JP2020024284A - 回折光学素子、多面付け体、多面付け体の検査方法、光照射装置、光照射装置の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光が回折格子から外れた位置に当たっていることを容易に確認できる回折光学素子、多面付け体、多面付け体の検査方法、光照射装置、光照射装置の調整方法を提供する。また、光源からの光が回折格子から外れた位置に当たっている場合に、その位置やずれ量を把握可能な回折光学素子、多面付け体、多面付け体の検査方法、光照射装置、光照射装置の調整方法を提供する。【解決手段】回折光学素子１０は、第１投影パターン２３を投影する回折格子が構成されている第１回折格子領域１０ｂと、第１回折格子領域１０ｂの外周領域の少なくとも一部に設けられ、少なくとも一部が第１投影パターン２３とは異なる第２投影パターンを投影する第２回折格子領域１０ｃとを備え、第２投影パターンは、第１回折格子領域１０ｂに照射されるべき光が位置ずれにより第２回折格子領域１０ｃに照射されていることを判別可能な位置ずれ検知投影パターン２４を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、回折光学素子、多面付け体、多面付け体の検査方法、光照射装置、光照射装置の調整方法に関するものである。

近年、センサーシステムの用途が拡大している。センサーには色々な種類があり、検出する情報も様々である。その中の１つの手段として、光源から対象物に対して光を照射し、反射してきた光から情報を得るというものがある。例えば、パターン認証センサー、赤外線レーダ等は、その一例である。

これらのセンサーの光源は、用途に応じた波長分布、明るさ、広がり等をもったものが使用される。光の波長は、可視光から赤外線までの範囲がよく用いられる。特に、赤外線は、外光の影響を受けにくく、不可視であり、対象物のやや内部を観察することも可能という特徴があるため、広く用いられている。また、光源の種類としては、ＬＥＤ光源、レーザ光源等が多く用いられる。例えば、遠いところを検知する場合には光の広がりが少ないレーザ光源が好適に用いられ、比較的近いところを検知する場合、ある程度の広がりを持った領域を照射する場合等にはＬＥＤ光源が好適に用いられる。

ところで、対象とする照射領域の大きさ、形状等は、必ずしも光源からの光の広がり（プロファイル）と一致しているとは限らず、拡散板、レンズ、遮蔽板等により光を整形する必要がある。光を整形する手段として、回折光学素子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｌｅｍｅｎｔ ：ＤＯＥ）が挙げられる。これは異なる屈折率を持った材料が周期性を持って配列している場所を光が通過する際の回折現象を応用したものである。回折光学素子は、基本的に単一波長の光に対して設計されるが、理論的には、ほぼ任意の形状に光を整形することが可能である。また、回折光学素子では、照射領域内の光分布の均一性を制御することが可能である。回折光学素子のこのような特性は、不要な領域への照射を抑えることによる高効率化、光源数の削減等による装置の小型化等の点で有利となる。
また、回折光学素子は、レーザの様な平行光源、ＬＥＤの様な拡散光源のいずれにも対応可能であり、また、紫外光から可視光、赤外線までの広い範囲の波長に対して適用可能である。

この回折光学素子は、用途によっては個々の光学特性の検査が必要となる場合がある。この場合、検査用の光源から検査光を回折光学素子へ照射して、回折光学素子を通して投影される投影パターンを実際に観察する手法がある。ここで、回折光学素子の回折格子が配置されている領域に適切に検査光を当てることが重要である。仮に回折格子が配置されていない領域にも検査光が照射された状態では、回折されずにそのまま透過する検査光まで観察されてしまい、適切な検査を行なうことができないからである。

また、回折光学素子を作製する場合に、１枚のシート上に回折光学素子を多面付けした多面付け体が製造工程で用いられることがある。多面付け体上の回折光学素子を検査する場合にも、回折光学素子へ検査光を照射して検査を行なう場合がある。この場合、回折光学素子と検査用の光源との相対的な位置を移動させながら、全ての回折光学素子を検査することが望ましい。この場合にも、回折光学素子の回折格子が配置されている領域に適切に検査光を当てることが重要である。

しかし、回折光学素子の回折格子が配置されている領域に適切に検査光が当てられていることを確認することは困難であった。
検査において、検査光の照射スポット径を回折格子が配置されている領域よりも十分に小さくした上で、検査装置等の精度を高くすることにより回折光学素子の回折格子が配置されている領域に適切に検査光が当てられていることを、ある程度保証することが可能である。しかし、その場合、回折光学素子上に配置されている回折格子のごく一部しか検査されないこととなり、十分な検査を行なうことができなかった。

