專利名稱：衍射光學元件的光學特性測定方法及衍射光學元件的光學特性測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衍射光學元件的光學特性測定方法及光學特性測定裝置。
技術(shù)背景
近年來，利用光衍射現(xiàn)象的光學元件在各個領(lǐng)域中得到應(yīng)用。 在圖IO中，圖示出普通衍射光學元件122。該衍射光學元件122是 在平板上平行地形成有呈三角波浪狀凹槽的元件。使光入射到該衍 射光學元件122后，該光分離成0級、1級、2級……等級的衍射光。 下面，具體地對各級衍射光的衍射效率的評價方法進行說明。
圖11是用來對被稱作刀口法(knife-edge method)的衍射效率評 價方法進行說明的附圖。若使激光121入射到衍射光學元件122中， 則激光121在與光軸垂直的方向上分離成各級衍射光后成像。利用 像刀刃那樣邊緣與點直徑(spot diameter)相比足夠長且薄的遮光板 123遮擋該已成像的點光(spot beam),并按一定間隔進行掃描后， 用光檢測器124測量已通過的點光的強度。由已獲得的強度分布計 算出強度差，從該強度差能夠計算出各級的衍射效率。
還有，在專利文獻1中，公開了一種衍射光學元件的衍射效率 測定方法，在該衍射光學元件中，衍射凹槽形成為同心圓狀，并且 各級的衍射點光的成像點位于同一直線上。在該測定方法中，利用 準直透鏡使激光成為平行光后，再使其入射到衍射光學元件中，然 后用顯微鏡將由衍射光學元件聚集起來的光放大后再進行觀察。此 時，各級的點光產(chǎn)生重疊。為了去掉無用的級的光，在衍射點光的 周圍設(shè)置了針孔狹縫(pinholeslit)來消除所述光產(chǎn)生的影響。衍射效 率是用下述方法計算的，即首先，測量沒有衍射光學元件狀態(tài)時4的透光量，將該透光量作為入射光量，然后求出各級的衍射點光通 過針孔狹縫后的光量。
但是，在上述兩種方法中存在以下問題。
—般的衍射效率評價方法即刀口法只能用于與光軸垂直地棑 列有多個衍射點光的情況，而衍射凹槽形成為同心圓狀的衍射光學 元件是沿著光軸排列有多個衍射點光，所以無法用刀口法來評價該 衍射光學元件。
還有，在專利文獻l中，雖然對形成為同心圓狀的衍射光學元 件進行了評價，但由于是用激光作評價光源，所以只能以拾光器 (optical pickup)用透鏡為對象對單波長的衍射效率進行評價。還有， 專利文獻1的前提是以能夠提供充足光量的激光作光源，而具有某 一波長寬度的光源與激光相比光量較少，所以專利文獻l的方法無 法適用。
還有，在專利文獻l的方法中，為了消除無用的級的點光所產(chǎn) 生的影響而使用了針孔狹縫，因此有必要準備與各個衍射點光和點 直徑相對應(yīng)的各種孔徑的狹縫。雖然為了進行準確的評價，理想的 是使點的尺寸和狹縫尺寸完全一致，但是在使用針孔狹縫的評價中 這是有一定限度的。而且，在專利文獻1的實施方式二中，在計算 衍射效率時，事前求出了光通過非球面透鏡而非衍射光學元件時的 光量值，并以該光量值作為入射光量值。因此，在該方法中，有必 要特意準備與衍射光學元件具有相同有效直徑的透鏡，這是很繁瑣 的。專利文獻1:日本國公開特許公報特開平09-196813號公報 一發(fā)明所要解決的技術(shù)問題一
