CN101226292B - 相位调制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种相位调制装置。该相位调制装置包括空间光调制器、输入值设置单元、多个参考数据集、转换单元以及驱动单元。各像素能够利用操作电压范围内的电压值进行驱动。每个参考数据集对应于至少一个像素。转换单元通过参考对应的参考数据集把为各像素输入的输入值转换成控制值。驱动单元将该控制值转换成设置在所述操作电压范围内的工作电压范围内的电压值。该驱动单元采用与所述电压值相对应的驱动电压来驱动各像素。各参考数据集将从其取得输入值的多个第一值和从其取得控制值的多个第二值相互关联，以确保所述多个第一值与由对应的至少一个像素获得的相位调制量之间的关系为规定的线性关系。

Description

相位调制装置

技术领域

本发明涉及一种相位调制装置以及用于设置该相位调制装置的方法。

背景技术

在现有技术中，利用硅基液晶(LCoS)的空间光调制器(SLM)是公知的。当将电压施加到像素电极时，LCoS中的液晶分子在基板的垂直平面内旋转，从而调整入射光的相位调制量。然而，由于该相位调制量相对于施加到该像素电极的电压非线性地改变，所以还无法获得期望的相位调制量。

图1示出了想得到的LCoS空间光调制器。由于LCoS硅基板21在半导体加工过程中形成，所以硅基板21不能够制造得较厚，因此其机械强度低。因此，如图1所示，在制造LCoS元件的过程期间产生的应力会使硅基板21变形，这会降低LCoS镜面的平坦度。另外，液晶层27的厚度在该LCoS中是不均匀的，并且各像素的相位调制量随着该液晶层27厚度的不同而不同。因此，由于液晶层27的厚度的不规则性以及反射面的变形，从该LCoS SLM反射的光的波前(wavefront)大大变形，这导致各像素的相位调制量不同。更具体地讲，相位调制量Φ(V，x，y)由下面的式(1)表示，其中，x和y方向上的像素位置由(x，y)给出，并且V是电压。

Φ(V，x，y)＝φ(V，x，y)+Φ₀(x，y)  (1)

基于该式，通过将依赖于电压的φ(V，x，y)加到与电压无关的量Φ₀(x，y)来获得Φ(V，x，y)。这里，φ(V，x，y)由下式表示。

φ(V，x，y)＝2Δn(V)d(x，y)  (2)

在上式中，Δn(V)是其电场在平行于液晶配向方向的方向上振荡的偏振成分的双折射率；d(x，y)是位置(x，y)处的液晶层27的厚度。因此，φ(V，x，y)依赖于液晶层的厚度d(x，y)，并且随着像素的不同而不同。另外，对于每个像素，电压V和φ(V，x，y)之间的关系是非线性的。另一方面，Φ₀(x，y)主要归因于LCoS反射面(硅基板21)的变形。在下文中，相位调制量相对于电压的非线性以及由d(x，y)的不规则性导致的每个像素的相位调制量的不规则性将被统称为电压相关相位调制特性。换言之，该电压相关相位调制特性表示相位调制量Φ(V，x，y)中的φ(V，x，y)的性质。另外，由Φ₀(x，y)表示的由LCoS反射面的变形导致的各位置(x，y)的相位调制量的不规则性将被称作电压无关变形。

已经提出了多种方法来较正相位调制特性，诸如“Phase Calibration ofSpatially Nonuniform Spatial Light Modulator”[Applied Opt.，vol.43，No.35，2004年12月](下文中称作参考文献1)、“Improving Spatial Light ModulatorPerformance through Phase Compensation”[Proc.SPIE，vol.5553，2004年10月](下文中称作参考文献2)、或“Highly Stable Wavefront control using ahybrid liquid-crystal spatial light modulator”[Proc.SPIE，volume 6306，2006年8月](下文中称作参考文献3)。

此外，在国际公开WO2003/036386中公开的一种方法中，通过使用用于抵消变形的图案来校准电压无关变形。通过使用相位调制型SLM在双光束干涉仪中测量波前变形来获得该图案。

