光运算装置、以及光运算装置的制造方法与流程

1.本发明涉及一种光运算装置，其包含多个平面状光衍射元件。另外，涉及这种光运算装置的制造方法。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种技术：在输入光的光路上排列配置透镜、滤光镜等多个光学元件，并使这些光学元件依次对输入光产生作用。现有技术文献专利文献
3.专利文献1：国际公开第2013/027340号公报


技术实现要素：

(一)要解决的技术问题
4.在排列配置多个平面状光衍射元件并使这些平面状光衍射元件依次对输入光产生作用的光运算装置中，将该多个平面状光衍射元件的相对位置关系保持为期望的关系很重要。原因在于，如果平面状光衍射元件的相对位置关系偏离期望的关系，则难以对输入光产生期望的作用。
5.作为一例，已知一种平面状光衍射元件，其设计为，具有折射率单独设定的多个微单元，使透过各微单元的光相互干涉，从而能够省空间且低功耗地以光学方式执行预定的运算。在由这种平面状光衍射元件构成的光运算装置中，即使平面状光衍射元件的相对位置关系的偏移为nm级，也有可能难以执行期望的光运算。
6.本发明一方式针对上述问题而完成，其实现一种光运算装置，其容易将平面状光衍射元件的相对位置关系保持为期望的关系。(二)技术方案
7.本发明一方式的光运算装置具备：光衍射元件组，其包含由光固化树脂构成的多个平面状光衍射元件；以及筒体，其容纳所述光衍射元件组，在该筒体的内侧面固定有构成所述光衍射元件组的各平面状光衍射元件的外缘的至少一部分。
8.本发明一方式的光运算装置的制造方法是所述一方式的光运算装置的制造方法，包含在所述筒体的内部对所述光衍射元件组一体造型的造型工序。(三)有益效果
9.根据本发明一方式，能够实现一种光运算装置，其容易将平面状光衍射元件的相对位置关系保持为期望的关系。
附图说明
10.图1是表示本发明实施方式1的光运算装置的结构的立体图。图2是表示图1的光运算装置所具备的平面状光衍射元件的具体例的立体图。
图3是表示图1的光运算装置所具备的光衍射元件组的变形方式的立体图。图4是示意表示图1的多层光衍射元件1的第一制造方法的图。图5是示意表示图1的多层光衍射元件1的第二制造方法的图。图6是表示本发明实施方式2的光运算装置的结构的剖视图。
具体实施方式
11.(实施方式1)参照图1对本发明一实施方式的光运算装置1的结构进行说明。图1是表示光运算装置1的结构的立体图。
12.光运算装置1具备：光衍射元件组11、筒体12以及栓13a、13b。
13.光衍射元件组11是由光固化树脂构成的n个平面状光衍射元件11a1～11an的集合。虽然在图1中例示了由6个平面状光衍射元件11a1～11a6构成的光衍射元件组，但是平面状光衍射元件11a1～11an的个数n不限于6个，只要是2以上的任意自然数即可。
14.在本实施方式中，各平面状光衍射元件11ai(i是1以上n以下的自然数)的形状是圆板状(高度较低的圆柱状)，平面状光衍射元件11a1～11an排列为，使得各平面状光衍射元件11ai的中心轴一致、并且各平面状光衍射元件11aj(j是1以上n－1以下的自然数)的上表面与相邻的平面状光衍射元件11j 1的下表面对置。
15.此外，在本实施方式中设计为，各平面状光衍射元件11ai在有效区域内具有折射率单独设定的多个微单元，使透过各微单元的光(假设主要是可见光)相互干涉，从而执行预定的光运算。在排列有这样的平面状光衍射元件11a1～11an并依次执行n次光运算的情况下，将平面状光衍射元件11a1～11an的相对位置关系保持为期望的关系很重要。此外，在本说明书中，“微单元”是指尺寸为微米级以下、即不足10μm的单元。微单元尺寸的下限没有特别限定，例如是1nm。