また、回折光学素子と光源とを組み合わせて構成されセンサー等の投光部として利用される光照射装置においても、光源から照射される光が、回折格子が配置されている領域に適切に当たることが必要である。従来は、回折格子が配置される領域を広めに形成することにより、確実に光源からの光が、回折格子が配置される領域に当たるようにしていた。しかし、そのような構成では、回折光学素子が大きくなり、光照射装置の小型化の障害となっていた。

特開２００３−３０２５２６号公報

本発明の課題は、光源からの光が回折格子から外れた位置に当たっていることを容易に確認できる回折光学素子、多面付け体、多面付け体の検査方法、光照射装置、光照射装置の調整方法を提供することである。また、本発明のさらなる課題は、光源からの光が回折格子から外れた位置に当たっている場合に、その位置やずれ量を把握可能な回折光学素子、多面付け体、多面付け体の検査方法、光照射装置、光照射装置の調整方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

第１の発明は、光を整形する回折光学素子（１０）であって、入射した光を回折して出射することにより投影される投影パターンとして第１投影パターン（２３）を投影する回折格子が構成されている第１回折格子領域（１０ｂ）と、前記第１回折格子領域（１０ｂ）の外周領域の少なくとも一部に設けられ、入射した光を回折して出射することにより投影される投影パターンとして少なくとも一部が前記第１投影パターン（２３）とは異なる第２投影パターンを投影する第２回折格子領域（１０ｃ）と、を備え、第２投影パターンは、前記第１回折格子領域（１０ｂ）に照射されるべき光が位置ずれにより前記第２回折格子領域（１０ｃ）に照射されていることを判別可能な位置ずれ検知投影パターン（２４）を含む回折光学素子（１０）である。

第２の発明は、第１の発明に記載の回折光学素子（１０）において、前記第２回折格子領域（１０ｃ）は、入射した光がずれた方向とずれた量との少なくとも一方に応じて前記第２投影パターンが変化するように構成されていること、を特徴とする回折光学素子（１０）である。

第３の発明は、第２の発明に記載の回折光学素子（１０）において、前記第２回折格子領域（１０ｃ）は、回折格子の構成が異なる複数の領域（１０ｃ−１，１０ｃ−２，１０ｃ−３，１０ｃ−４）にさらに分けて構成されていること、を特徴とする回折光学素子（１０）である。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかに記載の回折光学素子（１０）において、前記第１回折格子領域（１０ｂ）が投影する前記第１投影パターン（２３）は、主投影パターン（２３）と、前記主投影パターン（２３）とは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターン（２５）と、を投影する回折格子を備えており、前記第２回折格子領域（１０ｃ）が投影する前記位置ずれ検知投影パターン（２４）は、少なくとも前記位置基準パターン（２５）に重ねて光を投影することにより前記位置基準パターン（２５）の輝度を高くすること、を特徴とする回折光学素子（１０）である。

第５の発明は、第１の発明から第３の発明までのいずれかに記載の回折光学素子（１０）において、前記第２回折格子領域（１０ｃ）が投影する前記第２投影パターンは、前記位置ずれ検知投影パターン（２４）に加えて前記第１投影パターン（２３）と同様な投影パターンを投影すること、を特徴とする回折光学素子（１０）である。

第６の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかに記載の回折光学素子（１０）が多面付けされた多面付け体（１００）である。

第７の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかに記載の回折光学素子（１０）が多面付けされた多面付け体（１００）の検査方法であって、多面付けされた前記回折光学素子（１０）の少なくとも１つの前記第１回折格子領域（１０ｂ）へ検査光源から検査光を照射する照射工程と、前記照射工程によって回折光学素子（１０）から投影される投影パターンを確認する投影パターン確認工程と、多面付けされた他の前記第１回折格子領域（１０ｂ）へ検査光を照射する位置に前記検査光源と多面付け体（１００）との相対的な位置を移動する移動工程と、を有し、前記投影パターン確認工程において、前記位置ずれ検知投影パターン（２４）に基づいて前記検査光の位置ずれについても検出を行ない、前記検査光の位置ずれの検出結果に基づいて前記移動工程における移動量を補正する補正工程を備える多面付け体（１００）の検査方法である。

第８の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかに記載の回折光学素子（１０）と、前記回折光学素子（１０）に光を照射する光源部（５１）と、を備えた光照射装置（１）である。

第９の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかに記載の回折光学素子（１０）と、前記回折光学素子（１０）に光を照射する光源部（５１）と、を備えた光照射装置（１）を調整する調整方法であって、前記光源部から光を照射する照射工程と、前記照射工程によって回折光学素子（１０）から照射される投影パターンを確認する投影パターン確認工程と、前記位置ずれ検知投影パターン（２４）に基づいて前記光源部からの光の位置ずれを検出する位置ずれ検出工程と、前記位置ずれ検出工程における位置ずれの検出結果に応じて前記回折光学素子（１０）と前記光源部（５１）との相対的な位置を修正する修正工程と、を備える光照射装置の調整方法である。