而且，專利文獻1所敘述的方法是以拾光器用透鏡為對象，所 以很難用該方法對用作攝像鏡頭的衍射光學元件進行評價。以往， 只能采用下述方法對用作攝像鏡頭的衍射光學元件進行評價，即 使繪有平行線或圖形的圖(chart)通過衍射光學元件成像后對該像進 行觀察，來查看線或圖形的變形或模糊程度。然而，在這一方法中， 很難獲得作為數(shù)值數(shù)據(jù)的有關(guān)應(yīng)如何具體地修正衍射光學元件的信息，因此不能容易地進行衍射光學元件的修正作業(yè)。 發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決對所述攝像用衍射光學元件進行評價時出現(xiàn)的問題，其目的在于提供一種測定方法及評價裝置，即通過檢 測出由攝像鏡頭即衍射光學元件會聚的任意波長范圍的衍射光甚至 是微弱的衍射光，而能夠容易且準確地評價點光的光量、衍射效率 及光軸方向上的亮度分布。一解決問題的技術(shù)方案一
為了達到所述目的，本發(fā)明所涉及的衍射光學元件的光學特性 測定方法的特征在于包括濾光步驟、入射步驟、放大步驟、投影 步驟以及距離變更步驟，在濾光步驟中，使白光光源射出的光通過 濾光器，以獲得特定波長范圍的光，在入射步驟中，使所迷特定波 長范圍的光入射到由衍射光學元件構(gòu)成的攝像鏡頭中，在放大步驟 中，放大由所述攝像鏡頭會聚而成為點光的光，在投影步驟中，使 所述已放大的點光投影到具有多個像素的光檢測元件中，在距離變 更步驟中，在所述點光的光軸方向上使所述光檢測元件和所述攝像 鏡頭之間的距離產(chǎn)生變化；利用所述光檢測元件，測定在與所述光 軸垂直的面內(nèi)的所述點光的面內(nèi)亮度分布和該光軸方向上的軸向亮 度分布。
為了達到所述目的，本發(fā)明所涉及的衍射光學元件的光學特性 測定裝置的特征在于包括白光光源、從所述白光光源選出特定波 長范圍的光的濾光器、用來放置攝像鏡頭即衍射光學元件的支架、 將由所述衍射光學元件會聚成點光的所述特定波長范圍的光放大的 光學放大部件、具有多個對已放大的所述點光的亮度分布進行檢測 的像素的光檢測元件、以及在所迷點光的光軸方向上改變所迷光檢 測元件和所述攝像鏡頭之間的距離的距離變更部件。 一發(fā)明的效果一
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)νㄟ^攝像鏡頭即衍射光學元件后聚集起來 的任意波長范圍的衍射光的衍射效率進行評價，因而能夠快速且簡 便地對衍射光學元件進行評價。


圖1是表示衍射點光的測定裝置的附圖。圖2是表示各級衍射點光的測定方法的附圖。圖3是表示CCD上的像的附圖。圖4是CCD上的像(再次聚光點)的光量分布圖。圖5是表示傾斜入射時的衍射點光的評價方法的附圖。圖6是表示透鏡中心和旋轉(zhuǎn)軸的附圖。圖7是表示對來自衍射光學元件的衍射光進行測定的流程圖。 圖8是通過綠色(G)濾光器時的最大亮度分布圖。 圖9是各個波長的最大亮度分布圖。 圖IO是表示普通衍射光學元件的圖。圖11是表示來自衍射光學元件的衍射光的以往測定裝置的附(符號說明)
11121314151617 20a1819 34505152 54 56白光光源波長帶通濾光器(wavelength band-pass filter)針孔狹縫 準直透鏡 光圈衍射光學元件(被測透鏡) 點光點光在CCD上的像(再次聚光點)顯微鏡CCD評價范圍支架角度可變機構(gòu) 光軸運算裝置 距離變更部件762透鏡中心軸63旋轉(zhuǎn)軸122普通衍射光學元件121激光123像刀片般銳利的刃部124光檢測器(photodetector)具體實施方式
參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進行說明。
(實施方式一)圖1表示的是用來評價衍射光學元件16(攝像鏡頭)的點光的 光學特性的測定裝置，在該衍射光學元件16中，衍射凹槽形成為同 心圓狀的環(huán)帶結(jié)構(gòu)。還有，圖7是表示衍射光學元件16的光學特性 的測定方法的流程圖。所測定的光學特性是從衍射光學元件16射出 的點光的光量、光軸方向亮度分布以及與光軸垂直的面內(nèi)的亮度分 布等。