在参考文献1和2中的LCoS SLM中，在使用双光束干涉仪测量波前变形之后进行校准。然而，利用双光束干涉仪进行的测量组合了电压相关相位调制特性和电压无关变形。另外，参考文献1中的方法没有对非线性进行正确校准，而仅从非线性特性中提取相对接近线性的区域。

参考文献2使用单个查找表来校准所有像素的非线性。因此，该方法不能校正各像素之中由电压相关相位调制特性导致的相位调制量的不规则性。结果，当校准具有严重变形的LCoS SLM时，该方法较不精确。

在参考文献3中，使用偏振干涉仪来测量确定相位调制型SLM的电压相关相位调制特性的相位调制量。在该方法中，将多个块构建为使每个块包括4×4个像素。针对每个块创建查找表。从而，采用这些查找表来校正电压相关相位调制特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够精确地校准电压相关相位调制特性以及电压无关变形的相位调制装置以及一种用于设置该相位调制装置的方法。

为了实现以上和其他目的，本发明提供了一种相位调制装置。该相位调制装置包括空间光调制器、输入值设置单元、多个参考数据集、转换单元以及驱动单元。该空间光调制器包括彼此相邻地按二维排列的多个像素。各像素能够响应于驱动电压的施加而对输入光进行相位调制。输入值设置单元设置各像素的输入值。每个参考数据集对应于至少一个像素。转换单元通过参考对应的参考数据集把为各像素输入的输入值转换成控制值。驱动单元将该控制值转换成电压值。该驱动单元采用与所述电压值相对应的驱动电压来驱动各像素。各参考数据集将从其取得输入值的多个第一值和从其取得控制值的多个第二值相互关联，以确保所述多个第一值与由对应的至少一个像素获得的相位调制量之间的关系为规定的线性关系。

根据另一方面，本发明提供了一种用于设置相位调制装置的方法。该相位调制装置包括：空间光调制器，其包括彼此相邻地按二维排列的多个像素，各像素能够能够响应于驱动电压的施加而对输入光进行相位调制；输入值设置单元，其设置各像素的输入值；和驱动单元，其将控制值转换成电压值，所述驱动单元利用与所述电压值相对应的驱动电压来驱动各像素。该方法包括产生多个参考数据集，该产生步骤包括：针对至少一个像素，测量表示所述电压相关相位调制特性的相位调制量；基于所述电压相关相位调制特性产生多个参考数据集，使每个参考数据集与至少一个像素相对应并且使每个参考数据集将从其取得输入值的多个第一值和从其取得控制值的多个第二值相互关联以确保所述多个第一值和由对应的至少一个像素获得的相位调制量之间的关系为规定的线性关系；以及将所述转换单元设置为针对各像素通过参考对应的参考数据集将所述控制值转换成所述电压值。

