技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種衍射光學(xué)元件及使用了衍射光學(xué)元件的計測裝置。
背景技術(shù)：
：使入射光的至少一部分衍射的衍射光學(xué)元件用于各種光學(xué)設(shè)備及光學(xué)裝置等。例如，光學(xué)三維計測裝置是如下裝置：將規(guī)定的光的投影圖案照射到測定對象物，取得照射有規(guī)定的光的投影圖案的測定對象物的圖像，由此進(jìn)行三維計測。在該三維計測裝置中，衍射光學(xué)元件用于生成規(guī)定的光的投影圖案。在三維計測裝置中，要求在較大范圍將光投影，因此存在以下傾向：衍射光學(xué)元件的衍射角度變大，作為直進(jìn)透過衍射光學(xué)元件的衍射光的0級衍射光的光量易于變大。該0級衍射光的光量相對于其他衍射光的光量變大時，三維計測裝置的拍攝圖像在0級衍射光的周圍產(chǎn)生模糊等，可能造成圖像劣化。因此，優(yōu)選0級衍射光的光量較低。專利文獻(xiàn)1及2公開了以下方法：進(jìn)行三維計測時，照射通過衍射光學(xué)元件生成的散斑圖案，作為照射到計測對象物的光的投影圖案。并且，專利文獻(xiàn)3公開了使用2個衍射光學(xué)元件來降低0級衍射光的光量的方法。專利文獻(xiàn)1：日本特表2009-530604號公報專利文獻(xiàn)2：日本特表2009-531655號公報專利文獻(xiàn)3：日本特表2011-510344號公報技術(shù)實現(xiàn)要素：專利文獻(xiàn)3公開的方法中，向第1個衍射光學(xué)元件入射光，使通過第1個衍射光學(xué)元件衍射的光入射到第2個衍射光學(xué)元件并使之衍射，由此，可使矩形的衍射光的圖案在二維上分布。將衍射光學(xué)元件用于三維計測等時，如上所述，對衍射光學(xué)元件要求將衍射光分布到較大范圍，但在使用2個衍射光學(xué)元件時，第1個衍射光學(xué)元件的衍射角度和第2個衍射光學(xué)元件的衍射角度的和成為整體的衍射角度，因此衍射角度變大，可將衍射光分布到較大范圍。而通常通過衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光按照光柵方程式從衍射光學(xué)元件以規(guī)定的角度出射。因此，從衍射光學(xué)元件出射的衍射光，即使衍射光的光斑分布相對于大致以衍射光學(xué)元件為中心的球面是均勻的，當(dāng)投影到平面時，隨著衍射光的衍射角度變大，衍射光的光斑的間隔也變大。將該衍射光學(xué)元件用于三維計測裝置等時，衍射光的衍射角度較大，在光斑間隔較大的區(qū)域、即衍射光的光斑的密度稀疏的區(qū)域中，檢測靈敏度下降，無法進(jìn)行準(zhǔn)確的三維計測。此外，在本說明書中，“大致”是指用肉眼或?qū)嶓w顯微鏡等光學(xué)顯微鏡觀察對象物時能如此看見的情況。并且，使用衍射光學(xué)元件將衍射光投影到平面時，使衍射光分布成投影區(qū)域變?yōu)榇笾麻L方形時，衍射光的投影區(qū)域的角落部分伸長，產(chǎn)生所謂枕形畸變。本發(fā)明鑒于上述問題而創(chuàng)立，其目的在于提供一種可使投影區(qū)域中的衍射光形成的光斑的密度大致均勻的衍射光學(xué)元件，還在于提供一種可進(jìn)行精密的計測的計測裝置。本發(fā)明是一種衍射光學(xué)元件，具有：第1衍射光學(xué)部，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光；第2衍射光學(xué)部，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光，使由于光入射到上述第1衍射光學(xué)部而產(chǎn)生的衍射光入射到上述第2衍射光學(xué)部，從上述第2衍射光學(xué)部產(chǎn)生衍射光，所述衍射光學(xué)元件的特征在于，上述第1衍射光學(xué)部中的衍射角度為θ1，產(chǎn)生的衍射光的光斑的數(shù)量為k1，上述第2衍射光學(xué)部中的衍射角度為θ2，產(chǎn)生的衍射光的光斑的數(shù)量為k2時，θ1≥θ2且k1≥k2，或者θ1≤θ2且k1≤k2。并且，本發(fā)明的特征在于，通過上述第1衍射光學(xué)部產(chǎn)生的衍射光形成的光斑的投影區(qū)域通過上述第2衍射光學(xué)元件重疊，從而形成上述衍射光學(xué)元件的投影區(qū)域，或者，通過上述第2衍射光學(xué)部產(chǎn)生的衍射光形成的光斑的投影區(qū)域通過上述第1衍射光學(xué)元件重疊，從而形成上述衍射光學(xué)元件的投影區(qū)域。并且，本發(fā)明的特征在于，上述第1衍射光學(xué)部及/或上述第2衍射光學(xué)部中，多個基本單元二維排列。并且，本發(fā)明的特征在于，上述第1衍射光學(xué)部形成于一個透明基板，上述第2衍射光學(xué)部形成于另一個透明基板。并且，本發(fā)明的特征在于，上述一個透明基板和上述另一個透明基板通過粘接而一體化。并且，本發(fā)明的特征在于，上述第1衍射光學(xué)部形成于透明基板的一個面，上述第2衍射光學(xué)部形成于上述透明基板的另一個面。本發(fā)明是一種衍射光學(xué)元件，多個基本單元二維排列，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光，其特征在于，通過使上述衍射光投影到平面上，而在上述平面上的規(guī)定范圍內(nèi)產(chǎn)生多個光斑，設(shè)上述規(guī)定范圍為四邊形時，將上述規(guī)定范圍均勻地分割為大致同一形狀的Nx×Ny個以上的區(qū)域，設(shè)上述分割的區(qū)域中處于上述規(guī)定范圍的中心區(qū)域的區(qū)域的上述光斑的數(shù)量為Mc、處于上述規(guī)定范圍的4角的區(qū)域的上述光斑的數(shù)量的平均值為Mo、照射到上述規(guī)定范圍的最大衍射角度為θd時，Nx及Ny均為3以上的奇數(shù)，且15°≤θdMo/Mc>-0.02173×θd+1.314。并且，本發(fā)明是一種衍射光學(xué)元件，多個基本單元二維排列，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光，其特征在于，通過使上述衍射光投影到平面上，而在上述平面上的規(guī)定范圍內(nèi)產(chǎn)生多個光斑，設(shè)上述規(guī)定范圍為四邊形時，將上述規(guī)定范圍均勻地分割為大致同一形狀的Nx×Ny個以上的區(qū)域，設(shè)上述分割的區(qū)域中處于上述規(guī)定范圍的中心區(qū)域的區(qū)域的上述光斑的數(shù)量為Mc、處于上述規(guī)定范圍的4角的區(qū)域的上述光斑的數(shù)量的平均值為Mo、照射到上述規(guī)定范圍的最大衍射角度為θd時，Nx及Ny均為3以上的奇數(shù)，且15°≤θd0.8≤Mo/Mc≤1.2。并且，本發(fā)明是一種衍射光學(xué)元件，多個基本單元二維排列，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光，其特征在于，通過使上述衍射光投影到平面上，而在上述平面上的規(guī)定范圍內(nèi)產(chǎn)生多個光斑，設(shè)上述規(guī)定范圍為四邊形時，將上述規(guī)定范圍均勻地分割為大致同一形狀的Nx×Ny個以上的區(qū)域，在上述分割的區(qū)域中，設(shè)上述區(qū)域內(nèi)光斑的數(shù)量最多的區(qū)域的光斑的數(shù)量為Mmax、上述區(qū)域內(nèi)光斑的數(shù)量最少的區(qū)域的光斑的數(shù)量為Mmin、照射到上述規(guī)定范圍的最大衍射角度為θd時，Nx及Ny均為3以上的整數(shù)，且15°≤θdMmin/Mmax>-0.01729×θd+1.108。并且，本發(fā)明是一種衍射光學(xué)元件，多個基本單元二維排列，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光，其特征在于，通過使上述衍射光投影到平面上，而在上述平面上的規(guī)定范圍內(nèi)產(chǎn)生多個光斑，設(shè)上述規(guī)定范圍為四邊形時，將上述規(guī)定范圍均勻地分割為大致同一形狀的Nx×Ny個以上的區(qū)域，在上述分割的區(qū)域中，設(shè)上述區(qū)域內(nèi)光斑的數(shù)量最多的區(qū)域的光斑的數(shù)量為Mmax、上述區(qū)域內(nèi)光斑的數(shù)量最少的區(qū)域的光斑的數(shù)量為Mmin、照射到上述規(guī)定范圍的最大衍射角度為θd時，Nx及Ny均為3以上的整數(shù)，且30°≤θd0.6≤Mmin/Mmax≤1。并且，本發(fā)明是一種衍射光學(xué)元件，多個基本單元二維排列，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光，其特征在于，通過使上述衍射光投影到平面上，而在上述平面上的規(guī)定范圍內(nèi)產(chǎn)生多個光斑，設(shè)上述規(guī)定范圍為四邊形時，將上述規(guī)定范圍均勻地分割為大致同一形狀的Nx×Ny個以上的區(qū)域，在上述分割的區(qū)域中，設(shè)上述區(qū)域內(nèi)光斑的數(shù)量最多的區(qū)域的光斑的數(shù)量為Mmax、上述區(qū)域內(nèi)光斑的數(shù)量最少的區(qū)域的光斑的數(shù)量為Mmin、照射到上述規(guī)定范圍的最大衍射角度為θd時，Nx及Ny均為3以上的整數(shù)，且15°≤θd0.7≤Mmin/Mmax≤1。并且，本發(fā)明是一種衍射光學(xué)元件，多個基本單元二維排列，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光，其特征在于，上述基本單元通過對用于設(shè)計的規(guī)定的衍射光的圖案進(jìn)行傅里葉變換或傅里葉逆變換而形成，上述用于設(shè)計的規(guī)定的衍射光的圖案中，相對于上述用于設(shè)計的規(guī)定的衍射光的圖案中的中心區(qū)域的光強(qiáng)度，周邊區(qū)域的光強(qiáng)度較高。并且，本發(fā)明是一種衍射光學(xué)元件，多個基本單元二維排列，對入射的光產(chǎn)生二維的衍射光，其特征在于，通過使上述衍射光投影到平面上，而在上述平面上的規(guī)定范圍內(nèi)產(chǎn)生多個光斑，設(shè)上述規(guī)定范圍為四邊形時，將上述規(guī)定范圍均勻地分割為大致同一形狀的Nx×Ny個以上的區(qū)域，上述分割的區(qū)域包括由衍射角為15°以上的衍射光構(gòu)成的周邊區(qū)域，上述分割的區(qū)域中，相對于上述規(guī)定范圍的中心區(qū)域的光強(qiáng)度，上述周邊區(qū)域的光強(qiáng)度為0.4以上。并且，本發(fā)明是一種計測裝置，其特征在于，具有：發(fā)光的光源；上述衍射光學(xué)元件，入射有上述光并出射有衍射光；攝像部，拍攝照射有上述衍射光的測定對象物的圖像。在本發(fā)明的衍射光學(xué)元件中，在具有多個衍射面的衍射光學(xué)元件中，可使投影區(qū)域中的衍射光形成的光斑的密度大致均勻。并且，在本發(fā)明的計測裝置中，通過使用本發(fā)明的衍射光學(xué)元件，可精密地進(jìn)行準(zhǔn)確的計測。附圖說明圖1是現(xiàn)有的衍射光學(xué)元件中的衍射光的說明圖。圖2是現(xiàn)有的衍射光學(xué)元件的光斑分布的說明圖。圖3是第1實施方式中的衍射光學(xué)元件中的衍射光的說明圖。圖4是第1實施方式中的衍射光學(xué)元件的光斑分布的說明圖。圖5是第1實施方式中的計測裝置的構(gòu)造圖。圖6是第1實施方式中的衍射光學(xué)元件的構(gòu)成圖。圖7是通過衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的光斑的說明圖。圖8是第1實施方式中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖9是第1衍射光學(xué)部及第2衍射光學(xué)部的構(gòu)造圖。圖10是其他第1衍射光學(xué)部及第2衍射光學(xué)部的構(gòu)造圖。圖11是第2實施方式中的衍射光學(xué)元件的構(gòu)成圖。圖12是第2實施方式中的其他衍射光學(xué)元件的構(gòu)成圖(1)。圖13是第2實施方式中的其他衍射光學(xué)元件的構(gòu)成圖(2)。圖14是第2實施方式中的其他衍射光學(xué)元件的構(gòu)成圖(3)。圖15是第2實施方式中的其他衍射光學(xué)元件的構(gòu)成圖(4)。圖16是實施例1及4中使用的一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖17是實施例1及4中使用的另一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖18是通過實施例1及4中的衍射光學(xué)元件形成的光斑。圖19是實施例2、3及5中使用的一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖20是實施例2、3及5中使用的另一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖21是通過實施例2、3及5中的衍射光學(xué)元件形成的光斑。圖22是實施例6中使用的一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖23是實施例6中使用的另一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖24是通過實施例6中的衍射光學(xué)元件形成的光斑。圖25是實施例7中使用的一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖26是實施例7中使用的另一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖27是通過實施例7中的衍射光學(xué)元件形成的光斑。圖28是實施例8中使用的一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖29是實施例8中使用的另一個衍射光學(xué)部的說明圖。圖30是通過實施例8中的衍射光學(xué)元件形成的光斑。圖31是第3實施方式中的計測裝置的構(gòu)造圖。圖32是通過第3實施方式中的衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的光斑的說明圖。圖33是第3實施方式中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖34是第3實施方式中的衍射光學(xué)元件的構(gòu)造圖。