JP3334470B2 - 回折効率測定方法及び回折効率測定装置 - Google Patents
回折効率測定方法及び回折効率測定装置Info
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- JP3334470B2 JP3334470B2 JP00537196A JP537196A JP3334470B2 JP 3334470 B2 JP3334470 B2 JP 3334470B2 JP 00537196 A JP00537196 A JP 00537196A JP 537196 A JP537196 A JP 537196A JP 3334470 B2 JP3334470 B2 JP 3334470B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回折効率を利用し
た光学素子の回折効率あるいは集光された光スポットの
光量の回折効率測定方法及び回折効率測定装置に関する
ものである。
た光学素子の回折効率あるいは集光された光スポットの
光量の回折効率測定方法及び回折効率測定装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、様々な分野で、回折効果を利用し
た光学素子が利用されてきている。回折を利用した光学
素子として最も単純なものには、図５のように平板ガラ
ス上に互いに平行な回折溝９１を形成した、いわゆる回
折格子がある。以下、図面を参照しながら回折格子の回
折効率を測定する方法について説明を行う。
た光学素子が利用されてきている。回折を利用した光学
素子として最も単純なものには、図５のように平板ガラ
ス上に互いに平行な回折溝９１を形成した、いわゆる回
折格子がある。以下、図面を参照しながら回折格子の回
折効率を測定する方法について説明を行う。
【０００３】回折格子の回折効率を測定するには、図４
に示す方法がある。図４は回折効率を測定する光学系の
構成説明図である。図４において、１は半導体レーザ１
１から回折格子２１に照射される入射光、２は回折格子
２１による回折光であって、２ａは０次回折光、２ｂは
−１次回折光、２ｃは＋１次回折光である。３２は集光
レンズ、４１はフォトディテクタである。
に示す方法がある。図４は回折効率を測定する光学系の
構成説明図である。図４において、１は半導体レーザ１
１から回折格子２１に照射される入射光、２は回折格子
２１による回折光であって、２ａは０次回折光、２ｂは
−１次回折光、２ｃは＋１次回折光である。３２は集光
レンズ、４１はフォトディテクタである。
【０００４】半導体レーザ１１からの入射光１を回折格
子２１に照射して回折させ、次に焦点深度の大きい集光
レンズ３２を通して十分離れた位置に集光させる。集光
された各字数の回折光２は光軸に垂直な一直線上に焦点
を結ぶため、図中に示した０次回折光２ａ、−１次回折
光２ｂ、＋１次回折光２ｃ等を分離及び抽出してフォト
ディテクタ４１で各次回折光量を測定することができ
る。次に、回折格子２１を取り除いて集光レンズ２２の
みの透過光量を測定すれば、前記回折格子２１への入射
光１の全光量がわかるため、回折光量と全光量の比を求
めれば各々の次数の回折効率が得ることができる。
子２１に照射して回折させ、次に焦点深度の大きい集光
レンズ３２を通して十分離れた位置に集光させる。集光
された各字数の回折光２は光軸に垂直な一直線上に焦点
を結ぶため、図中に示した０次回折光２ａ、−１次回折
光２ｂ、＋１次回折光２ｃ等を分離及び抽出してフォト
ディテクタ４１で各次回折光量を測定することができ
る。次に、回折格子２１を取り除いて集光レンズ２２の
みの透過光量を測定すれば、前記回折格子２１への入射
光１の全光量がわかるため、回折光量と全光量の比を求
めれば各々の次数の回折効率が得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回折光
学素子の形状は複雑に構成されていることが多く、例え
ば特開平７−９８４３１号公報に提案されている２焦点
ホログラムは、図６に示すように同心円状の回折溝９２
が施されている。上述の測定方法でこのような回折光学
素子の回折効率を測定しようとすると、各次数の回折光
が光軸上に焦点を結んでしまい、光軸に垂直な方向に分
離及び抽出することが困難である。
学素子の形状は複雑に構成されていることが多く、例え
ば特開平７−９８４３１号公報に提案されている２焦点
ホログラムは、図６に示すように同心円状の回折溝９２
が施されている。上述の測定方法でこのような回折光学
素子の回折効率を測定しようとすると、各次数の回折光
が光軸上に焦点を結んでしまい、光軸に垂直な方向に分
離及び抽出することが困難である。
【０００６】本発明は、光軸に垂直な方向に、回折光を
分離及び抽出することが困難な回折光学素子の回折効率
を測定することを目的とする。
分離及び抽出することが困難な回折光学素子の回折効率