16.另外，在本实施方式中，光衍射元件组11具有由光固化树脂构成的n－1组的柱体11b1～11bn－1。各柱体11bj是用于在有效区域外将相邻的平面状光衍射元件11aj、11aj 1相互连结的结构。由此，容易将平面状光衍射元件11a1～11an的排列方向的相对位置关系保持为期望的关系。
17.筒体12是用于容纳光衍射元件组11的部件。构成光衍射元件组11的各平面状光衍射元件的外缘的至少一部分固定于筒体12的内侧面。由此，容易将平面状光衍射元件11a～11an的方向的相对位置关系保持为期望的关系。筒体12的上端由栓13a封闭，筒体12的下端由栓13b封闭。栓13a由使从光衍射元件组11输出的光透过的透明材料构成。为了将栓13a对从光衍射元件组11输出的光的光学影响抑制为较小，优选栓13a的上表面及下表面平坦且与平面状光衍射元件11a1的下表面平行。另外，栓13b由使向光衍射元件组11输入的光透过的透明材料构成。为了将栓13b对向光衍射元件组11输入的光的光学影响抑制为较小，优选栓13b的上表面及下表面平坦且与平面状光衍射元件11a5的上表面平行。
18.在本实施方式中，筒体12的形状是圆筒状。筒体12的内径与各平面状光衍射元件11ai的外径一致，能够将各平面状光衍射元件11ai的外缘整体固定于筒体12的内侧面。由此，即使在产生了光衍射元件组11的热膨胀的情况下，也会由于应力均匀地作用于各平面状光衍射元件11ai的外缘整体，从而能够降低发生如下问题的可能性，即：在各平面状光衍
射元件11ai产生不希望发生的变形；平面状光衍射元件11a～11n的相对位置关系发生变化。
19.此外，优选筒体12由与光衍射元件组11相比杨氏弹性模量较大的材料构成。由此，与光衍射元件组11未容纳于筒体12而裸露存在的情况相比，能够实现一种光运算装置1，其当外力作用时不易发生平面状光衍射元件11a1～11an的相对位置关系的变化。
20.另外，优选筒体12由与光衍射元件组11相比热膨胀率较小的材料构成。由此，与光衍射元件组11未容纳于筒体12而裸露存在的情况相比，能够实现一种光运算装置1，其当温度变化时不易发生平面状光衍射元件11a1～11an的相对位置关系的变化。
21.另外，优选筒体12由使如下光透过的材料构成，该光是用于使构成光衍射元件组11的光固化树脂固化的光(例如当光固化树脂是紫外线固化树脂时为紫外线)。因为，这样即使利用来自侧方的光照射也能够在筒体12的内部形成光衍射元件组11。此外，作为杨氏弹性模量比固化树脂大、热膨胀率比光固化树脂小且使光固化树脂固化的光可透过的材料，例如可举出石英玻璃。
22.另外，优选在筒体12的内部填充有油。由此，(1)能够使异物(包括水分)不易侵入筒体12的内部；(2)能够抑制平面状光衍射元件11a1～11an的振动；(3)能够抑制各平面状光衍射元件11ai的老化(例如氧化)。另外，当该油的折射率比1大且比平面状光衍射元件11ai的折射率小时，(4)还能够减小有可能在空气与各平面状光衍射元件11ai的界面发生的反射。油的种类没有特别限定，但硅酮类或者石腊类的油在稳定性和获得性方面优异。油可以采用丙烯酸类、环氧树脂类、乙烯基类、橡胶类、聚氨酯类、甲基丙烯酸类、尼龙类、双酚类、二醇类、聚酰亚胺类、氟化丙烯酸类、氟化环氧树脂类、或者这些高分子材料的组合。此外，不是必须进行油的填充。即使取代油而填充具有与油相同程度的折射率的液体或者固体也能够获得与填充油时同样的效果。作为取代油而填充的固体的例子，例如可举出折射率与构成光衍射元件组11的光固化树脂不同的光固化树脂等。此外，为了使透过平面状光衍射元件11ai的各单元的光根据该单元的高度而适度地折射，优选平面状光衍射元件11ai的材料的折射率、与筒体12内部所填充的液体或固体的折射率的差为0.5以上1.5以下。另外，也可以取代油而封入氧气或氮气等气体。此外，当仅以空气充满筒体12内部时，可以省略栓13a、13b。