附图说明

在这些图中：

图1是示出了可想到的相位调制装置的LCoS反射面的变形的说明图；

图2是示出了根据本发明第一实施方式的LCoS相位调制器的结构的框图；

图3是示出了LCoS空间光调制器的结构的说明图；

图4(A)是示出了当在像素电极和相对电极之间不存在势差时LCoS空间光调制器中的液晶分子的状态的说明图；

图4(B)是示出了当在像素电极和相对电极之间存在相对较小的势差时LCoS空间光调制器中的液晶分子的状态的说明图；

图4(C)是示出了当在像素电极和相对电极之间存在相对较大的势差时LCoS空间光调制器中的液晶分子的状态的说明图；

图5是示出了根据第一实施方式的查找表(LUT)的说明图；

图6是示出了利用D/A电路进行的转换的说明图；

图7是示出了使用根据第一实施方式的LCoS相位调制器的相位调制方法的步骤的流程图；

图8是示出了设置用于驱动LCoS空间光调制器的电压的最小值和最大值的方法的步骤的流程图；

图9是示出了偏振干涉仪的结构的说明图；

图10是示出了DA输入值和相位调制量之间的关系的曲线图；

图11是示出了设置了电压的最小值和最大值之后的DA输入值和相位调制量之间的关系的曲线图；

图12是示出了产生LUT的方法的步骤的流程图；

图13是示出了相位调制量和通过使用LUT对电压相关相位调制特性进行校准而获得的控制输入值之间的关系的曲线图；

图14是示出了迈克耳逊干涉仪的结构的说明图；

图15是示出了形成校准图案的方法的步骤的流程图；

图16是示出了根据图15中的方法产生的校准图案的说明图；

图17(A)是示出了通过应用LUT和校准图案来执行相位调制的结果的说明图；

图17(B)是示出了不使用LUT和校准图案而执行相位调制的结果的说明图；

图18是示出了根据第一实施方式的第一变型的LCoS空间光调制器的结构的说明图；

图19是示出了根据第一实施方式的第二变型的LCoS相位调制器的结构的框图；

图20示出了根据第一实施方式的第三变型的LCoS相位调制器的结构的框图；

图21是根据第一实施方式的第七变型的包括校准图案数据的LUT的说明图；

图22是示出了根据本发明第二实施方式的LCoS相位调制器的结构的框图；

图23是示出了LUT映射的一个实施例的说明图；

图24是示出了LUT映射的另一实施例的说明图；

图25是示出了LUT映射的另一实施例的说明图；

图26是根据第二实施方式的LUT的说明图；

图27是示出了根据第二实施方式的LCoS相位调制器的相位调制方法的步骤的流程图；

图28是示出了产生LUT映射的方法的步骤的流程图；

图29是示出了根据第二实施方式的产生LUT的方法的步骤的流程图；

图30是示出了根据第二实施方式的第三变型的LCoS相位调制器的结构的框图；

图31是示出了根据第二实施方式的第四变型的LCoS相位调制器的结构的框图；

图32是根据第二实施方式的第十一变型的包括校准图案数据的LUT的说明图；

图33(A)是示出了LCoS空间光调制器中的液晶层的厚度的说明图；

图33(B)是示出了LCoS空间光调制器中的液晶层的厚度以及玻璃基板的倾斜的说明图；以及

图34是示出了根据第二实施方式的第十二变型的变型的产生LUT映射的方法的步骤的流程图。

具体实施方式

接下来，将参照附图来描述本方面的优选实施方式。

<第一实施方式>

首先，将参照图2到图17(B)来描述本发明的第一实施方式。如图2所示，根据第一实施方式的LCoS相位调制器1包括：LCoS空间光调制器2；驱动单元3，用于向LCoS空间光调制器2施加电压；和控制单元4，用于将诸如稍后所述的控制输入值的数据发送到驱动单元3。

如图3所示，LCoS空间光调制器2包括：硅基板21、间隔物26、以及通过间隔物26与硅基板21接合的玻璃基板25。在硅基板21和玻璃基板25之间形成的空间填充有具有液晶分子28的液晶层27。多个像素电极22以及用于控制施加到像素电极22的电压的电路(未示出)形成在硅基板21上。配向层23形成于像素电极22上方。玻璃基板25包括相对电极24和另一个配向层23。电极24通过液晶层27与像素电极22相对。液晶层27中的液晶分子28形成为具有水平配向、垂直配向、或混合配向。LCoS空间光调制器2中的像素电极22由铝形成，并且用作用于反射入射光的反射镜。每个像素电极22在进行相位调制时对应于一个像素。

在本实施方式中，将假定LCoS空间光调制器2总共具有T个像素，其中T是自然数。每个像素具有唯一的电压相关相位调制特性和唯一的电压无关相位调制特性。因此，本实施方式中的该LCoS空间光调制器2满足式(1)和式(2)。假定：x和y方向上的像素位置由(x，y)给出，Δn(V)是其电场在平行于液晶配向方向的方向上振荡的偏振成分的双折射率，并且d(x，y)是位置(x，y)处的液晶层27的厚度。如稍后参照图6将描述的，各像素能够在电压范围P-S内操作，但是在优选实施方式中被控制为在电压范围P-S内设定的规定工作电压范围Q-R内操作。

