特開 2023-90522 光演算装置及び光演算装置の製造方法

(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】P2023090522

(43)【公開日】2023-06-29

(54)【発明の名称】光演算装置及び光演算装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/18 20060101AFI20230622BHJP

【ＦＩ】

G02B5/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205506

(22)【出願日】2021-12-17

(71)【出願人】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】山岸 裕幸

【テーマコード（参考）】

2H249

【Ｆターム（参考）】

2H249AA02

2H249AA12

2H249AA45

2H249AA50

2H249AA55

2H249AA68

(57)【要約】

【課題】光回折素子を信号光の光路上に並べる際に透明基板が破損する可能性を低減すること。
【解決手段】光演算装置（１）は、ｎ個のユニットＵ１～Ｕｎを備えている。各ユニットＵｉは、透明基板（１１）、透明基板（１１）に形成された光回折素子（１２）、及び、一方の主面に凹部が形成され、前記凹部内に開口が形成されたトレイ（１３）を含む。各ユニットＵｉにおいて、光回折素子（１２）は、透明基板（１１）を介して前記開口と重なるように配置されている。ユニットＵ１～Ｕｎは、積層されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ個（ｎは２以上の任意の自然数）のユニットＵ１～Ｕｎを備え、
各ユニットＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、透明基板、前記透明基板の一方の主面に形成された少なくとも１つの光回折素子、及び、前記透明基板よりも厚いトレイであって、一方の主面に凹部が形成され、前記凹部内に開口が形成されたトレイを含み、前記光回折素子が前記透明基板を介して前記開口と重なるように配置された構造であり、
ユニットＵ１～Ｕｎは、ユニットＵｊ（ｊは１以上ｎ－１以下の自然数）に含まれる前記光回折素子が、平面視において、一段上層のユニットＵｊ＋１に含まれる前記トレイに形成された前記開口内に配置されるように積層されている、
ことを特徴とする光演算装置。

【請求項2】

前記透明基板は、ガラス製であり、前記トレイは、金属製である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光演算装置。

【請求項3】

ｎは、３以上の任意の自然数であり、
積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎは、連続して積層されたユニットＵ１’～Ｕｎ’（ｎ’は３以上ｎ以下の自然数）を含み、
ユニットＵｋ’（ｋ’は１以上ｎ’－２以下の自然数）に含まれる前記トレイには、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される貫通孔と、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイに形成された貫通孔と連通する貫通孔と、が形成されており、
ユニットＵｎ’－１に含まれる前記トレイには、ユニットＵｎ’に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される貫通孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光演算装置。

【請求項4】

ｎは、３以上の任意の自然数であり、
積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎは、連続して積層されたユニットＵ１’～Ｕｎ’（ｎ’は３以上ｎ以下の自然数）を含み、
ユニットＵｋ’（ｋ’は１以上ｎ’－２以下の自然数）に含まれる前記トレイには、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイに形成された細孔群と連通する細孔群が形成されており、
ユニットＵｎ’－１に含まれる前記トレイには、ユニットＵｎ’に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される細孔群が形成されている、
ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の光演算装置。

【請求項5】

ｎは、２以上の任意の自然数であり、
積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎは、連続して積層されたユニットＵ１’，Ｕ２’を含み、
ユニットＵ１’に含まれる前記トレイには、ユニットＵ２’に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される貫通孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光演算装置。

【請求項6】

前記透明基板の前記一方の主面と反対側の主面は、前記凹部において前記トレイの前記一方の主面に液体を介して密着している、
ことを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の光演算装置。

【請求項7】

前記トレイは、導電性を有している、
ことを特徴とする請求項１～６の何れか一項に記載の光演算装置。

【請求項8】

前記トレイは、着磁性を有している、
ことを特徴とする請求項１～７の何れか一項に記載の光演算装置。

【請求項9】

前記トレイの外周部には、凹部又は孔が形成されている、
ことを特徴とする請求項１～８の何れか一項に記載の光演算装置。

【請求項10】

前記光回折素子は、厚み又は屈折率が互いに独立に設定された複数のマイクロセルにより構成されている、
ことを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の光演算装置。

【請求項11】

ｎ個（ｎは２以上の任意の自然数）のユニットＵ１～Ｕｎを備え、且つ、各ユニットＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、透明基板、前記透明基板の一方の主面に形成された少なくとも１つの光回折素子、及び、前記透明基板よりも厚いトレイであって、一方の主面に凹部が形成され、前記凹部内に開口が形成されたトレイを含み、前記光回折素子が前記透明基板を介して前記開口と重なるように配置された構造である光演算装置の製造方法であって、
積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎは、連続して積層されたユニットＵ１’～Ｕｎ’（ｎ’は２以上ｎ以下の自然数）を含み、
ユニットＵｊ’（ｊ’は１以上ｎ’－１以下の自然数）の一段上層にユニットＵｊ’＋１が位置するようにユニットＵ１’～Ｕｎ’を載置する設置工程と、
ユニットＵｉ’（ｉは１以上ｎ以下の自然数）に含まれる前記トレイの位置を調整することにより、ユニットＵｉ’に含まれる前記光回折素子の光軸調整を行う調整工程と、
前記光回折素子が光軸調整されたユニットＵｉ’を吸引することによって固定する吸着工程と、を含み、
ｉ’＝１からスタートして、ｉ’≦ｎ’である限り前記調整工程と前記吸着工程とを繰り返し実施する、
ことを特徴とする光演算装置の製造方法。

【請求項12】

前記設置工程においては、ユニットＵｊ’の一段上層にユニットＵｊ’＋１が位置するようにユニットＵ１’～Ｕｎ’を載置するときに、ユニットＵｊ’＋１の前記開口の外縁近傍の領域に接着剤を塗布し、
ｉ’＝１からｉ’≦ｎ’まで前記調整工程と前記吸着工程とを繰り返したあとに実施する硬化工程であって、前記接着剤を硬化させることによってユニットＵ１’～Ｕｎ’を一体化する硬化工程を更に含む、
ことを特徴とする請求項１１に記載の光演算装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光回折素子を含むユニットを複数備えた光演算装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、信号光の光路上にレンズやフィルタなど複数の光学素子を重ねて配置し、これらの光学素子を信号光に順に作用させる技術が開示されている。なお、光学素子の一例としては、厚み又は屈折率が互いに独立に設定された複数のマイクロセルであって、行列状に配置された複数のマイクロセルを含む光回折素子が挙げられる。これらの光回折素子は、信号光に対して透光性を有する透明基板の主面上に設けられている。信号光に対して透光性を有する材料としては、例えば、石英ガラスが挙げられる。

【0003】

光回折素子を信号光に順に作用させる光演算装置においては、各光回折素子の信号光に対する位置及び方向を予め定められた位置及び方向に調整することが重要である。なぜなら、光回折素子の信号光に対する位置及び方向が予め定められた位置及び方向からずれると、所期の作用を信号光に対して及ぼすことが困難になるからである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１３／０２７３４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

