ１－Ｚ２方向Ｚ２側の側面４３４には、透光性部材の一種である透明接着剤４５０が接触している。透明接着剤４５０を用いることにより、透光性光学素子４４０とアパーチャー４２０との位置関係を固定することが容易になる場合がある。

【0107】

ここで、透光性部材の一種である透明接着剤４５０は、錐状体４３０の側面４３４に接しているが、錐状体４３０の尖端４３１には付着していない。このため、錐状体４３０の尖端４３１から出射する光量を多くすることができる。なお、透明接着剤４５０を用いる場合には、その屈折率に留意すべきである。透明接着剤４５０の屈折率が空気の屈折率よりも透光性光学素子４４０の屈折率に近い場合には全反射の臨界角θｘが大きくなるため、光軸基準入射角θａが比較的小さな入射光軸を有する不要光が錐状体４３０の側面４３４で適切に反射されずに受光素子２１０に到達する可能性が高くなることもある。この場合には、錐状体４３０に対応する錐体の高さＬＰのその錐体の底面の円換算直径ＤＢに対する比（ＬＰ／ＤＢ）を大きくして、側面傾角θｃを小さくすればよい。

【0108】

図１６は、本発明の第二の実施形態の第５例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。図１６に示される本発明の第二の実施形態の第５例に係る光学部材５４０を備える光学センサ２０４０の基本構成は第３例に係る光学センサ２０３０と同様である。すなわち、透光性光学素子４４０を有する光学部材５４０と受光装置２００とを備え、透光性光学素子４４０の錐状体４３０の尖端４３１は、アパーチャー４２０の貫通孔４２２の内部に位置する。透光性光学素子４４０のＺ１－Ｚ２方向長さは光学部材５２０の場合と同様である。

【0109】

第５例に係る光学部材５４０は、光学部材５２０との対比では、アパーチャー４２０が錐状体４３０の側面４３４に接する接触領域ＣＲを有する。このため、アパーチャー４２０と錐状体４３０との位置関係を制御することが容易である。光学部材５４０は接触領域ＣＲを有することから、アパーチャー４２０の厚さＬＴは貫通厚さＬＨよりも大きく、出射長さＬＥは貫通厚さＬＨよりも小さい。

【0110】

図１７は、本発明の第二の実施形態の第６例に係る光学部材を備える光学センサを説明するＸＺ平面での断面図である。図１７に示される本発明の第二の実施形態の第６例に係る光学部材５５０を備える光学センサ２０５０の基本構成は第２例に係る光学センサ２０１０と同様である。すなわち、透光性光学素子４４０を有する光学部材５５０と受光装置２００とを備え、透光性光学素子４４０の錐状体４３０の尖端４３１は、アパーチャー４２０の貫通孔４２２よりも主軸方向の入射側（Ｚ１－Ｚ２方向Ｚ１側）に位置する。透光性光学素子４４０のＺ１－Ｚ２方向長さは光学部材５１０の場合と同様である。

【0111】

第６例に係る光学部材５４０は、光学部材５１０との対比で、透光性光学素子４４０とアパーチャー４２０との間に透光性部材の一種である透過性フィルム４６０が配置されていることが相違する。本実施形態では、透過性フィルム４６０は透光性光学素子４４０およびアパーチャー４２０に当接し、これらの相対距離を制御するスペーサーとして機能している。このため、透光性光学素子４４０では、アパーチャー４２０と錐状体４３０との位置関係を制御することが容易である。透過性フィルム４６０を構成する透光性材料として、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂などが例示される。透光性材料が着色材料（染料、顔料）を含むことなどにより、透過性フィルム４６０の透過率は調整されていてもよい。

【0112】

また、透光性光学素子４４０とアパーチャー４２０との間に透過性フィルム４６０が位置したことによって、集光レンズ４１０と受光素子２１０との距離が相対的に長くなった場合には、結果的に、集光レンズ４１０の凸面４１１の曲率が大きくなり、形状加工性が向上することもある。集光レンズ４１０と受光素子２１０との距離を変えることなく透光性光学素子４４０とアパーチャー４２０との間に透過性フィルム４６０を配置する場合には、例えば錐状体４３０に対応する錐体の高さＬＰを相対的に小さくすることもあり、この錐状体４３０の形状変更が透光性光学素子４４０の成形加工性の向上に寄与することもある。