從光源(白光光源)ll射出的白光通過波長帶通濾光器12后， 僅有任意波長范圍的光透過來。這是從光源射出白光的白光射出步 驟Sl和濾光步驟S2。
朝針孔狹縫13照射該特定波長范圍的透過光，由此來對光進 行限制(第一限光步驟S3),然后利用準直透鏡14使從針孔狹縫13 射出的入射光成為平行光(平行調(diào)整步驟S4)后，再用光圈15對平行 光進行限制(第二限光步驟S5)，并使其入射到被檢測對象即衍射光 學元件16中(入射步驟S6)。此外，衍射光學元件16被放置在支架 50上并被固定在測定裝置上。
衍射光學元件16使入射光聚集起來(聚光步驟S7)。為了更加 準確地評價聚集起來的像(=點光17)，用顯微鏡18的物鏡放大點光 17(放大步驟S8)后，再利用顯微鏡18的鏡筒透鏡(tube lens)使其投 影到CCD19上而再次成像(投影步驟S9)。也就是說，用顯微鏡18 放大點光17就是放大由衍射光學元件16會聚光后所成的像。將顯 微鏡18和CCD19之間的距離設(shè)定成由顯微鏡18規(guī)定的設(shè)定值。通過將來自CCD19的亮度信息連接到監(jiān)視器及運算裝置54等中， 而能夠獲得關(guān)于點光的光量、垂直于光軸的面的面內(nèi)亮度分布及點 直徑等的具體評價(評價步驟Sll)。還有，利用距離變更部件56使 顯微鏡18和CCD19—同在光軸方向上移動后，再對光軸方向上的 各個位置的點光的光量、面內(nèi)亮度分布、點直徑進行測定(距離變更 步驟SIO)。還有，可以在放大步驟S8中適當?shù)馗淖兎糯蟊堵?。?下對評價進行了說明。
在此，可以根據(jù)使用目的用紅外光或紫外光作光源11。此時有 必要根據(jù)使用目的，準備適當?shù)墓庠?1和波長帶通濾光器12。還 有，通過使用波長帶通濾光器12，能夠?qū)哂心骋粚挾鹊娜我獠ㄩL 范圍的點光的聚光狀態(tài)進行評價，而并非是對單波長的點光進行評 價，所以能夠?qū)σ虿ㄩL寬度而產(chǎn)生的衍射光學元件16的象差進行評 價。當對通過衍射光學元件16的白光的點光進行評價時，只要僅用 白光光源作為光源11，就沒有必要特別設(shè)置波長帶通濾光器12。
還有，優(yōu)選按照所使用的光源，且根據(jù)需要設(shè)置紅外截止濾 光片(IR cut filter)等用來去除無用光的濾光器。所迷各種濾光器并不 一定要設(shè)置在光源11和針孔狹縫13之間，也可以設(shè)置在衍射光學 元件16和顯微鏡18之間、或者設(shè)置在顯微鏡18和CCD19之間。
因為針孔狹縫13相當于衍射光學元件16的被攝物，所以如果 入射光量充足，便能夠通過進一步減小針孔狹縫13的直徑，使針孔 狹縫13成為更接近點光源的結(jié)構(gòu)。相反地，如果入射光量少，則能 夠通過增大針孔狹縫13的直徑來解決入射光量少的問題。
雖然在下述情況使用了準直透鏡14，即使來自針孔狹縫13 的入射光平行，以虛構(gòu)出一個無限遠的被攝物，然而在對任意位置 上的被攝物的成像光進行評價時，不需要設(shè)置準直透鏡14，只要在 適當?shù)奈恢迷O(shè)置針孔狹縫13即可。還有，衍射光學元件16的光圈 15的設(shè)置位置取決于衍射光學元件16的光學設(shè)計。即使透鏡的構(gòu) 成數(shù)量、衍射面數(shù)為任意值，也能夠進行同樣的評價。
下面，參照圖2對各衍射級的點光的評價方法進行說明。