23.(平面状光衍射元件的具体例)参照图2对光运算装置1所具备的平面状光衍射元件11ai的具体例进行说明。图2是表示本具体例的平面状光衍射元件11ai的有效区域的立体图。
24.本具体例的平面状光衍射元件11ai的有效区域是一边为1.0mm的正方形，且由配置为矩阵状的100
×
100个微单元构成。各微单元由在厚度为100μm的基体上形成且具有1边为1μm的底边的柱构成。各柱的高度是0nm、100nm、200nm、
…
、110nm、1200nm(100nm级差的13个阶段)中的任一，将由该柱构成的微单元的折射率确定为期望的折射率。
25.此外，关于平面状光衍射元件11ai的单元尺寸，虽然在本具体例中是1μm，但是不限于此。即，平面状光衍射元件11ai的单元尺寸只要小于10μm即可。另外，平面状光衍射元件11ai的单元数量以及有效区域尺寸也是任意的。
26.(光衍射元件组的变形例)在本实施方式中，如图3的(a)所示，作为用于将彼此相邻的平面状光衍射元件
11aj、11aj 1相互连结的结构，采用了配置于有效区域外的多个圆柱状的柱体11bi，但是本发明不限于此。
27.例如，也可以如图3的(b)所示那样，作为用于将彼此相邻的平面状光衍射元件11aj、11aj 1相互连结的结构，采用将有效区域包围的单一的圆筒状的柱体11ci。由此，能够更可靠地保持彼此相邻的平面状光衍射元件11aj、11aj 1的相对位置关系。另外，在这种情况下，优选在各柱体11ci设置开口11di。由此，当对光衍射元件组11造型时，能够将柱体11ci内部残留的紫外线固化树脂排出，并能够向柱体11ci内部注入清洗液、显影液或者使清洗液、显影液从柱体11ci的内部排出。
28.(光运算装置的第一制造方法)参照图4对光运算装置1的第一制造方法s1进行说明。图4是示意表示光运算装置1的第一制造方法s1的图。此外，在光运算装置1的第一制造方法s1中，使用设置有圆板部21的提升棒2，所述圆板部21的外径与筒体12的内径相同或大致相同。另外设定为，光衍射元件组11由紫外线固化树脂构成。
29.首先，实施准备工序s11。在准备工序s11中，将提升棒2以使圆板部21朝下的方式从上方插入筒体12内部，之后将筒体12的下端浸入小型池子3所盛的未固化状态的紫外线固化树脂中，所述小型池子3由使紫外线透过的材料构成。
30.接着，实施光衍射元件造型工序s12及柱体造型工序s13(权利要求书中的“造型工序”的一例)。在光衍射元件造型工序s12中，一边慢慢提拉提升棒2，一边从筒体12下方向筒体12内部的紫外线固化树脂照射紫外线，从而对平面状光衍射元件11a1造型。在柱体造型工序s3中，一边慢慢提拉提升棒2，一边从筒体12下方向筒体12内部的紫外线固化树脂照射紫外线，从而对柱体11b1造型。此外，对于光衍射元件造型工序s12及柱体造型工序s13中的紫外线照射而言，可以是以sla(stereo lithography：立体光刻)方式进行，也可以是以dlp(digital light processing：数字光处理)方式进行。
31.接着，重复执行光衍射元件造型工序s12及柱体造型工序s13，对由平面状光衍射元件11a2～11an、以及柱体11b2～11bn－1构成的光衍射元件组11一体造型。此外，在完成了平面状光衍射元件11a1～11an、以及柱体11b1～11bn－1的造型之后，可以从筒体12的侧方照射紫外线来实施固定工序，将各平面状光衍射元件11ai的外缘固定于筒体12的内侧面。
32.接着，使圆板部21从平面状光衍射元件11a1分离并将提升棒2从筒体12拔出，使在内部形成有光衍射元件组11的筒体12从池子3提升。并且，实施显影/清洗工序s14(权利要求书中的“排出工序”的一例)。在显影/清洗工序s14中，向筒体12内部注入显影液进行显影处理，并且向筒体12内部注入清洗液进行清洗处理。通过该显影处理和/或清洗处理，能够使在相邻的平面状光衍射元件11aj、11aj 1之间残留的未固化的紫外线固化树脂经由上述的贯通孔排出。此外，当采用无需显影的紫外线固化树脂时，可以省略显影处理。