圖35是實施例10中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖36是實施例11中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖37是實施例12中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖38是實施例13中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖39是實施例14中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖40是比較例3～6中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖41是比較例7中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖42是比較例8～11中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖43是比較例12中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖44是比較例13中的衍射光學(xué)元件的說明圖。圖45是對角方向的角度θd和Mo/Mc的值的相關(guān)圖。圖46是對角方向的角度θd和Mmin/Mmax的值的相關(guān)圖。具體實施方式以下說明用于實施發(fā)明的方式。此外，對同一部件等附加同樣的標(biāo)號并省略說明。(第1實施方式)(枕形畸變)如上所述，使用衍射光學(xué)元件將衍射光投影到平面時，使衍射光分布成投影區(qū)域大致為長方形的情況下，衍射光的投影區(qū)域的角落部分伸長，產(chǎn)生所謂枕形畸變。尤其是在使用2個衍射光學(xué)元件時，可增大衍射角度，所以該傾向較明顯。產(chǎn)生這種枕形畸變時，從衍射光的投影區(qū)域的中心附近朝向4角的周邊附近，衍射光的光斑密度變低，即，相對于在衍射光的投影區(qū)域的中心附近產(chǎn)生的衍射光的光斑的密度，在作為衍射光的投影區(qū)域的4角的周邊附近產(chǎn)生的衍射光的光斑的密度降低。因此，將產(chǎn)生該枕形畸變的衍射光學(xué)元件用于計測裝置時，周邊附近的衍射光的光斑密度降低，因此存在計測靈敏度下降的問題。首先說明產(chǎn)生枕形畸變的原因。如圖1所示，通過2個衍射光學(xué)元件410及420使光衍射時，使入射光401入射到第1個衍射光學(xué)元件410，從而產(chǎn)生衍射光402。通過衍射光學(xué)元件410衍射的衍射光402以衍射角度θ1A衍射，圖2(a)表示通過該衍射光學(xué)元件410產(chǎn)生的衍射光402形成的光斑的分布。接著，通過使衍射光402入射到第2個衍射光學(xué)元件420，產(chǎn)生衍射光403。通過衍射光學(xué)元件420衍射的衍射光403以衍射角度θ2A衍射，圖2(c)表示通過該衍射光學(xué)元件420產(chǎn)生的衍射光形成的光斑的分布。此外，圖2(b)表示入射光相對于衍射光學(xué)元件420垂直入射時的衍射光形成的光斑的分布。將該衍射光403照射到平面的投影面440時，如圖2(c)所示，在衍射光形成的光斑的投影區(qū)域441中，以4角伸長的形狀、即產(chǎn)生了所謂枕形畸變的狀態(tài)投影。在對比文獻(xiàn)2中，將投影面440中的投影區(qū)域441分割為多個，對分割的區(qū)域分別投影相當(dāng)于圖2(b)所示的光斑分布的光斑分布。具體而言，在圖2(c)中以空心圓圈所示的區(qū)域的光斑442是如下形成的：通過使作為在圖2(a)中以空心圓圈所示的光斑411的衍射光402入射到衍射光學(xué)元件420，產(chǎn)生衍射光403，將該衍射光403的光斑投影到投影面440。因此，通過由衍射光學(xué)元件410衍射的4個衍射光，分別產(chǎn)生和圖2(b)所示的衍射光的光斑分布對應(yīng)的光斑，形成連接了這些光斑的分布的狀態(tài)的投影區(qū)域441。這樣，入射到衍射光學(xué)元件420的衍射光402通過衍射光學(xué)元件410衍射，為了擴(kuò)大投影區(qū)域441，優(yōu)選使通過衍射光學(xué)元件410產(chǎn)生的衍射光402的衍射角度較大。但是，產(chǎn)生枕形畸變的原因是，由衍射光學(xué)元件420產(chǎn)生的衍射光中，作為投影區(qū)域441的中心部分的光斑的衍射光、與作為周邊部分的光斑的衍射光的光路長度不同。此外，設(shè)作為投影區(qū)域441的中心部分的光斑的衍射光、與作為周邊部分的光斑的衍射光的光路長度的差為距離w。即，作為投影區(qū)域441的周邊部分的光斑的衍射光和作為中心部分的光斑的衍射光相比，以距離w較長地傳播，因此和投影到以衍射部分為中心的球面時相比，較寬地投影。尤其是在光路最長的投影區(qū)域441的4角，該傾向變得明顯，產(chǎn)生4角伸長的枕形畸變。并且，衍射光隨著光路變長，衍射光彼此的間隔變大，因此尤其在光路最長的投影區(qū)域441的4角，衍射光形成的光斑的間隔變大，光斑的密度變小。這一點在使衍射光學(xué)元件410和衍射光學(xué)元件420所設(shè)置的位置相反時也同樣。接著根據(jù)圖3及圖4說明本實施方式的衍射光學(xué)元件。本實施方式的衍射光學(xué)元件30如下所述，具有相當(dāng)于2個衍射光學(xué)元件的第1衍射光學(xué)部110和第2衍射光學(xué)部120。在本實施方式的衍射光學(xué)元件中，第1衍射光學(xué)部110的衍射角度為θ1，產(chǎn)生的衍射光的光斑的數(shù)量為k1，第2衍射光學(xué)部120的衍射角度為θ2，產(chǎn)生的衍射光的光斑的數(shù)量為k2。通過使作為入射光的光束11入射到第1衍射光學(xué)部110，產(chǎn)生衍射光組111，通過使衍射光組111入射到第2衍射光學(xué)部120，產(chǎn)生衍射光組121a、121b、121c、……，在投影面140上通過衍射光形成的光斑形成投影區(qū)域141。本實施方式的衍射光學(xué)元件，通過使θ1≥θ2且k1≥k2，由第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的圖4(a)所示的衍射光的光斑分布(投影區(qū)域)通過第2衍射光學(xué)部120在錯開了光斑分布的位置的狀態(tài)下重疊，投影到投影面140，從而形成投影區(qū)域141。這樣，使通過第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的光斑分布在投影面140上重疊，從而可使投影區(qū)域141的4角的周邊部分的光斑的密度與投影區(qū)域141的中心部分大致相同，可在投影區(qū)域141中使光斑大致均勻地分布。此外，圖4(c)表示投影到投影面140的光斑的投影區(qū)域141，圖4(b)表示入射光相對于第2衍射光學(xué)部120垂直入射時的衍射光形成的光斑的分布。在本實施方式中，將通過第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的光斑分布的區(qū)域記述為通過第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的光斑的投影區(qū)域，將通過第2衍射光學(xué)部120產(chǎn)生的光斑分布的區(qū)域記述為通過第2衍射光學(xué)部120產(chǎn)生的光斑的投影區(qū)域。并且，在圖4(c)中由空心圓圈所示的4個光斑142如下形成：在圖4(a)中由空心圓圈所示的衍射光的光斑112通過第2衍射光學(xué)部120衍射并投影到投影面140。此外，上述內(nèi)容在使θ1≤θ2且k1≤k2時也同樣。因此，只要是θ1≥θ2且k1≥k2、或θ1≤θ2且k1≤k2的任意一種情況，就可獲得同樣的效果。在本實施方式中，如上所述，可抑制枕形畸變，但將衍射光學(xué)元件30用于計測設(shè)備等時，為了在投影區(qū)域141的中心部分和4角的周邊部分變得較均勻，例如在圖4(a)所示的光斑的分布中形成為和中心部分相比在周邊部分產(chǎn)生較多的光斑即可。以下詳細(xì)說明本實施方式。(計測裝置)根據(jù)圖5說明本實施方式的計測裝置。圖5表示本實施方式的計測裝置的構(gòu)成的一例。本實施方式的計測裝置10具有：光源20、衍射光學(xué)元件30及攝像元件50。衍射光學(xué)元件30是下述本實施方式的衍射光學(xué)元件，通過使從光源20出射的光束(入射光)入射，而產(chǎn)生衍射光12。并且，攝像元件50用于拍攝照射有通過衍射光12產(chǎn)生的光斑的投影圖案的測定對象物40a及40b。衍射光學(xué)元件30用于產(chǎn)生多個衍射光12，通過由該衍射光12產(chǎn)生的光斑，形成所需的投影圖案。因此，將該投影圖案照射到測定對象物40a及40b，通過攝像元件50拍攝照射有投影圖案的狀態(tài)的圖像，從而取得測定對象物40a及40b的三維形狀等信息。此外，為了進(jìn)行三維計測，優(yōu)選光斑的數(shù)量為100以上，并且，衍射光學(xué)元件30優(yōu)選如下形成：最大衍射角度θxmin、θxmax為30°以上，即可產(chǎn)生衍射角度為30°以上的衍射光。(衍射光學(xué)元件)接著說明本實施方式的衍射光學(xué)元件30。如圖6所示，本實施方式的衍射光學(xué)元件30具有第1衍射光學(xué)部110和第2衍射光學(xué)部120。第1衍射光學(xué)部110是通過使光束11入射而產(chǎn)生衍射光111a、111b、111c、……這n1個衍射光組111的衍射光學(xué)元件。第2衍射光學(xué)部120是通過使衍射光111a、111b、111c、……這n1個衍射光組111入射而產(chǎn)生n2個衍射光組121a、121b、121c……的衍射光學(xué)元件。由此，可增加衍射光個數(shù)，可產(chǎn)生衍射角大的衍射光。因此，可在投影面140的較大范圍內(nèi)分布衍射光的光斑。并且在本實施方式中，設(shè)作為入射光的光束11的光軸101方向為Z軸，與光束11的光軸101垂直的方向為X軸、Y軸。此外，設(shè)X軸和Y軸正交。形成本實施方式的衍射光學(xué)元件的第1衍射光學(xué)部110和第2衍射光學(xué)部120均用于產(chǎn)生衍射光，在這一點上相同。接著說明作為第1衍射光學(xué)部110及第2衍射光學(xué)部120的衍射光學(xué)元件230。如圖7所示，通過向衍射光學(xué)元件230入射作為入射光的光束210，產(chǎn)生衍射光組211。設(shè)衍射光組211中相對于光軸101的衍射角度最大的衍射光211a的衍射角度為θa，將其設(shè)為衍射角度范圍θx。并且，設(shè)此時的衍射范圍的中心相對于光軸101的角度(中心角度)θ0是0°。此外，在相對于光軸101與衍射光211a相反的位置附近，產(chǎn)生衍射角度為θb的衍射光211b，但θa和θb的差較大時，例如θa和θb的差為3°以上時，也可以設(shè)衍射角度范圍θx＝(θa+θb)/2，中心角度θ0＝(θa-θb)/2。并且，也考慮在相對于光軸101與衍射光211a相反一側(cè)未產(chǎn)生衍射光的情況，即僅在相對于光軸101產(chǎn)生衍射光211a的一側(cè)產(chǎn)生衍射光組的情況。此時，設(shè)最靠近光軸101的衍射光的衍射角度為θc時，也可以設(shè)衍射角度范圍θx＝(θa-θc)/2，中心角度θ0＝(θa+θc)/2。在本實施方式中，如上所述，設(shè)作為該衍射角度范圍θx的角度為衍射角度、第1衍射光學(xué)部110中的衍射角度為θ1、第2衍射光學(xué)部120中的衍射角度為θ2、本實施方式的衍射光學(xué)元件30中的衍射角度為θ。接著較詳細(xì)地說明衍射光學(xué)元件230。通過使作為入射光的光束210入射到衍射光學(xué)元件230，產(chǎn)生衍射光211。該衍射光211是在數(shù)式1所示的光柵方程式中，以Z軸方向為基準(zhǔn)，以X方向上的角度為θx、Y方向上的角度為θy衍射的光。在數(shù)式1所示的公式中，mx是X方向的衍射級數(shù)，my是Y方向的衍射級數(shù)，λ是光束210的波長，Px、Py是下述衍射光學(xué)元件的基本單元的X軸方向、Y軸方向上的間距。通過將該衍射光12照射到屏幕或測定對象物等投影面上，而在照射的區(qū)域上生成多個光斑。(數(shù)式1)sinθx＝mxλ/Pxsinθy＝myλ/Py此處，數(shù)式1所示的公式是入射光相對于衍射光學(xué)元件垂直入射時的公式。在圖1中表示入射光11相對于衍射光學(xué)元件30垂直入射的狀態(tài)，但當(dāng)光源是激光光源等時，為防止來自衍射光學(xué)元件30的反射光變?yōu)榉祷毓獠⑷肷涞郊す夤庠吹龋蓮呐c衍射光學(xué)元件30垂直的方向傾斜的方向使入射光11入射。這是因為，在返回光入射到激光光源等時，因干擾的影響，激光的激振有時變得不穩(wěn)定。作為該衍射光學(xué)元件30，可使用通過迭代傅里葉變換法等設(shè)計的衍射光學(xué)元件。此處，衍射光學(xué)元件是指周期性地、例如二維地使產(chǎn)生規(guī)定的相位分布的基本單元排列而成的光學(xué)元件。在該衍射光學(xué)元件中，遠(yuǎn)方的衍射光的衍射級數(shù)的分布可通過基本單元的傅里葉變換獲得。這一點可通過標(biāo)量衍射理論說明。電磁場是矢量，但在各向同性的介質(zhì)中可由標(biāo)量表示，時間tm、點A的標(biāo)量函數(shù)u(A，tm)可由數(shù)式2所示的公式表示。(數(shù)式2)u(A，tm)＝Re[U(A)exp(-iωtm)]數(shù)式2所示的公式表示入射的光是單色光的情況，U(A)是點A上的復(fù)振幅，ω是角頻率。數(shù)式2所示的標(biāo)量函數(shù)在全體空間上滿足數(shù)式3所示的波動方程式。(數(shù)式3)▿2u-1c2∂2u∂t2=0]]>將數(shù)式2所示的公式代入到數(shù)式3所示的公式后，可獲得數(shù)式4所示的亥姆霍茲方程式。(數(shù)式4)(▿2+k2)u=0]]>此處，k是波數(shù)，k＝2π/λ。通過求解數(shù)式3所示的公式，計算出空間中的標(biāo)量函數(shù)的分布。并且，將提供某一相位分布的充分薄的平面屏幕用Σ表示，設(shè)Σ上的點為A1，對平面波透過Σ時的點A0的標(biāo)量函數(shù)使用基爾霍夫的邊界條件，由數(shù)式4所示的公式進(jìn)行計算，則設(shè)r01為點A0和點A1的距離時，可獲得數(shù)式5所示的公式。(數(shù)式5)u(A0)∝∫∫Σu(A1)eikr01r01dS]]>進(jìn)一步，設(shè)點A0的坐標(biāo)為(x0，y0，O)，點A1的坐標(biāo)為(x1，y1，z)，設(shè)z是比|x0-x1|、|y0-y1|充分大的值時，通過展開r01，可獲得數(shù)式6所示的夫瑯和費近似式。(數(shù)式6)u(x0,y0)∝∫∫Σu(x1,y1)e-i(k/z)(x0x1+y0y1)dS]]>這相當(dāng)于由屏幕提供的相位分布的傅里葉變換。尤其是，屏幕后的相位分布u(A1)具有在X軸方向上間距Px、Y軸方向上間距Py的周期性時，u(A0)如下述數(shù)式7所示，產(chǎn)生(m，n)級衍射光。(數(shù)式7)sinθxout＝sinθxin+m×λ/Pxsinθyout＝sinθyin+n×λ/Py此時，(m，n)級衍射光的衍射效率ηmn，使用具有周期性的基本單元的相位分布u’(x1，y1)，由下式8的公式表示。并且，m、n是整數(shù)，θxin及θyin是入射光的X方向及Y方向的與Z軸所成的角度，θxout及θyout是出射光的X方向及Y方向的與Z軸所成的角度。(數(shù)式8)ηmn∝|∫0Px∫0Pyu′(x1,y1)e-i(2πmx/Px+2πny/Py)dS|2]]>因此，如果可獲得基本單元的相位分布，則可通過其傅里葉變換進(jìn)行衍射光的強(qiáng)度分布的計算，所以通過使基本單元的相位分布最優(yōu)化，可獲得產(chǎn)生所需分布的衍射光的衍射光學(xué)元件。