來自衍射光學元件16的射出光分離成1級光、0級光等各級的光以后，在光軸上分別會聚成1級光的點光17a、 0級光的點光17b 等各級的點光。因為在攝像鏡頭中通常使用1級光，所以通過移動 顯微鏡18來放大作為評價對象的1級光的點光17a后，使其在 CCD19上再次成像。此時，使CCD19與顯微鏡18—同進行移動。 這是為了使放大倍率保持一定?？梢园凑障率龇绞?jīng)Q定顯微鏡18 和CCD19的位置，即 一邊觀察CCD19上的像， 一邊找到已實現(xiàn) 某種程度聚焦的位置，并在其周邊找到亮度最大的位置。此時，評 價對象即1級光的點光17a以外的級的點光、例如0級光的點光17b 由于顯微鏡18的位置緣故并沒有會聚在CCD19上而是明顯地擴散 開，因而對1級光的點光17a的亮度及光量測定產(chǎn)生的影響便很小。 實際上，點光17b也被顯微鏡18放大，所以該點光17b超出CCD19 的攝像區(qū)域而明顯地擴散開，因此它對CCD19的每個像素的亮度 值產(chǎn)生的影響是很小的。 圖3是表示CCD19上的像的附圖。當對評價對象即1級光的 點光17a進行評價時，為了將無用的0級衍射點光17b等的影響盡 可能地控制在最小限度，可以按照1級光的點光17a所成的像^再 次聚光點20a)縮小評價區(qū)域34。在評價再次聚光點20a時，用CCD19 的多個像素測量各個點的亮度，并由該測量數(shù)據(jù)測定出面內(nèi)亮度分 布。在此，33是0級光在CCD19的位置所成的像。還有，當在下 迷情況時，即光源ll的光量小，因此1級光的點光17a的光量變 得微弱，而很難用CCD 19進行檢測時，可以適當?shù)貙@微鏡18的 倍率調(diào)整成低倍率，使再次聚光點20a的密度提高。 優(yōu)選在攝像用鏡頭中所利用的衍射點光是單級衍射點光，所以 有必要將其它級的衍射點光的光量控制在最小限度。于是，僅在對 必要的級的衍射點光進行評價時，為了能夠獲得點光的詳細資料， 將顯微鏡18的倍率設(shè)定成高倍率后再進行評價，而在對其它微弱的 不必要的級的衍射點光進行評價時，只要將顯微鏡18的倍率設(shè)定成 能夠進行評價的低倍率即可。 下面，參照圖4對再次聚光點20a的光量的計算方法進行說明。 首先，求出在評價區(qū)域34內(nèi)CCD19的全部像素所測定到的亮度中亮度最大的值即最大亮度值Imax。若假設(shè)再次聚光點20a的x、 y方 向(在垂直于光軸的面內(nèi)的兩個相亙正交的方向)上的亮度分布是正
態(tài)分布，則能夠用公式1求出再次聚光點20a的光量E。在此，光 量E指的是點所投影到的全部像素的亮度值的總和。如圖4的右側(cè)
所示，W是在將具有Imax/^以上亮度值的像素的集合判定為一個點
時的再次聚光點20a的半徑。
￡ = J/必
7T 5
、」
，
式1
其中，
〃0 =(腦exp
卩2,
、w 乂 在此，I(r)指的是在與點中心相距半徑r的位置上的CCD19的 像素所測量到的亮度值。 還有，在由于入射光傾斜入射時等而使得衍射點光17a成為橢 圓形的時候，點光的光量E可以用下面的公式2求出，此時將再次 聚光點20a的長軸方向的半徑設(shè)為a，將短軸方向的半徑設(shè)為b。[公式2]
2
廣
1
1
式2 因此，若事先求出再次聚光點20a的最大亮度值和半徑，就能
夠很容易求出再次聚光點20a的光量E。通過使用計算機(運算裝置 54)進行的圖像處理等，很簡單地就能夠從來自CCD19的亮度分布 數(shù)據(jù)求出再次聚光點20a的最大亮度值和半徑w。 還有，當點的形狀是不規(guī)則形狀而并非圓形時，可以將點的半 徑w設(shè)定為從點的重心到點的邊緣的平均距離。此外，光量E的其它評價方法有將點所投影到的全部像素的亮度值加起來的方法。此
時，可以像上文所述的那樣將Ue"的亮度值作為閾值，來判斷點