33.最后，实施油填充工序s15。在油填充工序s15中，向筒体12内部填充油，并利用栓13a及13b来封闭筒体12的上端及下端。由此，完成了光运算装置1。
34.此外，优选在各平面状光衍射元件11ai的有效区域外设置有贯通孔。由此，容易使在相邻的平面状光衍射元件11aj、11aj 1之间残留的未固化的紫外线固化树脂排出，并容易进行显影液或清洗液的注入及排出。
35.如上所述，第一制造方法s1是光运算装置1的制造方法，其使筒体12的下端浸入未固化状态的光固化树脂中，并一边将光衍射元件组11的完成固化的部分向上方提拉一边从下方照射光，从而在筒体12内部依次对光衍射元件组11造型。因此，根据第一制造方法s1，能够在筒体12内部对平面状光衍射元件11a1～11an的相对位置关系为期望关系的光衍射元件组11一体造型。另外，根据第一制造方法s1，使用紫外线对光衍射元件组11造型，因此与使用电子射线对光衍射元件组11造型的情况相比，能够缩短造型所需的时间。另外，根据以上的制造方法s1，不需要废弃未固化的紫外线固化树脂，因此能够抑制原料成本。
36.另外，根据第一制造方法s1，对于各平面状光衍射元件11ai而言，基体和微单元使用相同的光固化树脂形成。因此，与微单元采用与基体不同的材料形成的情况相比，增加了微单元与基体之间的结合强度。例如，当在玻璃制的基体上形成了光固化树脂的微单元时，则在对未固化的光固化树脂进行清洗时等情况下，微单元有可能从基体剥离。与此相比而言，在两者采用相同材料一体形成的本实施方式中，微单元与基体的结合力较强，能够获得微单元更不易从基体剥离的效果。
37.如果从基体剥离的微单元增多，则会由于衍射的光的光路长度发生变化、或者衍射角度发生变化等而导致光的性质发生变化，降低运算精度。但是，在通过本实施方式的制造方法制造的光运算装置1中，微单元不易从基体剥离，因此能够进一步降低发生上述问题的可能性。
38.(光运算装置的第二制造方法)参照图5对光运算装置1的第二制造方法s2进行说明。图5是示意表示光运算装置1的第二制造方法s2的图。此外，在光运算装置1的第二制造方法s2中，以不使用池子3的方式来制造光运算装置1。
39.首先，实施准备工序s21。在准备工序s21中，利用栓13a封闭筒体12的下端，将提升棒2以使圆板部21朝下的方式从上方插入筒体12内部，之后向筒体12内部注入紫外线固化树脂。注入的紫外线固化树脂通过上下贯通圆板部21的未图示的贯通孔而也进入圆板部21下侧。
40.接着，实施光衍射元件造型工序s22及柱体造型工序s23。在光衍射元件造型工序s22中，一边慢慢提拉提升棒2，一边从筒体12下方向筒体12内部的紫外线固化树脂照射紫外线，从而对平面状光衍射元件11a1造型。在柱体造型工序s23中，一边慢慢提拉提升棒2，一边从筒体12下方向筒体12内部的紫外线固化树脂照射紫外线，从而对柱体11b1造型。此外，对于光衍射元件造型工序s22及柱体造型工序s23中的紫外线照射而言，可以是以sla(stereo lithography：立体光刻)方式进行，也可以是以dlp(digital light processing：数字光处理)方式进行。
41.接着，重复执行光衍射元件造型工序s22及柱体造型工序s23，对平面状光衍射元件11a2～11an、以及柱体11b2～11cn－1造型。此外，在完成了平面状光衍射元件11a1～11an、以及柱体11b1～11bn－1的造型之后，可以从筒体12的侧方照射紫外线，从而使各平面状光衍射元件11ai的外缘固定于筒体12的内侧面。
42.接着，使圆板部21从平面状光衍射元件11a1分离并将提升棒2从筒体12拔出，将在筒体12内部残留的紫外线固化树脂排出。并且，实施显影/清洗工序s24。在显影/清洗工序s14中，向筒体12内部注入显影液进行显影处理，并且向筒体12内部注入清洗液进行清洗处
