JPH09196813A - 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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- JPH09196813A JPH09196813A JP537196A JP537196A JPH09196813A JP H09196813 A JPH09196813 A JP H09196813A JP 537196 A JP537196 A JP 537196A JP 537196 A JP537196 A JP 537196A JP H09196813 A JPH09196813 A JP H09196813A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ヘッドに用いられるホログラム対物レンズ
等の回折光学素子について、収差に左右されない回折効
率の測定を短時間で実現する。また、同時に光学部品と
しての集光性能を光スポット評価することも可能にす
る。 【解決手段】 半導体レーザ１１からの出射光をコリメ
ートレンズ３１で平行光束にしてホログラム素子２１に
入射し回折を起こさせる。所望の回折光を集光レンズ３
２にて集光した後、顕微鏡５１を通過させることによっ
て、不要回折光束のケラレ及び所望回折光の集光像拡大
を利用して、光量検出手段４１にて回折光量を測定でき
る構成を有する。また、光スポット観察手段を追加する
ことによって、集光スポット性能を評価しながら、さら
に高精度の測定ができる構成となる。
等の回折光学素子について、収差に左右されない回折効
率の測定を短時間で実現する。また、同時に光学部品と
しての集光性能を光スポット評価することも可能にす
る。 【解決手段】 半導体レーザ１１からの出射光をコリメ
ートレンズ３１で平行光束にしてホログラム素子２１に
入射し回折を起こさせる。所望の回折光を集光レンズ３
２にて集光した後、顕微鏡５１を通過させることによっ
て、不要回折光束のケラレ及び所望回折光の集光像拡大
を利用して、光量検出手段４１にて回折光量を測定でき
る構成を有する。また、光スポット観察手段を追加する
ことによって、集光スポット性能を評価しながら、さら
に高精度の測定ができる構成となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回折効果を利用し
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格子溝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格子溝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
された各次数の回折光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
された各次数の回折光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７−９８４５１号に提案されている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７−９８４５１号に提案されている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、回折光を集光させる集光手段を用いて一旦
集光し、焦点位置に開口制限手段あるいは光学系拡大手
段を設置することによって、分離された回折光を光量検
出し、回折効率の測定を実現するものである。
に本発明は、回折光を集光させる集光手段を用いて一旦
集光し、焦点位置に開口制限手段あるいは光学系拡大手
段を設置することによって、分離された回折光を光量検
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】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。 （実施の形態１）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、２ｂ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。
て、図面を用いて説明する。 （実施の形態１）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、２ｂ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発明の実施の形
態１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
６６０ｎｍ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３
μｍ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。
態１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
６６０ｎｍ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３
μｍ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】（実施の形態２）しかしながら、上述した
本発明実施の形態１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。
本発明実施の形態１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。
【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。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２
３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１０００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。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２
３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１０００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発明の実施の形
態２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２ａ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。
態２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２ａ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３）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、回折格子を一体形成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３）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、回折格子を一体形成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実施の形態
３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３４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２４に入射し、光軸に垂直な一直線に多数の焦点をつ
くる。０次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。
３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３４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２４に入射し、光軸に垂直な一直線に多数の焦点をつ
くる。０次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の受光面積を調節す
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の受光面積を調節す
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、実施の形態２に示した、顕微鏡を使用
する回折効率測定方法の構成説明図
する回折効率測定方法の構成説明図
【図２】同、実施の形態３に示した、スポット評価機能
を追加した回折効率測定方法の構成説明図
を追加した回折効率測定方法の構成説明図
【図３】同、実施の形態１に示した、ピンホールで不要
な回折光を遮光した回折効率測定方法の構成説明図
な回折光を遮光した回折効率測定方法の構成説明図
【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】同心円上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 回折格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 撮影レンズ ６１ ピンホール ７１ ＣＣＤカメラ ８１ ＴＶモニタ ９１ 格子溝 ９２ 回折溝
Claims (16)
- 【請求項１】 光源と、前記光源からの入射光を集光す
る集光素子と、前記集光素子による集光像を拡大する光
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を具備し、前記集光素子の透過