的邊界，或者可以在根據(jù)點的尺寸界定評價區(qū)域(例如矩形形狀)后， 再將評價區(qū)域內(nèi)全部像素的亮度值加起來。 對所有的級的衍射點光都可以進行同樣的所述點光評價，因而 能夠利用下述方法求出各級衍射點光的衍射效率。衍射效率的具體 計算方法是將觀測到的各個衍射點光的光量的總和作為入射到衍射 光學元件16中的光量值，并用該光量的總和除各個衍射點光的光 量。在此，所有的級的衍射點光指的是所有能夠用CCD19檢測出 來的級的衍射點光。 在此，通過在被檢測對象鏡頭(衍射光學元件16)的各個面的表 面設(shè)置反射防止膜，而能夠更準確地求出衍射光學元件16的衍射效 率。能夠用蒸鍍法等設(shè)置反射防止膜。 還有，通過一邊使CCD19沿z方向(光軸方向)移動， 一邊每隔 一定移動間隔測定出亮度值，從而能夠?qū)方向上的連續(xù)最大亮度 分布(軸向亮度分布)進行評價。利用該光軸z—最大亮度值的曲線 圖，很容易就能夠辨別出各級的尖峰位置及相對的光量大小。因為 利用該數(shù)據(jù)， 一下子就能夠很容易地確認出是否存在無用的衍射點 光，所以該數(shù)據(jù)特別適用于評價攝像用衍射光柵透鏡。還有，通過 測定點光尖峰的尖銳度，還能夠?qū)Ω餮苌浼壍狞c光的聚光程度進行 評價?？梢杂肣值表示尖峰的尖銳度。Q值是用下述公式表示的值。
<formula>formula see original document page 12</formula> 在此，z0是與尖峰對應(yīng)的光軸方向上的位置，zl是在曲線圖 上在尖峰的左側(cè)，與亮度值成為尖峰亮度值一半的點對應(yīng)的光軸方 向上的位置，z2是在曲線圖上在尖峰的右側(cè)，與亮度值成為尖峰亮 度值一半的點對應(yīng)的光軸方向上的位置。此外，z2>zl。而且，可以將波長帶通濾光器12換成使不同于上述波長范圍的光束通過的其它濾光器，由此能夠用各波長帶通濾光器進行同樣 的評價，通過比較所述評價結(jié)果，能夠同時對點光的軸上色差量進 行評價。而且，本方法還同時能夠?qū)Ω鼽c間的軸上色差量進行比較。 但是，在進行該評價時，由于最大亮度值由點密度決定，所以有必 要使顯微鏡18的倍率保持一定。還有，因為各個衍射點光的成像位
置大多相距很遠，所以有必要事前使顯微鏡18和CCD19在z方向 上的移動距離能夠與全部衍射光的成像位置相對應(yīng)。
有必要使CCD19的像素間距比CCD19上的點半徑w小很多。 例如，該像素間距可以在點半徑w的1/10以下，更優(yōu)選在1/50以 下。由此，在點光的像內(nèi)存在IOO個以上的像素，所以在評價光軸
方向上的位置Z與最大亮度值Imax之間的關(guān)系時，能夠防止各個衍
射光之間相亙干擾。 如上所述，根據(jù)本實施方式的測定方法和評價方法，當使光入 射到攝像鏡頭即衍射光學元件中時，很容易地就能夠測定出各級的 聚光點在光軸方向上的成像位置、最大亮度、光量、各級的衍射效 率、各級的聚光點在與光軸垂直的面內(nèi)的亮度分布以及聚光的尖峰 的尖銳度等，還能夠?qū)?shù)據(jù)進行保存和分析。因此，通過對例如從 衍射光學元件的設(shè)計數(shù)據(jù)算出的能夠預(yù)想到的各級的聚光光量及亮 度分布等對應(yīng)所述實測數(shù)據(jù)的預(yù)想光學特性值和所述實測數(shù)據(jù)進行 比較，能夠判斷出鏡頭各部分的設(shè)計值與實際成品值之間的差異， 因而很容易地就能夠?qū)︾R頭進行修正。 (實施方式二)
