CN111492304B

CN111492304B - 光图案生成装置

Info

Publication number: CN111492304B
Application number: CN201780097804.XA
Authority: CN
Inventors: 高田由香里; 广泽贤一; 柳泽隆行
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2037-12-26
Also published as: EP3712687B1; EP3712687A1; JPWO2019130418A1; CN111492304A; WO2019130418A1; US20200319442A1; EP3712687A4; JP6701458B2

Abstract

本发明的目的在于，实现使用1片衍射光学元件生成多个种类的图案的光图案生成装置。本发明的光图案生成装置(100)的特征在于，具备：激光光源(1)，其输出激光；聚光用透镜(2)，其使从所述激光光源(1)输出的激光折射；掩模(3)，其吸收或反射由所述聚光用透镜(2)折射后的光的一部分，并且使与该一部分不同的所述折射后的光透过；以及衍射光学元件(4a)，其根据与透过了所述掩模(3)的透过光的行进方向垂直的平面上的位置，变更所述透过光的相位，输出具有形成光图案的相位分布的光，所述聚光用透镜(2)位于与所述激光光源(1)相距所述聚光用透镜(2)的焦距(f)的第1位置。

Description

光图案生成装置

技术领域

本发明涉及使用了衍射光学元件的光图案生成装置。

背景技术

在各种光学装置等中，应用了将入射光形成为所希望的光图案的衍射光学元件。作为代表的应用，具有材料加工、印刷、光学计测、照明等。例如，在激光加工机中，衍射光学元件实现将入射光束分支为多个光束的功能。此外，通过设计分支光的位置和强度，还作为生成所希望的光图案的照明装置而应用。

衍射光学元件(DOE(Diffractive Optical Elements))是周期性地将狭缝或凹凸的形状附在基板上的元件，是利用由于该狭缝或凹凸形状的影响而产生的衍射光而将入射光转换成目标的强度分布的光的元件。尤其是，相位型的衍射光学元件以使入射光的相位分布在像面上成为所希望的光图案的方式形成相位分布，因此，与振幅型的衍射光学元件相比，转换后的光相对于入射光的能量效率非常高。因此，还作为不仅产生均匀的强度分布这样的单纯形状的衍射图案、还产生复杂形状的衍射图案的衍射光学元件而应用。

在以往的使用了衍射光学元件的光图案生成装置中，如专利文献1所示，具有如下的光图案生成装置：在一台装置上设置1片衍射光学元件，生成1个图案，或者在一台装置上设置2片衍射光学元件，来自光源的光透过2片衍射光学元件，由此，生成以比1片衍射光学元件更宽的角度衍射的图案。

此外，作为切换以往的光图案的方法，如专利文献2所示，具有如下方法：将来自光源的光向液晶入射，通过施加电压使液晶的相位图案变化，由此，使透过液晶的光的相位分布变化，进行光图案的切换。

在不使用衍射光学元件而使用利用了液晶的照明装置来进行光图案的切换的情况下，需要用于使液晶的施加电压变化的电压源，因此，照明装置的尺寸变大。此外，液晶的价格也高，因此，成本也变高。与此相对，在使用了衍射光学元件的光图案生成装置中，具有能够实现装置的小型化、低成本化的优点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-209237号公报

专利文献2：日本特开2013-505472号公报

发明内容

发明要解决的问题

在以往的使用了衍射光学元件的光图案生成装置中，以按照某一特定的波长在像面上生成所希望的图案的方式来设计衍射光学元件的表面凹凸形状。此时，需要表面的凹凸形状按照不同的图案、各个光源的波长而不同的衍射光学元件，因此，为了生成1个光图案，需要1片衍射光学元件。因此，存在所生成的光图案的数量越增加则衍射光学元件的部件个数越多这样的问题。