接著，根據(jù)圖8說明衍射光學(xué)元件230的構(gòu)造。衍射光學(xué)元件230如圖8(a)所示，X軸方向上間距Px、Y軸方向上間距Py的基本單元231以二維狀周期性排列。具體而言，具有圖8(b)所示的相位分布。在圖8(b)中，表示以涂黑的區(qū)域為凸部、中空的區(qū)域為凹部的方式形成凹凸圖案的衍射光學(xué)元件230。衍射光學(xué)元件230可產(chǎn)生相位分布即可，可以是：在玻璃、樹脂材料等透過光的部件的表面形成了凹凸圖案的構(gòu)造；在形成了凹凸圖案的透明的部件上粘貼和該部件折射率不同的部件，使表面的凹凸圖案平坦的構(gòu)造；以及在透明部件中改變折射率的構(gòu)造。即，此處，凹凸圖案不僅意味著表面形狀是凹凸的情況，而且還包括可對入射光提供相位差的構(gòu)造。此外，在衍射光學(xué)元件230上二維配置基本單元231時，基本單元無需是整數(shù)個，在凹凸圖案內(nèi)含有一個以上的基本單元時，凹凸圖案和不具有凹凸圖案的區(qū)域的邊界也可與基本單元的邊界不一致。圖9表示作為衍射光學(xué)元件230的一例，通過在由玻璃等構(gòu)成的透明基板232的表面形成凸部233而形成凹凸圖案的構(gòu)造的衍射光學(xué)元件230的截面示意圖。此外，在該衍射光學(xué)元件230中，在透明基板232的表面，未形成凸部233的區(qū)域成為凹部234。透明基板232相對于入射光透明即可，除玻璃基板外可使用樹脂基板、樹脂薄膜等各種材料，但玻璃、石英等光學(xué)各向同性的材料不會對透光性造成多折射性的影響，因此優(yōu)選使用。并且，透明基板232例如通過在和空氣的界面上形成多層膜構(gòu)成的防反射膜，可降低菲涅爾反射造成的光反射。并且，作為形成凸部233的材料，可使用有機(jī)材料、無機(jī)材料、有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料。作為形成凸部233的方法、即形成由凸部233和凹部234構(gòu)成的凹凸圖案的方法，可使用通過光刻和蝕刻而形成的方法、基于通過模具轉(zhuǎn)印凹凸圖案的注塑成型、壓印的方法等。并且，凸部233無需由單一的材料形成，例如也可通過由無機(jī)材料構(gòu)成的多層膜形成凸部233。進(jìn)一步，也可形成在凸部233表面形成設(shè)有用于降低表面反射的防反射膜的構(gòu)造、或防反射構(gòu)造。并且如圖10所示，衍射光學(xué)元件230中，在表面形成了凸部233的透明基板232的形成凸部233的一側(cè)，設(shè)置透明基板235，在透明基板232和透明基板235之間，填入折射率與形成凸部233的材料的折射率不同的透明樹脂236。此外也可是，不設(shè)置透明基板235，在透明基板232的形成凸部233的一側(cè)，形成折射率和形成凸部233的材料的折射率不同的透明樹脂236，使透明樹脂236的表面平坦化。該衍射光學(xué)元件230可使用迭代傅里葉變換法等方法制造。更具體而言，衍射光學(xué)元件的基本單元231的相位分布和衍射光的電場分布是傅里葉變換的關(guān)系，因此通過對衍射光的電場分布進(jìn)行傅里葉逆變換，可獲得基本單元231的相位分布。并且，在制作衍射光學(xué)元件230時，僅衍射光的強(qiáng)度分布成為限制條件，不包括相位條件，因此基本單元231的相位分布是任意的。在迭代傅里葉變換法中，從衍射光的光強(qiáng)度分布的傅里葉逆變換提取基本單元的相位分布的信息，將獲得的相位分布作為基本單元的相位分布，進(jìn)一步進(jìn)行傅里葉變換。由此，傅里葉變換的結(jié)果和規(guī)定的衍射光的光強(qiáng)度的分布的差分成為評價值，通過重復(fù)進(jìn)行上述計算，可獲得評價值為最小的衍射光學(xué)元件的相位分布作為最優(yōu)設(shè)計。衍射光學(xué)元件的設(shè)計算法除此以外還包括BernardKress、PatrickMeyrueis著、“數(shù)字衍射光學(xué)”(丸善)等中記載的各種算法。并且，作為傅里葉變換的方法，可使用快速傅里葉變換算法等。(第2實施方式)接著說明第2實施方式。本實施方式的衍射光學(xué)元件是使第1衍射光學(xué)部和第2衍射光學(xué)部一體化的構(gòu)造，并且是在一個基板的一個面上形成作為第1衍射光學(xué)部的凸部、在另一個面上形成作為第2衍射光學(xué)部的凸部的構(gòu)造。由此，無需使第1衍射光學(xué)部和第2衍射光學(xué)部位置一致，衍射光學(xué)元件得以小型化。圖11所示的衍射光學(xué)元件中，在透明基板302的一個面上，形成第1衍射光學(xué)部的凸部303，由此通過未形成凸部303的區(qū)域的凹部304和凸部303形成凹凸圖案，在透明基板302的另一個面上，形成第2衍射光學(xué)部的凸部305，由此通過未形成凸部305的區(qū)域的凹部306和凸部305形成凹凸圖案。并且，圖12至圖15是通過粘接材料等粘接并接合第1衍射光學(xué)部310和第2衍射光學(xué)部320后的構(gòu)造的衍射光學(xué)元件。第1衍射光學(xué)部310通過在透明基板312的表面形成凸部313，由未形成凸部313的區(qū)域的凹部314和凸部313形成凹凸圖案。并且，第2衍射光學(xué)部320通過在透明基板322的表面形成凸部323，由未形成凸部323的區(qū)域的凹部324和凸部323形成凹凸圖案。此外，本實施方式的第1衍射光學(xué)部310等相當(dāng)于第1實施方式中的第1衍射光學(xué)部110，第2衍射光學(xué)部320等相當(dāng)于第1實施方式中的第2衍射光學(xué)部120。圖12所示的衍射光學(xué)元件是，使在第1衍射光學(xué)部310中未形成凸部313的面和在第2衍射光學(xué)部320中未形成凸部323的面相對，通過粘接劑340將相對的面彼此接合而成。并且，圖13所示的衍射光學(xué)元件是，使在第1衍射光學(xué)部310中形成了凸部313的面和在第2衍射光學(xué)部320中形成了凸部323的面相對，通過粘接劑340使相對的面彼此接合而成。并且，圖14所示的衍射光學(xué)元件是，使在第1衍射光學(xué)部310中未形成凸部313的面和在第2衍射光學(xué)部320中形成了凸部323的面相對，通過粘接劑340使相對的面彼此接合而成。并且，圖15所示的衍射光學(xué)元件是，使在第1衍射光學(xué)部310中未形成凸部313的面和在第2衍射光學(xué)部320中形成了凸部323的面相對，通過粘接劑340使相對的面彼此的周圍接合而成。(實施例)接著說明實施例。表1～表3表示例1～例10所示的衍射光學(xué)元件的構(gòu)成的匯總。此外，在本申請中，例1～例8是實施例1～8，例9、例10是比較例1、2。例1～例10中，作為第1衍射光學(xué)部及第2衍射光學(xué)部中的透明基板使用石英，設(shè)入射的光束的波長λ為830nm。在表1中示出：通過第1衍射光學(xué)部產(chǎn)生的光斑數(shù)n1、產(chǎn)生的級數(shù)中X方向上最大、最小的級數(shù)、Y方向上最大、最小的級數(shù)、配置基本單元的X方向、Y方向的間距Px、Py、衍射部的段數(shù)、各段的高度。并且，示出形成該構(gòu)成時可獲得的衍射角度θ1，同時示出X軸上的衍射光的衍射角度、Y軸上的衍射光的衍射角度可取的最大值。(表1)表2示出通過第2衍射光學(xué)部產(chǎn)生的光斑數(shù)n2、產(chǎn)生的級數(shù)中X方向上最大、最小的級數(shù)、Y方向上最大、最小的級數(shù)、配置基本單元的X方向、Y方向的間距Px、Py、衍射部的段數(shù)、各段的高度。并且，示出形成該構(gòu)成時可獲得的衍射角度θ2，同時示出X軸上的衍射光的衍射角度、Y軸上的衍射光的衍射角度可取的最大值。在第2衍射光學(xué)部中，將以規(guī)定的入射角入射光束時產(chǎn)生的相位差作為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，將此時的入射角作為設(shè)計入射角示出。同時示出根據(jù)設(shè)計入射角計算的及的值，向第2衍射光學(xué)部入射光束時，若進(jìn)行分光測定則波長中示出與以波長λ、入射角入射時類似的特性。此外，是向第2衍射光學(xué)部以角度入射光時，設(shè)在第2衍射光學(xué)部中折射的角度為時，的值。此處，作為第2衍射光學(xué)部的凹部使用空氣以外的介質(zhì)時，可將根據(jù)凹部的介質(zhì)的折射率按斯涅爾定律計算的角度作為的值使用。(表2)表3示出透過2個衍射部的光束的衍射角度θ，同時示出X軸上的衍射光的衍射角度、Y軸上的衍射光的衍射角度可取的最大值。(表3)表4及表5表示例1～例10所示的衍射光學(xué)元件的特性值的匯總。表4及表5示出通過計算求出向第1衍射光學(xué)部入射強(qiáng)度1的光束時可獲得的衍射光的強(qiáng)度的平均值μ1、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1。在計算中，未考慮通過衍射部的界面產(chǎn)生的反射。并且，以百分比來表示除以平均值μ1的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1的值，將其稱為第1衍射光學(xué)部形成的光量波動。并且，示出通過計算求出向第2衍射光學(xué)部以規(guī)定的入射角度入射強(qiáng)度1的光束時可獲得的衍射光的強(qiáng)度的平均值μ2、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ2。在計算中，未考慮通過衍射部的界面產(chǎn)生的反射。并且，以百分比來表示除以平均值μ2的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ2的值，將其稱為第2衍射光學(xué)部120形成的光量波動。進(jìn)一步，衍射光學(xué)元件的光量波動通過σ＝{(σ1/μ1)2+(σ2/μ2)2}0.5求出。并且，示出各入射角度下的第2衍射光學(xué)部120的0級衍射光的光量。并且示出在從衍射光學(xué)元件離開規(guī)定位置的屏幕上對通過衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光中因設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑進(jìn)行計測時的計算結(jié)果。屏幕位置作為計測位置表示，使用屏幕上的坐標(biāo)(X，Y)表示長方形的計測范圍。并且，將根據(jù)衍射光學(xué)元件的位置測定的計測范圍的對角方向的角度作為計測范圍角度表示。光斑計測時，計測將計測范圍在X方向上分割為9份、在Y方向上分割為9份的面積均勻的計測區(qū)域內(nèi)的光斑。在表4及表5中，設(shè)X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)最小的計測區(qū)域為R(1，1)，X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)最大的計測區(qū)域為R(9，9)時，示出中心區(qū)域R(5，5)的光斑、周邊區(qū)域R(1，1)、R(1，9)、R(9，1)、R(9，9)的光斑數(shù)的平均值、區(qū)域R(1，1)～R(9，9)中的光斑數(shù)的最大值、最小值。并且，表6示出通過計算求出在例3～例5所示的衍射光學(xué)元件中，光相對于第2衍射光學(xué)元件垂直入射時，以表6所述的各波長向第2衍射光學(xué)部以規(guī)定的入射角度入射強(qiáng)度1的光束時可獲得的衍射光的強(qiáng)度的平均值μ2、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ2。在計算中，未考慮通過衍射部的界面產(chǎn)生的反射。并且，示出各波長下的第2衍射光學(xué)部120的0級衍射光的光量。(表4)(表5)(表6)(實施例1)實施例1是表1～4中的例1所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部110的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部120的衍射角度θ2滿足θ1≤θ2時的例子。圖16(a)表示第1衍射光學(xué)部110的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖16(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖17(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖17(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖18表示，透過本實施例的衍射光學(xué)元件、即2個第1衍射光學(xué)部110及第2衍射光學(xué)部120的光中，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。通過第1衍射光學(xué)部110，在衍射角度范圍12.5°使光束出射，如表4所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角12.5°的光束產(chǎn)生3.9％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的5.2％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生6.5％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.538。(實施例2)實施例2是表1～3、5中的例2所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部110的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部120的衍射角度θ2滿足θ1≤θ2時的例子。圖19(a)表示第1衍射光學(xué)部110的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖19(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖20(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖20(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖21表示，透過本實施例的衍射光學(xué)元件、即2個第1衍射光學(xué)部110及第2衍射光學(xué)部120的光中，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。通過第1衍射光學(xué)部110，在衍射角度范圍17.6°使光束出射，如表5所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角17.6°的光束產(chǎn)生7.6％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的5.2％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生9.2％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.215。