在圖5中表示的是實施方式二所涉及的用來測定衍射光學元件 16的衍射光的測定裝置。該裝置在所述圖1的構(gòu)成要素的基礎(chǔ)上進 一步包括了角度可變機構(gòu)51，并且在進行測定時還包括角度變更步 驟。由此，能夠改變向衍射光學元件16入射的入射光的角度，還能 夠評價衍射效率的傾斜入射特性(因視角(angle of view)而產(chǎn)生的光 學特性)。在本實施方式中，在用來放置衍射光學元件16和光圈15的支 架50上安裝了角度可變機構(gòu)51，利用彼此正交的三個測微計等設(shè)定衍射光學元件16的光軸與入射光的光軸52所成的角度。 一邊確 認旋轉(zhuǎn)角度測量器等， 一邊用角度可變機構(gòu)51使衍射光學元件16 傾斜為任意的角度，從而能夠?qū)σ匀我庖暯莾A斜入射時的衍射效率 進行評價。此時，衍射光學元件16的中心位置(在該元件16的光軸 上)位于入射光的光軸52上，并且所述裝置的除衍射光學元件16之 外的構(gòu)成要素平行地排列在同一直線上，且各級的衍射點光也大致 會聚在同一直線上。因此，在評價各級的點光時，能夠在一個軸上 對顯微鏡18和CCD19進行控制。
角度可變機構(gòu)51還可以使衍射光學元件16以外的構(gòu)成要素產(chǎn) 生傾斜。此時，可以使衍射光學元件16以外的構(gòu)成要素構(gòu)成為一體 后再產(chǎn)生傾斜。也可以僅使光源11、波長帶通濾光器12、針眼狹縫 13等入射光側(cè)的構(gòu)成要素產(chǎn)生傾斜，而在顯微鏡18及CCD19上設(shè) 置能夠在x、 y、 z方向上移動的測微計等來追蹤點光17，。 —實施例一下面，用實施例更加具體地對本發(fā)明進行說明。此外，本發(fā)明
并沒有被下述實施例所限定。
(實施例一)
測定裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示。使用白光卣素光源(HAYASHI WATCH-WORKS, CO., LTD.制LA150FBU)作光源。用適合評價攝像 用元件的R、 G、 B三種濾光器作波長帶通濾光器。各濾光器在入 射角為0度時的波長特性如下所示。
R濾光器波長X = 400 565 nm，透過率T《1。/。
波長、=610± 10nm，透過率丁=50% 波長？^ 640 700nm，透過率丁>85% (日本西格瑪光機株式會社(SIGMAKOKICO.,LTD.)制DIF-50S-RED) G濾光器波長X=400 460nm，透過率丁《1% 波長^= 505 ± 10nm，透過率丁=50% 波長人=575 ± 10nm，透過率丁=50% 波長？^ 630 700nm,透過率丁《1% (日本西格瑪光機株式會社制DIF-50S-GRE)
14B濾光器波長X:400 470nm，透過率丁》85°/0 波長、=495 土 10nm，透過率丁 = 50% 波長X = 530 700nm，透過率T《1。/。 (日本西格瑪光機株式會社制DIF-50F-BLE) 還有，為了除去光源中的紅外光，設(shè)置了紅外截止濾光片(日本 西格瑪光機株式會社制CLDF-50S)。還有，用O0.2mm的孔作針孔 狹縫，利用準直透鏡使平行光入射到衍射光學元件中。因為來自光 源的光量值比激光弱，所以將顯微鏡的倍率設(shè)定在50倍，以便能對 微弱的衍射光進行評價。作為CCD,使用了 1/2型38萬像素彩色 CCD。將正好僅能容納下目標點光的矩形區(qū)域設(shè)定為評價區(qū)域。