を測定することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、光源からの出射光を回折光学素子と集光手
段とによって回折及び集光した集光スポットを拡大する
光学系拡大手段と、光学系拡大手段を介して集光スポッ
トの光量を光量検出手段を用いて検出、あるいは開口制
御手段を光学系拡大手段の焦点位置に設置し集光スポッ
トの光量を光量検出手段を用いて検出し、回折効率の測
定を実現するものである。
に本発明は、光源からの出射光を回折光学素子と集光手
段とによって回折及び集光した集光スポットを拡大する
光学系拡大手段と、光学系拡大手段を介して集光スポッ
トの光量を光量検出手段を用いて検出、あるいは開口制
御手段を光学系拡大手段の焦点位置に設置し集光スポッ
トの光量を光量検出手段を用いて検出し、回折効率の測
定を実現するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】まず、本発明の実施の形態の前提
となる一例を図面を参照して説明した後、本発明の実施
の形態について説明する。図３は、同心円状の回折溝を
有するホログラム素子の回折効率を測定する回折効率測
定方法を示している。図３において、１は入射光で、半
導体レーザ１１の照射光をコリメートレンズ３１で光軸
平行にしてホログラム素子２２に入射される。２はホロ
グラム素子２２による回折光で、２ａは０次回折光、２
ｂは−１次回折光、２ｃは＋１次回折光である。３２は
開口数（ＮＡ）０．６の集光レンズ、４１はフォトディ
テクタを示し、入射された光量を測定する。６１はピン
ホールで、集光レンズ３２とフォトディテクタ４１間に
設けられる。
となる一例を図面を参照して説明した後、本発明の実施
の形態について説明する。図３は、同心円状の回折溝を
有するホログラム素子の回折効率を測定する回折効率測
定方法を示している。図３において、１は入射光で、半
導体レーザ１１の照射光をコリメートレンズ３１で光軸
平行にしてホログラム素子２２に入射される。２はホロ
グラム素子２２による回折光で、２ａは０次回折光、２
ｂは−１次回折光、２ｃは＋１次回折光である。３２は
開口数（ＮＡ）０．６の集光レンズ、４１はフォトディ
テクタを示し、入射された光量を測定する。６１はピン
ホールで、集光レンズ３２とフォトディテクタ４１間に
設けられる。
【０００９】以上のように構成された本前提例につい
て、０次回折光量を測定する場合を例にとって、以下に
その動作を述べる。図３において、半導体レーザ１１か
らの発散光をコリメートレンズ３１で平行光にし、同心
円状の回折溝を有するホログラム素子２２に入射させる
と、光は回折を起こして多数の回折光に分けられる。こ
の回折された光を集光レンズ３２を通して集光させる
と、それぞれの次数の回折光が集光するため、光軸上に
多数の焦点を結ぶようになる。レーザの波長が６６０ｎ
ｍで、開口数が０．６であるときの半値全幅における集
光スポット径は０．６μｍ程度になるため、光束に球面
収差が含まれている場合等を考慮して、直径３μｍ程度
のピンホール６１を０次回折光２ａの焦点位置に設置し
ておけば、−１次回折光２ｂ或いは＋１次回折光２ｃ等
の不要な回折光の大部分を遮光し、０次回折光の大部分
を通過させることができるため、０次回折光量を精度良
く分離及び抽出してフォトディテクタ４１で測定でき
る。
て、０次回折光量を測定する場合を例にとって、以下に
その動作を述べる。図３において、半導体レーザ１１か
らの発散光をコリメートレンズ３１で平行光にし、同心
円状の回折溝を有するホログラム素子２２に入射させる
と、光は回折を起こして多数の回折光に分けられる。こ
の回折された光を集光レンズ３２を通して集光させる
と、それぞれの次数の回折光が集光するため、光軸上に
多数の焦点を結ぶようになる。レーザの波長が６６０ｎ
ｍで、開口数が０．６であるときの半値全幅における集
光スポット径は０．６μｍ程度になるため、光束に球面
収差が含まれている場合等を考慮して、直径３μｍ程度
のピンホール６１を０次回折光２ａの焦点位置に設置し
ておけば、−１次回折光２ｂ或いは＋１次回折光２ｃ等
の不要な回折光の大部分を遮光し、０次回折光の大部分
を通過させることができるため、０次回折光量を精度良
く分離及び抽出してフォトディテクタ４１で測定でき
る。
【００１０】次に、従来例で前述した回折格子での測定
と同様に、回折素子であるホログラム素子２２を除いた
状態での透過光量を測定しておけば、入射光１の光量が
わかるため、各々の次数について回折効率を測定するこ
とが可能である。また、ピンホール６１の代わりに幅３
μｍのスリットを使用すれば、一軸方向の平行移動で位
置調整が可能となるため測定時間を短縮できる。
と同様に、回折素子であるホログラム素子２２を除いた
状態での透過光量を測定しておけば、入射光１の光量が
わかるため、各々の次数について回折効率を測定するこ