(實施例3)實施例3是表1～3、5、6中的例3所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部110的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部120的衍射角度θ2滿足θ1≤θ2、設(shè)第2衍射光學(xué)部120的設(shè)計入射角為12.5°時的例子。圖19(a)表示第1衍射光學(xué)部110的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖19(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖20(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖20(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖21表示，透過2個衍射部的光束中，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。并且，第2衍射光學(xué)部120設(shè)計為，在入射角12.5°下光量波動、0級衍射光為最小，使用垂直入射的光束進(jìn)行分光時，在波長816nm下光量波動、0級衍射光為最小。通過第1衍射光學(xué)部110，在衍射角度范圍17.6°使光束出射，如表5所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角17.6°的光束產(chǎn)生3.9％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的5.2％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生6.5％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.215。(實施例4)實施例4是表1～4、6中的例4所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部110的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部120的衍射角度θ2滿足θ1>θ2、第2衍射光學(xué)部120以入射角度為18.5°進(jìn)行設(shè)計時的例子。圖17(a)表示第1衍射光學(xué)部110的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖17(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖16(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖16(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖18表示，透過2個衍射部的光束中，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。并且，第2衍射光學(xué)部120設(shè)計為，在入射角18.5°下光量波動、0級衍射光為最小，使用垂直入射的光束進(jìn)行分光時，在波長800nm下光量波動、0級衍射光為最小。通過第1衍射光學(xué)部110，在衍射角度范圍25.9°使光束出射，如表4所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角25.9°的光束產(chǎn)生6.1％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的0.4％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生6.1％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.538。(實施例5)實施例5是表1～3、5、6中的例5所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部110的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部120的衍射角度θ2為θ1>θ2、第2衍射光學(xué)部120以入射角度27.2°進(jìn)行設(shè)計時的例子。圖20(a)表示第1衍射光學(xué)部110的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖20(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖19(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖19(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖21表示，透過2個衍射部的光束中，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。并且，第2衍射光學(xué)部120設(shè)計為，在入射角27.2°下光量波動、0級衍射光最小，使用垂直入射的光束進(jìn)行分光時，在波長765nm下光量波動、0級衍射光為最小。通過第1衍射光學(xué)部110，在衍射角度范圍37.6°使光束出射，如表5所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角37.6°的光束產(chǎn)生8.5％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的0.4％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生8.5％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.215。(實施例6)實施例6是表1～4中的例6所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部110的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部120的衍射角度θ2滿足θ1≤θ2、通過第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的光斑數(shù)n1和通過第2衍射光學(xué)部120產(chǎn)生的光斑數(shù)n2滿足n1≤n2時的例子。圖22(a)表示第1衍射光學(xué)部110的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖22(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖23(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖23(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖24表示，透過本實施例的衍射光學(xué)元件、即2個第1衍射光學(xué)部110及第2衍射光學(xué)部120的光中，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。通過第1衍射光學(xué)部110，在衍射角度范圍2.6°使光束出射，如表4所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角2.6°的光束產(chǎn)生3.0％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的0.5％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生3.1％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.768。(實施例7)實施例7是表1～4中的例7所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部110的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部120的衍射角度θ2滿足θ1≤θ2、通過第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的光斑數(shù)n1和通過第2衍射光學(xué)部120產(chǎn)生的光斑數(shù)n2滿足n1≤n2時，第1衍射光學(xué)部110和第2衍射光學(xué)部120分別由2段衍射部構(gòu)成時的例子。從第1衍射光學(xué)部110和第2衍射光學(xué)部120出射的投影圖案以0級衍射光為中心呈點對稱。圖25(a)表示第1衍射光學(xué)部110的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖25(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖26(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻在形成了第1衍射光學(xué)部的基板的背面進(jìn)行加工，以形成表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖26(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖27表示，透過本實施例的衍射光學(xué)元件、即2個第1衍射光學(xué)部110及第2衍射光學(xué)部120的光中，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。通過第1衍射光學(xué)部110，在衍射角度范圍2.6°使光束出射，如表4所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角2.6°的光束產(chǎn)生5.8％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的0.5％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生5.8％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.768。(實施例8)實施例8是表1～3、5中的例8所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部110的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部120的衍射角度θ2滿足θ1≤θ2、通過第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的光斑數(shù)n1和通過第2衍射光學(xué)部120產(chǎn)生的光斑數(shù)n2滿足n1≤n2時的例子。圖28(a)表示第1衍射光學(xué)部110的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖28(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖29(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻加工為表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖29(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖30表示，透過本實施例的衍射光學(xué)元件、即2個第1衍射光學(xué)部110及第2衍射光學(xué)部120的光中，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。通過第1衍射光學(xué)部110，在衍射角度范圍3.5°使光束出射，如表5所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角3.5°的光束產(chǎn)生2.5％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部110產(chǎn)生的0.5％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生2.5％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.581。(比較例1)比較例1是表1～4中的例9所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部的衍射角度θ2滿足θ1>θ2時的例子。圖17(a)表示第1衍射光學(xué)部的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖17(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖16(a)表示第2衍射光學(xué)部120的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻加工為表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖16(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖18表示，透過本比較例的衍射光學(xué)元件的光中，通過位于554.3mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。通過第1衍射光學(xué)部，在衍射角度范圍25.9°使光束出射，如表4所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角25.9°的光束產(chǎn)生8.3％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部產(chǎn)生的0.4％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生8.3％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.538。(比較例2)比較例2是表1～3、5中的例10所示的衍射光學(xué)元件，表示第1衍射光學(xué)部的衍射角度θ1和第2衍射光學(xué)部的衍射角度θ2滿足θ1>θ2時的例子。圖20(a)表示第1衍射光學(xué)部的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻進(jìn)行加工，以形成表1所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖20(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖19(a)表示第2衍射光學(xué)部的基本單元。