在此，當計算亮度時，為了消除外界光等對亮度產(chǎn)生的影響， 在不使來自光源的光入射的狀態(tài)下事先求出了 CCD上的亮度值， 并將該亮度值即產(chǎn)生的偏移量(offset)作為亮度的最小值(最小值 =0)。 在圖8中所表示的是使顯微鏡、CCD沿光軸方向(z方向)移 動后，所測定的點光在z方向上的最大亮度分布的結(jié)果。圖8表示 的是用綠色(G)濾光器使波長范圍大約為505 575nm的光通過衍射 光學元件時的評價結(jié)果，z方向上的移動間距是10//m。 z的原點是 最終面的透鏡中心，這是通過使顯微鏡的焦點對準透鏡中心進行調(diào) 整的結(jié)果。縱軸表示的是所測光的最大亮度值，用l級光的亮度值 實現(xiàn)了正態(tài)分布。 出現(xiàn)了三個衍射點光的尖峰，從左側(cè)來看分別是2級光的尖峰、 1級光的尖峰及0級光的尖峰。從各自在尖峰位置上的點直徑，能 夠求出各自衍射點光的光量，還能夠求出各衍射光的衍射效率。 因為所述衍射光學元件的閃耀光柵(blaze)的高度比所期望的值 (設(shè)計值)大，所以2級光的最大亮度值比按照設(shè)計制作的衍射光學 元件的光學模擬值大，并且由于在制作工序中閃耀光柵尖端的形狀 出現(xiàn)復制(transcription)不良，因而0級光的最大亮度值變大。由此， 通過所述評價，能夠?qū)ν哥R的性能進行評價，因而能帶動高品質(zhì)的 透鏡開發(fā)。當求在其它波長范圍的衍射效率時，通過變換濾光器，能夠用相同的方法進行評價。 圖9是通過紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)的各濾光器的最大亮度 分布圖。能夠看出在同一級時成像位置因波長而不同，這便是軸上 色差，利用本方法，能夠容易地對各級間的色差量進行比較，因而 能夠?qū)崿F(xiàn)快速便捷的色差評價。 (實施例二)
而且，為了求出入射光傾斜入射時的衍射效率，在實施例 一 的 裝置的基礎(chǔ)上還安裝了角度可變機構(gòu)，從而成為與圖5相同的結(jié)構(gòu)。 如圖6所示，為了評價以所期望的角度入射的光，可以進行調(diào)整， 使衍射光學元件16的中心軸62、衍射光學元件16的主平面和入射 光的光軸在一點上相交(即使衍射光學元件16的主點與入射光束 的光軸重合)。在將能夠在彼此正交的x、 y、 z方向上進行微調(diào)的測 微計安裝在角度可變機構(gòu)上之后，進行了所述調(diào)整。若進行所述調(diào) 整，則即使用安裝在角度可變機構(gòu)上的旋轉(zhuǎn)軸63使衍射光學元件 16相對光軸產(chǎn)生傾斜時，也能夠使點光大致在入射光的光軸上進行 成像。用最小刻度為10//m的測微計作測微計x、 y、 z。 若事先降低顯微鏡18的倍率，則能夠使所述調(diào)整變得更加容 易。例如，將顯微鏡18的倍率設(shè)定為IO倍。由此，很容易就能夠 評價任意視角的點光。但是，視角越大，CCD19上的點光位置就越 容易明顯地偏離開評價區(qū)域34的中心，所以有必要適當?shù)貙y微計 進行微調(diào)。還有，在入射光傾斜入射時對各級的點光17進行評價的 方法與入射光垂直入射時的評價方法相同，即使顯微鏡18和 CCD19在同一軸上進行移動后，再進行評價。此時也由于略微產(chǎn)生 偏移，因而可以適當?shù)卦趚、 y方向上進4亍微調(diào)。還有，此時也可以 在進行調(diào)整時降低顯微鏡18的倍率，以使該調(diào)整變得容易，而僅在 評價點光時提高該顯微鏡18的倍率。 一產(chǎn)業(yè)實用性一 根據(jù)本發(fā)明，能夠迅速且高精度地對用于攝像等的衍射光學元 件進行評價，因而本發(fā)明作為用于攝像等的衍射光學元件的評價方 法是有用的。
1權(quán)利要求