本発明によれば、光源からの光が回折格子から外れた位置に当たっていることを容易に確認できる回折光学素子、多面付け体、多面付け体の検査方法、光照射装置、光照射装置の調整方法を提供することができる。また、光源からの光が回折格子から外れた位置に当たっている場合に、その位置やずれ量を把握可能な回折光学素子、多面付け体、多面付け体の検査方法、光照射装置、光照射装置の調整方法を提供することができる。

第１実施形態における回折光学素子１０の平面図である。 第１回折格子領域１０ｂ及び第２回折格子領域１０ｃに形成されている回折格子を模式的に示した平面図である。 図２の回折光学素子の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。 回折光学素子を模式的に示した断面図である。 回折光学素子を説明する図である。 回折光学素子１０が多面付けされた多面付け体１００を示す図である。 回折光学素子１０を検査する検査装置と検査の方法を説明する図である。 第１回折格子領域１０ｂへ検査光が適切に当たっている状態を示す図である。 第１回折格子領域１０ｂへ検査光が適切に当たっている状態でスクリーン５００に投影される投影パターンを示す図である。 第１回折格子領域１０ｂから検査光の照射スポットＳが一部外れて当たっている状態を示す図である。 第１回折格子領域１０ｂから検査光の照射スポットＳが一部外れて当たっている状態でスクリーン５００に投影される投影パターンを示す図である。 第２実施形態の回折光学素子１０において、第１回折格子領域１０ｂへ検査光が適切に当たっている状態でスクリーン５００に投影される投影パターンを示す図である。 第２実施形態の回折光学素子１０において、第１回折格子領域１０ｂから検査光の照射スポットＳが一部外れて当たっている状態でスクリーン５００に投影される投影パターンを示す図である。 第３実施形態における回折光学素子１０の平面図である。 第２回折格子領域１０ｃ−１、１０ｃ−２、１０ｃ−３、１０ｃ−４の４種類の第２回折格子領域から投影される投影パターンを説明する図である。 第４実施形態の光照射装置１の分解斜視図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における回折光学素子１０の平面図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。

本実施形態の回折光学素子１０は、光を整形する回折光学素子（ＤＯＥ）である。回折光学素子１０は、例えば、波長が８５０ｎｍの光を発光する光源部２０からの光に対して十文字形状や矩形形状等に光を広げるように設計されている。
本実施形態の回折光学素子１０は、周辺領域１０ａと、第１回折格子領域１０ｂと、第２回折格子領域１０ｃとを備えている。
周辺領域１０ａは、回折格子が構成されていない領域であり、回折光学素子１０の周辺に形成された枠形状の領域である。
第１回折格子領域１０ｂは、回折格子が多数配列された領域であり、この回折光学素子１０が本来必要とする光の整形作用を備え、入射した光を整形して出射する領域である。
第２回折格子領域１０ｃは、第１回折格子領域の外周に設けられた枠形状の領域である。第２回折格子領域１０ｃについても、入射した光を整形して出射するが、第１回折格子領域１０ｂとは異なる形態に光を整形して出射するように回折格子が構成されている。この第１回折格子領域１０ｂと第２回折格子領域１０ｃとの違いについては、後述する。

図２は、第１回折格子領域１０ｂ及び第２回折格子領域１０ｃに形成されている回折格子を模式的に示した平面図である。
図３は、図２の回折光学素子の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図４は、回折光学素子を模式的に示した断面図である。
図５は、回折光学素子を説明する図である。
第１回折格子領域１０ｂ及び第２回折格子領域１０ｃに形成されている回折格子は、例えば、図２に示したＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの位置において深さが異なっている。すなわち、第１回折格子領域１０ｂ及び第２回折格子領域１０ｃに形成されている回折格子は、４段階の高さの異なる多段階形状により構成されている。そして、第１回折格子領域１０ｂ及び第２回折格子領域１０ｃに形成されている回折格子は、通常、異なる周期構造を持つ複数の領域（部分周期構造：例えば、図２のＥ，Ｆ領域）を有している。図４では、部分周期構造の一部を抽出して示している。
回折光学素子１０は、図３に示すような複雑な形状をしているが、簡略化して模式的に示すと、図４に示すように、断面形状において複数の凸部１１ａが並んで配置されている高屈折率部１１を備えている。