對該基本單元通過光刻、蝕刻加工為表2所示的間距Px、Py、衍射部段數(shù)、1段高度。圖19(b)表示，當(dāng)光垂直入射到該衍射部時，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。圖21表示，透過本比較例的衍射光學(xué)元件的光中，通過位于342.8mm的位置的屏幕上的設(shè)計而產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。通過第1衍射光學(xué)部，在衍射角度范圍37.6°使光束出射，如表5所示，在第2衍射光學(xué)部120中，相對于入射角37.6°的光束產(chǎn)生14.9％的光量波動，與第1衍射光學(xué)部產(chǎn)生的0.4％的光量波動一起，衍射光學(xué)元件整體最大產(chǎn)生14.9％的光量波動。并且，屏幕上的周邊區(qū)域和中心區(qū)域的光斑數(shù)的比為0.215。(實施例9)將實施例1～8的衍射光學(xué)元件用于計測裝置。由此可使光量波動較小，可以較高精度進(jìn)行計測。并且，可抑制通過第2衍射光學(xué)部120產(chǎn)生的0級衍射光的光量，可抑制較強(qiáng)的衍射光造成的圖像劣化。由以上可知，實施例6～8中的衍射光學(xué)元件的光斑數(shù)的周邊平均/中心及最大/最小的值，可大于比較例1及2中的衍射光學(xué)元件的光斑數(shù)的周邊平均/中心及最大/最小的值，可使光斑的分布在整個投影區(qū)域上較均勻地分布。并且，和比較例1及2中的衍射光學(xué)元件相比，實施例6～8中的衍射光學(xué)元件可抑制枕形畸變的發(fā)生。(第3實施方式)接著說明第3實施方式。本實施方式提供一種衍射光學(xué)元件，在將衍射光投影到平面時，在衍射光的衍射角度較大的區(qū)域中，也可形成與衍射光的衍射角度較小的區(qū)域大致相同密度的光斑。(計測裝置)并且，在圖31所示的計測裝置10中，也可替代衍射光學(xué)元件30，設(shè)置組合了液晶顯示面板等圖案生成源和投影透鏡的裝置，從而產(chǎn)生規(guī)定的光斑的圖案。(衍射光學(xué)元件)如上所述，在通常的衍射光學(xué)元件中，將衍射光投影到由平面構(gòu)成的投影面時，在衍射角度小的區(qū)域中，光斑的分布變得密集，在衍射角度大的區(qū)域中，光斑的分布變得稀疏。并且，比較衍射角度大的衍射光和衍射角度小的衍射光的光量后，確認(rèn)相對于衍射角度小的光，衍射角度大的光的光量較低。因此，衍射角度小且大致為0的中心區(qū)域中，光斑的分布密集，各光斑的光量也成為所設(shè)計的規(guī)定光量，與之相對，衍射角度大的周邊部分的區(qū)域中，光斑的分布稀疏，各光斑的光量也比規(guī)定光量低。因此，中心區(qū)域較亮，周邊部分進(jìn)一步變暗。接著說明本實施方式的衍射光學(xué)元件30。衍射光學(xué)元件30中，相對于入射的光束11出射的衍射光12形成為具有二維分布。設(shè)入射到衍射光學(xué)元件30的光束11的光軸方向為Z軸，設(shè)與Z軸有交點并與Z軸垂直的軸為X軸及Y軸時，在X軸上的最小角度θxmin到最大角度θxmax、及Y軸上的未圖示的最小角度θymin到最大角度θymax的角度范圍內(nèi)，分布有光束組。此處，X軸與光斑圖案的長邊大致平行，Y軸與光斑圖案的短邊大致平行。此外，通過X軸方向上的最小角度θxmin到最大角度θxmax、Y軸方向上的最小角度θymin到最大角度θymax形成的衍射光12所照射的范圍，是與攝像元件50的攝像范圍大致一致的范圍。以下如圖32所示，在光斑圖案中，通過相對于Z軸X方向的角度為θxmax的光斑的與Y軸平行的直線成為上述短邊，通過相對于Z軸Y方向的角度為θymax的光斑的與X軸平行的直線成為上述長邊。設(shè)連接上述短邊與上述長邊的交點和衍射光學(xué)元件的直線、與Z軸所成的角度為θd，將該角度稱為對角方向的角度。并且，通常衍射光學(xué)元件30的截面由凹凸形狀、炫耀形狀等形成，但當(dāng)衍射光學(xué)元件30的截面以連續(xù)的炫耀形狀以外的形狀形成時、或雖然截面是炫耀形狀但制造上有波動時，存在除了所需的衍射光外產(chǎn)生雜散光的情況。但是，該雜散光在設(shè)計階段是未預(yù)料到的，不是所需的衍射光，因此假設(shè)不包含在分布于上述角度范圍內(nèi)的光中。本實施方式的衍射光學(xué)元件30優(yōu)選如下形成：雜散光的光強(qiáng)度相對于所需的衍射光的光強(qiáng)度的平均值為70％以下。并且，衍射光學(xué)元件30優(yōu)選如下形成：相對于入射的光量，出射的所需的衍射光的光量的和為50％以上。由此，可以較高的光利用效率形成由光斑等構(gòu)成的投影圖案。圖32是表示在衍射光學(xué)元件30中衍射的衍射光12、與通過其生成的光斑13的關(guān)系的示意圖。通過使作為入射光的光束11入射到衍射光學(xué)元件30，產(chǎn)生衍射光12。該衍射光12在數(shù)式9所示的光柵方程式中，是以將Z軸方向作為基準(zhǔn)X方向上的角度θx、Y方向上的角度θy衍射的光。在數(shù)式9的公式中，mx是X方向的衍射級數(shù)，my是Y方向的衍射級數(shù)，λ是光束11的波長，Px、Py是下述衍射光學(xué)元件的基本單元的X軸方向、Y軸方向上的間距。通過將該衍射光12照射到屏幕或測定對象物等投影面上，在照射的區(qū)域上生成多個光斑13。設(shè)在該投影面上生成的光斑的數(shù)量為M。(數(shù)式9)sinθx＝mxλ/Pxsinθy＝myλ/Py此處，數(shù)式9所示的公式是入射光垂直入射到衍射光學(xué)元件時的公式。在圖31中，表示入射光11垂直入射到衍射光學(xué)元件30的狀態(tài)，但當(dāng)光源是激光光源等時，為了防止來自衍射光學(xué)元件30的反射光成為返回光并入射到激光光源等，也可使入射光11從相比與衍射光學(xué)元件30垂直的方向傾斜的方向入射。這是因為，當(dāng)返回光入射到激光光源等時，因干涉的影響，激光的激振有時變得不穩(wěn)定。(光斑的分布)在投影面上，考慮將X軸上附近的最小角度θxmin到最大角度θxmax的范圍等間隔地分割為Nx份、將Y軸上附近的最小角度θymin到最大角度θymax的范圍等間隔地分割為Ny份的區(qū)域，設(shè)上述各區(qū)域為R(i，j)。此外，Nx、Ny是3以上、M0.5以下的奇數(shù)，i是1到Nx的任意一個整數(shù)，j是1到Ny的任意一個整數(shù)。對于i，設(shè)靠近θxmin的位置的區(qū)域為i＝1，隨著靠近θxmax，i的值增加。并且，對于j，設(shè)靠近θymin的位置的區(qū)域為j＝1，隨著靠近θymax，j的值增加。此外，Nx、Ny的值較大時，統(tǒng)計性的波動也變大，因此Nx、Ny的值優(yōu)選為15以下。此處，以如下方式形成衍射光學(xué)元件：使中心區(qū)域R((i+1)/2，(j+1)/2)中含有的衍射光的光斑的數(shù)量Mc、和周邊區(qū)域R(1，1)、R(1，Ny)、R(Nx，1)、R(Nx、Ny)中含有的衍射光的光斑的數(shù)量的平均值MO滿足下式10。由此，可減小周邊區(qū)域的衍射光的光斑的數(shù)量和中心區(qū)域的衍射光的光斑的數(shù)量的差，可獲得大致均勻分布的光斑。從而可抑制周邊區(qū)域中的整體光量的下降。并且，通過以滿足數(shù)式11的方式形成衍射光學(xué)元件，也可減小周邊區(qū)域的衍射光的光斑的數(shù)量和中心區(qū)域的衍射光的光斑的數(shù)量的差，可獲得大致均勻分布的光斑。此外，MO/Mc的值最優(yōu)選是1，通過設(shè)定以1為中心的范圍，可大致均勻地分布光斑。(數(shù)式10)15°≤θd＜90°Mo/Mc＞-0.02173θd+1.314(數(shù)式11)15°≤θd＜90°0.8≤Mo/Mc≤1.2并且，各區(qū)域R(i，j)中含有的衍射光的光斑的最大個數(shù)Mmax和衍射光的光斑的最小個數(shù)Mmin也可形成為滿足下式12。由此，可減小各區(qū)域R(i，j)中的衍射光的光斑的差，可獲得大致均勻分布的光斑。從而可抑制光量易下降的周邊區(qū)域中的整體光量的下降。并且，通過以滿足數(shù)式13的方式形成衍射光學(xué)元件，也可減小光量易下降的周邊區(qū)域的衍射光的光斑的數(shù)量和中心區(qū)域的衍射光的光斑的數(shù)量的差，可獲得大致均勻分布的光斑。并且，通過以滿足數(shù)式14的方式形成衍射光學(xué)元件，可進(jìn)一步減小光量易下降的周邊區(qū)域的衍射光的光斑的數(shù)量和中心區(qū)域的衍射光的光斑的數(shù)量的差，可獲得大致均勻分布的光斑。此外，Mmin/Mmax的值最優(yōu)選是1，通過設(shè)定以1為中心的范圍，可大致均勻地分布光斑。(數(shù)式12)15°≤θd＜90°Min/Mmax＞-0.01729θd+1.108(數(shù)式13)30°≤θd＜90°0.6≤Mmin/Mmax≤1.4(數(shù)式14)15°≤θd＜90°0.7≤Mmin/Mmax≤1.3此處，計測光斑的個數(shù)的投影面不限于相對于Z軸垂直的平面，也可是傾斜的平面。并且，光斑的分布在投影面上是橢圓形等四邊形以外的形狀的情況下，通過考慮與該圖形內(nèi)接的四邊形區(qū)域，可進(jìn)行同樣的評價。并且，除了考慮內(nèi)接的四邊形區(qū)域以外，也可用光斑的個數(shù)除以投影范圍的面積求出光斑的密度，進(jìn)行中心部和周邊部的密度的比較，從而可獲得中心和周邊的光斑數(shù)量均勻的光斑分布。進(jìn)一步，在通過取得測定對象物的圖像進(jìn)行三維計測的裝置中，取得圖像的攝像裝置的透鏡為廣角時，在中心部和周邊部產(chǎn)生畸變。具體而言，取得雖然是均勻的光斑圖案但中心部密集而周邊部稀疏的圖像。為解決該問題，將對光斑投影的投影面從平面設(shè)置為再現(xiàn)廣角透鏡的疏密的曲面。即，也可將通過將在上述曲面上分布的光斑投影到平面上而二維化后的面作為進(jìn)行光斑計測的投影面。作為使該衍射光12出射的衍射光學(xué)元件30，可使用通過迭代傅里葉變換法等設(shè)計的衍射光學(xué)元件。此處，衍射光學(xué)元件是指周期性地例如二維地排列產(chǎn)生規(guī)定相位分布的基本單元而成的光學(xué)元件。在該衍射光學(xué)元件中，遠(yuǎn)方的衍射光的衍射級數(shù)的分布可通過基本單元的傅里葉變換獲得。這一點通過標(biāo)量衍射理論說明。電磁場是矢量，但在各向同性的介質(zhì)中可由標(biāo)量表示，時間tm、點A的標(biāo)量函數(shù)u(A，tm)可由數(shù)式15所示的公式表示。(數(shù)式15)u(A，tm)＝Re[U(A)exp(-iωtm)]數(shù)式15所示的公式表示入射的光是單色光的情況，U(A)是點A處的復(fù)振幅，ω是角頻率。數(shù)式15所示的標(biāo)量函數(shù)在全體空間上滿足數(shù)式16所示的波動方程式。(數(shù)式16)▿2u-1c2∂2u∂r2=0]]>將數(shù)式15所示的公式代入到數(shù)式16所示的公式后，可獲得數(shù)式17所示的亥姆霍茲方程式。(數(shù)式17)(▿2+k2)u=0]]>其中，k是波數(shù)，k＝2π/λ。通過求解數(shù)式16所示的公式，計算出空間中的標(biāo)量函數(shù)的分布。并且，將提供某一相位分布的充分薄的平面屏幕用Σ表示，設(shè)Σ上的點為A1，對平面波透過Σ時的點A0的標(biāo)量函數(shù)使用基爾霍夫的邊界條件，通過數(shù)式17所示的公式進(jìn)行計算，則r01為點A0和點A1的距離時，可獲得數(shù)式18所示的公式。(數(shù)式18)u(A0)∝∫∫Σu(A1)eikr01r01dS]]>進(jìn)一步，設(shè)點A0的坐標(biāo)為(x0，y0，O)，點A1的坐標(biāo)為(x1，y1，z)，z是比|x0-x1|、|y0-y1|充分大的值時，通過展開r01，可獲得數(shù)式19所示的夫瑯和費近似式。(數(shù)式19)u(x0,y0)∝∫∫Σu(x1,y1)e-i(k/z)(x0x1+y0y1)dS]]>這相當(dāng)于通過屏幕提供的相位分布的傅里葉變換。尤其是，屏幕后的相位分布u(A1)具有X軸方向上間距Px、Y軸方向上間距Py的周期性時，u(A0)如下述數(shù)式20所示，產(chǎn)生(m，n)級衍射光。(數(shù)式20)sinθxout＝sinθxin+m×λ/Pxsinθyout＝sinθyin+n×λ/Py此時，(m，n)級衍射光的衍射效率ηmn使用周期性的基本單元具有的相位分布u’(x1，y1)，以下式21的公式表示。并且，m、n是整數(shù)，θxin及θyin是入射光的X方向及Y方向上的與Z軸所成的角度，θxout及θyout是出射光的X方向及Y方向上的與Z軸所成的角度。(數(shù)式21)ηmn∝|∫0Px∫0Pyu′(x1,y1)e-i(2πmx/Px+2πny/Py)dS|2]]>因此，如果可獲得基本單元的相位分布，則通過其傅里葉變換可進(jìn)行衍射光的強(qiáng)度分布的計算，所以可使基本單元的相位分布最優(yōu)化，從而可獲得產(chǎn)生所需分布的衍射光的衍射光學(xué)元件。并且，在圖中示出在透明基板32的單面形成凹凸圖案的情況，但也可是在透明基板32的雙面形成凹凸圖案的構(gòu)造的情況。本實施方式的衍射光學(xué)元件30和第1實施方式、第2實施方式一樣，可使用迭代傅里葉變換法等方法制造。通過本實施方式的衍射光學(xué)元件形成的光斑分布基于數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式，以下說明產(chǎn)生該光斑分布的衍射光學(xué)元件的制造方法。首先，制造出光斑分布的坐標(biāo)組，其在與衍射光學(xué)元件距離z的投影面上以滿足數(shù)式10至數(shù)式14的任意一個的方式分布光斑。作為此時的光斑分布，可以是隨機(jī)分布，也可是控制了光斑間隔的分散型分布、具有規(guī)則性排列的規(guī)則分布。該光斑分布中，設(shè)第q個光斑的坐標(biāo)為(xq，yq)。因衍射光的衍射角是(θx，θy)，因此衍射光的行進(jìn)方向的波數(shù)矢量k以數(shù)式22所示的公式表示。(數(shù)式22)k=2πλsinθxsinθy1-sin2θx-sin2θy]]>根據(jù)數(shù)式22，為了在坐標(biāo)(xq，yq，z)產(chǎn)生衍射光，使波數(shù)矢量k的常數(shù)倍為(xq，yq，z)即可。即，可以數(shù)式23所示的公式表示。(數(shù)式23)xqyqz=βsinθxsinθy1-sin2θx-sin2θy]]>根據(jù)數(shù)式23，β＝z/(1-sin2θx-sin2θy)0.5，sinθy＝y(tǒng)qsinθx/xq，因此使用它們后獲得數(shù)式24所示的公式。(數(shù)式24)sinθx=xq/xq2+yq2+z2]]>sinθy=yq/xq2+yq2+z2]]>因此，使用數(shù)式1所示的公式時，獲得下述數(shù)式25的公式。在數(shù)式25中，左邊的值是整數(shù)，但一般情況下，右邊不是整數(shù)。因此，將和右邊的值最接近的整數(shù)設(shè)為(mqx，mqy)，使其與在坐標(biāo)(xq，yq，z)產(chǎn)生衍射光的衍射光學(xué)元件的級數(shù)對應(yīng)。