本发明是为了解决该问题而完成的，其目的在于，实现使用1片衍射光学元件来生成多个种类的图案的光图案生成装置。

用于解决问题的手段

本发明的光图案生成装置的特征在于，具备：激光光源，其输出激光；聚光用透镜，其使从所述激光光源输出的激光折射；掩模，其吸收或反射从所述聚光用透镜输出的折射后的光的一部分，并且使与该一部分不同的所述折射后的光透过；以及衍射光学元件，其根据与透过了所述掩模的透过光的行进方向垂直的平面上的位置，变更所述透过光的相位，输出具有形成光图案的相位分布的光，所述聚光用透镜在第1位置与第2位置之间移动，该第1位置是与所述激光光源相距所述聚光用透镜的焦距的位置，该第2位置是与所述激光光源相距比所述聚光用透镜的焦距长的距离的位置。

发明的效果

根据本发明，能够使用1片衍射光学元件来生成多个种类的光图案。

附图说明

图1是示出实施方式1的光图案生成装置100的一结构例的图。

图2示出实施方式1的掩模3的一构造例。

图3是示出实施方式1的衍射光学元件4a的表面凹凸形状的图。

图4是示出实施方式1的剖面A-A’和像面6上的光图案的图。

图5是透过了实施方式1的衍射光学元件4a的光的FFP。

图6是示出实施方式1的光图案生成装置100的不同的结构例的图。

图7是实施方式1的聚光用透镜的聚光位置的说明图。

图8是示出实施方式2的光图案生成装置200的一结构例的图。

图9是示出实施方式2的衍射光学元件4b的一构造例的图。

图10是示出实施方式2的光图案生成装置200的不同的结构例的图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是示出实施方式1的光图案生成装置100的一结构例的图。光图案生成装置100具备激光光源1、1片聚光用透镜2、1片掩模3、以及衍射光学元件4a。

激光光源1是输出单一波长的激光的光源。作为激光光源1，例如使用半导体激光器、光纤激光器或者固体激光器。

聚光用透镜2是由玻璃或树脂构成的、单面或双面为球面或非球面形状的元件，是使入射的光折射而发散或聚光的光学元件。

掩模3是使入射的光的一部分透过并吸收或反射一部分的元件，例如成为图2那样的结构。掩模3的透过部7可以是玻璃或树脂等使入射光透过的材质，也可以是空间。掩模3的吸收或反射部8也可以是吸收或反射所入射的光的材质、或者是实施了吸收或反射所入射的光的涂层的光学元件。

衍射光学元件4a是由玻璃或树脂构成的周期性地将狭缝或凹凸的形状附在基板上的元件，是利用由于该狭缝或凹凸形状的影响而产生的衍射光进行转换以使得入射到衍射光学元件4a的光在像面上成为目标的强度分布的光的元件。由衍射光学元件4a生成的相位分布的傅立叶变换像成为在传播后生成的光图案。例如，在相位分布为矩形函数的情况下，传播后的光图案成为作为矩形函数的傅立叶变换像的sinc函数。即，衍射光学元件4a根据与光的行进方向垂直的平面上的位置，变更光的相位，输出具有形成光图案的相位分布的光。衍射光学元件4a的出射面上的光的相位分布根据狭缝或凹凸形状的构造而不同，因此，由一种凹凸形状构造的衍射光学元件4a生成的光图案成为一个种类。因此，在生成多个光图案的情况下，衍射光学元件4a的种类需要与光图案的种类一样多。

此外，作为衍射光学元件4a的表面形状设计方法，经常使用迭代傅立叶变换法。迭代傅立叶变换法是使用了离散傅立叶变换的周期性的计算算法，将分布的周期性作为前提条件而计算，因此，实际的衍射光学元件4a的凹凸形状分布也成为排列多个通过迭代傅立叶变换法求出的相位分布而得到的周期性分布。例如，在示出衍射光学元件4a的表面凹凸形状的图3中，使通过迭代傅立叶变换法求出的相位分布成为纵向排列2个且横向排列2个的分布。另外，在入射光透过1个相位分布的情况下，所生成的光图案成为衍射光学元件出射面上的相位分布与矩形函数的卷积积分，因此，成为比用于设计的强度分布更模糊的分布。因此，当前使用的衍射光学元件使用排列有多个相位分布的衍射光学元件。相位分布的重复数量越多，则由干涉引起的增强强度越大，因此，生成明暗更加强的光图案。重复数量不限于图3所示的2个，重复多次即可，入射光透过越多的相位分布，则生成的光图案的精度越提高。即，衍射光学元件4a使用在表面具有变更入射光的相位分布的凹凸形状且该凹凸形状在一个方向上具有周期性的形状的结构，由此，能够提高所生成的光图案的精度。