光演算装置の製造方法には、各光回折素子の位置及び方向を調整する工程が含まれる。この工程においては、透明基板をハンドリングせざるを得ず、そのハンドリングに伴い透明基板が破損する場合があった。

【0006】

本願発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光回折素子を信号光の光路上に並べる際に透明基板が破損する可能性を低減することである。

【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に、本発明の第１の態様に係る光回折素子は、ｎ個（ｎは２以上の任意の自然数）のユニットＵ１～Ｕｎを備えている。

【0008】

本光回折素子において、各ユニットＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、透明基板、前記透明基板の一方の主面に形成された少なくとも１つの光回折素子、及び、前記透明基板よりも厚いトレイであって、一方の主面に凹部が形成され、前記凹部内に開口が形成されたトレイを含み、前記光回折素子が前記透明基板を介して前記開口と重なるように、前記凹部内に配置された構造であり、ユニットＵ１～Ｕｎは、ユニットＵｊ（ｊは１以上ｎ－１以下の自然数）に含まれる前記光回折素子が一段上層のユニットＵｊ＋１に含まれる前記トレイに形成された前記開口内に配置されるように積層されている。

【0009】

上記の構成によれば、トレイをハンドリングすることで、光回折素子を信号光の光路上に並べることができる。すなわち、光回折素子を信号光の光路上に並べるために、透明基板をハンドリングする必要がない。このため、光回折素子を信号光の光路上に並べる際に透明基板が破損する可能性を低減することができる。

【0010】

また、本発明の第２の態様に係る光演算装置においては、上述した第１の態様に係る光演算装置の構成に加えて、前記透明基板は、ガラス製であり、前記トレイは、金属製である、構成が採用されている。

【0011】

上記の構成によれば、光回折素子を信号光の光路上に並べる際に透明基板が破損する可能性を更に低減することができる。

【0012】

また、本発明の第３の態様に係る光演算装置においては、上述した第２又は第３の態様に係る光演算装置の構成に加えて、ｎは、３以上の任意の自然数であり、積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎは、連続して積層されたユニットＵ１’～Ｕｎ’（ｎ’は３以上ｎ以下の自然数）を含み、ユニットＵｋ’（ｋ’は１以上ｎ’－２以下の自然数）に含まれる前記トレイには、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される貫通孔と、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイに形成された貫通孔と連通する貫通孔と、が形成されており、ユニットＵｎ’－１に含まれる前記トレイには、ユニットＵｎ’に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される貫通孔が形成されている、構成が採用されている。

【0013】

上記の構成によれば、ユニットＵ１’に形成された貫通孔を前記一方の主面と反対側の主面側から吸引することで、ユニットＵ１～Ｕｎに含まれるユニットＵ１’～Ｕｎ’を負圧により一体化することができる。

【0014】

また、本発明の第４の態様に係る光演算装置においては、上述した第１～第３の態様の何れか一態様に係る光演算装置の構成に加えて、ｎは、３以上の任意の自然数であり、積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎは、連続して積層されたユニットＵ１’～Ｕｎ’（ｎ’は３以上ｎ以下の自然数）を含み、ユニットＵｋ’（ｋ’は１以上ｎ－２以下の自然数）に含まれる前記トレイには、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイに形成された細孔群と連通する細孔群が形成されており、ユニットＵｎ’－１に含まれる前記トレイには、ユニットＵｎ’に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される細孔群が形成されている、構成が採用されている。

【0015】

上記の構成によれば、ユニットＵ１’に形成された細孔群を前記一方の主面と反対側の主面側から吸引することで、ユニットＵ１～Ｕｎに含まれるユニットＵ１’～Ｕｎ’を負圧により一体化することができる。

【0016】

なお、細孔群を用いてユニットＵ１’～Ｕｎ’を一体化する際のユニット間の吸着力は、貫通孔を用いてユニットを一体化する際のユニット間の吸着力よりも弱くなる。ここで、前記吸着力は、前記圧力と前記有効面積との積により定められる。細孔群は、前記貫通孔よりも直径が小さく且つ各ユニットを貫通する複数の細孔からなる。このように構成された細孔群は、気体の圧力を低下させる機能と、開口の有効面積を減らす機能と、を併せ持つため、前記吸着力を弱めるために好適である。したがって、細孔群を用いてユニットＵ１’～Ｕｎ’を一体化した状態で、各ユニットＵｉ’を積層方向と直交する方向に並進させることができる。すなわち、細孔群を用いてユニットＵ１’～Ｕｎ’を一体化した状態で、ユニットＵ１’～Ｕｎ’に含まれる光回折素子の光軸調整を行うことができる。また、細孔群が形成された領域のうち細孔が設けられていない部分が、ユニットＵｎ’のうち細孔群を終端する領域を支持するため、ユニットＵｎ’のうち細孔群を終端する領域が陰圧により変形するのを防ぐことができる。

【0017】

また、本発明の第５の態様に係る光演算装置においては、上述した第１～第３の態様の何れか一態様に係る光演算装置の構成に加えて、ｎは、２以上の任意の自然数であり、積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎは、連続して積層されたユニットＵ１’，Ｕ２’を含み、ユニットＵ１’に含まれる前記トレイには、ユニットＵ２’に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される貫通孔が形成されている、構成が採用されている。

【0018】

上記の構成によれば、ユニットＵ１’に形成された貫通孔を前記一方の主面と反対側の主面側から吸引することで、ユニットＵ１～Ｕｎに含まれるユニットＵ１’，Ｕ２’を負圧により一体化することができる。

【0019】

また、本発明の第６の態様に係る光演算装置においては、上述した第１～第５の態様の何れか一態様に係る光演算装置の構成に加えて、前記透明基板の前記一方の主面と反対側の主面は、前記凹部において前記トレイの前記一方の主面に液体を介して密着している、構成が採用されている。

【0020】

上記の構成によれば、透明基板を容易にトレイに固定することができる。

【0021】

また、本発明の第７の態様に係る光演算装置においては、上述した第１～第６の態様の何れか一態様に係る光演算装置の構成に加えて、前記トレイは、導電性を有している、構成が採用されている。

【0022】

上記の構成によれば、静電気による光回折素子が損傷を受けるリスクを低減することができる。

【0023】

また、本発明の第８の態様に係る光演算装置においては、上述した第１～第７の態様の何れか一態様に係る光演算装置の構成に加えて、前記トレイは、着磁性を有している、構成が採用されている。

【0024】

上記の構成によれば、ユニットＵ１’～ユニットＵｎ’を磁力により一体化することができる。

【0025】

また、本発明の第９の態様に係る光演算装置においては、上述した第１～第８の態様の何れか一態様に係る光演算装置の構成に加えて、前記トレイの外周部には、凹部又は孔が形成されている、構成が採用されている。