高屈折率部１１は、例えば、クオーツ（ＳｉＯ_２、合成石英）をエッチング処理により形状を加工して作製可能である。また、高屈折率部１１は、クオーツを加工した物から型取りを行って成形型を作成し、この成形型を利用して電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化して作製してもよい。電離放射線硬化性樹脂組成物を用いてこのような周期構造の物を製造する方法は、様々な手法が公知であり、回折光学素子１０の高屈折率部１１は、それら公知の手法を利用して、適宜作製することができる。

また、凸部１１ａの間に形成されている凹部１２及び凸部１１ａの頂部付近の空間１３を含む図４の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部１１よりも屈折率が低い低屈折率部１４となっている。これら高屈折率部１１及び低屈折率部１４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層１５が構成されている。なお、低屈折率部１４は、樹脂等により構成してもよい。

凸部１１ａは、側面形状の一方側（図４では、左側）に、高さの異なる４つの段部を備えた多段階形状を有している。具体的には、凸部１１ａは、最も突出したレベル１段部１１ａ−１と、レベル１段部１１ａ−１よりも一段低いレベル２段部１１ａ−２と、レベル２段部１１ａ−２よりもさらに一段低いレベル３段部１１ａ−３と、レベル３段部１１ａ−３よりもさらに一段低いレベル４段部１１ａ−４とを一側面側に有している。また、凸部１１ａの側面形状の他方側（図４では、右側）は、レベル１段部１１ａ−１からレベル４段部１１ａ−４まで直線上につながる側壁部１１ｂとなっている。

本発明において「光を整形する」とは、光の進行方向を制御することにより、対象物又は対象領域に投影された光の形状（照射領域）が任意の形状となるようにすることをいう。例えば、図５の例に示されるように、平面形状のスクリーン５００に直接投影した場合に照射領域２２が円形となる光２１（図５（ｂ））を発光する光源部２０を用意する。この光２１を、本発明の回折光学素子１０の所定位置（第１回折格子領域１０ｂ）を透過させることにより、投影パターン（第１の投影パターン）２３を正方形（図５（ａ））や、長方形、円形（図示せず）等、目的の形状としたり、照度分布を目的の分布となるように照射したりすることを、「光を整形する」いう。
なお、光源部２０と回折光学素子１０とを組み合わせることにより、光を整形した状態で照射可能な光照射装置とすることができる。

図６は、回折光学素子１０が多面付けされた多面付け体１００を示す図である。
回折光学素子１０は、例えば、３ｍｍ×３ｍｍ程度の非常に小さなサイズに構成されることから、製造過程では、回折光学素子１０を等間隔で多数並べて配置した多面付け体１００として取り扱われる。なお、図６では、説明のために４×４の合計１６個の回折光学素子１０を配置した例を示したが、実際にはより多くの回折光学素子１０を配列する。多面付け体１００の形態で製造及び検査を行った後、多面付け体１００を切断して回折光学素子１０単体としてもよいし、多面付け体１００の形態のまま光源を含む光源部の多面付け体（不図示）と接合した後、切断して光照射装置の形態としてもよい。

図７は、回折光学素子１０を検査する検査装置と検査の方法を説明する図である。なお、図７では、多面付け体１００の形態で回折光学素子１０の検査を行なう形態を示している。
本実施形態の検査装置は、光源部２０と、カメラ３０と、制御部４０とを備えている。

回折光学素子１０の検査は、図７に示すように光源部２０から回折光学素子１０へ検査光を当てて、その結果スクリーン５００に投影される投影パターンをカメラ３０によって撮影する。撮影結果は、制御部４０において評価され、適切に光を整形できているか否かの検査が行なわれる。

先に説明したように、本実施形態の回折光学素子１０は、周辺領域１０ａと、第１回折格子領域１０ｂと、第２回折格子領域１０ｃとを備えている。回折光学素子１０が本来必要とする光の整形作用を備えた領域は、第１回折格子領域１０ｂであるので、この第１回折格子領域１０ｂにおいて適切に回折格子が構成されていることが必要である。したがって、回折光学素子１０の検査は、この第１回折格子領域１０ｂへ検査光を当てて行なわれる。

図８は、第１回折格子領域１０ｂへ検査光が適切に当たっている状態を示す図である。
図９は、第１回折格子領域１０ｂへ検査光が適切に当たっている状態でスクリーン５００に投影される投影パターンを示す図である。
図８に示すように、検査光の照射スポットＳが第１回折格子領域１０ｂ内に適切に当てて（照射工程）検査を行なうと、例えば、図９に示すような第１投影パターン２３が投影される。本実施形態では、図９に示すような多数のドット状の光が矩形の範囲に多数配列されたパターンとした。このような微細なランダムドットを多数投影するパターンでは、ランダムドットは、それぞれの位置が既知である。したがって、この第１投影パターン２３がどのように投影されたか、すなわち、どのように位置が変化しているかを、撮影して解析することにより、立体検出や測距を行うことが可能である。なお、第１投影パターン２３は、用途に応じて設計されるものであることから、上述したドット状のものに限らず、どのような形態であってもよい。この図９のようにスクリーン５００に投影されるパターンをカメラ３０によって撮影し、制御部４０で適切なパターンが投影されているか否かの評価（投影パターン確認工程）を行なう。