光轴5是从激光光源1输出的光通过光学系统的中心的对称轴。

像面6是映出光图案的面，是使入射的光反射或散射并映出光图案的面。像面6是与光轴5具有交点的平面，位于在光轴5方向上与衍射光学元件4a分离了距离D²/λ(D：衍射光学元件4a的狭缝或间距尺寸，λ：入射光的波长)以上的区域。该区域通常被称为夫琅和费区域，所述区域内的衍射图案被称为夫琅和费衍射像或者远场图案(FFP：Far FieldPattern)。

剖面A-A’是光轴5上的剖面，位于衍射光学元件4a的出射面附近。所述位置处的光图案通常被称为近场图案(NFP：Near Field Pattern)。

接着，对实施方式1的光图案生成装置100的动作进行说明。

在图1中，聚光用透镜2设置在光源1与聚光用透镜2之间的距离成为聚光用透镜2的焦距的位置。

从激光光源1输出的光向聚光用透镜2入射。由于聚光用透镜2设置在使得光源1与聚光用透镜2之间的距离成为聚光用透镜2的焦距的位置，因此，入射到聚光用透镜2的光被聚光用透镜2折射而被准直。这里，准直是指将光转换成平行光。

从聚光用透镜2射出的光向掩模3入射。在入射到掩模3的光中，入射到掩模3的透过部7的光透过掩模3，从掩模3射出。入射到掩模3的遮光部8的光被遮光部8吸收或反射，不透过掩模3。另外，在图1所示的一结构例中，掩模3设置于衍射光学元件4a的前侧，但不限于上述结构，也可以设置在衍射光学元件4a的后侧。此外，掩模3的遮光部8的形状不限于图2所示的形状，只要是比衍射光学元件4a的面积小的面积、且掩模3的透过部是透过了掩模3的光透过衍射光学元件4a的周期性的光图案中的多个光图案的区域即可。

从掩模3射出的光向衍射光学元件4a入射。入射到衍射光学元件4a的光被衍射光学元件4a进行相位调制。相位调制后的光进行传播，在衍射光学元件4a的出射面附近成为NFP，在传播距离为夫琅和费区域内成为FFP。

在将掩模3设置于衍射光学元件4a的后表面侧的情况下，从聚光用透镜2输出的光向衍射光学元件4a入射，被衍射光学元件4a进行相位转换而从衍射光学元件4a射出。从衍射光学元件4a射出的光向掩模3入射，入射光中的入射到遮光部8的光被反射或吸收，入射到透过部7的光透过掩模3。透过了掩模3的光进行传播，在掩模3的出射面附近成为NFP，在传播距离为夫琅和费区域内成为FFP。

在上述结构的情况下，剖面A-A’上的光图案成为衍射光学元件4a的透过光的NFP，例如，在掩模3的透过部7与遮光部8的形状为图2所示的形状的情况下，剖面A-A’上的光图案成为图4的(a)所示的光图案。

在上述结构的情况下，像面6上的光图案成为衍射光学元件4a的透过光的FFP，例如，透过了以图5所示的强度分布为目标而设计的具有凹凸形状的衍射光学元件4a的光的FFP成为图4(b)所示的光图案，因此，关于像面6上的光图案，基于衍射光学元件的衍射光而生成图4(b)的光图案。

另外，如图3所示，衍射光学元件4a的凹凸形状周期性地重复某一相位分布的光图案，因此，即便在被掩模3反射或吸收了光的一部分的情况下，也能够在像面6生成基于衍射光学元件4a的衍射光的光图案。