【0026】

上記の構成によれば、前記凹部又は孔をマニュピュレータの先端に設けられたピンと嵌合させることで、光回折素子の光軸調整を容易に行うことができる。

【0027】

また、本発明の第１０の態様に係る光演算装置においては、上述した第１～第９の態様の何れか一態様に係る光演算装置の構成に加えて、前記光回折素子は、厚み又は屈折率が互いに独立に設定された複数のマイクロセルにより構成されている、構成が採用されている。

【0028】

光回折素子の一例としては、このように構成された複数のマイクロセルを用いることができる。

【0029】

上記の課題を解決するために、本発明の第１１の態様に係る光演算装置の製造方法は、ｎ個（ｎは２以上の任意の自然数）のユニットＵ１～Ｕｎを備え、且つ、各ユニットＵｉ（ｉは１以上ｎ以下の自然数）は、透明基板、前記透明基板の一方の主面に形成された少なくとも１つの光回折素子、及び、前記透明基板よりも厚いトレイであって、一方の主面に凹部が形成され、前記凹部内に開口が形成されたトレイを含み、前記光回折素子が前記透明基板を介して前記開口と重なるように配置された構造である光演算装置の製造方法である。本製造方法により製造される装置において、積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎは、連続して積層されたユニットＵ１’～Ｕｎ’（ｎ’は２以上ｎ以下の自然数）を含む。本製造方法は、ユニットＵｊ’（ｊ’は１以上ｎ’－１以下の自然数）の一段上層にユニットＵｊ’＋１が位置するようにユニットＵ１’～Ｕｎ’を載置する設置工程と、ユニットＵｉ’（ｉは１以上ｎ以下の自然数）に含まれる前記トレイの位置を調整することにより、ユニットＵｉ’に含まれる前記光回折素子の光軸調整を行う調整工程と、前記光回折素子が光軸調整されたユニットＵｉ’を吸引することによって固定する吸着工程と、を含む。本製造方法においては、ｉ’＝１からスタートして、ｉ’≦ｎ’である限り前記調整工程と前記吸着工程とを繰り返し実施する、構成が採用されている。

【0030】

上記の構成によれば、ｉ’＝１からスタートして、ｉ’≦ｎ’である限り前記調整工程と前記吸着工程とを繰り返し実施することにより、トレイの位置を調整し終わったユニットＵｉ’を，負圧を用いて順次固定することができる。したがって、ユニットＵｉ’の次にユニットＵｉ’＋１に含まれるトレイの位置を調整する場合に、例えばユニットＵｉ’がユニットＵｉ’＋１と一緒に動いてしまうことを防止することができる。その結果として、各ユニットＵｉ’に含まれるトレイの位置を調整したユニットＵ１’～Ｕｎ’であって、ユニットＵ１～Ｕｎに含まれるユニットＵ１’～Ｕｎ’を負圧により一体化することができる。

【0031】

また、本発明の第１２の態様に係る光演算装置の製造方法においては、上述した第１１の態様に係る光演算装置の製造方法の構成に加えて、前記設置工程においては、ユニットＵｊ’の一段上層にユニットＵｊ’＋１が位置するようにユニットＵ１’～Ｕｎ’を載置するときに、ユニットＵｊ’＋１の前記開口の外縁近傍の領域に接着剤を塗布し、ｉ’＝１からｉ’≦ｎ’まで前記調整工程と前記吸着工程とを繰り返したあとに実施する硬化工程であって、前記接着剤を硬化させることによってユニットＵ１’～Ｕｎ’を一体化する硬化工程を更に含む、構成が採用されている。

【0032】

上記の構成によれば、接着剤を用いてユニットＵ１’～Ｕｎ’を一体化することができる。したがって、ユニットＵ１’～Ｕｎ’の各々が光軸調整された状態でユニットＵ１’～Ｕｎ’を保持することができる。

【発明の効果】

【0033】

本発明の一態様によれば、光回折素子を信号光の光路上に並べる際に透明基板が破損する可能性を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の一実施形態に係る光演算装置の分解斜視図である。

【図2】図１に示した光演算装置の部分斜視断面図である。

【図3】図１に示した光演算装置の断面図である。

【図4】図１に示した光演算装置が備えている各ユニットが備えている光回折素子の一例の斜視図である。

【図5】図１に示した光演算装置の製造方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0035】

（光演算装置の基本的構成）
本発明の一実施形態に係る光演算装置１の基本的構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、光演算装置１の分解斜視図である。図２は、光演算装置１の部分斜視断面図である。なお、図２に示されている断面は、後述するユニットＵ１～Ｕ３のα断面（図１参照）である。

【0036】

光演算装置１は、ｎ個のユニットＵ１～Ｕｎを備えている。ここで、ｎは、２以上の自然数である。ユニットＵｉは、透明基板１１と、光回折素子１２と、トレイ１３と、を有している。ここで、ｉは、１以上ｎ以下の自然数である。なお、図示した例において、ｎは、３であり、ｉは、１、２、３である。

【0037】

透明基板１１は、透明材料により構成された板状部材である。本実施形態においては、ガラス（より具体的には石英ガラス）により構成された板状部材を、透明基板１１として用いている。透明基板１１の上面（特許請求の範囲における「一方の主面」）には、少なくとも１つの光回折素子１２が形成されている。本実施形態においては、１個の光回折素子１２が形成されている。また、光回折素子１２の周囲には、スペーサ１２ａが形成されている。光回折素子１２の構造については、参照する図面を代えて後述する。

【0038】

トレイ１３は、透明基板１１よりも厚い板状部材である。本実施形態においては、トレイ１３として、金属（より具体的にはＳＵＳ４３０）により構成された板状部材を、トレイ１３として用いている。また、本実施形態においては、トレイ１３の主部（トレイ１３のうち後述する凸部１３ｅを含まない部分）を平面視した場合の形状として、長方形を採用している。トレイ１３の上面（特許請求の範囲における「一方の主面」）には、トレイ１３の厚み方向に窪んだ凹部１３ａが形成されており、凹部１３ａ内には、トレイ１３を厚み方向に貫通する開口１３ｂが形成されている。凹部１３ａの縦横の長さは、透明基板１１の縦横の長さよりも長く、開口１３ｂの縦横の長さは、光回折素子１２の縦横の長さよりも長い。上述した透明基板１１は、光回折素子１２が透明基板１１を介して開口１３ｂと重なるように、凹部１３ａ内に配置されている。

【0039】

なお、透明基板１１の下面とトレイ１３の上面（凹部１３ａの底面）とは、液体を介して密着していることが好ましい。これにより、接着剤を用いるよりも容易に、透明基板１１をトレイ１３に固定することができる。なお、透明基板１１の下面とトレイ１３の上面との間に介在させる液体は、例えば、グリセリンを含有した水である。グリセリンには、水よりも揮発しにくく、常温ではほぼ揮発しない。そのため、液体として水のみを用いた場合よりも長期間に亘って、トレイ１３に対して透明基板１１を密着させることが可能になる。