【0113】

（第三の実施形態）
従来、透光性を有する柱状の光ファイバーの複数を束ね、得られたファイバー束を固定する（バンドル化する）ことによって、コリメータアレイとすることができる。具体的な一例において、コリメータアレイを構成する光ファイバーは、コアの断面が内径１０μｍの円形であって、長軸方向長さが１５０μｍである。このようなコリメータアレイの入射光制御性を計算すると、入射角が５°のときの透過率が１００％、入射角が１５°では透過率は７．４０％となる。なお、全反射条件は５°、クラッドでの反射率を５０％とした。

【0114】

このコリメータアレイを構成する光ファイバーのアスペクト比（長軸方向長さ／コア断面の円換算直径）は１５であり、このような大きなアスペクト比の構造体を光軸方向に沿って延在させることは容易でない。また、そのような構造体の多数について、それらの長軸方向を光軸方向に揃えることも容易でない。この構造体の配置のばらつきは、上記の入射光制御性に直接的に影響を与える。このため、コリメータアレイの光学特性を適切に管理するためには、光ファイバー単独の製造およびバンドル化の工程において工程管理を極めて厳密に行う必要がある。

【0115】

上記のコリメータアレイにおいて、アスペクト比を維持して小型化しようとすると、光ファイバーのコアの断面積が小さくなり、開口率の低下をもたらしてしまう。開口率の低下は透過光量の絶対値を低下させるため、透過光量を確保するには光源を大型化して照射光量を増やすことが必要になる。このような対応は、光学センサとしての小型化に限界をもたらす。それゆえ、従来技術に係るコリメータアレイを単に小型化しても、光学センサとしての小型化には限界がある。

【0116】

図１８は、本発明の第三の実施形態に係るコリメータアレイが備える光学素子の構造を説明する図である。本発明の第三の実施形態に係る光学素子８００では、図１８に示されるように、コア８０１とクラッド８０２とからなる光ファイバーをテーパー構造として、コア８０１の断面積を光軸方向にそって漸減させる。そして、光ファイバーの全反射条件を、透過させたい入射光の傾き角よりも大きな角度に設定する。これにより、コリメータの光軸方向長さを短くしても、入射光の角度制御を適切に行うことができる。

【0117】

以下、次の条件でテーパー構造を有する光ファイバーからなる光学素子８００の光学特性を計算した。
入射側径 １８μｍ
出射側径 ５μｍ
テーパー角 ６．２°
ファイバー長さ ６０μｍ
全反射条件 ２５°
コア屈折率 １．５０
クラッド屈折率 １．３６
クラッドでの反射率 ５０°

【0118】

この条件下での入射光制御性の計算結果は、入射角５°のときの透過率は９４．８％、入射角が１５°では７．０％となる。

【0119】

したがって、本実施形態に係る光学素子８００は、テーパー構造を有しない光ファイバーの半分以下の長さで、同等の光学特性が得られることが理論上確認された。

【0120】

本実施形態に係る光学素子８００を備えるコリメータアレイの製造方法は特に限定されない。次に説明する方法を採用することにより、本実施形態に係るコリメータアレイを効率的に製造できる可能性がある。

【0121】

本実施形態に係るコリメータアレイの製造方法は、次の工程を備える。
（工程１）基材上にインプリント工法により、コアに対応する凹部を複数備えるクラッドアレイを形成する。
（工程２）クラッドアレイの凹部にコア材料をドクターブレード法により充填して、コア材料の流動性を低下させてコリメータアレイを形成する。

【0122】

図１９は、本実施形態に係る製造方法の説明図である。工程１はＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ工法を用いることができる。図２０は、Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ工法による工程１の説明図である。紫外光を透過可能な剥離フィルムからなる基材８５１上に、ＵＶ硬化樹脂層８５２が積層された積層体８５０のロールを用意する。このロールを繰り出して、クラッドの反転形状を有する凹部が複数設けられたスタンパ８６１を備えるスタンパロール８６０を、積層体８５０のＵＶ硬化樹脂層８５２に押し付けてクラッドに対応する凸部を転造するとともに、基材８５１側に設けられたＵＶランプ８７０から紫外光を照射して（図１９（ａ））、転写形状が付与されたＵＶ硬化樹脂層を硬化して、基材８５１上にクラッドアレイ８３１が形成されてなるシート８３０を得る（図１９（ｂ））。

【0123】

工程２はドクターブレード法を用いることができる。図２１は、ドクターブレード法による工程２の説明図である。シート８３０を繰り出して、コアを形成するための液状材料（コア材料ＣＭ）を保持する液受けパン８８１が接触するバックロール８８０上を通過させる。液受けパン８８１とバックロール８８０との間を通過することにより、シート８３０のクラッドアレイ８３１が設けられた側にはコア材料ＣＭが接触し、クラッドアレイ８３１が有する多数の凹部にコア材料ＣＭが充填される。バックロール８８０から所定の隙間を有するように配置されたナイフ８８２によってコア材料ＣＭの一部が除去されることにより、シート８３０へのコア材料ＣＭの付着量を制御する（図１９（ｃ））。適量のコア材料ＣＭが付着したシート８３０に適切な処理を施すこと（例えば加熱すること）により、コア材料ＣＭの流動性を低下させてコア８３２として、図１８に示されるテーパー構造を有する光学素子８００が多数配置されたコリメータアレイ８２０が得られる（図１９（ｄ））。