1.一種衍射光學元件的光學特性測定方法，其特征在于包括濾光步驟，使白光光源射出的光通過濾光器，以獲得特定波長范圍的光，入射步驟，使所述特定波長范圍的光入射到由衍射光學元件構(gòu)成的攝像鏡頭中，放大步驟，放大由所述攝像鏡頭會聚而成為點光的光，投影步驟，使所述已放大的點光投影到具有多個像素的光檢測元件中，以及距離變更步驟，在所述點光的光軸方向上使所述光檢測元件和所述攝像鏡頭之間的距離產(chǎn)生變化；利用所述光檢測元件，測定在與所述光軸垂直的面內(nèi)的所述點光的面內(nèi)亮度分布和該光軸方向上的軸向亮度分布。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衍射光學元件的光學特性測定方法，其特征 在于進一步根據(jù)所述面內(nèi)亮度分布算出所述點光的光量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的衍射光學元件的光學特性測定方法，其 特征在于進一步包括對從所述白光光源射出的光或所述特定波長范圍的光進 行遮擋的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的衍射光學元件的光學特性測定 方法，其特征在于進一步包括根據(jù)已算出的所述點光的光量，改變所述放大步驟中的 光的放大倍率的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的衍射光學元件的光學特性測定方法，其特征 在于利用所述多個像素中的 一部分像素所檢測出的亮度，算出所述光量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的衍射光學元件的光學特性測定方法，其特征在于進一步包括改變所述衍射光學元件的光軸與所述特定波長范圍的光 的光軸所成的角度的角度變更步驟。
7. —種衍射光學元件的光學特性測定裝置，其特征在于 包括白光光源，濾光器，從所述白光光源選出特定波長范圍的光， 支架，用來放置攝像鏡頭即衍射光學元件，光學放大部件，將由所述衍射光學元件會聚成點光的所述特定波長范 圍的光放大，光檢測元件，具有多個對已放大的所述點光的亮度分布進行檢測的像 素，以及距離變更部件，在所述點光的光軸方向上改變所述光檢測元件和所述 攝像鏡頭之間的距離。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的衍射光學元件的光學特性測定裝置，其特征 在于進一步包括角度變更部件，該角度變更部件改變所述衍射光學元件的 光軸與所述特定波長范圍的光的光軸所成的角度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種衍射光學元件的光學特性測定方法及其測定裝置，通過檢測出由攝像鏡頭即衍射光學元件會聚的任意波長范圍的衍射光甚至是微弱的衍射光，而能容易且準確地評價點光的光量、衍射效率及光軸方向上的亮度分布。從白光光源(11)射出的光通過波長帶通濾光器(12)后，用針孔狹縫(13)對光進行限制。該光通過準直透鏡(14)成為平行光后，入射到攝像鏡頭即衍射光學元件(16)中。從該衍射光學元件射出的光在會聚成點光(17)后，被顯微鏡(18)放大并投影到CCD(19)上。用距離變更部件(56)改變該CCD和該衍射光學元件之間的距離后，用該CCD測定出光軸方向上的亮度分布。還測定出垂直于光軸的面內(nèi)亮度分布。
文檔編號G01M11/00GK101553721SQ200780035660
公開日2009年10月7日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者安藤貴真, 是永繼博 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社