例如，用于控制施加到该像素电极22的电压的电路是有源矩阵电路。对于每个像素电极22，该有源矩阵电路包括晶体管和电容器。与该晶体管相连的有：沿行方向(x方向)延伸的、用于选择像素电极22的选通信号线；和沿列方向(y方向)延伸的、用于提供模拟电压信号的数据信号线。通过将Hi信号施加到对应的选通信号线来选择像素电极22，并且通过经由数据信号线在所选择的像素电极22的电容器中输入模拟电压信号，来控制对应的像素电极的电压。通过顺序地切换所选择的数据信号线和选通信号线，可以对于所有像素电极22输入规定电压。

如图4(A)到图4(C)所示，将期望电压施加到像素电极22以使对应的液晶分子28旋转。图4(A)示出了当在像素电极22和电极24之间不存在电势差时的液晶分子28的状态。图4(B)示出了当存在相对较小的电势差时的液晶分子28的状态，而图4(C)示出了当存在相对较大的电势差时的液晶分子28的状态。当所施加电压变化时，偏振方向上的双折射率改变。因此，入射光的相位被调制。

从LCoS空间光调制器2的玻璃基板25侧照射偏振平面平行于液晶的配向方向的线性偏振光，以调制光的相位。入射到玻璃基板25侧的光传播通过液晶层27并且被像素电极22反射，从而该光再次传播通过液晶层27并且从玻璃基板25射出。在传播通过液晶层27的同时，光的相位被调制。可以通过针对每个像素电极22调制光的相位来控制光的相位分布。因而，LCoS空间光调制器2能够控制波前。

如图2所示，控制单元4是个人计算机，该个人计算机例如具有：中央处理单元(CPU)41、通信单元42、存储器单元43、以及硬盘驱动器(HDD)44。HDD 44存储有期望图案13、所有T个像素的查找表(LUT)11(参考数据集)、以及校准图案12。LUT 11与LCoS空间光调制器2中的每个像素一一对应，并且用于对对应像素的电压相关相位调制特性进行校准。CPU 41用于控制整个控制单元4。HDD 44还存储用于实现稍后描述的图7的处理流程图的程序。CPU 41从HDD 44中读取该程序并且执行该程序，从而使LCoS相位调制器1能够执行图7所示的相位调制处理。

期望图案13包括各像素的位置数据以及表示要在各像素中获得的期望相位调制量的值(在下文中称作像素输入值)。该像素输入值是具有总计N个不同的输入等级(从0到N-1)中的一个的数字信号。在优选实施方式中，N＝256。像素输入值的从0到N-1的N个等级表示从0到2π的一个周期的相位调制量。

校准图案12用于校正电压无关变形。校准图案12包括各像素的位置数据以及要加到各像素的像素输入值的值(在下文中称作像素校正值)。该像素校正值也是具有N个不同等级(从0到N-1)中的一个的数字信号。从0到N-的N个等级的像素校正值表示从0到2π的一个周期的相位校正量。

CPU 41包括转换器46以及输入值设置单元47。输入值设置单元47基于像素输入值和像素校正值来设置各像素的控制输入值A。转换器46参考对应的LUT 11将为各像素设置的控制输入值A转换成数字模拟(DA)输入值B。

当利用上述LCoS相位调制器1进行相位调制时，CPU 41将LUT 11、校准图案12以及期望图案13从HDD 44读入存储器单元43。输入值设置单元47针对各像素将期望图案13中的像素输入值与校准图案12中的像素校正值相加，并且将该控制输入值A设置为该和。该控制输入值A是具有总计N个等级(从0到N-1)中的一个的数字信号。在优选实施方式中，N＝256。如果得到的和超过N，则输入值设置单元47执行附加处理以折叠(fold back)控制输入值A的相位并且将控制输入值A设置为该过程的结果。换言之，控制输入值A被设置为与相位调制量一致并且与从0到N-1的相位调制量的一个周期(2π[弧度])相对应。因此，在相位折叠处理中，输入值设置单元47将来自上述加法处理的控制输入值A为负或超过255的值用将这些值除以256而获得的余数来代替。例如，如果该和是512，则控制输入值A被设置为0。如果该和是394，则控制输入值A被设置为128。为了得到将一负值除以256的余数，首先输入值设置单元47可以求该负值的绝对值并且将上述和设置为可以加到该绝对值从而产生256的整数倍的最小正值。例如，如果该和是-64，则控制输入值A被设置为192。