即，如果使用上述结构，则能够在剖面A-A’得到NFP的光图案，在像面6得到透过了衍射光学元件4a的光的FFP的光图案。因此，能够使用1片衍射光学元件4a而生成2个光图案。在该情况下，2个光图案形成在不同的2个面(剖面A-A’和像面)。例如，如果在剖面A-A’设置半透膜，则能够形成2个光图案。此外，如果切换在剖面A-A’设置其他像面的情况和不设置其他像面的情况，则能够在2个像面分别映出不同的光图案。

在图1的光图案生成装置100中，2个光图案被生成在不同的面。与此相对，以下，针对在相同的像面切换地生成不同的光图案的方式进行说明。

图6示出变更了聚光用透镜2的配置的光图案生成装置100。在图6中，光源1与聚光用透镜2的距离不是成为聚光用透镜2的焦距的第1位置，而是在比聚光用透镜2的焦距长的第2位置设置聚光用透镜2，这一点与图1不同。剖面B-B’是光轴5上的剖面，位于聚光用透镜2的透过光的聚光位置。

从光源1输出的光向聚光用透镜2入射。入射到聚光用透镜2的光折射而从聚光用透镜2射出。在光源1设置于聚光用透镜2的焦点位置的情况下，透过了聚光用透镜2的光成为平行光，但在光源1与聚光用透镜2之间的距离比聚光用透镜2的焦距长的情况下，透过了聚光用透镜2的光进行聚光。

使用图7对聚光用透镜2射出后的光的聚光位置进行说明。将焦距设为f，将光源1与聚光用透镜2之间的距离设为a，将聚光用透镜2与聚光位置之间的距离设为b。根据透镜的公式，聚光用透镜2与聚光位置之间的距离成为b＝a*f/(a-f)。

在处于图6的状态的光图案生成装置100中，剖面B-B’上的光图案，即，被聚光用透镜2聚光后的光的光图案通过透镜的傅立叶变换效应而成为FFP。因此，剖面B-B’上的光图案成为基于衍射光学元件4a的衍射的图4的(b)所示的光图案。

FFP的远场成为NFP，因此，从剖面B-B’传播的光在像面6上成为基于掩模的NFP，即图4的(a)所示的光图案。

在聚光用透镜2配置在图1所示的位置的结构的情况下，在像面6映出基于衍射光学元件4a的FFP即图4的(b)，在聚光用透镜2配置在图6所示的位置的结构的情况下，在像面6映出基于掩模3的NFP即图4的(a)。即，通过在光轴5上移动聚光用透镜2，能够切换衍射光学元件4a的FFP和掩模3的NFP这2个光图案而映出像面6上的光图案。

根据以上内容，通过使用1片可动的聚光用透镜2、1片掩模3、以及1片衍射光学元件4a的结构，具有能够将NFP和FFP这2个光图案在相同的位置处切换地映出的效果。

另外，在图1中，作为聚光用透镜2而说明了1片透镜的结构，但即便是由多片透镜构成的光学系统，只要是使从光源输出的光成为平行光的结构，则也能够切换地映出2个光图案。

如上所述，根据实施方式1，通过使设置在光源1与衍射光学元件4a之间的聚光用透镜2的设置位置移动，能够将基于掩模3的NFP和基于衍射光学元件4a的FFP的2个光图案在像面6上切换地映出。因此，即便是使用了1片衍射光学元件的光图案生成装置100，通过使用1片能够移动的聚光用透镜2和掩模3，也具有将2个光图案切换地映出这样的效果。

而且，通过使由掩模3生成的光图案和由衍射光学元件4a生成的光图案成为具有相关性的光图案，在切换地显示2个光图案的情况下，能够如运动的动态图像那样映出光图案。具有相关性的光图案例如是指仅光图案的一部分不同而其他部分相同的光图案。

因此，根据实施方式1，通过使由掩模3生成的光图案和由衍射光学元件4a生成的光图案成为具有相关性的光图案，具有能够通过使用了1片衍射光学元件4a的光图案生成装置100而映出动态图像这样的效果。