(數(shù)式25)mx=xqPx/(λxq2+yq2+z2)]]>my=yqPy/(λxq2+yq2+z2)]]>通過對M個點進(jìn)行上述計算，可獲得與光斑分布中的各光斑的坐標(biāo)組(xq，yq)(q＝1～M)對應(yīng)的衍射級數(shù)的組合(mqx，mqy)(q＝1～M)。由以上所述，可獲得具有規(guī)定的光斑分布的本實施方式的衍射光學(xué)元件。由此，在本實施方式的衍射光學(xué)元件中，可在投影面上使光斑分布更均勻。(光斑的光量)接著說明減少投影面上的各光斑的光量差的方法。如上所述，在通常的衍射光學(xué)元件的投影面上，周邊部的光斑的光量比中心區(qū)域的光斑的光量低。因此，周邊部和中心區(qū)域相比整體變暗。對這一點進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，尤其在衍射角度θd的值為15°以上的區(qū)域中，隨著衍射角度變大，從衍射光學(xué)元件出射的衍射光的光強(qiáng)度具有變低的傾向。即，在衍射角度大的區(qū)域中，實際的光量比設(shè)計值低。這可認(rèn)為是因為，為導(dǎo)出數(shù)式21的公式而使用的數(shù)式19所示的夫瑯和費近似式在近軸區(qū)域中成立，當(dāng)衍射角度的值較大時，無法充分近似，隨著衍射角度變大，偏差變大。并且，還可認(rèn)為是因為，衍射角度大的衍射光易于因衍射光學(xué)元件上形成的凹凸圖案的細(xì)微的形狀受到較大影響，在通常的制造工序等中，難以準(zhǔn)確制造衍射角度大、級數(shù)高的衍射光所對應(yīng)的衍射光學(xué)元件。在本實施方式的衍射光學(xué)元件中，以如下方式設(shè)計基本單元并制造衍射光學(xué)元件：隨著距原點的距離(mx2+my2)0.5變大，級數(shù)(mx，my)的衍射光的光斑的光強(qiáng)度變大。此處，衍射光的光強(qiáng)度和級數(shù)(mx，my)的關(guān)系是，隨著級數(shù)的增加，衍射光的光強(qiáng)度增加即可，可以是直線，也可是曲線。在此說明根據(jù)實際的元件求出設(shè)計的衍射光分布的方法。在衍射光學(xué)元件的制造工序中，存在因加工等的制造波動而使衍射光學(xué)元件的形狀相對于設(shè)計中假定的形狀變得復(fù)雜的情況，此時，確保對于近似衍射光學(xué)元件的基本單元的凹凸形狀來說具有充分大小的計算區(qū)域而近似相位分布即可。將這樣進(jìn)行了近似的相位分布作為設(shè)計的相位分布來進(jìn)行傅里葉變換，從而可求出設(shè)計的衍射光的強(qiáng)度分布。使用計算機(jī)等進(jìn)行傅里葉變換時，將用2的冪數(shù)的網(wǎng)格近似的相位分布作為計算區(qū)域使用時，可使用快速傅里葉變換算法，計算變得快速化，因此用2的冪近似相位分布即可。由以上可知，在本實施方式的衍射光學(xué)元件中，可減少中心部的衍射光的光斑的光量和周邊部的衍射光的光斑的光量的差，因此可在中心部和周邊部中使光斑的光量更均勻。(實施例)以下說明實施例10～16中的衍射光學(xué)元件作為第3實施方式中的實施例。此外，在實施例中的衍射光學(xué)元件中，作為透明基板32使用石英基板，波長810～850nm范圍的光在石英基板的折射率為1.454。并且，設(shè)通過實施例的衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的光斑中不包括0級衍射光(0級光)。(實施例10)根據(jù)圖35說明實施例10的衍射光學(xué)元件。圖35(a)表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件30大致等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。該衍射光在X方向上分布于-160級～160級之間，在Y方向上分布于-120級～120級之間。圖35(b)表示將該衍射光投影到平面后的光斑的分布，表示使波長810nm的光入射到本實施例的衍射光學(xué)元件30時可獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖35(c)表示本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31。該基本單元31中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。此外，對于圖35(c)等所示的基本單元31中的相位分布，以濃淡色調(diào)表示32值。具有圖35(c)所示的相位分布的基本單元31中，X軸方向上的間距Px為378.9μm，Y軸方向上的間距Py為368.4μm，本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，該基本單元31在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，形成為，透明基板32的表面上形成的凹凸圖案中的1段高度為57.6nm。具體而言，在透明基板32的表面上，通過多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE(ReactiveIonEtching：反應(yīng)性離子蝕刻)等干法蝕刻的工序，從而在石英基板32表面上形成具有1段高度為57.6nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。這樣一來，制造出對于波長810nm的光X方向上的最大衍射角度為20°、Y方向上的最大衍射角度為15.3°、對角方向的角度為24.5°的本實施例中的衍射光學(xué)元件30。圖35(b)如上所述，表示通過使波長810nm的光入射到本實施例中的衍射光學(xué)元件30而在投影面上產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。在圖35(b)中，在虛線所示的范圍的投影范圍內(nèi)，80×60個光斑大致規(guī)則地排列。此外，虛線所示的范圍是，在將投影面與距衍射光學(xué)元件30有1m的位置的XY面平行地設(shè)置時，投影面上的X軸方向為-363mm～363mm、Y軸方向為-273mm～273mm的范圍。此處，對于將該虛線所示的范圍在X軸方向上分割為9份及在Y軸方向上分割為9份的區(qū)域，即將虛線所示的范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為49，Mo為51，Mmax為63，Mmin為48。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為1.041，Mmin/Mmax的值為0.762，位于數(shù)式10～數(shù)式12、數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在本實施例中的衍射光學(xué)元件中，在虛線所示的范圍內(nèi)，可獲得更均勻的光斑分布。(實施例11)根據(jù)圖36說明實施例11的衍射光學(xué)元件。圖36(a)表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件30大致等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。該衍射光在X方向上分布在-121級～120級之間，在Y方向上分布在-91級～90級之間。圖36(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長810nm的光入射到本實施例的衍射光學(xué)元件30時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖36(c)表示本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31。該基本單元31中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。具有圖36(c)所示的相位分布的基本單元31中，X軸方向上的間距Px為284.2μm，Y軸方向上的間距Py為278μm，本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，該基本單元31在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為57.6nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為57.6nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。這樣一來，制造出對于波長810nm的光X方向上的最大衍射角度為20°、Y方向上的最大衍射角度為15.2°、對角方向的角度為24.4°的本實施例中的衍射光學(xué)元件30。圖36(b)如上所述，表示通過使波長810nm的光入射到本實施例中的衍射光學(xué)元件30而在投影面上產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。在圖36(b)中，在虛線所示的范圍的投影范圍內(nèi)，分布1155個光斑。此外，虛線所示的范圍是，在使投影面與距衍射光學(xué)元件30為1m的位置的XY面平行地設(shè)置時，投影面上的X軸方向為-363mm～363mm、Y軸方向為-271mm～271mm的范圍。其中，對于將該虛線所示的范圍在X軸方向上分割為9份及在Y軸方向上分割為9份的區(qū)域，即將虛線所示的范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為14，Mo為14.8，Mmax為23，Mmin為8。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為1.057，Mmin/Mmax的值為0.348，位于數(shù)式10及數(shù)式11所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在本實施例中的衍射光學(xué)元件中，在虛線所示的范圍內(nèi)，可獲得較均勻的光斑分布。(實施例12)根據(jù)圖37說明實施例12的衍射光學(xué)元件。圖37(a)表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件30大致等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。該衍射光在X方向上分布在-320級～320級之間，在Y方向上分布在-240級～240級之間。圖37(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長830nm的光入射到本實施例的衍射光學(xué)元件30時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖37(c)表示本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31。該基本單元31中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。具有圖37(c)所示的相位分布的基本單元31中，X軸方向上的間距Px為531.2μm，Y軸方向上的間距Py為499.6μm，本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，該基本單元31在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為59nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為59nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。這樣一來，制造出對于波長830nm的光X方向上的最大衍射角度為20°、Y方向上的最大衍射角度為23.5°、對角方向的角度為35.9°的本實施例中的衍射光學(xué)元件30。圖37(b)表示如上所述通過使波長830nm的光入射到本實施例中的衍射光學(xué)元件30而在投影面上產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。在圖37(b)中，在虛線所示的范圍的投影范圍內(nèi)，200×150個光斑大致規(guī)則地排列。此外，虛線所示的范圍是，在使投影面與距衍射光學(xué)元件30為1m的位置的XY面平行地設(shè)置時，投影面上的X軸方向為-577mm～577mm、Y軸方向為-433mm～433mm的范圍。此處，對于將該虛線所示的范圍在X軸方向分割為9份及在Y軸方向分割為9份的區(qū)域，即將虛線所示的范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為353，Mo為357，Mmax為378，Mmin為346。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為1.011，Mmin/Mmax的值為0.915，位于數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在本實施例中的衍射光學(xué)元件中，在虛線所示的范圍內(nèi)，可獲得較均勻的光斑分布。(實施例13)根據(jù)圖38說明實施例13的衍射光學(xué)元件。圖38(a)表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件30大致等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。該衍射光在X方向上分布在-401級～400級之間，在Y方向上分布在-301級～300級之間。圖38(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長830nm的光入射到本實施例的衍射光學(xué)元件30時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖38(c)表示本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31。該基本單元31中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。具有圖38(c)所示的相位分布的基本單元31中，X軸方向上的間距Px為664μm，Y軸方向上的間距Py為624.5μm，本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，該基本單元31在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為59nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為59nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。這樣一來，制造出對于波長830nm的光X方向上的最大衍射角度為30°、Y方向上的最大衍射角度為23.5°、對角方向的角度為35.9°的本實施例中的衍射光學(xué)元件30。圖38(b)表示如上所述通過使波長830nm的光入射到本實施例中的衍射光學(xué)元件30而在投影面上產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。在圖38(b)中，在虛線所示的范圍的投影范圍內(nèi)，分布9887個光斑。