【0040】

なお、凹部１３ａの底面には、微細な凹凸が形成されていることが好ましい。透明基板１１の下面には、鏡面仕上げが施されている。凹部１３ａの底面に微細な凹凸を形成することにより、透明基板１１と、凹部１３ａとの隙間に液体を滴下される液体は、毛細管現象により上記隙間を充填する。このとき、液体は、上記隙間に存在していた空気を押し出しながら当該隙間に拡散してくため、トレイ１３に対して透明基板１１をより強く密着させることができる。また、凹部１３ａの底面に微細な凹凸を形成することにより、上記隙間に存在していた空気を排除することができるので、上記隙間に気泡が生じる可能性を低減でき、延いては、密着した状態における凹部１３ａ及び透明基板１１に生じ得る厚みのばらつきを抑制することができる。

【0041】

また、トレイ１３は、着磁性を有する材料により構成されていることが好ましい。ユニットＵ１～Ｕｎを磁力により一体化することが可能になるからである。なお、着磁性を有する材料の例としては、強磁性体が挙げられ、強磁性体の具体例としてはマルテンサイト系のステンレス鋼が挙げられる。また、トレイ１３は、導電性を有する材料により構成されていることが好ましい。これにより、ユニットＵ１～Ｕｎに含まれる光回折素子１２が静電気により損傷を受けるリスクを低減することが可能になるからである。

【0042】

ユニットＵ１～Ｕｎは、ユニットＵｊ（ｊは１以上ｎ－１以下の自然数）に含まれる少なくとも１つの光回折素子１２と、一段上層のユニットＵｊ＋１に含まれる少なくとも１つの光回折素子１２と、が平面視において重なるように積層されている。本実施形態において平面視とは、各ユニットＵｉの透明基板１１を、透明基板１１の主面における法線方向（図１に示した状態では紙面の上方向又は下方向）から見ることを意味する。

【0043】

また、トレイ１３の外周部には、積層方向と直交する方向に突出した凸部１３ｅが形成されており、凸部１３ｅには、孔１３ｅ１が形成されている。この孔１３ｅ１は、光回折素子１２の光軸調整を行う際に、マニュピュレータの先端に設けられたピンと嵌合する孔である。トレイ１３の外周部にこのような孔１３ｅ１を設けることで、光回折素子１２の光軸調整が容易になる。各ユニットＵｉに含まれるトレイ１３における凸部１３ｅの位置は、光演算装置１を上面視したときに重ならない位置に設けられている。このため、例えば、マニュピュレータは、どのユニットＵｉに含まれるトレイ１３に対してもアクセスすることが可能である。なお、孔１３ｅ１の代わりに、マニュピュレータの先端に設けられたピンと嵌合する凹部を設けても同様の効果が得られる。

【0044】

また、トレイ１３のうち、外周部と凹部１３ａとの間に介在する枠体には、トレイ１３の上面から下面まで貫通する一対の孔１３ｆが形成されている。各トレイ１３に形成された孔１３ｆの数は１つであってもよいが、複数であることが好ましい。本実施形態では、一対の孔１３ｆ、すなわち２個の孔１３ｆを採用している。各トレイ１３に複数の孔１３ｆが形成されていることにより、後述するガイドピン２１ｃが円柱状である場合であっても各トレイ１３が回転することを防ぐことができる。

【0045】

本実施形態において、トレイ１３の外周部及び凹部１３ａは、何れも、長方形である。したがって、上述した枠体の外周部及び内周部は、長方形である。一対の孔１３ｆの各々は、それぞれ、この枠体の一対の短辺（図６においては、ｘ軸正方向側の短辺及びｘ軸負方向側の短辺）の各々に形成されている。ただし、トレイ１３において、一対の孔１３ｆの位置（すなわち、後述するガイドピン２１ｃの位置）は、これに限定されず、枠体のうち貫通孔１３ｃｉ及び細孔群１３ｄｉと重ならない範囲内において適宜さだめることができる。

【0046】

一対の孔１３ｆは、後述するマスクユニットＵｍのトレイ２１に設けられた一対のガイドピン２１ｃと対応する位置に設けられている。各ユニットＵｉの一対の孔１３ｆの各々は、それぞれ、後述するトレイ２１上に各ユニットＵｉを積層するときに、一対のガイドピン２１ｃの各々と嵌合する。一対のガイドピン２１ｃと、各ユニットＵｉにおける一対の孔１３ｆとを利用して各ユニットＵｉを積層することにより、各ユニットＵｉに含まれる光回折素子１２の光軸調整を大まかに実施することができる。したがって、光回折素子１２の光軸調整を行う際に、粗調を実施する工程を省略することができるので、光軸調整が容易になる。

【0047】

なお、孔１３ｆの半径は、ガイドピン２１ｃの半径を僅かに上回るように設計されている。この孔１３ｆの半径とガイドピン２１ｃの半径との差分は、孔１３ｆとガイドピン２１ｃとにおける遊びを生じさせる。この遊びは、各ユニットＵｉにおける光回折素子１２の光軸調整における調整代として機能する。この遊びは、光回折素子１２における光軸調整の調整代に応じて適宜定めることができる。

【0048】

ユニットＵ１～Ｕｎは、ユニットＵｊに含まれる光回折素子１２が一段上層のユニットＵｊ＋１に含まれるトレイ１３に形成された開口１３ｂ内に配置されるよう、ユニットＵ１、ユニットＵ２、…、ユニットＵｎの順に積層されている。ここで、ｊは、１以上ｎ－１以下の自然数である。以下、ユニットＵ１を、「最下層ユニット」とも記載する。また、ユニットＵｎを、「最上層ユニット」とも記載する。

【0049】

凹部１３ａ外におけるトレイ１３の厚みをｔ１とし、透明基板１１の厚みをｓとすると、上述したように、ｓ＜ｔ１が成り立つ。また、凹部１３ａ内におけるトレイ１３の厚みをｔ２とし、透明基板１１の厚みをｓとすると、ｓ＝ｔ１－ｔ２が成り立つ。これは、透明基板１１の上面とトレイ１３の上面とが面一になることを意味する。また、スペーサ１２ａの高さをｈとすると、ｈ＝ｔ２が成り立つ。これは、（１）ユニットＵｊに含まれるトレイ１３の上面が一段上層のユニットＵｊ＋１に含まれるトレイ１３の下面と接触すると共に、（２）ユニットＵｊに含まれるスペーサ１２ａの上面が一段上層のユニットＵｊ＋１に含まれる透明基板１１の下面と接触するように、ユニットＵ１～Ｕｎが積層されることを意味する。なお、本実施形態においては、ｔ１＝４５μｍ、ｔ２＝１５μｍ、ｓ＝３０μｍ、ｈ＝１５μｍ（最上層ユニットＵｎにおけるスペーサ１２ａのみｈ＝５０μｍ）としている。

