[发明专利]光图案生成装置

说明书

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。

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