とが可能である。また、ピンホール６１の代わりに幅３
μｍのスリットを使用すれば、一軸方向の平行移動で位
置調整が可能となるため測定時間を短縮できる。
【００１１】しかしながら、上述した本例の測定方法で
は、集光スポット径が小さい場合には、ピンホールをサ
ブミクロンの精度で位置調整する必要があるため、機械
的精度では実現不可能であり、極めて微細な光学的調整
を必要とする。また、調整誤差により測定精度が左右さ
れやすい。ピンホールをスリット状に変更することによ
り測定時間は多少改善されるが、集光光束の収差が著し
い場合に測定精度が低下する可能性がある。
は、集光スポット径が小さい場合には、ピンホールをサ
ブミクロンの精度で位置調整する必要があるため、機械
的精度では実現不可能であり、極めて微細な光学的調整
を必要とする。また、調整誤差により測定精度が左右さ
れやすい。ピンホールをスリット状に変更することによ
り測定時間は多少改善されるが、集光光束の収差が著し
い場合に測定精度が低下する可能性がある。
【００１２】そこで、さらに測定時間を短縮し、収差成
分によっても精度が左右されない測定方法を提供する実
施の形態を以下に示す。 （実施の形態１） 図 １は、ホログラムを一体形成した無限共役系の対物レ
ンズについての回折効率を測定する光学系の構成説明図
を示している。図１において、１は入射光で、半導体レ
ーザ１１で発光されたレーザ光がコリメートレンズ３１
で光軸平行となり、同心円状の回折溝を有する開口数
０．６のホログラム対物レンズ２３に入射される。２は
ホログラム対物レンズ２３に回折された回折光を示し、
２ａは０次回折光、２ｂは−１次回折光、２ｃは＋１次
回折光である。３３はカバーガラスで、ホログラム対物
レンズ２３の直後に設置され、０次回折光２ａの球面収
差を補正する。４１は１０ｍｍ四方の面積を有するフォ
トディテクタ、６１は直径８ｍｍのピンホールである。
５１は顕微鏡であって、カバーガラス３３とピンホール
６１の間の光軸上を移動し、入射側開口数が０．７で１
０００倍の横倍率を有し、その鏡筒内面の反射が少なく
構成されている。
分によっても精度が左右されない測定方法を提供する実
施の形態を以下に示す。 （実施の形態１） 図 １は、ホログラムを一体形成した無限共役系の対物レ
ンズについての回折効率を測定する光学系の構成説明図
を示している。図１において、１は入射光で、半導体レ
ーザ１１で発光されたレーザ光がコリメートレンズ３１
で光軸平行となり、同心円状の回折溝を有する開口数
０．６のホログラム対物レンズ２３に入射される。２は
ホログラム対物レンズ２３に回折された回折光を示し、
２ａは０次回折光、２ｂは−１次回折光、２ｃは＋１次
回折光である。３３はカバーガラスで、ホログラム対物
レンズ２３の直後に設置され、０次回折光２ａの球面収
差を補正する。４１は１０ｍｍ四方の面積を有するフォ
トディテクタ、６１は直径８ｍｍのピンホールである。
５１は顕微鏡であって、カバーガラス３３とピンホール
６１の間の光軸上を移動し、入射側開口数が０．７で１
０００倍の横倍率を有し、その鏡筒内面の反射が少なく
構成されている。
【００１３】以上のように構成された本実施の形態につ
いて、０次回折効率を測定する場合を例にとって、以下
にその動作について説明する。図１において、半導体レ
ーザ１１からの発散光をコリメートレンズ３１で平行光
にし、ホログラム対物レンズ２３で回折及び集光する
と、光軸上に複数の焦点を結ぶ。０次回折光２ａが集光
する焦点位置に顕微鏡５１の焦点を移動させると、顕微
鏡５１から０次回折光２ａの拡大された光スポットが投
影される。このとき、−１次回折光２ｂ或いは＋１次回
折光２ｃ等の光束は、顕微鏡５１の鏡筒内でケラレを起
こすため、顕微鏡５１からの出射光はほぼ０次回折光２
ａのみとなる。さらに、フォトディテクタ４１上で０次
回折光を集光させた時に、他の次数の回折光が十分拡散
されるように顕微鏡５１の横倍率を１０００倍程度に設
定することにより、０次回折光量を分離及び抽出して測
定できる。すなわち、ジャストフォーカス位置の前後で
デフォーカスしたときの、最大光量が０次回折光量とし
て得られる。レーザの波長が６６０ｎｍであれば、顕微
鏡５１から出射された０次回折光の集光スポット径は、
１次リングを含めると直径３ｍｍ程度になるため、フォ
トディテクタ４１を１０ｍｍ四方にすれば目視で位置調
整が簡単に行える。なお、顕微鏡５１からの出射光はほ
ぼ０次回折光２ａのみであるが、不要な次数の回折光量
をより少なくするためにピンホール６１で最適な大きさ
の開口制限をすれば、より高い精度の測定を行うことが
できる。また、顕微鏡５１の入射側開口数はホログラム
対物レンズ２３の開口数よりも大きいことは当然である
が、大きすぎると顕微鏡５１内に取り込む不要回折光が
増えるため、最低限に押さえることにより測定精度が向
上する。
いて、０次回折効率を測定する場合を例にとって、以下