【0050】

以上の構成によれば、トレイ１３をハンドリングすることで、光回折素子１２を信号光の光路上に並べることができる。すなわち、光回折素子１２を信号光の光路上に並べるために、透明基板１１をハンドリングする必要がない。このため、光回折素子１２を信号光の光路上に並べる際に透明基板１１が破損する可能性を低減することができる。

【0051】

（光演算装置１の付加的構成１）
光演算装置１の付加的構成について、引き続き図１を参照して説明する。

【0052】

光演算装置１は、マスクユニットＵｍと、拡散ユニットＵｄと、を備えている。

【0053】

マスクユニットＵｍは、トレイ２１と、マスク板２２と、を有している。トレイ２１は、金属により構成された板状部材である。トレイ２１に上面には、トレイ２１の厚み方向に窪んだ凹部２１ａが形成されており、凹部２１ａ内には、トレイ２１を厚み方向に貫通する開口２１ｂが形成されている。マスク板２２は、信号光の一部をマスクする機能を有する透明基板である。マスク板２２は、トレイ２１に形成された凹部２１ａに嵌め込まれている。

【0054】

トレイ２１の外周部と凹部２１ａとの間に介在する枠体には、トレイ２１の上面から積層方向の上向きに突出したガイドピン２１ｃが形成されている。ガイドピン２１ｃの数は限定されないが、複数であることが好ましく、本実施形態では２本としている。これらのガイドピン２１ｃは、上述した孔１３ｆと対応する位置に設けられている。本実施形態においては、ガイドピン２１ｃの形状として円柱状を採用している。ただし、ガイドピン２１ｃは、柱状であればよく、底面の形状は、円形状に限定されない。

【0055】

ガイドピン２１ｃにおいて、トレイ２１の上面から突出している部分の長さは、（ｎ－１）×ｔ１を上回り、且つ、ｎ×ｔ１以下であることが好ましい。これにより、最上層に位置するユニットＵｎの孔１３ｆがガイドピン２１ｃに嵌合しつつ、ガイドピン２１ｃが拡散ユニットＵｄに干渉することを防ぐことができる。

【0056】

上述したように、ガイドピン２１ｃの半径は、孔１３ｆの半径を僅かに下回るように設計されている。ガイドピン２１ｃの半径は、トレイ２１における枠体の幅や、ガイドピン２１ｃに求められる強度などに応じて適宜定めることができる。

【0057】

なお、本実施形態において、凹部２１ａ外におけるトレイ２１の厚みを１８００μｍとし、凹部２１ａ内におけるトレイ２１の厚みを６００μｍとしている。また、マスク板２２の厚みを１２００μｍとしている。

【0058】

マスクユニットＵｍには、トレイ１３に形成された細孔群１３ｄ１，１３ｄ２と連通する細孔群１３ｄｍが形成されている。細孔群１３ｄ１，１３ｄ２については、後述する。細孔群１３ｄｍは、細孔群１３ｄ１，１３ｄ２と同様に構成されている。

【0059】

また、マスクユニットＵｍには、トレイ１３に形成された貫通孔１３ｃ１，１３ｃ２と連通する貫通孔１３ｃｍが形成されている。貫通孔１３ｃ１，１３ｃ２については、後述する。貫通孔１３ｃｍは、貫通孔１３ｃ１，１３ｃ２と同様に構成されている。

【0060】

拡散ユニットＵｄは、トレイ３１と、拡散板３２と、電磁石３３と、を有している。トレイ３１は、金属により構成された板状部材である。トレイ３１に上面には、トレイ３１の厚み方向に窪んだ凹部３１ａが形成されており、凹部３１ａ内には、トレイ３１を厚み方向に貫通する開口３１ｂが形成されている。拡散板３２は、信号光を拡散する機能を有する透明基板又は半透明基板である。拡散板３２は、トレイ３１に形成された凹部３１ａに嵌め込まれている。トレイ３１の上面には、電磁石３３が設けられている。ユニットＵ１～Ｕｎのトレイ１３、マスクユニットＵｍのトレイ２１、及び、拡散ユニットＵｄのトレイ３１が着磁性を有する材料で構成されている場合、電磁石３３から発生する磁力によって、これらのトレイを一体化することができる。

【0061】

なお、本実施形態において、凹部３１ａ外におけるトレイ３１の厚みを２０５０μｍとし、凹部３１ａ内におけるトレイ３１の厚みを５０μｍとしている。また、拡散板３２の厚みを２１００μｍとしている。したがって、トレイ３１の上面からは拡散板３２が１００μｍ分突出している。ただし、拡散ユニットＵｄの各部のサイズは、これに限定されず適宜選択することができる。

【0062】

（光演算装置の付加的構成２）
光演算装置１の付加的構成について、図３を参照して説明する。図３は、光演算装置１の断面図である。なお、図３に示されている断面は、光演算装置１のβ断面（図１参照）である。

【0063】

ｎとして、３以上の任意の自然数を採用している場合、ユニットＵｎ，Ｕｎ－１以外の各ユニットＵｋに含まれるトレイ１３には、一段上層のユニットＵｋ＋１に含まれるトレイ１３の下面にて終端される貫通孔１３ｃｋと、一段上層のユニットＵｋ＋１に含まれるトレイ１３に形成された貫通孔１３ｃｋ＋１，１３ｃｋ＋２と連通する貫通孔１３ｃｋ＋１，１３ｃｋ＋２が形成されている。ここで、ｋは、１以上ｎ－２以下の自然数である。また、ユニットＵｎ－１に含まれるトレイ１３には、一段上層のユニットＵｎに含まれるトレイ１３の下面により終端される貫通孔１３ｃｎ－１が形成されている。

【0064】

上記の構成によれば、ユニットＵ１に含まれるトレイ１３に形成された貫通孔１３ｃ１，１３ｃ２の下面側から吸引を行うことにより、ユニットＵ１～Ｕｎを負圧により一体化することができる。図示した例では、ユニットＵ１に含まれるトレイ１３に形成された貫通孔１３ｃ１の下面側から吸引を行うことで、ユニットＵ１とユニットＵ２とを負圧により一体化することができる。また、ユニットＵ１に含まれるトレイ１３に形成された貫通孔１３ｃ２の下面側から吸引を行うことで、ユニットＵ２とユニットＵ３とを負圧により一体化することができる。