理。此外，当采用无需显影的紫外线固化树脂时，可以省略显影处理。
43.最后，实施油填充工序s25。在油填充工序s25中，向筒体12内部填充油，并利用栓13b封闭筒体12的上端。由此，完成了光运算装置1。
44.根据第二制造方法s2，能够利用与第一制造方法s1相比较少的紫外线固化树脂来制造光运算装置1。因此，根据第二制造方法s2，与第一制造方法s1相比，能够进一步抑制原料成本。
45.另外，在本制造方法中，也是基体和微单元由相同材料一体形成，因此能够获得微单元更不易从基体剥离的效果。
46.(实施方式2)接着，参照附图对本发明实施方式2的光运算装置1a进行说明。此外，针对与实施方式1的光运算装置1相同的要素，标注相同的附图标记，并省略详细说明。向光运算装置1a入射的光是红外线(尤其是近红外线)。首先说明入射光采用红外线的理由。
47.入射至光运算装置1a的入射光在从最后级的平面状光衍射元件11a6起处于规定的距离的图像平面(image plane)成像。到该图像平面的距离是从最后级的平面状光衍射元件11a6起以入射光波长的倍数确定的数值。另外，入射到各平面状光衍射元件11ai的光需要为平行光，考虑到光的发散角引起的光扩散，到以波长的倍数分离的图像平面为止的距离越短越好。但是，如果到图像平面为止的距离较短，则难以进行包括定位在内的制造。考虑到以上的条件，向光运算装置1a入射的光的波长越长越好。例如与可见光相比而优选红外线。这是采用红外线作为向光运算装置1a入射的光的理由。
48.图6是表示本发明实施方式2的光运算装置1a的结构的剖视图。取代了实施方式1的光运算装置1的光出口侧的栓13b，光运算装置1a具备：光转换层31、光扩散层32、以及隔件40。除此之外的结构与光运算装置1的结构相同。
49.光转换层31和光扩散层32是在与红外线的入射方向大致正交的方向上设置的圆板状的部件。对于光转换层31和光扩散层32的形状，没有特别限定，但是在本实施方式中，与平面状光衍射元件11ai的形状匹配。隔件40是对光转换层31和光扩散层32在外周部进行支撑的部件。在图6中以箭头d表示红外线的入射方向。
50.光转换层31是使红外线的波长缩短并转换为可见光的层，配置于光运算装置1a的最后级。最后级是入射至光运算装置1a的光射出的级，在本实施方式中是平面状光衍射元件11a6的后级。光转换层31将从平面状光衍射元件11a6射出的红外线转换为可见光。
51.对于光转换层31而言，例如已知有通过对纳米颗粒进行表面改性而形成的方法。例如，可以使用在无机氟化物、无机氧化物等电介质表面掺杂了稀土类离子的纳米尺寸的颗粒。另外，光转换层31例如也可以通过在稀土类离子络合形成有机色素的方法形成。该方法将红外线转换为可见光的转换效率比较高。
52.光运算装置1a具备光转换层31的理由如下。拍摄红外线的高精度摄像机例如需要使用ingaas传感器的摄像元件，价格高昂。因此，可以考虑如下方法：透过光运算装置1a的光采用红外线，将透过了光运算装置1a的红外线转换为可见光，利用可见光摄像机进行拍摄。因为如果是可见光，则能够通过用于可见光的廉价的cmos传感器等进行拍摄。光转换层31是用于使从光运算装置1a射出的光能够被可见光用摄像机检测的波长转换要素。
53.透过了平面状光衍射元件11a6的光(以下也记载为透射光)例如在透过了透镜之
后被摄像机拍摄。在该透射光中包含具有各种行进方向的成分，存在一部分的成分被透镜渐晕的情况。因此，优选利用扩散层32使透射光中的被透镜渐晕的成分的行进方向变化，增加入射至摄像机的成分(相当于减小透射光的数值口径、或者增大透镜的有效数值口径)。也就是说，扩散层32具有如下功能：使通过光转换层31产生的可见光扩散，增加不被透镜渐晕的成分，使更多的光导入摄像机。换言之，利用扩散层32能够避免透镜的物理性制约。扩散层32只要具有使光扩散的功能则其结构不受限定，例如是使石英板的一个表面粗糙化而成的结构。使石英板的表面粗糙化的方法包括：利用喷砂等的机械性的方法、或者涂覆腐蚀液的化学性的方法等。关于粗糙化的程度，例如对于在表面分散有微粒的结构而言，作为微粒的粒度，优选粒度为80至250的程度。另外，对于光的扩散角度而言，优选为10