にその動作について説明する。図１において、半導体レ
ーザ１１からの発散光をコリメートレンズ３１で平行光
にし、ホログラム対物レンズ２３で回折及び集光する
と、光軸上に複数の焦点を結ぶ。０次回折光２ａが集光
する焦点位置に顕微鏡５１の焦点を移動させると、顕微
鏡５１から０次回折光２ａの拡大された光スポットが投
影される。このとき、−１次回折光２ｂ或いは＋１次回
折光２ｃ等の光束は、顕微鏡５１の鏡筒内でケラレを起
こすため、顕微鏡５１からの出射光はほぼ０次回折光２
ａのみとなる。さらに、フォトディテクタ４１上で０次
回折光を集光させた時に、他の次数の回折光が十分拡散
されるように顕微鏡５１の横倍率を１０００倍程度に設
定することにより、０次回折光量を分離及び抽出して測
定できる。すなわち、ジャストフォーカス位置の前後で
デフォーカスしたときの、最大光量が０次回折光量とし
て得られる。レーザの波長が６６０ｎｍであれば、顕微
鏡５１から出射された０次回折光の集光スポット径は、
１次リングを含めると直径３ｍｍ程度になるため、フォ
トディテクタ４１を１０ｍｍ四方にすれば目視で位置調
整が簡単に行える。なお、顕微鏡５１からの出射光はほ
ぼ０次回折光２ａのみであるが、不要な次数の回折光量
をより少なくするためにピンホール６１で最適な大きさ
の開口制限をすれば、より高い精度の測定を行うことが
できる。また、顕微鏡５１の入射側開口数はホログラム
対物レンズ２３の開口数よりも大きいことは当然である
が、大きすぎると顕微鏡５１内に取り込む不要回折光が
増えるため、最低限に押さえることにより測定精度が向
上する。
【００１４】さらに、他の次数の回折光量を測定する時
は、顕微鏡５１の焦点を他の回折光の焦点位置に光軸上
で平行移動するだけで、フォトディテクタ４１上では所
望の回折光が集光するため、各々の回折光量が極めて簡
単に得られる。なお、上記実施の形態において回折光学
素子を用いずに、集光手段によって集光された光量を測
定することも可能である。また、回折光学素子が集光性
能を持つ場合は集光レンズを設けなくてもよい。
は、顕微鏡５１の焦点を他の回折光の焦点位置に光軸上
で平行移動するだけで、フォトディテクタ４１上では所
望の回折光が集光するため、各々の回折光量が極めて簡
単に得られる。なお、上記実施の形態において回折光学
素子を用いずに、集光手段によって集光された光量を測
定することも可能である。また、回折光学素子が集光性
能を持つ場合は集光レンズを設けなくてもよい。
【００１５】ホログラム対物レンズ２３に代えて、同じ
有効径を持つ単焦点対物レンズを装着して上記の方法で
透過光量を測定すれば、さきほどの測定での、ホログラ
ム対物レンズ２３への入射光１の光量が分かるため、回
折効率が計算できる。なお、両対物レンズは、同一の開
口数を有するように設計し、同一の硝材を用いて成形
し、さらに反射防止コートを施すことによって、より正
確な測定が可能である。
有効径を持つ単焦点対物レンズを装着して上記の方法で
透過光量を測定すれば、さきほどの測定での、ホログラ
ム対物レンズ２３への入射光１の光量が分かるため、回
折効率が計算できる。なお、両対物レンズは、同一の開
口数を有するように設計し、同一の硝材を用いて成形
し、さらに反射防止コートを施すことによって、より正
確な測定が可能である。
【００１６】また、この測定方法では、ジャストフォー
カス前後の最大光量を回折光量として採用するため、６
０ｍλＲＭＳ程度の波面収差を有する回折光の光量測定
においても、一切影響を受けることなく検出できるため
非常に有効である。 （実施の形態２） またさらに、回折光量の測定精度を向上させ、回折光学
素子の光学部品としての透過収差性能を評価できる測定
方法を提供する実施の形態を以下に示す。図２は、回折
格子を一体成形した平凸コリメートレンズの回折効率の
測定光学系を示した構成説明図である。
カス前後の最大光量を回折光量として採用するため、６
０ｍλＲＭＳ程度の波面収差を有する回折光の光量測定
においても、一切影響を受けることなく検出できるため
非常に有効である。 （実施の形態２） またさらに、回折光量の測定精度を向上させ、回折光学
素子の光学部品としての透過収差性能を評価できる測定
方法を提供する実施の形態を以下に示す。図２は、回折
格子を一体成形した平凸コリメートレンズの回折効率の
測定光学系を示した構成説明図である。
【００１７】図２において、１は回折格子一体型コリメ
ートレンズ２４への入射光で、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１２の
発光する光をビームエキスパンダ３４を介し、入射光の
一部を分岐するハーフミラー３６で反射されたものであ
る。３７は凸レンズであって、ハーフミラー３６の透過
光をモニタフォトディテクタ４２に集光する。モニタフ
ォトディテクタ４２は入射光量比を検出する。２は回折
格子一体型コリメートレンズ２４による回折光で、２ａ