此外，虛線所示的范圍是，在使投影面與距衍射光學(xué)元件30為1m的位置的XY面平行地設(shè)置時，投影面上的X軸方向為-577mm～577mm、Y軸方向為-433mm～433mm的范圍。此處，對于將該虛線所示的范圍在X軸方向分割為9份及在Y軸方向分割為9份的區(qū)域，即將虛線所示的范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。在本實施例中的衍射光學(xué)元件中，Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為128，Mo為129.5，Mmax為154，Mmin為95。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為1.011，Mmin/Mmax的值為0.617，位于數(shù)式10～數(shù)式13所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在本實施例中的衍射光學(xué)元件中，在虛線所示的范圍內(nèi)，可獲得較均勻的光斑分布。(實施例14)根據(jù)圖39說明實施例12的衍射光學(xué)元件。圖39(a)表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件30大致等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過本實施例中的衍射光學(xué)元件30產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。該衍射光在X方向上分布在-321級～320級之間，在Y方向上分布在-241級～240級之間。圖39(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長850nm的光入射到本實施例的衍射光學(xué)元件30時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖39(c)表示本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31。該基本單元31中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。具有圖39(c)所示的相位分布的基本單元31中，X軸方向上的間距Px為423.2μm，Y軸方向上的間距Py為383.9μm，本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，該基本單元31在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為60.4nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為60.4nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。這樣一來，制造出對于波長850nm的光X方向上的最大衍射角度為40°、Y方向上的最大衍射角度為32.1°、對角方向的角度為46.3°的本實施例中的衍射光學(xué)元件30。圖39(b)表示如上所述通過使波長850nm的光入射到本實施例中的衍射光學(xué)元件30而在投影面上產(chǎn)生的衍射光的光斑分布。在圖39(b)中，在虛線所示的范圍的投影范圍內(nèi)，分布29720個光斑。此外，虛線所示的范圍是，在使投影面與距衍射光學(xué)元件30為1m的位置的XY面平行地設(shè)置時，投影面上的X軸方向為-839mm～839mm、Y軸方向為-627mm～627mm的范圍。此處，對于將該虛線所示的范圍在X軸方向分割為9份及在Y軸方向分割為9份的區(qū)域，即將虛線所示的范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為360，Mo為369.3，Mmax為396，Mmin為343。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為1.026，Mmin/Mmax的值為0.866，位于數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在本實施例中的衍射光學(xué)元件中，在虛線所示的范圍內(nèi)，可獲得較均勻的光斑分布。(實施例15)說明實施例15的衍射光學(xué)元件。本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有8值的相位值。本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31中，X軸方向上的間距Px為512μm，Y軸方向上的間距Py為518μm，將該基本單元31在5mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為335nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為335nm的8段段數(shù)的凹凸圖案。通過使波長830nm的光入射到本實施例中的衍射光學(xué)元件30，在設(shè)置于距衍射光學(xué)元件30為450mm的位置的投影面上的、X方向為29.5°、Y方向為23.4°、對角方向的角度為35.5的投影范圍內(nèi)，分布24579個光斑。上述投影范圍中的衍射級數(shù)在X方向為-303級～303級，在Y方向為-247級～247級。此處，對于將該投影范圍在X軸方向分割為17份及在Y軸方向分割為13份的區(qū)域，即將投影范圍分割為221份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為120，Mo為111，Mmax為129，Mmin為96。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為0.925，Mmin/Mmax的值為0.744，位于數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在本實施例中的衍射光學(xué)元件中，在投影范圍內(nèi)，可獲得較均勻的光斑分布。此外，在本實施例中，作為各光斑的光強(qiáng)度大致均勻的衍射光學(xué)元件而設(shè)計并制造，但設(shè)投影范圍的中心區(qū)域中的光強(qiáng)度為1時，周邊區(qū)域中的光強(qiáng)度為0.43。該Mo的值的計算中使用的周邊區(qū)域是投影范圍的4角，衍射角最小處是31.7°，是衍射角度為15°以上、進(jìn)一步為30°以上的區(qū)域。通過對實施例15中的衍射光學(xué)元件的相位分布進(jìn)行傅里葉變換，求出衍射光的強(qiáng)度，通過衍射光的平均對該衍射光的強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，調(diào)查相對于衍射角度的斜率后，為0.0013。(實施例16)說明實施例16的衍射光學(xué)元件。本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有8值的相位值。本實施例中的衍射光學(xué)元件30的基本單元31中，X軸方向上的間距Px為512μm，Y軸方向上的間距Py為518μm，將該基本單元31在5mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為335nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為335nm的8段段數(shù)的凹凸圖案。通過使波長830nm的光入射到本實施例中的衍射光學(xué)元件30，在設(shè)置于距衍射光學(xué)元件30為450mm的位置的投影面上的、X方向為29.5°、Y方向為23.4°、對角方向的角度為35.5的投影范圍內(nèi)，分布24579個光斑。上述投影范圍中的衍射級數(shù)在X方向為-303級～303級，在Y方向為-247級～247級。此處，對于將該投影范圍在X軸方向分割為17份及在Y軸方向分割為13份的區(qū)域，即將投影范圍分割為221份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。在本實施例中的衍射光學(xué)元件30中，Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為120，Mo為111，Mmax為129，Mmin為96。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為0.925，Mmin/Mmax的值為0.744，位于數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在本實施例中的衍射光學(xué)元件中，在投影范圍內(nèi)，可獲得較均勻的光斑分布。此外，在本實施例中，以各光斑的光強(qiáng)度是周邊區(qū)域相對于中心區(qū)域為1.66倍的方式設(shè)計并制造，但設(shè)投影范圍的中心區(qū)域中的光強(qiáng)度為1時，周邊區(qū)域中的光強(qiáng)度為0.48。該Mo的值的計算中使用的周邊區(qū)域是投影范圍的4角，衍射角最小處是31.7°，是衍射角度為15°以上、進(jìn)一步為30°以上的區(qū)域。通過對實施例16中的衍射光學(xué)元件的相位分布進(jìn)行傅里葉變換，求出衍射光的強(qiáng)度，通過衍射光的平均對該衍射光的強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，調(diào)查相對于衍射角度的斜率后，為0.0135。(比較例3～6)參照圖40說明比較例3～6的衍射光學(xué)元件。圖40(a)表示通過比較例6中的衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件大致等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。該衍射光在X方向上分布在-79級～79級之間，在Y方向上分布在-59級～59級之間，80×60個光斑規(guī)則地排列。圖40(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長810nm的光入射到比較例6的衍射光學(xué)元件時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖40(c)表示比較例6的衍射光學(xué)元件的基本單元。該基本單元中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。此外，上述內(nèi)容在比較例3～5中也同樣。表7表示比較例3～6中的衍射光學(xué)元件的基本單元的X軸方向上的間距Px及Y軸方向上的間距Py。(表7)比較例3～6中的衍射光學(xué)元件中，該基本單元在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在比較例3～6中的衍射光學(xué)元件中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為57.6nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為57.6nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。通過使波長810nm的光入射到如上制造的比較例3～6中的衍射光學(xué)元件，在設(shè)置于距衍射光學(xué)元件為1m的位置的投影面上的投影范圍內(nèi)，即虛線所示的范圍內(nèi)，產(chǎn)生光斑。此外，表8表示在比較例3～6的衍射光學(xué)元件中，投影范圍的X方向的最小值和最大值、Y方向的最小值和最大值、X方向上的最大的衍射角度、Y方向上的最大的衍射角度、對角方向的角度。(表8)此處，對于將比較例3～6的衍射光學(xué)元件的投影范圍在X軸方向分割為9份及在Y軸方向分割為9份的區(qū)域、即將投影范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。表9表示比較例3～6的衍射光學(xué)元件中的Mc、Mo、Mmax、Mmin的值及Mo/Mc的值、Mmin/Mmax的值。(表9)McMoMmaxMminMo/McMmin/Mmax比較例3494863480.980.762比較例4614670460.7540.657比較例5813581350.4320.432比較例6972597250.2580.258比較例3中，最大衍射角度較小，對角方向的角度小于15°，因此不產(chǎn)生周邊區(qū)域和中心區(qū)域相比光斑的數(shù)量較少的現(xiàn)象。另一方面，在比較例4～6中，最大衍射角度較大，對角方向的角度為15°以上，因此周邊區(qū)域和中心區(qū)域相比光斑的數(shù)量較少，不在數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在比較例4～6的衍射光學(xué)元件中，在平面的投影范圍內(nèi)，不產(chǎn)生大致均勻分布的光斑。(比較例7)參照圖41說明比較例7的衍射光學(xué)元件。圖41(a)表示通過比較例7中的衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件基本等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。圖41(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長810nm的光入射到比較例7的衍射光學(xué)元件時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖41(c)表示比較例7的衍射光學(xué)元件的基本單元。該基本單元中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。比較例7的衍射光學(xué)元件中的基本單元的X軸方向上的間距Px為187.1μm，Y軸方向上的間距Py為182.3μm。比較例7中的衍射光學(xué)元件中，該基本單元在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在比較例7中的衍射光學(xué)元件中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為57.6nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為57.6nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。通過使波長810nm的光入射到該比較例7中的衍射光學(xué)元件，在設(shè)置于距衍射光學(xué)元件為1m的位置的投影面上的投影范圍內(nèi)，即虛線所示的范圍內(nèi)，可分布1118個光斑。此外，投影范圍是X軸方向為-363mm～363mm、Y軸方向為-271mm～271mm的范圍。并且，X方向上的最大的衍射角度是20°，Y方向上的最大的衍射角度是15.2°，對角方向的角度是24.4°。此處，對于將比較例7的衍射光學(xué)元件的投影范圍在X軸方向分割為9份及在Y軸方向分割為9份的區(qū)域，即將投影范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。