【0065】

ｎとして、３以上の任意の自然数を採用している場合、ユニットＵｎ，Ｕｎ－１以外の各ユニットＵｋに含まれるトレイ１３には、一段上層のユニットＵｋ＋１に含まれるトレイ１３に形成された細孔群１３ｄｋ＋１と連通する細孔群１３ｄｋが形成されている。ここで、ｋは、１以上ｎ－２以下の自然数である。また、ユニットＵｎ－１に含まれるトレイ１３には、一段上層のユニットＵｎに含まれるトレイ１３の下面により終端される細孔群１３ｄｎ－１が形成されている。図３に示した１において、細孔群１３ｄ１，１３ｄ２は、上述した貫通孔１３ｃ１，１３ｃ２よりも直径が小さく且つ各トレイ１３を貫通する複数の細孔からなる。このように構成された細孔群１３ｄ１，１３ｄ２は、直径が大きな貫通孔１３ｃ１，１３ｃ２と比較して、気体の圧力を低下させる機能と、開口の有効面積を減らす機能と、を併せ持つため、前記吸着力を弱めるために好適である。したがって、細孔群１３ｄ１，１３ｄ２を用いてユニットＵ１～Ｕｎを弱く一体化した状態で、各ユニットＵｉを積層方向と直交する方向に並進させることができる。すなわち、細孔群１３ｄ１，１３ｄ２を用いてユニットＵ１～Ｕｎを弱く一体化した状態で、ユニットＵ１～Ｕｎに含まれる光回折素子１２の光軸調整を行うことができる。また、細孔群１３ｄ１，１３ｄ２が形成された領域のうち細孔が設けられていない部分が、ユニットＵｎのうち細孔群１３ｄ１，１３ｄ２を終端する領域を支持するため、ユニットＵｎのうち細孔群を終端する領域が陰圧により変形するのを防ぐことができる。本実施形態においては、細孔群１３ｄ１，１３ｄ２として、パンチングメタル又はパンチングメッシュと呼ばれる構造を用いている。なお、細孔群１３ｄ１，１３ｄ２を構成する複数の細孔の各々は、周期的に設けられていてもよいし、ランダムに設けられていてもよい。また、各細孔の直径は、所望の気体の圧力に応じて適宜定めることができる。また、各細孔の形状も適宜定めることができる。また、各細孔を周期的に設ける場合には、その周期構造及び当該周期構造におけるピッチも適宜定めることができる。

【0066】

上記の構成によれば、ユニットＵ１に含まれるトレイ１３に形成された細孔群１３ｄ１の下面側から吸引を行うことにより、ユニットＵ１～Ｕｎを負圧により一体化することができる。図示した例では、ユニットＵ１に含まれるトレイ１３に形成された細孔群１３ｄ１の下面側から吸引を行うことで、ユニットＵ１～Ｕ３を負圧により一体化することができる。

【0067】

なお、図１～図３に示した光演算装置１は、ｎ＝３を採用しており、且つ、ユニットＵ１～Ｕ３の全てを負圧により一体化することができるように構成されている。換言すれば、図３に示した光演算装置１は、ｎ及びｎ’として、ｎ＝ｎ’＝３を採用しており、ユニットＵｋ’（ｋ’は１以上ｎ’－２以下の自然数）に含まれる前記トレイには、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される貫通孔と、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイに形成された貫通孔と連通する貫通孔と、が形成されており、ユニットＵｎ’－１に含まれる前記トレイには、ユニットＵｎ’に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される貫通孔が形成されている、光演算装置の一例である。また、図３に示した光演算装置１は、ユニットＵｋ’に含まれる前記トレイには、ユニットＵｋ’＋１に含まれる前記トレイに形成された細孔群と連通する細孔群が形成されており、ユニットＵｎ’－１に含まれる前記トレイには、ユニットＵｎ’に含まれる前記トレイの前記一方の主面と反対側の主面により終端される細孔群が形成されている、光演算装置の一例である。

【0068】

ただし、本発明の一態様においては、図２に示した光演算装置１の構成に加えて、（１）ユニットＵ３に含まれるトレイの前記一方の主面側（図２に示した状態においては上側）に積層された１個又は複数個のユニット（例えばユニットＵ３と同様に構成されたユニット）を更に備えていてもよいし、（２）ユニットＵ１に含まれるトレイの前記一方の主面と反対側の主面側（図２に示した状態においては下側）に積層された１個又は複数個のユニット（例えばユニットＵ３と同様に構成されたユニット）を更に備えていてもよいし、（３）ユニットＵ３の上側に積層された１個又は複数個のユニットと、ユニットＵ１の下側に積層された１個又は複数個のユニットと、を更に備えていてもよい。この場合、負圧により一体化することができるユニットは、ユニットＵ１～ＵｎのうちユニットＵ１’～Ｕｎ’のみである。ユニットＵ１’～Ｕｎ’は、図５を参照して後述するように、負圧により一体化されたあとに電磁石３３から発生する磁力によって一体化した状態で、例えば接着剤などの固定手段を用いて固定することができる。そのうえで、ユニットＵ１’～Ｕｎ’とは異なる１又は複数のユニットを、ユニットＵ１’～Ｕｎ’の上側及び下側の少なくとも何れかに積層することによって、ｎがｎ’を上回った状態の光演算装置１が得られる。なお、接着剤などの固定手段を用いてユニットＵ１’～Ｕｎ’を固定する工程は、負圧により一体化された状態で実施することもできる。この場合、磁力によって一体化する工程を省略することができる。

【0069】

上述した固定手段として接着剤を利用する場合、接着剤は、硬化反応を開始するタイミングを任意に選択可能なものであることが好ましい。このような接着剤の一例としては、紫外線硬化樹脂を用いた接着剤、及び、熱硬化型樹脂を用いた接着剤が挙げられる。本実施形態では、紫外線硬化樹脂を用いる。これらの接着剤においては、紫外線照射又は加熱を実施することにより樹脂の硬化反応が開始される。したがって、各ユニットＵｉを積層するときに、隣接するユニットＵｊ’（ｊ’は１以上ｎ’－１以下の自然数）と、ユニットＵｊ’＋１との間に位置する開口１３ｂに適量の接着剤を塗布しておき、接着剤が未硬化の状態において光回折素子１２の光軸調整を行い、その後に接着剤を任意のタイミングで硬化させることができる。なお、接着剤を用いて一体化するユニットは、ユニットＵ１’～Ｕｎ’に限定されず、ユニットＵ１～Ｕｎの全ユニットであってもよいし、ユニットＵ１～Ｕｎの全ユニット及び拡散ユニットＵｄであってもよい。

【0070】

また、ユニットＵ１～Ｕ３の上側及び下側の少なくとも何れかに積層された複数個のユニットは、ユニットＵ１～Ｕ３のように負圧により一体化することができるユニットであってもよい。すなわち、本発明の範疇には、図２に示したような光演算装置１を複数個備え、それらの光演算装置１を積層することによって得られる光演算装置も含まれる。ここで、各光演算装置１は、例えば接着剤などの固定手段を用いて固定されていればよい。ｎがｎ’を上回った状態の光演算装置１は、このようにしても得られる。

【0071】

なお、細孔群１３ｄ１～１３ｄ２を用いてユニットＵ１～Ｕｎを一体化する際のユニット間の吸着力は、貫通孔１３ｃ１～１３ｃ２を用いてユニットＵ１～Ｕｎを一体化する際のユニット間の吸着力よりも弱い。したがって、細孔群１３ｄ１～１３ｄ２を用いてユニットＵ１～Ｕｎを一体化した状態で、各ユニットＵｉを積層方向と直交する方向に並進させることができる。すなわち、細孔群１３ｄ１～１３ｄ２を用いてユニットＵ１～Ｕｎを一体化した状態で、ユニットＵ１～Ｕｎに含まれる光回折素子１２の光軸調整を行うことができる。