°
至80
°
之间，更优选为60
°
至80
°
的程度的较宽的扩散角。此外，如果较深地粗糙化，则光在深度方向(光的行进方向)上扩散而使像模糊，因此优选粗糙化仅限于石英板的表面。也就是说，具有扩散功能的层优选为较薄。
54.隔件40限定了从光运算装置1a的最后级的平面状光衍射元件11a6到扩散层32的距离l。关于距离l，严格来讲是从平面状光衍射元件11a6的微单元的最高的位置到扩散层32的距离，由于微单元的高度最大是1200nm(1.2μm)左右，因此可以忽略微单元的高度。例如，当光转换层31的厚度为x时，隔件40的高度(红外线行进方向的长度)设定为(l－x)。具体而言，当入射红外线是1550nm的近红外线时，距离l例如可以是60μm。例如，通过将作为单体制造的隔件40(高度为l－x)配置于平面状光衍射元件11a6上，并在隔件40上依次配置光转换层31(厚度为x)和扩散层32，从而能够高精度地限定从平面状光衍射元件11a6到扩散层32的距离l。关于隔件40，可以使与柱体11bi同样的柱体呈圆环状排列来构成，另外，也可以形成为圆环状的形状。
55.在上述的光运算装置1a中，光转换层31处于光入射侧，扩散层32处于光射出侧。但是，光转换层31与扩散层32的顺序不限于此，也可以是相反的配置(未图示)。在这种情况下，从平面状光衍射元件11a6射出的红外线先入射至扩散层32并扩散，扩散的红外线入射至光转换层31并转换为可见光。
56.(制造方法)接着，对光运算装置1a的制造方法进行说明。光运算装置1a的制造方法与光运算装置1的第一制造方法s1的到显影/清洗工序s14为止的步骤相同。之后，形成隔件40，并在隔件40上依次层叠预先制造的光转换层31和扩散层32。另外，隔件40也可以通过与柱体11bi的制造方法同样的方法，在平面状光衍射元件11a6上使用紫外线固化树脂形成。通过采用与柱体11bi的制造方法同样的方法来制造隔件40，从而能够进一步提高距离l的尺寸精度。
57.或者，也可以预先制造依次层叠了隔件40、光转换层31、扩散层32的光转换单元，并在制造方法s1的显影/清洗工序s14之后将光转换单元层叠于平面状光衍射元件11a6上。
58.(变形例1)光运算装置1a构成为使隔件40、光转换层31、扩散层32为单独的要素。但是，也可以如图6的光运算装置1b所示那样，为了尽量以较高的尺寸精度来限定距离l，构成为使隔件40和扩散层32一体化。
59.光运算装置1b具备：隔件40、光转换层31。隔件40包含：在外周部设置于光入射方
向的腿部401、以及圆板状的板部402。在板部402的入射侧的面形成有扩散层32。光转换层31层叠于板部402的射出侧的面。腿部401限定了平面状光衍射元件11a6与扩散层32之间的距离l。即，腿部401的高度(光入射方向的长度)为l。在本变形例中，也可以调换光转换层31与扩散层32的顺序。
60.隔件40例如由石英形成，扩散层32通过使板部402的入射侧的面粗糙化而形成。另外，由于隔件40为石英，因此能够以较高的尺寸精度来形成腿部401的高度l。也就是说，通过使隔件40的一部分构成为扩散层32，从而能够以较高的尺寸精度来限定平面状光衍射元件11a6与扩散层32之间的距离l。
61.关于光运算装置1b的制造方法，只要是在光运算装置1的第一制造方法s1的显影/清洗工序s14之后，将预先制造的隔件40和光转换层31配置于平面状光衍射元件11a6上即可。