は０次回折光、２ｂは−１次回折光、２ｃは＋１次回折
光を示す。３５はハーフミラーを示し、４０倍の顕微鏡
対物レンズ５２ａを介して入力される０次回折光２ａを
分岐する。４１は１０ｍｍ四方の面積を有するフォトデ
ィテクタで、１０倍の結像レンズ５２ｂで集光された０
次回折光２ａの透過光成分を検出する。７１はＣＣＤカ
メラで、０次回折光２ａの反射光成分が５倍の投影レン
ズ５２ｃで集光されて入射され、撮像された映像はＴＶ
モニタ８１で監視できる。
ートレンズ２４への入射光で、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１２の
発光する光をビームエキスパンダ３４を介し、入射光の
一部を分岐するハーフミラー３６で反射されたものであ
る。３７は凸レンズであって、ハーフミラー３６の透過
光をモニタフォトディテクタ４２に集光する。モニタフ
ォトディテクタ４２は入射光量比を検出する。２は回折
格子一体型コリメートレンズ２４による回折光で、２ａ
は０次回折光、２ｂは−１次回折光、２ｃは＋１次回折
光を示す。３５はハーフミラーを示し、４０倍の顕微鏡
対物レンズ５２ａを介して入力される０次回折光２ａを
分岐する。４１は１０ｍｍ四方の面積を有するフォトデ
ィテクタで、１０倍の結像レンズ５２ｂで集光された０
次回折光２ａの透過光成分を検出する。７１はＣＣＤカ
メラで、０次回折光２ａの反射光成分が５倍の投影レン
ズ５２ｃで集光されて入射され、撮像された映像はＴＶ
モニタ８１で監視できる。
【００１８】以上のように構成された本発明の実施の形
態として、０次回折効率を測定する場合を例にとって、
以下にその動作について説明する。図２において、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ１２からの出射光をビームエキスパンダ３
４で拡大し平行光束にする。ハーフミラー３５に入射し
て分岐された光束は回折格子一体型コリメートレンズ２
４に入射し、光軸に垂直な一直線の多数の焦点をつく
る。０次回折光の焦点位置に顕微鏡対物レンズ５２ａの
焦点を移動させれば、０次回折光２ａ以外の−１次回折
光２ｂ、＋１次回折光２ｃ等は鏡筒内に入射しないか、
或いは鏡筒内でケラレを起こすため、結像レンズ５２ｂ
からの出射光のジャストフォーカス前後での最大光量を
測定すれば０次回折光量が得られる。
態として、０次回折効率を測定する場合を例にとって、
以下にその動作について説明する。図２において、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ１２からの出射光をビームエキスパンダ３
４で拡大し平行光束にする。ハーフミラー３５に入射し
て分岐された光束は回折格子一体型コリメートレンズ２
４に入射し、光軸に垂直な一直線の多数の焦点をつく
る。０次回折光の焦点位置に顕微鏡対物レンズ５２ａの
焦点を移動させれば、０次回折光２ａ以外の−１次回折
光２ｂ、＋１次回折光２ｃ等は鏡筒内に入射しないか、
或いは鏡筒内でケラレを起こすため、結像レンズ５２ｂ
からの出射光のジャストフォーカス前後での最大光量を
測定すれば０次回折光量が得られる。
【００１９】また、前記顕微鏡対物レンズ５２ａと前記
結像レンズ５２ｂの間にハーフミラー６１を挿入し、分
岐された光を投影レンズ５２ｃが集光する位置にＣＣＤ
カメラ７１を設置することによって、取り込んだ映像を
ＴＶモニタ８１で監視しながら回折効率を測定できる。
これは、レンズ等の光学部品の集光性能判定に一般的に
用いられる、いわゆる光スポット評価装置の測定光学系
である。
結像レンズ５２ｂの間にハーフミラー６１を挿入し、分
岐された光を投影レンズ５２ｃが集光する位置にＣＣＤ
カメラ７１を設置することによって、取り込んだ映像を
ＴＶモニタ８１で監視しながら回折効率を測定できる。
これは、レンズ等の光学部品の集光性能判定に一般的に
用いられる、いわゆる光スポット評価装置の測定光学系
である。
【００２０】フォトディテクタ４１上で０次回折光が拡
大された集光スポットを形成する時、ＴＶモニタ８１上
に表示される集光スポット位置にマーキングを施して光
軸を一致させておけば、ＴＶモニタ８１を監視すること
で、フォトディテクタ４１上を目視確認することなく位
置調整ができる。さらに、これによって結像レンズ５２
ｂからフォトディテクタ４１の間の光学系は完全に遮光
することができるようになり、ノイズとなる外界から光
を完全に遮断することによって測定精度は飛躍的に向上
する。
大された集光スポットを形成する時、ＴＶモニタ８１上
に表示される集光スポット位置にマーキングを施して光
軸を一致させておけば、ＴＶモニタ８１を監視すること
で、フォトディテクタ４１上を目視確認することなく位
置調整ができる。さらに、これによって結像レンズ５２
ｂからフォトディテクタ４１の間の光学系は完全に遮光
することができるようになり、ノイズとなる外界から光
を完全に遮断することによって測定精度は飛躍的に向上