【0072】

なお、ｎとして２以上を採用しており、積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎが連続して積層されたユニットＵ１’，Ｕ２’を含んでいる場合、ユニットＵ１’に含まれるトレイ１３には、一段上段のユニットＵ２’に含まれるトレイ１３の下面により終端される貫通孔１３ｃ１が形成されている。

【0073】

上記の構成によれば、ユニットＵ１’に含まれるトレイ１３に形成された貫通孔１３ｃ１の下面側から吸引を行うことにより、ユニットＵ１，Ｕ２を負圧により一体化することができる。

【0074】

また、ｎとして２以上を採用しており、積層されたｎ個のユニットＵ１～Ｕｎが連続して積層されたユニットＵ１’，Ｕ２’を含んでいる場合、ユニットＵ１’に含まれるトレイ１３には、一段上層のユニットＵ２’に含まれるトレイ１３の下面により終端される細孔群１３ｄ２が形成されている。

【0075】

上記の構成によれば、ユニットＵ１’に含まれるトレイ１３に形成された細孔群１３ｄ１の下面側から吸引を行うことにより、ユニットＵ１’，Ｕ２’を負圧により一体化することができる。

【0076】

なお、上述したように、ユニットＵ１’，Ｕ２’は、例えば接着剤などの固定手段を用いて、一体化した状態で固定することができる。一体化されたユニットＵ１’，Ｕ２’の上側及び下側の少なくとも何れかには、ユニットＵ１’，Ｕ２’とは異なる１又は複数のユニット、又は、別に製造された光演算装置１が積層されていてもよい。

【0077】

（光回折素子の構造）
光回折素子１２の構造について、図４を参照して説明する。図４は、光演算装置１が備えている各ユニットＵｉが備えている光回折素子１２の一例の斜視図である。

【0078】

図４に示すように、光回折素子１２は、平面状の光回折素子であり、厚み又は屈折率が個別に且つ互いに独立に設定された複数のマイクロセルにより構成されている。本実施形態では、各マイクロセルにおいて、厚みを個別に且つ互いに独立に設定している。

【0079】

ここで、マイクロセルとは、例えば、セルサイズが１０μｍ未満のセルのことを指す。また、セルサイズとは、セルの面積の平方根のことを指す。例えば、マイクロセルの平面視形状が正方形である場合、セルサイズとは、セルの一辺の長さである。セルサイズの下限は、特に限定されないが、例えば１ｎｍである。また、光回折素子１２の厚み（すなわち、各マイクロセルの厚みのうち最大の厚み）は、特に限定されないが、典型的には数μｍである。

【0080】

上述した複数のマイクロセルは、透明基板１１の有効領域内に形成されている。本実施形態において、透明基板１１の有効領域は、一辺１５０μｍの正方形であり、マトリックス状に配置された２００×２００個のマイクロセルにより構成されている。各マイクロセルは、厚さ１００μｍのベース（図４には不図示）上に形成された、１辺７５０ｎｍの底辺を有するピラーにより構成されている。なお、各マイクロセルにおける１辺のサイズ（本実施形態では７５０ｎｍ）は、信号光の波長（本実施形態では１５５０ｎｍ）のおよそ半分であることが好ましい。各ピラーの高さは、例えば、０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍ、…、１１００ｎｍ、１２００ｎｍ（１００ｎｍステップ１３段階）の何れかであり、そのピラーにより構成されるマイクロセルの屈折率が所期の屈折率になるように決められている。

【0081】

なお、本実施形態において、光回折素子１２におけるピラーのサイズは７５０ｎｍであるが、これに限定されない。すなわち、光回折素子１２のピラーのサイズは、１０μｍ未満であってもよい。また、光回折素子１２のセル数及び有効領域サイズも任意である。

【0082】

（トレイの製造方法）
上述したトレイ１３の製造方法について、以下に説明する。本実施形態では、成膜工程と、エッチング工程とを用いて、トレイ１３を製造する。

【0083】

成膜工程では、電界メッキ法の一例である電界ニッケルメッキ法を用いて、基材上に開口１３ｂが設けられたトレイ１３の形状のＳＵＳ４３０製の金属膜であって、厚みが４５μｍである金属膜を成膜する工程である。開口１３ｂが設けられたトレイ１３の形状は、基材上にマスクを設けておくことによって実現できる。

【0084】

エッチング工程では、ウェットエッチング法あるいはケミカルエッチング法と呼ばれる方法を用いて、凹部１３ａに対応する領域をエッチングする工程である。本実施形態では、凹部１３ａに対応する領域を３０μｍに亘ってエッチングする。

【0085】

成膜工程とエッチング工程とを組み合わせることにより、容易に所望の形状を有するトレイ１３を製造することができる。

【0086】

ただし、トレイ１３の製造方法は、これに限定されない。例えば、トレイ１３は、２種類のマスクパターンを用いることにより、電界メッキ法の一例である電界ニッケルメッキ法のみを用いて製造することもできる。また、トレイ１３は、厚みがｔ２である部分（開口１３ｂを取り囲む部分）と、厚みがｓである部分（凹部１３ａを取り囲む部分）とを別個に製造しておき、２つの部分を接合することにより製造することもできる。２つの部分を接合する方法としては、拡散接合や接着などが挙げられる。

【0087】

なお、各ユニットＵｉに含まれるトレイ１３において、上面及び下面のうち、一方は平滑に仕上げられており、他方には微細な凹凸が形成されていることが好ましい。トレイ１３の上面及び下面の両方を平滑に仕上げた場合、下側に位置するユニットＵｉ－１の上面と、上側に位置するユニットＵｉの下面とが吸着あるいは接合する場合がある。この場合、ユニットＵｉ－１に対するユニットＵｉの位置を調整することが困難又はできなくなってしまう。トレイ１３の上面及び下面のうち、一方を平滑に仕上げておき、他方に微細な凹凸を形成しておくことにより、厚み方向の精度を出しつつ、下側に位置するユニットＵｉ－１の上面と、上側に位置するユニットＵｉの下面とにおいて生じ得る貼りつきを防止できる。

【0088】

（光演算装置の製造方法）
光演算装置１の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は、光演算装置１の製造方法Ｍ１のフローチャートである。なお、本実施形態では、各透明基板１１の主面上に光回折素子１２及びスペーサ１２ａが形成されたものが既に製造されているものとして説明する。

【0089】

図５に示すように、製造方法Ｍ１は、シール工程Ｓ１１と、設置工程Ｓ１２と、弱吸着工程Ｓ１３と、調整工程Ｓ１４と、強吸着工程Ｓ１５と、着磁固定工程Ｓ１６と、取り外し工程Ｓ１７と、硬化工程Ｓ１８と、を含んでいる。