制御部４０による評価が終わったら、又は、カメラ３０による撮影が終わったら、カメラ３０又は多面付け体１００の少なくとも一方を移動させてカメラ３０と多面付け体１００との相対的な位置を移動する移動工程を行なう。この移動工程は、初期位置から順次、所定の移動距離を移動させることにより行なう。多面付け体１００には、回折光学素子１０が等間隔で並べて配置されているので、通常は、この所定の移動距離を移動させる簡単な動作だけで検査を実行可能である。

しかし、検査装置における何らかの異常や、多面付け体１００の製造上の寸法ずれ、多面付け体１００の検査装置への設置ずれ等、様々な要因によって、検査光の照射スポットＳが第１回折格子領域１０ｂ内に適切に当たらない場合が発生することがある。第２回折格子領域１０ｃを備えていない従来の回折光学素子１０では、検査光の照射スポットＳが第１回折格子領域１０ｂから部分的にでも外れてしまうと、その外れた部分に照射された検査光は回折されずにそのまま進んでしまう。そうすると、その光が進んだ位置の輝度が極端に大きくなってスクリーン５００上で観察される。この場合、制御部４０による評価では、不良であると判断される可能性が高いが、検査光の照射スポットＳが適切な位置に照射されれば本来は不良ではない場合にも、不良となってしまう。さらに、一度照射スポットＳの位置が適切な位置にない状態となってしまうと、移動工程では、所定の移動距離を移動させるだけであるので、次の検査対象の回折光学素子１０においても、同様に適切な位置に検査光が照射されないおそれが非常に高くなる。

そこで、本実施形態の回折光学素子１０では、第１回折格子領域１０ｂの周囲に第２回折格子領域１０ｃを設けて、検査光の照射スポットＳが第１回折格子領域１０ｂから外れた位置に照射されたことを容易に検出可能としている。
図１０は、第１回折格子領域１０ｂから検査光の照射スポットＳが一部外れて当たっている状態を示す図である。
図１１は、第１回折格子領域１０ｂから検査光の照射スポットＳが一部外れて当たっている状態でスクリーン５００に投影される投影パターンを示す図である。
例えば、図１０に示すように検査光の照射スポットＳが第１回折格子領域１０ｂから一部が外れると、その外れた範囲の検査光は第２回折格子領域１０ｃに当たることになる。ここで、第２回折格子領域１０ｃは、第１回折格子領域１０ｂが投影する第１投影パターン２３とは異なる第２投影パターンとして位置ずれ検知投影パターン２４を投影するように構成されている。したがって、スクリーン５００上に投影される投影パターンをカメラ３０で撮影する通常の検査工程中に、この位置ずれ検知投影パターン２４が検出されれば、検査光が正しい位置に照射されていないことを容易に把握することができる。

このような第１投影パターン２３及び位置ずれ検知投影パターン２４の投影が可能な回折層１５の設計は、例えば、厳密結合波解析（ＲＣＷＡ）アルゴリズムを用いたＧｒａｔｉｎｇＭＯＤ（Ｒｓｏｆｔ社製）、反復フーリエ変換アルゴリズム（ＩＦＴＡ）を用いたＶｉｒｔｕａｌｌａｂ（ＬｉｇｈｔＴｒａｎｓ社製）等の各種シミュレーションツールを用いて行うことができる。

また、本実施形態では、第２回折格子領域１０ｃが照射スポットＳと比べてある程度広い領域に設けられているので、照射スポットＳの位置ずれ量が増加するにしたがって、第２回折格子領域１０ｃに照射される検査光の光量も増加する。よって、照射スポットＳの位置ずれ量が増加するにしたがって、位置ずれ検知投影パターン２４の光量も増加するので、位置ずれ検知投影パターン２４の光量をスクリーン５００上で検出することによって、照射スポットＳの位置ずれ量をある程度把握することも可能である。

なお、本実施形態では、第２回折格子領域１０ｃは、第２投影パターンとして位置ずれ検知投影パターン２４のみを投影するとして説明したが、第２回折格子領域１０ｃは、第１投影パターン２３と位置ずれ検知投影パターン２４との双方を第２投影パターンとして投影するように構成してもよい。