【0124】

工程１をインプリント工法で実施する場合において、インプリント工法で一般的に使用されるアクリル系の樹脂をＵＶ硬化樹脂層８５２の構成材料として用いると、ＵＶランプ８７０でアクリル系の樹脂を硬化させた状態で、６０μｍ程度の深さを有する凹部からスタンパ８６１の凸部を抜く際に、凸部がアクリル系樹脂の硬化物に衝突して、硬化物が破壊されることが懸念される。そこで、本実施形態に係る製造方法では、ＵＶ硬化樹脂層８５２の構成材料として、硬化した状態においてある程度の可撓性を有する軟質な材料を用いることが好ましい。そのような材料の一例として、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）を挙げることができる。ＰＤＭＳの屈折率は１．５０程度であり、この場合には、コア材料ＣＭとして１．３６程度のシリコーン樹脂を採用すればよい。

【0125】

（第四の実施形態）
本発明の第四の実施形態に係る光学部材９００は、第一の実施形態に係る光学部材１００と同様に、レンズと、レンズの光軸に沿って設けられた２つの遮蔽部材と、を有するレンズ光学系を複数備える。

【0126】

本発明の第四の実施形態に係る光学部材９００は、図２２および図２３に示される製造方法によって製造可能である。

【0127】

まず、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの透明材料からなる基材９１１の一方の面に、透明光学材料をインプリント工法で加工することなどにより、レンズ９１２をアレイ状に配置して、レンズアレイ９１０を得る（図２２（ａ））。

【0128】

基材９１１におけるレンズ９１２が設けられた側とは反対側の面に、ネガ型感光剤からなるレジスト層を形成し、レンズアレイ９１０におけるレンズ９１２が設けられた側からレンズ９１２の光軸に対して平行な光となっている露光用の光ＥＬを照射する。露光用の光ＥＬはレンズ９１２によって屈折し、レンズアレイ９１０から収束されて出射される。この収束された露光用の光ＥＬにより、レジスト層において収束光路が透過した部分だけが硬化する。こうして、基材９１１におけるレンズ９１２が設けられた側とは反対側の面に、収束光路に対応する形状を有する光学材料層９１３が形成される（図２２（ｂ））。

【0129】

基材９１１における光学材料層９１３が設けられた面に、光学材料層９１３を覆うように黒塗装９１４を形成する（図２２（ｃ））。

【0130】

続いて、レンズアレイ９１０におけるレンズ９１２が設けられた側からレンズ９１２の光軸に対して平行な光となっているアブレーション加工用の光ＡＬを照射する。このアブレーション加工用の光ＡＬもレンズアレイ９１０により収束されて、光学材料層９１３側に収束光路が形成される。この収束光路は、基本的に、露光用の光ＥＬが作った収束光路と同様であるから、レンズアレイ９１０から出射されたアブレーション加工用の光ＡＬは、光学材料層９１３を透過して、光学材料層９１３の先端に積層された黒塗装９１４に照射される。これにより、光学材料層９１３の先端に積層された黒塗装９１４が除去加工され、開口９１５が形成される。こうして、レンズアレイ９１０のレンズ９１２が設けられた側とは反対側に、第１遮光部９１６が形成される（図２２（ｄ））。

【0131】

所定の厚さの光学材料層９１７を第１遮光部９１６を覆うように形成し（図２３（ｅ））、光学材料層９１７の表面上に、図２２（ｂ）から図２２（ｄ）と同様のプロセスによって、収束光路に対応する形状を有する光学材料層９１８を配置し、これらを覆うように黒塗装９１９を形成し、レンズ９１２の光軸に対して平行な光となっているアブレーション加工用の光ＡＬによって光学材料層９１８の先端に位置する黒塗装９１９を除去して開口９２０を形成する（図２３（ｆ））。こうして、レンズアレイ９１０からみて第１遮光部９１６よりも遠位に第２遮光部９２１を形成する。最後に、第２遮光部９２１を保護する保護層９２２を形成して、図２３（ｇ）に示される光学部材９００が得られる。