转换器46基于对应的LUT 11，针对各像素将控制输入值A转换成DA输入值B。DA输入值B是具有总计M个输入等级(从0到M-1)的数字信号，其中M是满足表达式M＞N的整数。在优选实施方式中，M＝4096。通信单元42将该DA输入值B和其他数据输出到驱动单元3。

驱动单元3包括：通信单元33、处理单元31、以及数字模拟(D/A)电路32。通信单元33用于从控制单元4接收诸如DA输入值的数据。处理单元31基于DA输入值B产生数字控制信号，该数字控制信号包括用于驱动LCoS空间光调制器2所需的垂直同步信号、水平同步信号等。处理单元31还将DA输入值B输出到D/A电路32。D/A电路32包括上述的驱动部321。驱动部321针对各像素将DA输入值B转换成在可操作电压范围P-S内设置的规定工作电压范围Q-R内的电压值，并且利用具有所获取电压值的驱动电压来驱动各像素。

首先，驱动部321针对各个像素将DA输入值B转换成表示要施加到LCoS空间光调制器2的工作电压的模拟信号C。如图6所示，D/A电路32被配置为将0与4095之间的DA输入值B转换成表示工作电压范围Q-R(从最小值Q到最大值R)内的驱动电压值的模拟信号C。这里，DA输入值B(0-4095)被线性地分配到工作电压范围Q-R，并且工作电压范围Q-R是在其中可以操作该LCoS空间光调制器2的操作电压范围P-S的一部分。各像素根据其自身的相位调制特性将光的相位调制一与施加到该像素的驱动电压相对应的相位量。

转换器46使用为各像素设置的LUT 11针对各像素将控制输入值A转换成DA输入值B。驱动部321进一步将该DA输入值B转换成表示工作电压范围Q-R内的电压值的模拟信号C，并且将该电压施加到LCoS空间光调制器2。

如图5所示，LUT 11表示能够被选为控制输入值A的值t_a(第一值)与能够被选为DA输入值B的值t_b(第二值)之间的相互关系。通过使用LUT 11，把要选为DA输入值B的值t_b设置为使能够被选为控制输入值A的值t_a与通过该DA输入值B获得的电压相关相位调制量φ具有线性关系。

图5还示出了当驱动部321将为DA输入值B选择的值t_b转换成对应的电压值C并且将为该值的电压施加到像素时，控制输入值(t_a)与由对应像素获得的测得相位调制量φ之间的关系。然而，LUT 11没有与该相位调制量φ相对应的数据。如图5所示，值t_a和相位调制量φ具有线性关系。此外，为DA输入值B选择的值t_b被设置为使得与为控制输入值A选择的各个t_a相对应的相位调制量φ在所有LUT中基本相等。具体地讲，用于DA输入值B的值t_b被设置为使得当t_a＝0时φ＝1.5，当t_a＝1时φ＝1.5078，等等。

因此，如果针对各像素使用对应的LUT 11将控制输入值A转换成DA输入值B并将该DA输入值B进一步转换成用于施加电压的模拟信号C，则相对于控制输入值A，针对各像素而获得的相位调制量φ基本呈线性。LUT 11可以包括与相位调制量φ相对应的数据。