而且，关于光源1的驱动方法，无论在连续驱动(CW(Continuous Wave)驱动)或脉冲驱动的哪种情况下都能够起到同样的效果，例如将光源1的驱动方法设为脉冲驱动，使脉冲的定时与切换图1的结构和图6的结构的定时同步，即在聚光用透镜2位于图1和图6的位置的情况下，将光源1接通(ON)，在聚光用透镜2移动的期间将光源1断开(OFF)，由此，在CW驱动时，在聚光用透镜移动的期间内，映在像面6上的基于掩模3的光图案和基于衍射光学元件4a的光图案以外的光图案不会被映出。

因此，根据实施方式1，通过将光源1的驱动方法设为脉冲驱动，并使聚光用透镜2的移动与脉冲的有效(ON)/无效(OFF)切换同步，从而具有能够防止在像面6上映出除了基于掩模3和衍射光学元件4a的光图案以外的光图案的效果。

这样，实施方式1的光图案生成装置100的特征在于，具备：激光光源1，其输出激光；聚光用透镜2，其使从激光光源1输出的激光折射；掩模3，其吸收或反射从聚光用透镜2输出的折射后的光的一部分，并且使与该一部分不同的所述折射后的光透过；以及衍射光学元件4a，其根据与透过了掩模3的透过光的行进方向垂直的平面上的位置，变更所述透过光的相位，输出具有形成光图案的相位分布的光，聚光用透镜2位于与激光光源1相距所述聚光用透镜2的焦距的第1位置。根据该结构，能够利用1片衍射光学元件4a，生成基于掩模的图案和衍射光学元件的远场的图案这2个图案。

此外，即便调换掩模3与衍射光学元件4a的顺序，透过了掩模3与衍射光学元件4a后的光也没有变化，能够得到同样的效果。即，实施方式1的光图案生成装置100的特征在于，具备：激光光源1，其输出激光；聚光用透镜2，其使从激光光源1输出的激光折射；衍射光学元件，其根据与从聚光用透镜2输出的折射后的光的行进方向垂直的平面上的位置，变更所述折射后的光的相位，输出具有相位分布的光；以及掩模，其吸收或反射从所述衍射光学元件输出的具有相位分布的光的一部分，并且使与该一部分不同的具有所述相位分布的光透过，聚光用透镜2位于与所述激光光源相距所述聚光用透镜的焦距的第1位置，透过了所述掩模的透过光形成光图案。根据该结构，也能够利用1片衍射光学元件，生成基于掩模的图案和衍射光学元件的远场的图案这2个图案。

此外，在实施方式1的光图案生成装置100中，其特征在于，聚光用透镜2将从激光光源1输出的激光转换成平行光。根据该结构，能够高精度地生成基于掩模的图案和衍射光学元件的远场的图案这2个图案。

此外，在实施方式1的光图案生成装置100中，其特征在于，聚光用透镜2在第1位置与第2位置之间移动，该第1位置是与激光光源1相距聚光用透镜2的焦距的位置，该第2位置是与激光光源1相距比聚光用透镜2的焦距长的距离的位置。根据该结构，能够利用1片掩模3和1片衍射光学元件4a，在相同的像面上切换地映出基于衍射光学元件4a的光图案和基于掩模3的光图案这2种图案。即，能够在相同的像面上切换地映出NFP和FFP。

此外，在实施方式1的光图案生成装置100中，其特征在于，存在于与激光光源1相距比聚光用透镜2的焦距长的距离的位置处的聚光用透镜2使从激光光源1输出的激光聚光。根据该结构，能够在聚光位置生成FFP，在像面生成基于掩模3的强度分布的NFP。

此外，在实施方式1的光图案生成装置100中，其特征在于，掩模3吸收或反射光的一部分，由此，形成与具有所述相位分布的光通过该相位分布而形成的光图案关联的光图案。根据该结构，通过使利用掩模生成的光图案和利用衍射光学元件生成的光图案成为具有相关性的光图案，从而能够得到如下效果：能够利用使用了1片衍射光学元件的光图案生成装置100映出动态图像。

此外，在实施方式1的光图案生成装置100中，其特征在于，激光光源1输出通过脉冲而驱动的激光，聚光用透镜2与所述脉冲的脉冲定时匹配地在所述第1位置与所述第2位置之间移动。根据该结构，能够顺利地切换映在像面6上的基于掩模3的光图案和基于衍射光学元件4a的光图案。

此外，在实施方式1的光图案生成装置100中，其特征在于，衍射光学元件4a在表面上具有变更入射光的相位分布的凹凸的形状，所述凹凸的形状在特定的一个方向上具有周期性的形状。根据该结构，在与掩模3组合时，即使光的一部分不透过衍射光学元件，也能够作为衍射像而将FFP高精度地在像面上映出。

实施方式2.