検査中に位置ずれ検知投影パターン２４が検出された場合、制御部４０は、この検出結果に基づいて移動工程における移動量を補正する補正工程を行なう。この補正工程は、例えば、カメラ３０と多面付け体１００との相対的な位置を上下左右に微小量移動させて位置ずれ検知投影パターン２４が検出されない位置を求めて、その位置に基づいて補正を行なってもよいし、作業者が目視等により補正量を入力する等してもよい。補正工程を行なえば、その後の検査において、検査光が適切な位置に照射されて、検査を継続可能である。
なお、上記説明では、多面付け体１００の検査について主に説明を行なったが、単体の回折光学素子１０を検査する場合においても、検査光が適切な位置に照射されていることを把握することは必要であることから、同様に本発明を適用することができる。

以上説明したように、第１実施形態によれば、回折光学素子１０は、第１回折格子領域１０ｂの周囲に位置ずれ検知投影パターン２４を投影する第２回折格子領域１０ｃを設けた。よって、光源からの光が第１回折格子領域１０ｂから外れことを容易に把握することが可能である。よって、適切な検査が行なわれていることを保証することができる上に、原因が不明で不良品であると誤った評価を行なってしまうことも防止できる。

（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態の回折光学素子１０において、第１回折格子領域１０ｂへ検査光が適切に当たっている状態でスクリーン５００に投影される投影パターンを示す図である。この図１２は、検査光の照射スポットＳの位置が先に示した図８の位置にある場合に相当するが、第２実施形態では、投影されるパターンが第１実施形態と異なっている。
第２実施形態の回折光学素子１０は、投影される投影パターンが異なるように回折格子が構成されている他は、第１実施形態と同様な構成をしている。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

第２実施形態の第１回折格子領域１０ｂは、第１実施形態の第１投影パターン２３を主投影パターンとし、これに加えて、位置基準パターン２５の投影も行なう。
位置基準パターン２５は、第１投影パターン２３とは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定するパターンである。位置基準パターン２５は、カメラのレンズが持つ歪曲収差の量を正確に取得し、その取得した歪曲収差の量に基づいて、撮影画像に対する補正量を演算して、撮影画像に補正を行い、歪曲収差のない投影パターンの補正画像を生成するために用いることができる。

図１２に示す例では、位置基準パターン２５は、第１投影パターン２３の周囲に一定の間隔を空けて配置されている。より具体的には、位置基準パターン２５は、第１投影パターン２３の４隅それぞれに対応する位置と、第１投影パターン２３の４辺のそれぞれの中央位置に対応する位置に配置されている。すなわち、合計８箇所に、位置基準パターン２５が配置されている。
位置基準パターン２５を第１投影パターン２３の周囲に配置することにより、本来必要な第１投影パターン２３には影響を与えず、かつ、正確な補正処理が可能となる。特に、位置基準パターン２５を第１投影パターン２３の投影範囲の外形形状に沿って配置すると、より正確な補正処理が可能である。

ここでは、位置基準パターン２５は、直交する２本の直線と、この直線の両端に設けられた三角形とにより構成されている。このように２本の直線を配置すると、その交点で位置の特定が容易になる。また、三角形を設けたことにより、仮に、直線の撮影像が不鮮明であった場合に、三角形の頂点を結ぶ直線を演算処理で生成でき、位置の特定が可能となる。

図１３は、第２実施形態の回折光学素子１０において、第１回折格子領域１０ｂから検査光の照射スポットＳが一部外れて当たっている状態でスクリーン５００に投影される投影パターンを示す図である。この図１３は、検査光の照射スポットＳの位置が先に示した図１０の位置にある場合に相当するが、第２実施形態では、投影されるパターンが第１実施形態と異なっている。
先の図１０のように検査光の照射スポットＳが第１回折格子領域１０ｂから一部が外れると、その外れた範囲の検査光は第２回折格子領域１０ｃに当たる。ここで、第２実施形態の第２回折格子領域１０ｃは、第１回折格子領域１０ｂが投影する第１投影パターン２３とは異なる第２投影パターンとして位置ずれ検知投影パターン２４を投影するが、その投影パターンは、位置基準パターン２５と同一のパターンを位置基準パターン２５に重ねて投影する。これにより、図１３に示すように、投影される投影パターン自体は先の図１２の場合と同じであるが、位置基準パターン２５に位置ずれ検知投影パターン２４が重なることにより、位置基準パターン２５の輝度が高く観察される。なお、図１３では、位置基準パターン２５の輝度が高くなっていることを、図中では線を図１２よりも太くして表現している。したがって、スクリーン５００上に投影される投影パターンをカメラ３０で撮影する通常の検査工程中に、この位置基準パターン２５の輝度が高く観察されれば、検査光が正しい位置に照射されていないことを容易に把握することができる。