如图5所示，通过该处理获得的相位调制量φ相对于控制输入值A呈线性，在像素之间没有变化。

具有上述结构的LCoS相位调制器1根据图7所示的操作来进行相位调制。在图7所示的步骤1中(在下文中步骤将缩写为“S”)，控制单元4的CPU 41将校准图案12从HDD 44读入存储器单元43中。同时，在S2中CPU 41执行一并行处理，将期望图案13从HDD 44读入存储器单元43中。然而，此时，CPU 41还可以产生期望图案13并将该期望图案13存储在存储器单元43中。在S3中，输入值设置单元47针对各像素将期望图案13中的像素输入值与校准图案12中的像素校正值相加，当必要时折叠该和的相位，以找到各像素的控制输入值A。在S4中，CPU41将与各像素相对应的LUT 11从HDD 44读入存储器单元43中。在S5中，转换器46通过参考对应的LUT 11为各像素的控制输入值A找到DA输入值B。在S6中，CPU 41经由通信单元42将该DA输入值B发送到驱动单元3中的通信单元33。随后，处理单元31从通信单元33接收该DA输入值B，并将该DA输入值B传送到D/A电路32，在此时处理单元31产生数字控制信号。驱动部321将该DA输入值B转换成模拟信号C并将该模拟信号C输出到LCoS空间光调制器2。同时，从处理单元31向LCoS空间光调制器2输出所述数字控制信号。据此，LCoS空间光调制器2对入射光的相位进行调制。

当制造该LCoS相位调制器1时，将驱动部321、LUT 11以及校准图案12设置为与设置在该LCoS相位调制器1中的LCoS空间光调制器2相对应。HDD 44还存储用于实现图7的处理流程图的程序。进行该设置的顺序如下。首先，为D/A电路32的工作电压范围Q-R设置最小电压Q和最大电压R。接下来，为各像素设置LUT 11，之后产生校准图案12。最后，HDD 44存储用于实现图7的处理流程图的程序。

将参照图8来描述设置工作电压的最小值Q和最大值R的方法。首先，在图8的S11中，使用图9所示的偏振干涉仪60来测量多个(例如，5个)任意选择的像素的电压相关相位调制特性(φ)。如图9所示，偏振干涉仪60由以下部件构成：氙气灯61、准直透镜62、偏振片63、分束器64、LCoS相位调制器1、分析器65、成像透镜66和67、带通滤光片68、以及图像传感器69。在S11中，将驱动部321初始设置为，针对能够施加到LCoS空间光调制器2的电压的操作电压范围P-S的整个部分，分配DA输入值B(0-4095)，如图10所示。在偏振干涉仪60测量相位调制量的同时，D/A电路32的驱动部321针对所有像素将相同的DA输入值B转换成模拟信号C，并且利用相同的模拟信号C来驱动该LCoS空间光调制器2。针对从0到4095的各个DA输入值B重复进行该测量。图像传感器69对已利用LCoS空间光调制器2进行了相位调制的光进行测量。由于偏振片63的偏振方向从LCoS空间光调制器2中的液晶分子的配向方向偏移45°，所以入射到LCoS空间光调制器2的光(入射光)相对于液晶分子28的配向方向偏移45°。该入射光穿过液晶层27，这会在入射光的经相位调制的部分(平行于液晶分子28的配向方向的成分)与未经相位调制的部分之间产生相位差。因此，被LCoS空间光调制器2反射的光(反射光)的偏振方向取决于入射光中经相位调制的成分的相位调制量。此外，分析器65的朝向相对于偏振片63偏移了90度。穿过分析器65的光的强度取决于反射光的偏振方向。因此，图像传感器69测量电压相关相位调制特性作为强度数据I。例如，可以基于下式根据由图像传感器69测得的强度数据I来找到某像素的相位调制量φ。

φ＝2sin^-1(((I-I_min)/(I_max-I_min))^1/2)

这里，I_max是当在操作电压范围内改变施加到同一像素的电压时测得的强度数据的最大值，而I_min是这种强度数据的最小值。

在S12中，CPU 41基于利用图像传感器69进行测量的结果，找到各像素的DA输入值电压相关相位调制特性。图10是示出了针对5个像素获得的DA输入值和电压相关相位调制量之间的关系的曲线图。图10中的曲线图确认了以下几点(A)到(D)。(A)相位调制量超过了2π[弧度]。(B)存在一区域(DA输入值的范围为0-800)，在该区域中，尽管电压改变，但是相位调制量改变得非常小。该范围的上限将称作阈值电压。(C)在这五个像素之间，相位调制量不同。(D)相位调制量相对于DA输入值是非线性的。