【0132】

このように、光学部材９００の遮光部を形成するための露光用の光ＥＬおよびアブレーション加工用の光ＡＬを、レンズアレイ９１０を用いて集光させることにより、形成された遮光部（第１遮光部９１６、第２遮光部９２１）を自律的にアライメントすることが可能となり、遮光部の開口の制御性を高めることが実現される。

【符号の説明】

【0133】

１０ ：レンズ部
１１ ：レンズ
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ ：露出レンズ
１５ ：レンズ光学系
２０ ：遮光部
２１ ：第１遮光部
２１ｈ ：第１貫通孔
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ ：露出第１貫通孔
２１ｒａ、２１ｒｂ、２１ｒｃ、２１ｒｄ ：第１切欠部
２２ ：第２遮光部
２２ｈ ：第２貫通孔
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ ：着目第２貫通孔
２２ｒａ、２２ｒｂ、２２ｒｃ、２２ｒｄ ：第２切欠部
３０ ：連結部
３０Ｓ ：壁状体の第１方向の端面
３１ ：壁状体
４０ ：光学調整材料
５０ ：受光素子
５１ ：筐体
１００、１０１ ：光学部材
１００ｐ ：構造体
２００ ：受光装置
２１０ ：受光素子
２２０ ：基板
３００ ：光学ユニット
４１０ ：集光レンズ
４１１ ：凸面
４２０ ：アパーチャー
４２１ ：遮光性部材
４２２ ：貫通孔
４３０ ：錐状体
４３０Ｓ、４３０Ｓ０ ：面
４３１ ：尖端
４３２ ：底部
４３４ ：側面
４３５ ：反射層
４４０ ：透光性光学素子
４５０ ：透明接着剤
４６０ ：透過性フィルム
５００、５００Ｘ、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０ ：光学部材
８００ ：光学素子
８０１、８３２ ：コア
８０２ ：クラッド
８２０ ：コリメータアレイ
８３０ ：シート
８３１ ：クラッドアレイ
８５０ ：積層体
８５１ ：基材
８５２ ：ＵＶ硬化樹脂層
８６０ ：スタンパロール
８６１ ：スタンパ
８７０ ：ＵＶランプ
８８０ ：バックロール
８８１ ：液受けパン
８８２ ：ナイフ
９００ ：光学部材
９１０ ：レンズアレイ
９１１ ：基材
９１２ ：レンズ
９１３ ：光学材料層
９１４ ：黒塗装
９１５ ：開口
９１６ ：第１遮光部
９１７ ：光学材料層
９１８ ：光学材料層
９１９ ：黒塗装
９２０ ：開口
９２１ ：第２遮光部
９２２ ：保護層
１０００、２０００、２００１、２０１０、２０２０、２０３０、２０４０、２０５０ ：光学センサ
ＢＴ ：黒化処理部
ＣＰ１ ：第１接続部分
ＣＰ２ ：第２接続部分
ＦＳ ：枠形状
ＧＰ ：隙間
ＨＡ１ ：第１中心軸
ＨＡ２ ：第２中心軸
ＳＤ１ ：第１位置ずれ
ＳＤ２ ：第２位置ずれ
ＡＡ ：貫通軸
ＡＬ ：アブレーション加工用の光
ＣＭ ：コア材料
ＣＲ ：接触領域
ＤＢ ：円換算直径
ＤＨ ：貫通孔径
ＤＬ ：口径
ＤＴ ：円換算直径
ＥＬ ：露光用の光
Ｆ ：焦点
Ｌ０ ：光路
Ｌ１ ：Ｘ１側光路
Ｌ１Ｏ ：光路
Ｌ１Ｒ ：第１反射光路
Ｌ２ ：Ｘ２側光路
Ｌ２Ｏ ：光路
Ｌ２Ｒ ：第２反射光路
ＬＡ ：入射光軸
ＬＥ ：出射長さ
ＬＦ ：焦点距離
ＬＧ ：隙間
ＬＨ ：貫通厚さ
ＬＰ ：高さ
ＬＳ ：距離
ＬＴ ：厚さ
Ｎ１ ：屈折率
Ｎ２ ：屈折率
ＮＡ０、ＮＡ ：法線
ＯＡ ：光軸
Ｐｃ ：収束点
Ｑｄ１１ ：レンズ四角形
Ｑｄ２１ ：第１四角形
Ｑｄ２２ ：第２四角形
Ｒ１ ：第１反射点
Ｒ２ ：第２反射点
ＳＰ ：分割面
ＶＳ ：仮想頂点
θａ ：光軸基準入射角
θｂ ：角度
θｃ ：側面傾角
θｃ０、θｃ１ ：傾き角
θｘ ：臨界角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】