する。
【００２１】さらに、光スポット評価の機能を持たせる
ことによって、光スポットをＴＶモニタ８１上のマーキ
ング位置に表示させる作業が、回折効率測定のための位
置調整を代替し、且つ、光スポットを評価するためにジ
ャストフォーカス前後でデフォーカスする作業が、最大
光量の採取を代替することになる。すなわち、理想的に
は従来の光スポット評価に要すると同等な時間で、光ス
ポット評価及び回折効率が測定できる。
ことによって、光スポットをＴＶモニタ８１上のマーキ
ング位置に表示させる作業が、回折効率測定のための位
置調整を代替し、且つ、光スポットを評価するためにジ
ャストフォーカス前後でデフォーカスする作業が、最大
光量の採取を代替することになる。すなわち、理想的に
は従来の光スポット評価に要すると同等な時間で、光ス
ポット評価及び回折効率が測定できる。
【００２２】なお、回折光量測定時の最適な横倍率と、
光スポット評価時の最適な横倍率は異なることが予想さ
れるため、ハーフミラー３５は拡大光学系の内部に設置
し、それぞれ異なる倍率の結像レンズ５２ｂと投影レン
ズ５２ｃを使用できるようにしている。従って、前記結
像レンズ５２ｂの倍率は自由に変更できるため、この実
施の形態では開口制限手段を用いていないが、拡大光学
系の横倍率とフォトディテクタ４１の受光面積を調整す
ることにより、量産レベルで要求される精度の測定は十
分行える。
光スポット評価時の最適な横倍率は異なることが予想さ
れるため、ハーフミラー３５は拡大光学系の内部に設置
し、それぞれ異なる倍率の結像レンズ５２ｂと投影レン
ズ５２ｃを使用できるようにしている。従って、前記結
像レンズ５２ｂの倍率は自由に変更できるため、この実
施の形態では開口制限手段を用いていないが、拡大光学
系の横倍率とフォトディテクタ４１の受光面積を調整す
ることにより、量産レベルで要求される精度の測定は十
分行える。
【００２３】また、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１２からの全入射
光を、ハーフミラー３６で分岐して凸レンズ３７で集光
させ、モニタフォトディテクタ４２で光量を検出できる
光学系にしておくと、回折格子一体型コリメートレンズ
２４への入射光１の光量に比例した光量が得られる。従
って、フォトディテクタ４１での光量と、モニタフォト
ディテクタ４２での光量との比をもって実効測定光量と
定義しておけば、光源の出力変動に左右されない安定し
た測定結果が得られる。
光を、ハーフミラー３６で分岐して凸レンズ３７で集光
させ、モニタフォトディテクタ４２で光量を検出できる
光学系にしておくと、回折格子一体型コリメートレンズ
２４への入射光１の光量に比例した光量が得られる。従
って、フォトディテクタ４１での光量と、モニタフォト
ディテクタ４２での光量との比をもって実効測定光量と
定義しておけば、光源の出力変動に左右されない安定し
た測定結果が得られる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、位置調整
が容易で、且つ波面収差に影響されない迅速な回折効率
の測定が可能となる。また、スポット評価装置と共存さ
せることによって、集光スポット性能評価を行いなが
ら、より短時間で高精度な回折効率測定が可能となる。
が容易で、且つ波面収差に影響されない迅速な回折効率
の測定が可能となる。また、スポット評価装置と共存さ
せることによって、集光スポット性能評価を行いなが
ら、より短時間で高精度な回折効率測定が可能となる。
【図１】本発明の一実施の形態における回折効率測定方
法の構成説明図
法の構成説明図
【図２】本発明の他の実施の形態における回折効率測定
方法の構成説明図
方法の構成説明図
【図３】本発明の前提となる一例における回折効率測定
方法の構成説明図
方法の構成説明図
【図４】従来例における回折格子の回折効率の測定方法
の構成説明図
の構成説明図
【図５】回折格子のキノフォームパターンを示す図
【図６】同心円状の回折溝を有するホログラム素子のキ
ノフォームパターンを示す図
ノフォームパターンを示す図
１ 入射光 ２ａ ０次回折光 ２ｂ −１次回折光 ２ｃ ＋１次回折光 １１ 半導体レーザ １２ Ｈｅ−Ｎｅレーザ ２１ 回折格子 ２２ ホログラム素子 ２３ ホログラム対物レンズ ２４ 回折素子一体型コリメートレンズ ３１ コリメートレンズ ３２ 集光レンズ ３３ カバーガラス ３４ ビームエキスパンダ ３５ ハーフミラー ３６ ハーフミラー ３７ 凸レンズ ４１ フォトディテクタ ４２ モニタフォトディテクタ ５１ 顕微鏡 ５２ａ 顕微鏡対物レンズ ５２ｂ 結像レンズ ５２ｃ 撮像レンズ ６１ ピンホール ７１ ＣＣＤカメラ ８１ ＴＶモニタ ９１ 格子溝 ９２ 