在实施方式1中，说明了如下方法：在1片衍射光学元件的前面或后面设置1片掩模，通过变更设置于衍射光学元件的前面的1片聚光用透镜的设置位置，在像面上切换地生成基于掩模的光图案和基于衍射光学元件的光图案这2个光图案，但在实施方式2中，对光图案生成装置200进行说明，该光图案生成装置200设置有1个光源、1片聚光用透镜、以及在一部分赋予了遮光部的1片衍射光学元件。

图8是示出实施方式2的光图案生成装置200的一结构例的图。另外，图8的与图1相同的标号表示相同或相当的部分，并省略说明。与实施方式1相比，图8在衍射光学元件4b的前表面侧或后表面侧不具有掩模3，以及在衍射光学元件4b的一部分赋予遮光部，这些点不同。以下，将衍射光学元件4b称为带遮光部的衍射光学元件。

图9是示出实施方式2所示的带遮光部的衍射光学元件4b的一构造例的图。带遮光部的衍射光学元件4b在表面的一部分被赋予不使入射光透过的遮光部8。遮光部8反射或吸收入射到衍射光学元件4b的遮光部8的光。遮光部8能够通过对衍射光学元件4b的表面赋予吸收体或反射涂层而制造。图9作为一例而示出设置有箭头形状的遮光部8的带遮光部的衍射光学元件4b。

以下，对实施方式2的光图案生成装置200的动作进行说明。

图8在带遮光部的衍射光学元件4b的前侧或后侧不具有掩模3，这一点与图1的结构不同。从光源1输出的光透过聚光用透镜2，向带遮光部的衍射光学元件4b入射。入射到带遮光部的衍射光学元件4b的光中的、入射到遮光部8的光被反射或吸收。入射到带遮光部的衍射光学元件4b的光中的、入射到遮光部8以外的光透过带遮光部的衍射光学元件4b而被相位调制。透过了带遮光部的衍射光学元件4b的光进行传播，在像面6生成基于衍射光学元件4b的相位分布的光图案。

接着，使用图10，来说明能够切换生成于像面6的光图案的实施方式2的效果。

图10中，聚光用透镜2的设置位置不是使光源1与聚光用透镜的距离成为聚光用透镜2的焦距的位置，而是使光源1与聚光用透镜2的距离比聚光用透镜2的焦距长的位置，这一点与图8的结构不同。

从光源1输出的光透过聚光用透镜2，向带遮光部的衍射光学元件4b入射。透过了带遮光部的衍射光学元件4b的光在剖面B-B’聚光。聚光后的光在剖面B-B’成为通过带遮光部的衍射光学元件4b的相位分布而生成的FFP。然后，在传播后，在像面6成为通过带遮光部的衍射光学元件4b的表面上的遮光部的形状而生成的NFP。

如上所述，根据实施方式2，通过设置1片聚光用透镜2、以及在表面的一部分具备遮光部8的1片衍射光学元件4b，并且使聚光用透镜2的设置位置移动，从而能够在像面6上切换地生成基于带遮光部的衍射光学元件4b的相位分布的光图案和基于带遮光部的衍射光学元件4b的遮光部8的2个光图案。

因此，根据实施方式2，通过设置在表面的一部分具备遮光部8的1片带遮光部的衍射光学元件4b，具有不使用掩模而利用1个光源、1片聚光用透镜以及1片衍射光学元件就能够切换地映出2个光图案这样的效果。