光量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、前記光源からの入射光を回折す
る回折光学素子と、前記回折光学素子で回折された光を
集光する集光手段と、前記集光手段による集光像を拡大
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３】 光源と、前記光源からの入射光を回折す
る回折光学素子と、前記回折光学素子で回折された光を
集光する集光手段と、前記集光手段による集光像を拡大
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４】 光源と、前記光源からの入射光を回折す
る回折光学素子と、前記回折光学素子で回折された光を
集光する集光手段と、前記集光手段による集光像を拡大
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５】 光束分離手段は集光手段直後に配置さ
れ、光スポット観察手段は、光スポット拡大手段と光ス
ポット撮影手段から構成されたことを特徴とする請求項
４に記載の回折効率測定方法。 - 【請求項６】 光束分離手段は、光学系拡大手段を通過
した直後に配置されたことを特徴とする請求項４に記載
の回折効率測定方法。 - 【請求項７】 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４に記載の回折効率測定方法。 - 【請求項８】 不要光束を遮光する開口制限手段を、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、請求項２、請求項３及び請求項
４に記載の回折効率測定方法。 - 【請求項９】 光源と、前記光源からの入射光を回折す
る回折光学素子と、前記回折光学素子で回折された光を
集光する集光手段と、前記集光手段が形成する焦点位置
に設置することにより不要光束を遮光する開口制限手段
と、前記開口制限手段からの出射光量を測定する検出手
段を具備し、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１０】 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、
請求項２、請求項３、請求項４もしくは請求項９に記載
の回折効率測定方法。 - 【請求項１１】 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、請求項２、
請求項３、請求項４もしくは請求項９に記載の回折効率
測定方法。 - 【請求項１２】 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２、請求項３、
請求項４もしくは請求項９に記載の回折効率測定方法。 - 【請求項１３】 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１２に記載の回折効率測定方法。 - 【請求項１４】 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１２に記載の回
折効率測定方法。 - 【請求項１５】 回折光学素子は、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２、
請求項３、請求項４もしくは請求項９に記載の回折効率
測定方法。 - 【請求項１６】 請求項１〜請求項１５に記載の回折効
率測定方法による回折効率測定装置。
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 true JPH09196813A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3334470B2 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) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6937327B2 (en) | 2002-01-16 | 2005-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Apparatus and method of measuring optical properties of diffractive optical element |
| WO2007101180A2 (en) * | 2006-02-28 | 2007-09-07 | 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 |
| JP2010190621A (ja) * | 2009-02-16 | 2010-09-02 | Shimadzu Corp | 回折効率測定器及び回折効率測定方法 |
| CN102243137A (zh) * | 2011-06-21 | 2011-11-16 | 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 |
| WO2013138960A1 (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | 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方法与装置 |
| RU205424U1 (ru) * | 2021-02-19 | 2021-07-14 | Общество с ограниченной ответственностью "ХолоГрэйт" | Устройство для контроля дифракционной эффективности голограмм |
| WO2022009428A1 (ja) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 回折光学装置 |
| WO2022197480A1 (en) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | Applied Materials, Inc. | Method of measuring efficiency for optical devices |
-
1996
- 1996-01-17 JP JP00537196A patent/JP3334470B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7719675B2 (en) | 2006-02-28 | 2010-05-18 | Applied Extrusion Technologies, Inc. | Method for optical characterization and evaluation of optically variable devices and media |
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| 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 |
| US8390799B2 (en) | 2006-12-14 | 2013-03-05 | Panasonic Corporation | Method for measuring optical characteristics of diffraction optical element and apparatus for measuring optical characteristics of diffraction optical element |
| US8284388B2 (en) | 2006-12-14 | 2012-10-09 | Panasonic Corporation | Method for measuring optical characteristics of diffraction optical element and apparatus for measuring optical characteristics of diffraction optical element |
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| WO2013138960A1 (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-26 | 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方法与装置 |
| WO2022009428A1 (ja) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 回折光学装置 |
| US11977239B2 (en) | 2020-07-10 | 2024-05-07 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Diffractive optical device |
| RU205424U1 (ru) * | 2021-02-19 | 2021-07-14 | Общество с ограниченной ответственностью "ХолоГрэйт" | Устройство для контроля дифракционной эффективности голограмм |
| WO2022197480A1 (en) * | 2021-03-15 | 2022-09-22 | Applied Materials, Inc. | Method of measuring efficiency for optical devices |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3334470B2 (ja) | 2002-10-15 |
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