回折溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−261054（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−40083（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−21225（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−26767（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−347368（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−23935（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02
Claims (14)
- 【請求項１】 光源からの出射光を回折光学素子と集光
手段とによって回折及び集光した集光スポットを拡大す
る光学系拡大手段と、前記光学系拡大手段を介して前記
集光スポットの光量を測定する光量検出手段とを具備
し、前記回折光学素子の回折効率を測定することを特徴
とする回折効率測定方法。 - 【請求項２】 光源と、回折光学素子と、集光手段を備
えた集光光学系において前記光源からの入射光が前記回
折光学素子で回折された光を前記集光手段で集光、また
は、前記光源からの光が前記集光手段で集光された集光
光線を前記回折光学素子で回折の何れかで得られた集光
スポットを拡大する光学系拡大手段と、前記光学系拡大
手段からの出射光量を測定する光量検出手段と、前記集
光手段による前記集光スポットを撮影する光スポット観
察手段とを具備し、前記光学系拡大手段は前記光スポッ
ト観察手段と光路を切り換えることにより、前記回折光
学素子の回折効率の測定と、集光性能の観察を行うこと
を特徴とする回折効率測定方法。 - 【請求項３】 光源と、回折光学素子と、集光手段を備
えた集光光学系において前記光源からの入射光が前記回
折光学素子で回折された光を前記集光手段で集光、また
は、前記光源からの光が前記集光手段で集光された集光
光線を前記回折光学素子で回折の何れかで得られた集光
スポットを拡大する光学系拡大手段と、前記光学系拡大
手段からの出射光量を測定する光量検出手段と、前記集
光手段から前記光量検出手段に至る光路中に配置された
光束分離手段と、前記光束分離手段で分離された光束の
前記集光スポットを撮影する光スポット観察手段とを具
備し、前記回折光学素子の回折効率の測定と、集光性能
の観察を同時に行うことを特徴とする回折効率測定方
法。 - 【請求項４】 光学系拡大手段は、対物レンズ部と結像
レンズ部から構成され、光束分離手段は、前記対物レン
ズ部と前記結像レンズ部の間に配置されたことを特徴と
する請求項３に記載の回折効率測定方法。 - 【請求項５】 不要光束を遮光する開口制御手段を、集
光手段から光量検出手段までの光路中に配置されたこと
を特徴とする請求項１〜３何れかに記載の回折効率測定
方法。 - 【請求項６】 光源から回折光学素子に至る光路中に配
置される第２の光束分離手段と、前記第２の光束分離手
段によって分離された光量を検出する第２の光量検出手
段とを具備し、前記光源から前記回折光学素子に入射す
る光量の一部を分離することを特徴とする請求項１〜３
何れかに記載の回折効率測定方法。 - 【請求項７】 集光手段は、屈折型の集光レンズから構
成されていることを特徴とする請求項１〜３何れかに記
載の回折効率測定方法。 - 【請求項８】 回折光学素子と集光手段は単一の回折集
光素子であることを特徴とする請求項１〜３何れかに記
載の回折効率測定方法。 - 【請求項９】 回折集光素子は、屈折型の集光レンズ表
面上に回折素子パターンとして一体形成することを特徴
とする請求項８に記載の回折効率測定方法。 - 【請求項１０】 回折集光素子は、屈折力を有する回折
光学素子であることを特徴とする請求項８に記載の回折
効率測定方法。 - 【請求項１１】 回折集光素子は、光軸上に複数の焦点
を結ぶ回折光学素子であることを特徴とする請求項１〜
３何れかに記載の回折効率測定方法。 - 【請求項１２】 請求項１〜１１何れかに記載の回折効
率測定方法で回折効率を測定する手段を備えることを特
徴とする回折効率測定装置。 - 【請求項１３】 光源からの出射光を回折光学素子と集
光手段とによって回折及び集光して得られる複数の集光
スポットを拡大する光学系拡大手段と、前記光学系拡大
手段の出射光量を検出する光量検出手段とを備え、前記
光学系拡大手段の焦点を移動し前記複数の前記集光スポ
ットの内少なくとも１つの集光スポットの光量を前記光
量検出手段で検出することを特徴とする光量測定方法。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の光量測定方法で複
数の光ビームの集光スポットを測定する手段を備えるこ
