衍射光學元件和計測裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供能夠極力抑制零級衍射光的產生并且在寬范圍內生成光斑的衍射光學元件和計測裝置。本發明專利技術通過提供一種衍射光學元件來解決上述問題，所述衍射光學元件具有凹凸且對入射光進行二維衍射而產生衍射光，其特征在于，將以所述入射光的光軸為基準的最大衍射角設為角度范圍θ時，所述角度范圍θ為7.5°以上，且零級衍射光的衍射效率為5%以下。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及衍射光學元件和使用衍射光學元件的計測裝置。
技術介紹
對入射光的至少一部分進行衍射的衍射光學元件用于各種光學儀器和光學裝置等。作為使用衍射光學元件的光學裝置的例子，想到將由衍射光學元件衍射出的特定的光的圖案投影到計測對象上并對計測對象的形狀等進行計測的計測裝置。這種計測裝置中，已知作為對計測對象的三維形狀等進行計測的計測裝置而列舉的三維計測裝置通過檢測所照射的光的圖案的變化等而獲得三維的信息(專利文獻I)。另外，這種計測裝置如果在計測裝置與測定對象之間的距離短的情況下也能夠進行預定的計測，則能夠使測定光學系統小型化，并且能夠縮短到達受光系統的光程長度，因此能夠獲得高計測靈敏度。因此，在這種計測裝置中使用衍射光學元件的情況下，優選衍射角度大。但是，如果想要通過縮窄衍射光學元件的間距來產生衍射角度大的衍射光，則會產生零級衍射光。并且，當由衍射光產生的光斑數多時，零級衍射光的光量也會達到與其他衍射光的光量相比相對較大的值。這種情況下，會出現如下問題:計測裝置中使用的攝像元件中自動增益調節設定得較低，從而無法識別由與零級衍射光相比相對較弱的其他衍射光產生的光斑；或者即使在將增益調節至較高的情況下，由零級衍射光產生的光斑的周圍也會產生模糊等，從而無法在由零級衍射光產生的光斑的周圍識別由其他衍射光產生的光斑。因此，在例如應用于三維計測裝置的情況下，難以進行精度高的三維形狀的測定。作為用于抑制這種零級衍射光的產生的構成，例如已知如專利文獻2中所公開的那樣將多個衍射光學元件進行層疊的構成等。另外，非專利文獻I中，公開了通過調節形成在衍射光學元件的表面上的凹凸的形狀來調節零級衍射光的光量的達曼(Dammann)衍射光柵。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特表2009-531655號公報專利文獻2:國際公開第2009/093228號小冊子非專利文獻非專利文獻1:Donald C.0，Shea, “Reduction of the zero-order intensityin binary Dammmann gratings，，，APPLIED OPTICS, 34, 6533 (1995)
技術實現思路
專利技術所要解決的問題但是，專利文獻2所公開的方法中，由于為將多個衍射光學元件進行層疊的構成，因此產生層疊的對位的問題，并且產生因投影的圖案存在限制而不能自由地設定圖案的問題等。另外，非專利文獻I中公開的達曼衍射光柵是能夠在特定形狀的情況下減少零級衍射光的衍射光柵。但是，如下所述，該衍射光柵很難說能夠應用于偏離標量理論的情況即間距窄而使衍射角大的方式，在偏離通常的標量理論的情況下，無法應用于減少零級衍射光的目的。對衍射光柵中產生的零級衍射光進行說明。衍射光學元件是通過光的衍射現象而產生光學作用的光學元件，這種光學作用可以在距離衍射光學元件足夠遠的地方使用利用標量衍射理論的夫瑯和費(Fraunhofer)近似來計算。該方法是假定衍射光學元件的衍射面足夠薄，在將剛從衍射光學元件出射后的標量函數設為u(Xl、yi)、將觀測點處的電場的標量函數設為u(X(l、y0)、將從衍射光學元件的衍射面至觀測點的光軸方向的距離設為z、將波數設為k的情況下，通過由數學式I表示的式子進行近似。另外，dS=dXldyi，I:表示光束通過的區域。數學式I本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.06 JP 2010-1779441.種衍射光學元件，具有凹凸且對入射光進行二維衍射而產生衍射光，其特征在于， 將以所述入射光的光軸為基準的最大衍射角設為角度范圍Θ時，所述角度范圍Θ為7.5°以上，且零級衍射光的衍射效率為5%以下。2.權利要求1所述的衍射光學元件，其特征在于，所述凹凸為2階。3.權利要求1所述的衍射光學元件，其特征在于，所述凹凸為3階以上。4.權利要求3所述的衍射光學元件，其特征在于，所述凹凸為2-階(m為2以上的整數)。5.權利要求2所述的衍射光學元件，其特征在于， 所述凹凸中，將與所述凹凸的高度方向不同的預定軸方向上的凸部的長度和凹部的長度中在設所述光的波長為λ時落入λ/8至6 λ范圍內的所述凸部的長度的平均值和所述凹部的長度的平均值分別設為μ 1、μ 2時， 所述衍射角Θ和的值為7.5°〈 Θ〈90。，且0〈D〈0.5， 并且-0.02 Θ+0.6〈D〈-0.00133 Θ+0.5233 (其中，7.5 ° 〈 Θ〈36.3 ° )或-0.02 Θ+0.6〈D〈0.475(其中，36.3。〈 Θ〈90。)。6.權利要求5所述的衍射光學元件，其特征在于， 所述衍射角Θ和D的值為7.5° < Θ <90°，且0〈D〈0...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宮坂浩司，野村琢治，
申請(專利權)人：旭硝子株式會社，
類型：
國別省市：