（第３実施形態）
図１４は、第３実施形態における回折光学素子１０の平面図である。
第３実施形態は、第１実施形態における第２回折格子領域１０ｃを４種類に分けて構成した点の他は、第１実施形態と同様な構成をしている。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。

第３実施形態の回折光学素子１０は、第２回折格子領域１０ｃ−１、１０ｃ−２、１０ｃ−３、１０ｃ−４の４種類の第２回折格子領域を備えている。
第２回折格子領域１０ｃ−１は、図１４において、第１回折格子領域１０ｂの右辺に沿って配置されている。
第２回折格子領域１０ｃ−２は、図１４において、第１回折格子領域１０ｂの下辺に沿って配置されている。
第２回折格子領域１０ｃ−３は、図１４において、第１回折格子領域１０ｂの左辺に沿って配置されている。
第２回折格子領域１０ｃ−４は、図１４において、第１回折格子領域１０ｂの上辺に沿って配置されている。
これら４種類の第２回折格子領域１０ｃ−１、１０ｃ−２、１０ｃ−３、１０ｃ−４は、それぞれから投影される位置ずれ検知投影パターン２４の位置が異なっている。

図１５は、第２回折格子領域１０ｃ−１、１０ｃ−２、１０ｃ−３、１０ｃ−４の４種類の第２回折格子領域から投影される投影パターンを説明する図である。
第２回折格子領域１０ｃ−１には、図１５において、第１投影パターン２３の右側に位置ずれ検知投影パターン２４−１を投影する回折格子が構成されている。
第２回折格子領域１０ｃ−２には、図１５において、第１投影パターン２３の下側に位置ずれ検知投影パターン２４−２を投影する回折格子が構成されている。
第２回折格子領域１０ｃ−３には、図１５において、第１投影パターン２３の左側に位置ずれ検知投影パターン２４−３を投影する回折格子が構成されている。
第２回折格子領域１０ｃ−４には、図１５において、第１投影パターン２３の上側に位置ずれ検知投影パターン２４−４を投影する回折格子が構成されている。

このように、第３実施形態の回折光学素子１０は、４種類の第２回折格子領域１０ｃ−１、１０ｃ−２、１０ｃ−３、１０ｃ−４のそれぞれから投影される位置ずれ検知投影パターン２４の位置が異なっている。よって、検査光の照射スポットＳのずれる方向に対応し対置に位置ずれ検知投影パターン２４が投影されることになるので、位置ずれの方向を容易に把握することが可能である。

（第４実施形態）
図１６は、第４実施形態の光照射装置１の分解斜視図である。
光照射装置１は、回折光学素子１０と、発光素子（光源）５１と、基板５２と、ホルダ５３とを備えている。
回折光学素子１０は、上述した第１実施形態から第３実施形態のいずれかと同様な構成を備えている。
発光素子５１は、赤外光、青色光等を発光し、その光を回折光学素子１０に光を投影する。発光素子５１としては、例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等のレーザ光源を用いてもよいし、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いてもよい。発光素子５１は、基板５２上に実装されている。なお、発光素子５１の形態によっては、配線を用いて基板５２と接続することもできる。本実施形態では、発光素子５１は、波長が８５０ｎｍの光を発光する垂直共振器面発光レーザとした。

ホルダ５３は、回折光学素子１０を搭載するための枠形に形成されている。ホルダ５３は、例えば、ポリアミド、ポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックにより形成される。ホルダ５３を変形しにくくするため、ポリカーボネート等にガラスファイバーを含有させてもよい。
ホルダ５３は、その中央が、貫通した開口部となっている。ホルダ５３は、回折光学素子１０の周縁部が載せられる頂部を備えている。そして、この頂部の上に、接着材を介して回折光学素子１０が載せられて固定されている。なお、本実施形態のホルダ５３の頂部は、平面で構成されているが、溝をさらに設けてもよい。
ホルダ５３は、その背面側（図１６中の下側）に、不図示の接着材等を用いて、基板５２に取り付けられている。

このような構成の光照射装置１において、ホルダ５３の頂部に回折光学素子１０をタンに載せただけでは、発光素子５１が発光する光が適切に第１回折格子領域１０ｂ内に照射されることを保証することは難しい。しかし、本実施形態の回折光学素子１０は、上述した第１実施形態から第３実施形態のいずれかと同様な構成を備えている。よって、接着剤が硬化する前に、発光素子５１を発光させて（照射工程）、位置ずれ検知投影パターン２４が投影されていないことを確認（投影パターン確認工程、位置ずれ検出工程）し、必要に応じて回折光学素子１０と発光素子５１との相対的な位置を修正（修正工程）を行ない、その後接着剤を硬化させることができる。よって、本実施形態の光照射装置１は、回折光学素子１０と発光素子５１が発光する光との位置を正しく組み立てることが容易である。