【0090】

シール工程Ｓ１１は、透明基板１１と、凹部１３ａとの隙間に液体を滴下することにより、透明基板１１の下面とトレイ１３の上面（凹部１３ａの底面）とを密着させることにより、ユニットＵｎ（本実施形態では、ｎは、３）を製造する工程である。本実施形態では、図１に図示されているユニットＵｉ（本実施形態では、ｉは、１、２、３）を製造する。本実施形態では、シール工程Ｓ１１で用いる液体として、グリセリンを含有した水を用いる。ただし、液体は、これに限定されず、水であってもよいし、グリセリンであってもよい。

【0091】

設置工程Ｓ１２は、ユニットＵ１～Ｕ３及び拡散ユニットＵｄを、図１に示した順番で、マスクユニットＵｍの上に載置する工程である。設置工程Ｓ１２においては、ユニットＵｊ（ｊは１以上ｎ－１以下の自然数）の一段上層にユニットＵｊ＋１を載置するときに、ガイドピン２１ｃをユニットＵｊ＋１の孔１３ｆと嵌合させる。また、設置工程Ｓ１２においては、ユニットＵｊの一段上層にユニットＵｊ＋１を載置するときに、ユニットＵｊ＋１の開口１３ｂの外縁近傍の領域に適量の接着剤（本実施形態においては、紫外線硬化樹脂）を塗布する。また、ユニットＵｊの一段上層に拡散ユニットＵｄを載置するときに、ユニットＵｊの上面に適量の接着剤（本実施形態においては、紫外線硬化樹脂）を塗布する。接着剤の分量及び塗布する領域は、ユニットＵｊの一段上層にユニットＵｊ＋１を載置したあとの状態において、開口１３ｂの外縁近傍の領域においてユニットＵｊ及びユニットＵｊ＋１に接触し、開口１３ｂの中央に設けられているスペーサ１２ａには接触しないように定めることが好ましい。

【0092】

弱吸着工程Ｓ１３は、マスクユニットＵｍに形成された細孔群１３ｄｍの下面側から吸引を行う工程である。細孔群１３ｄｍの吸引は、真空ポンプあるいは減圧ポンプを用いて行われる。弱吸着工程Ｓ１３を実施することにより、ユニットＵ１のトレイ１３に形成された細孔群１３ｄ１と、ユニットＵ２のトレイ１３に形成された細孔群１３ｄ２と、が吸引されるので、各ユニットＵｉは、マスクユニットＵｍ上において弱く固定される。製造方法Ｍ１において、弱吸着工程Ｓ１３は、取り外し工程Ｓ１７を実施するまで続けられる。

【0093】

製造方法Ｍ１においては、ｉ＝１からスタートして、ｉ≦３である限り、各ユニットＵｉについて調整工程Ｓ１４、及び、強吸着工程Ｓ１５を繰り返し実施する。

【0094】

調整工程Ｓ１４は、マニュピュレータを用いてトレイ１３の位置及び向きを調整することにより、光回折素子１２の光軸調整を行う工程である。本実施形態では、マスクユニットＵｍの下方より、開口２１ｂを貫通するように信号光を照射しておき、拡散ユニットＵｄの上方に設置したカメラを用いて、拡散板３２に投影される信号光をモニターする。調整工程Ｓ１４では、拡散板３２に投影される信号光のパターンに応じて、光回折素子１２の光軸調整を行う。調整工程Ｓ１４を実施することにより、光軸調整を実施するユニット（例えばユニットＵｊ＋１）に含まれる複数の光回折素子１２の何れかの光回折素子１２を、一段下層のユニット（例えばユニットＵｊ）に含まれる複数の光回折素子１２の何れかの光回折素子１２と、が平面視において重なる。

【0095】

強吸着工程Ｓ１５は、マスクユニットＵｍに形成された貫通孔１３ｃｍの下面側から吸引することによって、所望のユニットＵｉをその下段に位置するマスクユニットＵｍ又はユニットＵｉ－１に強く固定する工程である。強吸着工程Ｓ１５においては、マスクユニットＵｍに形成された貫通孔１３ｃｍのうち、何れかの貫通孔１３ｃｍを選択することにより、固定するユニットＵｉを選択することができる。細孔群１３ｄｍの吸引は、真空ポンプあるいは真空発生器を用いて行われる。製造方法Ｍ１において、各ユニットＵｉに対して実行された強吸着工程Ｓ１５は、取り外し工程Ｓ１７を実施するまで続けられる。すなわち、製造方法Ｍ１において、１度強く固定されたユニットＵｉは、取り外し工程Ｓ１７を実施するまで強く固定され続ける。

【0096】

着磁固定工程Ｓ１６は、拡散ユニットＵｄの電磁石３３をオンにすることにより、各ユニットＵｉのトレイ１３を着磁させ、全ユニットＵ１～Ｕ３を一体化する工程である。

【0097】

取り外し工程Ｓ１７は、マスクユニットＵｍに形成された貫通孔１３ｃｍ及び細孔群１３ｄｍの吸引を停止する工程である。取り外し工程Ｓ１７を実施することにより、ユニットＵ１～Ｕ３をマスクユニットＵｍから取り外すことができる。なお、着磁固定工程Ｓ１６においてオンにした電磁石３３は、引き続きオンのままである。したがって、各ユニットＵｉの光回折素子１２の光軸は、調整工程Ｓ１４において調整された状態を保つことができる。

【0098】

硬化工程Ｓ１８は、取り外し工程Ｓ１７を実施したあとに、電磁石３３の磁力により一体化された全ユニットＵ１～Ｕ３及び拡散ユニットＵｄに紫外線を照射することによって、接着剤を構成する紫外線硬化樹脂を硬化させる工程である。硬化工程Ｓ１８を実施することにより、硬化した接着剤により全ユニットＵ１～Ｕ３及び拡散ユニットＵｄを一体化することができる。したがって、全ユニットＵ１～Ｕ３及び拡散ユニットＵｄは、電磁石３３をオフにしても一体化されたままの状態に保つ。

【0099】

また、製造方法Ｍ１に含まれる調整工程Ｓ１４、強吸着工程Ｓ１５、着磁固定工程Ｓ１６、取り外し工程Ｓ１７、及び硬化工程Ｓ１８は、上述した硬化工程Ｓ１８において一体化されたユニットＵ１～Ｕ３に対して、別のユニットを積層したうえで一体化する場合にも用いることができる。

【0100】

以上のように、製造方法Ｍ１を実施することにより、各ユニットＵｉの光回折素子１２の光軸が調整された光演算装置１を得ることができる。

【0101】

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

【符号の説明】

【0102】

１ 光演算装置
１１ 透明基板
１２ 光回折素子
１２ａ スペーサ
１３ トレイ
１３ａ 凹部
１３ｂ 開口
１３ｃｍ，１３ｃ１，１３ｃ２ 貫通孔
１３ｄｍ，１３ｄ１，１３ｄ２ 細孔群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】