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公開番号2025093733
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2023209558
出願日2023-12-12
発明の名称回折光学素子、投影装置、検出装置
出願人大日本印刷株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 5/18 20060101AFI20250617BHJP(光学)
要約【課題】レンズ機能と分岐機能とを有する回折光学素子において、回折効率を高くしながら、回折されずに透過する光を低減する。
【解決手段】回折光学素子30は、入射光の進行方向を変換し且つ入射光を複数の方向に分岐させる。回折光学素子30は、複数の回折光学要素35を含む。回折光学要素35は、複数の平坦面35aと、2つの平坦面35aの間を接続する接続面35bと、を含む。回折光学要素35の体積を回折光学要素35の底面積と高さとの積で割った値は、0.5より小さい。回折光学要素35の高さは、回折光学素子30に入射する光の逆位相の光を得るための理論値の高さより高い。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
入射光の進行方向を変換し且つ前記入射光を複数の方向に分岐させる回折光学素子であって、
複数の回折光学要素を含み、
前記回折光学要素は、複数の平坦面と、２つの前記平坦面の間を接続する接続面と、を含み、
前記回折光学要素の体積を当該回折光学要素の底面積と高さとの積で割った値は、０．５より小さく、
前記回折光学要素の高さは、当該回折光学素子に入射する光の逆位相の光を得るための理論値の高さより高い、回折光学素子。
続きを表示（約 480 文字）【請求項２】
前記回折光学要素に入射する光の波長に対する前記回折光学要素の屈折率は、１．７以上である、請求項１に記載の回折光学素子。
【請求項３】
前記回折光学要素の体積を当該回折光学要素の底面積と高さとの積で割った値は、０．３以上である、請求項１に記載の回折光学素子。
【請求項４】
前記回折光学要素の高さは、当該回折光学素子に入射する光の逆位相の光を得るための理論値の高さの１．２倍以下である、請求項１に記載の回折光学素子。
【請求項５】
請求項１に記載の回折光学素子と、
前記回折光学素子に光を入射させる複数の発光体と、を備える、投影装置。
【請求項６】
前記複数の発光体は、二次元配列されている、請求項５に記載の投影装置。
【請求項７】
前記発光体が放出する光は、波長が９４０ｎｍの光を含む、請求項５に記載の投影装置。
【請求項８】
請求項５に記載の投影装置と、
前記投影装置が投影する光を検出可能な受光装置と、を備える、検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、回折光学素子、回折光学素子を有する投影装置、及び投影装置を有する検出装置に関する。
続きを表示（約 8,900 文字）【背景技術】
【０００２】
所定のパターンの光を投影する投影装置が知られている。投影装置は、例えば検出装置に利用される。検出装置は、投影装置から所定のパターンの光を対象物に投影し、対象物で反射した光を受光装置で受光することで、対象物の形状等を検出する。投影装置は、所定のパターンの光を投影するために、複数の発光体と、１以上のレンズと、回折光学素子と、を含んでいる。発光体は、発散する光を放出する。レンズは、発光体からの光の進行方向を変換する。例えば、あるレンズは発光体からの光を平行光にし、他のレンズは平行光を収束光にする。回折光学素子は、光を回折することで、光を複数の方向に分岐させる。
【０００３】
特許文献１には、レンズ機能と分岐機能とを有する回折光学素子が記載されている。このような回折光学素子を有する投影装置では、レンズを省略できる。投影装置を小型化でき、投影装置を製造するコストを削減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１５／０３０１２７号
【非特許文献】
【０００５】
https://www.jstage.jst.go.jp/article/lsj1973/25/10/25_10_676/_pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レンズ機能と分岐機能とを有する回折光学素子は、当該回折光学素子の中心から離れるにつれて、光を回折させるためのパターンのピッチが小さくなっている。この結果、回折光学素子の回折効率が低くなる。回折効率を高めるために、回折光学素子が含む各回折光学要素のデューティ比を高めるまたは極端に低くする、あるいは各回折光学要素の高さを入射する光の逆位相を得るための理論値の高さより下げるまたは極端に上げることが考えられる。各回折光学要素をこのような構成にすると、回折光学素子で回折されずに透過する光が多くなる。回折されずに透過した光は、回折光全体の視認性を悪化させる。本開示は、レンズ機能と分岐機能とを有する回折光学素子において、回折効率を高くしながら、回折されずに透過する光を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の回折光学素子は、入射光の進行方向を変換し且つ前記入射光を複数の方向に分岐させる回折光学素子であって、
複数の回折光学要素を含み、
前記回折光学要素は、複数の平坦面と、２つの前記平坦面の間を接続する接続面と、を含み、
前記回折光学要素の体積を当該回折光学要素の底面積と高さとの積で割った値は、０．５より小さく、
前記回折光学要素の高さは、当該回折光学素子に入射する光の逆位相の光を得るための理論値の高さより高い。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、レンズ機能と分岐機能とを有する回折光学素子において、回折効率を高くしながら、回折されずに透過する光を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本開示の一実施の形態に係る回折光学素子を有する検出装置を概略的に示す図である。
図２は、投影装置の光源を示す図である。
図３は、回折光学素子を有する投影装置を一方向から概略的に示す図である。
図４は、回折光学素子を有する投影装置を他方向から概略的に示す図である。
図５は、回折光学素子の正面図の一例である。
図６は、回折光学素子の断面図の一例である。
図７は、投影装置からの光が対象物に投影された状態を示す図である。
図８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図１０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図１１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図１２は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図１３は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図１４は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図１５は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図１６は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図１７は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図１８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図１９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図２０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図２１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図２２は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図２３は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図２４は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図２５は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図２６は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図２７は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図２８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図２９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図３０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図３１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図３２は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図３３は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図３４は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図３５は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図３６は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図３７は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図３８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図３９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図４０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図４１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図４２は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図４３は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図４４は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図４５は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図４６は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図４７は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図４８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図４９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図５０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図５１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図５２は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図５３は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図５４は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図５５は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図５６は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図５７は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図５８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図５９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図６０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図６１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図６２は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図６３は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図６４は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図６５は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図６６は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図６７は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図６８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図６９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図７０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図７１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図７２は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図７３は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図７４は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図７５は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図７６は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図７７は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図７８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図７９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図８０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図８１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図８２は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図８３は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図８４は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図８５は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図８６は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図８７は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図８８は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
図８９は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子の回折効率との関係を表すグラフである。
図９０は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合との関係を表すグラフである。
図９１は、回折光学素子の実施例または比較例に係る当該回折光学素子の中心からの長さと当該回折光学素子で回折されずに透過する光の割合に対する当該回折光学素子の回折効率の比との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。一部の図において示された構成等が、他の図において省略されていることもある。
（【００１１】以降は省略されています）

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