（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。

（１）各実施形態において、カメラ３０と制御部４０とを備える検査装置を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、カメラ３０と制御部４０とを省略して検査員による目視検査を行なう場合に本発明を適用してもよい。

（２）各実施形態において、位置ずれ検知投影パターン２４は、丸い投影像を第１投影パターン２３の横に投影する例を示したが、これに限らず、例えば、位置ずれ検知投影パターン２４は、第１投影パターン２３と一部、又は、全てを重ねて投影してもよいし、文字等を投影してもよい。

なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。

１ 光照射装置
１０ 回折光学素子
１０ａ 周辺領域
１０ｂ 第１回折格子領域
１０ｃ 第２回折格子領域
１１ 高屈折率部
１１ａ 凸部
１１ｂ 側壁部
１２ 凹部
１３ 空間
１４ 低屈折率部
１５ 回折層
２０ 光源部
２１ 光
２２ 照射領域
２３ 第１投影パターン
２４ 検知投影パターン
２５ 位置基準パターン
３０ カメラ
４０ 制御部
５１ 発光素子
５２ 基板
５３ ホルダ
１００ 多面付け体
５００ スクリーン
Ｓ 照射スポット

Claims (9)

1. 光を整形する回折光学素子であって、
   入射した光を回折して出射することにより投影される投影パターンとして第１投影パターンを投影する回折格子が構成されている第１回折格子領域と、
   前記第１回折格子領域の外周領域の少なくとも一部に設けられ、入射した光を回折して出射することにより投影される投影パターンとして少なくとも一部が前記第１投影パターンとは異なる第２投影パターンを投影する第２回折格子領域と、
   を備え、
   第２投影パターンは、前記第１回折格子領域に照射されるべき光が位置ずれにより前記第２回折格子領域に照射されていることを判別可能な位置ずれ検知投影パターンを含む回折光学素子。
2. 請求項１に記載の回折光学素子において、
   前記第２回折格子領域は、入射した光がずれた方向とずれた量との少なくとも一方に応じて前記第２投影パターンが変化するように構成されていること、
   を特徴とする回折光学素子。
3. 請求項２に記載の回折光学素子において、
   前記第２回折格子領域は、回折格子の構成が異なる複数の領域にさらに分けて構成されていること、
   を特徴とする回折光学素子。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の回折光学素子において、
   前記第１回折格子領域が投影する前記第１投影パターンは、
   主投影パターンと、
   前記主投影パターンとは別の投影パターンであって、投影パターンにおける位置を特定する位置基準パターンと、
   を投影する回折格子を備えており、
   前記第２回折格子領域が投影する前記位置ずれ検知投影パターンは、少なくとも前記位置基準パターンに重ねて光を投影することにより前記位置基準パターンの輝度を高くすること、
   を特徴とする回折光学素子。
5. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の回折光学素子において、
   前記第２回折格子領域が投影する前記第２投影パターンは、前記位置ずれ検知投影パターンに加えて前記第１投影パターンと同様な投影パターンを投影すること、
   を特徴とする回折光学素子。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の回折光学素子が多面付けされた多面付け体。
7. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の回折光学素子が多面付けされた多面付け体の検査方法であって、
   多面付けされた前記回折光学素子の少なくとも１つの前記第１回折格子領域へ検査光源から検査光を照射する照射工程と、
   前記照射工程によって回折光学素子から投影される投影パターンを確認する投影パターン確認工程と、
   多面付けされた他の前記第１回折格子領域へ検査光を照射する位置に前記検査光源と多面付け体との相対的な位置を移動する移動工程と、
   を有し、
   前記投影パターン確認工程において、前記位置ずれ検知投影パターンに基づいて前記検査光の位置ずれについても検出を行ない、
   前記検査光の位置ずれの検出結果に基づいて前記移動工程における移動量を補正する補正工程を備える多面付け体の検査方法。
8. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の回折光学素子と、
   前記回折光学素子に光を照射する光源部と、
   を備えた光照射装置。
9. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の回折光学素子と、
   前記回折光学素子に光を照射する光源部と、
   を備えた光照射装置を調整する調整方法であって、
   前記光源部から光を照射する照射工程と、
   前記照射工程によって回折光学素子から投影される投影パターンを確認する投影パターン確認工程と、
   前記位置ずれ検知投影パターンに基づいて前記光源部からの光の位置ずれを検出する位置ずれ検出工程と、
   前記位置ずれ検出工程における位置ずれの検出結果に応じて前記回折光学素子と前記光源部との相対的な位置を修正する修正工程と、
   を備える光照射装置の調整方法。

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