とを特徴とする光量測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00537196A JP3334470B2 (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 回折効率測定方法及び回折効率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00537196A JP3334470B2 (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 回折効率測定方法及び回折効率測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09196813A JPH09196813A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3334470B2 true JP3334470B2 (ja) | 2002-10-15 |
Family
ID=11609319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00537196A Expired - Fee Related JP3334470B2 (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | 回折効率測定方法及び回折効率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3334470B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3578144B2 (ja) | 2002-01-16 | 2004-10-20 | 住友電気工業株式会社 | 回折型光学部品の光学特性測定装置及び測定方法 |
| US7719675B2 (en) * | 2006-02-28 | 2010-05-18 | Applied Extrusion Technologies, Inc. | Method for optical characterization and evaluation of optically variable devices and media |
| WO2008072709A1 (ja) | 2006-12-14 | 2008-06-19 | Panasonic Corporation | 回折光学素子の光学特性測定方法および回折光学素子の光学特性測定装置 |
| US7605911B2 (en) | 2007-10-10 | 2009-10-20 | Applied Extrusion Technologies, Inc. | System and method for visual quality characterization of holographic materials |
| JP5169897B2 (ja) * | 2009-02-16 | 2013-03-27 | 株式会社島津製作所 | 回折効率測定器及び回折効率測定方法 |
| CN102243137B (zh) * | 2011-06-21 | 2013-04-10 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光束整形元件光学性能的检测装置和检测方法 |
| CN102636272B (zh) * | 2012-03-22 | 2013-11-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 基于瞬态光栅效应的飞秒激光脉冲测量的方法与装置 |
| CN115210611B (zh) | 2020-07-10 | 2023-06-02 | 住友电工硬质合金株式会社 | 衍射光学装置 |
| RU205424U1 (ru) * | 2021-02-19 | 2021-07-14 | Общество с ограниченной ответственностью "ХолоГрэйт" | Устройство для контроля дифракционной эффективности голограмм |
| JP2024520335A (ja) * | 2021-03-15 | 2024-05-24 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 光学デバイスの効率を測定する方法 |
-
1996
- 1996-01-17 JP JP00537196A patent/JP3334470B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09196813A (ja) | 1997-07-31 |
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