比較例7中的衍射光學(xué)元件的Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為15，Mo為11.8，Mmax為23，Mmin為6。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為0.787，Mmin/Mmax的值為0.261。因此，在比較例7的衍射光學(xué)元件中，周邊區(qū)域和中心區(qū)域相比光斑的數(shù)量較少，不在數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在比較例7的衍射光學(xué)元件中，在平面的投影范圍內(nèi)，不產(chǎn)生大致均勻分布的光斑。(比較例8～11)參照圖42說明比較例8～11的衍射光學(xué)元件。圖42(a)表示通過比較例11中的衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件基本等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。該衍射光在X方向上分布在-199級～199級之間，在Y方向上分布在-149級～149級之間，200×150個光斑規(guī)則地排列。圖42(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長830nm的光入射到比較例11的衍射光學(xué)元件時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖42(c)表示比較例11的衍射光學(xué)元件的基本單元。該基本單元中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。此外，上述內(nèi)容在比較例8～10中也同樣。表10表示比較例8～11的衍射光學(xué)元件中的基本單元的X軸方向上的間距Px及Y軸方向上的間距Py。(表10)比較例8～11中的衍射光學(xué)元件中，該基本單元在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在比較例8～11中的衍射光學(xué)元件中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為59nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為59nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。通過使波長830nm的光入射到如上制造的比較例8～11中的衍射光學(xué)元件，在設(shè)置于距衍射光學(xué)元件為1m的位置的投影面上的投影范圍內(nèi)，即虛線所示的范圍內(nèi)，產(chǎn)生光斑。此外，表11表示在比較例8～11的衍射光學(xué)元件中，投影范圍的X方向的最小值和最大值、Y方向的最小值和最大值、X方向上的最大衍射角度、Y方向上的最大衍射角度、對角方向的角度。(表11)此處，對于將比較例8～11的衍射光學(xué)元件的投影范圍在X軸方向分割為9份及在Y軸方向分割為9份的區(qū)域、即將投影范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。表12表示比較例8～11中的衍射光學(xué)元件中的Mc、Mo、Mmax、Mmin的值及Mo/Mc的值、Mmin/Mmax的值。(表12)McMoMmaxMminMo/McMmin/Mmax比較例83533523913360.9970.859比較例94332974332970.6860.686比較例104692294692290.4880.488比較例115611635611630.2910.291比較例8中，最大衍射角度較小，對角方向的角度小于15°，因此不太產(chǎn)生周邊區(qū)域和中心區(qū)域相比光斑的數(shù)量較少的現(xiàn)象。另一方面，在比較例9～11中，最大衍射角度較大，對角方向的角度為15°以上，因此周邊區(qū)域和中心區(qū)域相比光斑的數(shù)量較少，不在數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在比較例9～11的衍射光學(xué)元件中，在平面的投影范圍內(nèi)，不產(chǎn)生大致均勻分布的光斑。(比較例12)參照圖43說明比較例12的衍射光學(xué)元件。圖43(a)表示通過比較例12中的衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件基本等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。圖43(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長830nm的光入射到比較例12的衍射光學(xué)元件時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖43(c)表示比較例12的衍射光學(xué)元件的基本單元。該基本單元中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。比較例12的衍射光學(xué)元件中的基本單元的X軸方向上的間距Px為529.5μm，Y軸方向上的間距Py為497.5μm。比較例12中的衍射光學(xué)元件中，該基本單元在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在比較例12中的衍射光學(xué)元件中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為59nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為59nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。通過使波長830nm的光入射到該比較例12中的衍射光學(xué)元件，在設(shè)置于距衍射光學(xué)元件為1m的位置的投影面上的投影范圍內(nèi)，即虛線所示的范圍內(nèi)，可分布9286個光斑。此外，投影范圍是X軸方向為-577mm～577mm、Y軸方向為-433mm～433mm的范圍。并且，X方向上的最大衍射角度是30°，Y方向上的最大衍射角度是23.5°，對角方向的角度是35.9°。此處，對于將比較例12的衍射光學(xué)元件的投影范圍在X軸方向分割為9份及在Y軸方向分割為9份的區(qū)域，即將投影范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。比較例12中的衍射光學(xué)元件的Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為155，Mo為81，Mmax為164，Mmin為64。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為0.523，Mmin/Mmax的值為0.39。因此，在比較例12的衍射光學(xué)元件中，周邊區(qū)域和中心區(qū)域相比光斑的數(shù)量較少，不在數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在比較例12的衍射光學(xué)元件中，在平面的投影范圍內(nèi)，不產(chǎn)生大致均勻分布的光斑。(比較例13)參照圖44說明比較例13的衍射光學(xué)元件。圖44(a)表示通過比較例13中的衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的光斑的分布，表示距衍射光學(xué)元件基本等距離的曲面上的光斑的分布。即，表示通過衍射光學(xué)元件產(chǎn)生的衍射光的級數(shù)(mx，my)。圖44(b)表示將該衍射光投影到平面的光斑的分布，表示使波長850nm的光入射到比較例13的衍射光學(xué)元件時獲得的投影面上的衍射光的光斑的圖案。圖44(c)表示比較例13的衍射光學(xué)元件的基本單元。該基本單元中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有32值的相位值。比較例13的衍射光學(xué)元件中的基本單元的X軸方向上的間距Px為421.8μm，Y軸方向上的間距Py為382.3μm。比較例13中的衍射光學(xué)元件中，該基本單元在4mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。在比較例13中的衍射光學(xué)元件中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為60.4nm。具體而言，通過在透明基板32的表面上多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為60.4nm的32段段數(shù)的凹凸圖案。通過使波長850nm的光入射到該比較例13中的衍射光學(xué)元件，在設(shè)置于距衍射光學(xué)元件為1m的位置的投影面上的投影范圍內(nèi)，即虛線所示的范圍內(nèi)，可分布26836個光斑。此外，投影范圍是X軸方向為-839mm～839mm、Y軸方向為-627mm～627mm的范圍。并且，X方向上的最大衍射角度是40°，Y方向上的最大衍射角度是32.1°，對角方向的角度是46.3°。此處，對于將比較例13的衍射光學(xué)元件的投影范圍在X軸方向分割為9份及在Y軸方向分割為9份的區(qū)域，即將投影范圍分割為81份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。比較例13中的衍射光學(xué)元件的Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為558，Mo為171.5，Mmax為558，Mmin為162。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為0.307，Mmin/Mmax為0.29。因此，在比較例13的衍射光學(xué)元件中，周邊區(qū)域和中心區(qū)域相比光斑的數(shù)量較少，不在數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在比較例13的衍射光學(xué)元件中，在平面的投影范圍內(nèi)，不能產(chǎn)生大致均勻分布的光斑。(比較例14)說明比較例14的衍射光學(xué)元件。比較例14中的衍射光學(xué)元件的基本單元中的相位分布通過迭代傅里葉變換法計算，具有8值的相位值。比較例14中的衍射光學(xué)元件的基本單元中，X軸方向上的間距Px為512μm，Y軸方向上的間距Py為518μm，比較例14中的衍射光學(xué)元件將該基本單元在5mm×4mm的區(qū)域內(nèi)二維配置。比較例14中的衍射光學(xué)元件中，在透明基板32的表面形成的凹凸圖案中的1段高度形成為340nm。具體而言，在透明基板32的表面上，通過多次反復(fù)進(jìn)行形成抗蝕圖案并進(jìn)行RIE等干法蝕刻的工序，而在石英基板32的表面形成具有1段高度為340nm的8段段數(shù)的凹凸圖案。通過使波長830nm的光入射到比較例14中的衍射光學(xué)元件，在設(shè)置于距衍射光學(xué)元件為450mm的位置的投影面上的、X方向為29.5°、Y方向為23.4°、對角方向的角度為35.5°的投影范圍內(nèi)，分布23499個光斑。上述投影范圍中的衍射級數(shù)在X方向為-303級～303級，在Y方向為-247級～247級。此處，對于將該投影范圍在X軸方向分割為17份及在Y軸方向分割為13份的區(qū)域，即將投影范圍分割為221份的區(qū)域，計測各區(qū)域中含有的光斑的數(shù)量。在本比較例中的衍射光學(xué)元件30中，Mc、Mo、Mmax、Mmin的值是，Mc為150，Mo為64.8，Mmax為153，Mmin為60。據(jù)此獲得的Mo/Mc的值為0.432，Mmin/Mmax的值為0.392。因此，在比較例14中的衍射光學(xué)元件中，周邊區(qū)域和中心區(qū)域相比光斑的數(shù)量較少，不在數(shù)式10～數(shù)式14所示的公式的范圍內(nèi)。因此，在比較例14的衍射光學(xué)元件中，在平面的投影范圍內(nèi)，不能產(chǎn)生大致均勻分布的光斑。此外，在比較例14中，作為各光斑的光強(qiáng)度大致均勻的衍射光學(xué)元件而設(shè)計并制造，但設(shè)投影范圍的中心區(qū)域中的光強(qiáng)度為1時，周邊區(qū)域中的光強(qiáng)度為0.23。該Mo的值的計算所使用的周邊區(qū)域是投影范圍的4角，衍射角最小處為31.7°，是衍射角度為15°以上、進(jìn)一步為30°以上的區(qū)域。通過對比較例14中的衍射光學(xué)元件的相位分布進(jìn)行傅里葉變換，求出衍射光的強(qiáng)度，通過衍射光的平均對該衍射光的強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，調(diào)查相對于衍射角度的斜率后，為0.0011。以上，對于實施例10～16、比較例3～14，圖45表示對角方向的角度θd和Mo/Mc的值的關(guān)系，圖46表示對角方向的角度θd和Mmin/Mmax的值的關(guān)系。圖45中的虛線對應(yīng)于數(shù)式26所示的公式，根據(jù)數(shù)式26導(dǎo)出數(shù)式10所示的公式的關(guān)系。并且，圖46中的虛線對應(yīng)于數(shù)式27所示的公式，根據(jù)數(shù)式27導(dǎo)出數(shù)式12所示的公式的關(guān)系。(數(shù)式26)15°≤θd＜90°Mo/Mc＝-0.02173θd+1.314(數(shù)式27)15°＝θdMmin/Mmax＝-0.01729θd+1.108并且，在比較例14的衍射光學(xué)元件中，周邊區(qū)域相對于中心區(qū)域的光強(qiáng)度是0.23，相對于此，在實施例15的衍射光學(xué)元件中，周邊區(qū)域相對于中心區(qū)域的光強(qiáng)度是0.43，在實施例16的衍射光學(xué)元件中是0.48。比較例14、實施例15、實施例16中的衍射光學(xué)元件的對角方向的角度是35.5°，因此周邊區(qū)域是衍射角度為15°以上的區(qū)域。因此，在衍射角度為15°以上的區(qū)域中，優(yōu)選周邊區(qū)域相對于中心區(qū)域的光強(qiáng)度為0.4以上，進(jìn)一步優(yōu)選是0.45以上。并且，比較例14、實施例15、實施例16中的衍射光學(xué)元件的對角方向的角度是35.5°，因此周邊區(qū)域是衍射角度為30°以上的區(qū)域。因此，在衍射角度為30°以上的區(qū)域中，優(yōu)選周邊區(qū)域相對于中心區(qū)域的光強(qiáng)度為0.4以上，進(jìn)一步優(yōu)選是0.45以上。此外，以上說明了本發(fā)明的實施方式，但上述內(nèi)容不用于限定
發(fā)明內(nèi)容。工業(yè)實用性本發(fā)明可用于以下等裝置中：使用使入射光的至少一部分衍射的衍射光學(xué)元件，將規(guī)定的光的投影圖案照射到測定對象物上，取得照射有上述投影圖案的測定對象物的圖像，從而進(jìn)行三維計測的裝置。當(dāng)前第1頁1 2 3