62.(变形例2)在光运算装置1a、1b中，扩散层32并非必须形成于圆板状部件的整面。扩散层32只要至少形成于来自平面状光衍射元件11a6的微单元的射出光所入射的范围即可。在来自微单元的射出光不入射的范围可以不形成扩散层32，而是设置用于定位的对准标记。例如，也可以在光运算装置1b中，在腿部401的底面设置对准标记。通过在不设置扩散层32的区域设置对准标记，从而易于一边观察对准标记一边进行定位。
63.(附录事项)本发明不限于上述的实施方式，可以在权利要求的范围内进行各种变更，对于将在上述的实施方式中分别公开的技术方案适当组合而得到的实施方式而言，其也包含于本发明的技术范围。
64.此外，本说明书中的“光衍射元件”是将表示一信息(例如一图像)的光信号转换为表示另一信息(例如另一图像)的光信号的元件。因此，其含义等同于将表示一图像的电信号转换为表示另一图像的电信号的元件称为滤光镜，本说明书的“光衍射元件”能够改称为“滤光镜”。另外，本说明书的“光运算装置”利用光衍射元件，也就是利用滤光镜，来执行光运算。因此，本说明书中的“光运算装置”能够改称为“多层滤光镜装置”。
65.(总结)本发明方式1的光运算装置具备：光衍射元件组，其包含由光固化树脂构成的多个平面状光衍射元件；以及筒体，其容纳所述光衍射元件组，在该筒体的内侧面固定有构成所述光衍射元件组的各平面状光衍射元件的外缘的至少一部分。
66.根据上述的结构，容易将平面状光衍射元件的相对位置关系保持为期望的关系。
67.关于本发明方式2的光运算装置，在方式1的结构基础上，采用了如下结构：在被所述筒体包围的空间中，填充有用于实现折射率匹配的液体或者固体。
68.根据上述的结构，能够使异物(包括水分)不易进入筒体内部。或者，能够抑制平面状光衍射元件的振动。或者，能够抑制各平面状光衍射元件的老化(例如氧化)。
69.关于本发明方式3的光运算装置，在方式1或2的结构基础上，采用了如下结构：所述液体或者固体的折射率比1大且比所述平面状光衍射元件的折射率小。
70.根据上述的结构，能够减小有可能在空气与各平面状光衍射元件的界面发生的反射。
71.关于本发明方式4的光运算装置，在方式1～3任一的结构基础上，采用了如下结构：所述筒体的杨氏弹性模量比所述光衍射元件组的杨氏弹性模量大。
72.根据上述的结构，与光衍射元件组未容纳于筒体而裸露存在的情况相比，能够实现一种光运算装置，其当外力作用时不易发生平面状光衍射元件的相对位置关系的变化。
73.关于本发明方式5的光运算装置，在方式1～4任一方式的结构基础上，采用了如下结构：所述筒体的热膨胀率比所述平面状光衍射元件的热膨胀率小。
74.根据上述的结构，与光衍射元件组未容纳于筒体而裸露存在的情况相比，能够实现一种光运算装置，其当温度变化时不易发生平面状光衍射元件的相对位置关系的变化。
75.关于本发明方式6的光运算装置，在方式1～5任一方式的结构基础上，采用了如下结构：所述筒体透射用于使所述光固化树脂固化的光。
76.根据上述的结构，利用来自侧方的光照射也能够在筒体内形成光衍射元件组。另外，也容易利用来自侧方的光照射使各平面状光衍射元件的外缘固定于筒体的内侧面。
77.关于本发明方式7的光运算装置，在方式1～6任一方式的结构基础上，采用了如下结构：构成所述光衍射元件组的各平面状光衍射元件的形状是圆板状，所述筒体的形状是圆筒状。
78.根据上述的结构，即使在产生了光衍射元件组的热膨胀的情况下，也会由于应力均匀地作用于各平面状光衍射元件的外缘整体，从而能够降低发生如下问题的可能性，即：在各平面状光衍射元件产生不希望发生的变形；平面状光衍射元件的相对位置关系发生变化。
79.关于本发明方式8的光运算装置，在方式1～7任一方式的结构基础上，采用了如下结构：包含于所述光衍射元件组且彼此相邻的两个平面状光衍射元件利用由所述光固化树脂构成的柱体相互连结。