这样，实施方式2的光图案生成装置200的特征在于，具备：激光光源1，其输出激光；聚光用透镜2，其使从激光光源1输出的激光折射；以及带遮光部的衍射光学元件4b，其吸收或反射从聚光用透镜2输出的折射后的光的一部分，并且，根据与和该一部分不同的所述折射后的光的行进方向垂直的平面上的位置，变更与该一部分不同的所述折射后的光的相位，输出具有形成光图案的相位分布的光，聚光用透镜2位于与激光光源1相距所述聚光用透镜的焦距的第1位置。根据该结构，也能够利用1片衍射光学元件而生成2个光图案。

此外，针对其他部分，能够得到与实施方式1同样的效果。例如，在实施方式2的光图案生成装置200中，其特征在于，带掩模的衍射光学元件4b在表面具有变更入射光的相位分布的凹凸的形状，所述凹凸的形状在特定的一个方向上具有周期性的形状。根据该结构，能够在像面上高精度地映出光图案。

标号说明

1：激光光源，2：聚光用透镜，3：掩模，4a：衍射光学元件，4b：带遮光部的衍射光学元件，5：光轴，6：像面，7：透过部，8：遮光部，100、200：光图案生成装置。

Claims

1.一种光图案生成装置，其特征在于，

所述光图案生成装置具备：

激光光源，其输出激光；

聚光用透镜，其使从所述激光光源输出的激光折射；

掩模，其吸收或反射从所述聚光用透镜输出的折射后的光的一部分，并且使与该一部分不同的所述折射后的光透过；以及

衍射光学元件，其根据与透过了所述掩模的透过光的行进方向垂直的平面上的位置，变更所述透过光的相位，输出具有形成光图案的相位分布的光，

所述聚光用透镜在第1位置与第2位置之间移动，该第1位置是与所述激光光源相距所述聚光用透镜的焦距的位置，该第2位置是与所述激光光源相距比所述聚光用透镜的焦距长的距离的位置，

存在于所述第1位置的所述聚光用透镜将从所述激光光源输出的激光转换成平行光，

存在于所述第2位置的所述聚光用透镜使从所述激光光源输出的激光聚光。

2.一种光图案生成装置，其特征在于，

所述光图案生成装置具备：

激光光源，其输出激光；

聚光用透镜，其使从所述激光光源输出的激光折射；

衍射光学元件，其根据与从所述聚光用透镜输出的折射后的光的行进方向垂直的平面上的位置，变更所述折射后的光的相位，输出具有相位分布的光；以及

掩模，其吸收或反射从所述衍射光学元件输出的具有相位分布的光的一部分，并且使与该一部分不同的具有所述相位分布的光透过，

所述聚光用透镜在第1位置与第2位置之间移动，该第1位置是与所述激光光源相距所述聚光用透镜的焦距的位置，该第2位置是与所述激光光源相距比所述聚光用透镜的焦距长的距离的位置，透过了所述掩模的透过光形成光图案，

3.一种光图案生成装置，其特征在于，

所述光图案生成装置具备：

激光光源，其输出激光；

聚光用透镜，其使从所述激光光源输出的激光折射；以及

带遮光部的衍射光学元件，其吸收或反射从所述聚光用透镜输出的折射后的光的一部分，并且根据与和该一部分不同的所述折射后的光的行进方向垂直的平面上的位置，变更与该一部分不同的所述折射后的光的相位，输出具有形成光图案的相位分布的光，

4.根据权利要求1或2所述的光图案生成装置，其特征在于，

所述掩模通过吸收或反射所述光的一部分，从而形成与具有所述相位分布的光通过该相位分布而形成的光图案关联的光图案。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的光图案生成装置，其特征在于，

所述激光光源输出通过脉冲而驱动的所述激光，

所述聚光用透镜与所述脉冲的脉冲定时匹配地在所述第1位置与所述第2位置之间移动。

6.根据权利要求3所述的光图案生成装置，其特征在于，

所述带遮光部的衍射光学元件在表面具有变更入射光的相位分布的凹凸的形状，所述凹凸的形状在特定的一个方向上具有周期性的形状。