80.根据上述的结构，容易将平面状光衍射元件的排列方向的相对位置关系保持为期望的关系，也就是说，容易将彼此相邻的平面状光衍射元件间的间隔保持为期望的值。
81.关于本发明方式9的光运算装置，在方式1～8任一方式的结构基础上，采用了如下结构：在所述光衍射元件组中包含至少一个特定的平面状光衍射元件，该特定的平面状光衍射元件具有折射率单独设定的多个微单元。
82.根据上述的结构，能够实现可执行多阶段的光运算的光运算装置。
83.关于本发明方式10的光运算装置，在方式1～9任一方式的结构基础上，采用了如下结构：在最后级的所述平面状光衍射元件的后级具备将红外线转换为可见光的光转换层。
84.根据上述的结构，能够将从光运算装置射出的光所包含的红外线转换为可见光，能够通过可见光用摄像元件来检测射出光。
85.关于本发明方式11的光运算装置，在方式10的结构基础上，采用了如下结构：在最后级的所述平面状光衍射元件的后级还包含使所述红外线或者所述可见光扩散的扩散层。
86.根据上述的结构，能够提高光转换层的光转换效率。
87.关于本发明方式12的光运算装置，在方式11的方式的结构基础上，采用了如下结构：还包含隔件，该隔件限定从所述最后级的平面状光衍射元件到所述扩散层的距离。
88.根据上述的结构，能够以较高的尺寸精度来限定从最后级的平面状光衍射元件到
扩散层的距离。
89.本发明方式13的光运算装置的制造方法是方式1～12任一方式的光运算装置的制造方法，所述制造方法包含在所述筒体的内部对所述光衍射元件组一体造型的造型工序。
90.根据上述的方法，由于光衍射元件组在筒体的内部一体造型，因此容易制造平面状光衍射元件的相对位置关系为期望关系的光运算装置。
91.关于本发明方式14的光运算装置的制造方法，基于方式13的光运算装置的制造方法，将所述筒体的下端浸入未固化状态的光固化树脂中，或者，将未固化的树脂注入下端封闭的所述筒体的内部，并通过一边将所述光衍射元件组的完成了固化的部分向上方提拉，一边从下方照射光，从而在所述筒体的内部依次对所述光衍射元件组造型。此外，包含于所述光衍射元件组且彼此相邻的两个平面状光衍射元件利用由所述光固化树脂构成的柱体相互连结。
92.根据上述的方法，使用光(例如紫外线)对光衍射元件组造型，因此与使用电子射线对光衍射元件组造型的情况相比，能够缩短造型所需的时间。另外，根据上述的方法，能够利用向小型的池子或者筒体内部注入的少量的紫外线固化树脂对光衍射元件组造型，因此能够抑制原料成本。
93.关于本发明方式15的光运算装置的制造方法，基于方式13或14的光运算装置的制造方法，在所述造型工序之后，还包含固定工序，在该固定工序中，通过经由所述筒体从侧方照射光，从而使构成所述光衍射元件组的各平面状光衍射元件的外缘的至少一部分固定于所述筒体的内侧面。此外设定为，所述筒体透射用于使所述光固化树脂固化的光。
94.根据上述的方法，能够将构成所述光衍射元件组的各平面状光衍射元件的外缘的至少一部分更牢固地固定于所述筒体的内侧面。
95.关于本发明方式16的光运算装置的制造方法，在方式13～15任一方式的光运算装置的制造方法，在所述造型工序之后，还包含排出工序，在该排出工序中，通过实施向所述筒体的内部注入显影液来进行的显影处理、以及向所述筒体的内部注入清洗液来进行的清洗处理的一方或者双方，从而将在包含于所述光衍射元件组且彼此相邻的两个平面状光衍射元件之间残留的光固化树脂排出。此外设定为，在包含于所述光衍射元件组的各平面状光衍射元件上设置有贯通孔。
96.根据上述的方法，能够更可靠地使残留于彼此相邻的两个平面状光衍射元件之间的光固化树脂排出。附图标记说明
97.1-光运算装置；11-光衍射元件组；11a1～11a6-平面状光衍射元件；11b1～11b5-柱体(圆柱状)；11c1～11c5-柱体(圆筒状)；12-筒体；13a、13c-栓；31-光转换层；32-扩散层；40-隔件；401-腿部；402-板部。