如果该LCoS空间光调制器2能够实现0-2π[弧度]范围或最大值与最小值之差是2π[弧度]的范围内的相位调制量，则可以通过执行相位折叠处理而获得大于2π[弧度]的相位调制量。因此，只要能够确保相位调制量的2π[弧度]的范围，施加到液晶的驱动电压的范围就足够了。然而，当实际校正变形时，需要具有一定程度的相位调制量余量(裕量)，以用于应对各像素的相位调制量的不规则性。因此，应该将驱动电压的范围设置为能够实现大于2π[弧度]的相位调制量的值。在优选实施方式中，将该值设置为3.5π[弧度]，即，将驱动电压的范围设置为实现3.5π[弧度]的相位调制量。这里，相位折叠处理与用于折叠控制输入值的相位的处理相似。换言之，如果相位大于或等于2π[弧度]或者小于0，则用将该相位除以2π[弧度]而获得的余数值来代替该相位。

更具体地讲，在S13中，将施加到LCoS空间光调制器2的工作电压的最小值Q设置为大于或等于液晶开始操作的阈值电压，将最大值R设置为小于或等于液晶的操作饱和的饱和电压，并且将该工作电压的最小值Q和最大值R之间的相位调制范围设置为大约3.5π。这样，对于该工作电压的最小值Q和最大值R之间的区域，DA输入值B与4096个等级相关联。图11示出了当根据上述条件设置了最小值Q和最大值R时的DA输入值B、相位调制量以及工作电压范围Q-R之间的关系。当使用图10的示例中的LCoS空间光调制器2的整个可操作电压范围时，对于从0.5π到4π[弧度]的相位调制量范围，该DA输入值具有大约1100到1800之间的约700个等级。在图11的示例中，对于相同的相位调制量范围(0.5π到4π[弧度])，能够以4096个等级控制电压。换言之，对于相同的相位调制量范围，该DA输入值具有约为五倍数量的等级，从而使得能够以更高的精度控制电压。因此，通过设置最小值Q和最大值R，可以转换DA输入值的工作电压范围的规模。驱动部321被配置为将DA输入值0-4095线性转换成模拟信号C，该模拟信号C指定工作电压范围Q-R内的电压值。针对所有像素，将最小电压Q和最大电压R设置为相同的值。

接下来，将参照图12来描述产生LUT 11的方法。在设置工作电压Q-R之后，执行该产生LUT 11处理。在完成对驱动部321的设置之后，为各像素产生LUT 11。在S21中，使用图9所示的偏振干涉仪60，在LCoS空间光调制器2中针对各像素获得DA输入值和电压相关相位调制量之间的关系。具体地讲，偏振干涉仪60测量当针对所有像素输入相同的DA输入值B时获得的各像素的相位调制量。因此，在偏振干涉仪60测量相位调制量的同时，D/A电路32的驱动部321针对所有像素将相同的DA输入值B转换成相同的模拟信号C，并且利用该模拟信号C来驱动LCoS空间光调制器2。针对从0到4095的各DA输入值B，重复进行该测量。在S22中，CPU 41基于在S21中找到的测量值，找到各像素的DA输入值电压相关相位调制特性。该结果与上述图11中的结果相似，示出了在像素之间具有不规则性的相位调制量与控制输入值之间的非线性。

在S23中，CPU 41基于上面找到的DA输入值电压相关相位调制特性，为各像素产生LUT 11。具体地讲，使用最小二乘方法等，利用将相位调制量用作变量的多项式来近似DA输入值和相位调制量之间的关系。对于每个像素获得了这种关系。针对各像素获得该关系。这种近似能够减轻由光源、图像传感器等引起的测量噪声的影响。在S21中，还可以对DA输入值B的间隔而非对所有DA输入值B执行测量，并且利用该近似对在测量中未使用的DA输入值B的数据进行估计。该近似如在下式中那样将DA输入值t_b表示为相位调制量φ的K次多项式：

$t_{b\left(1\right)}=f_1\left(\mathrm{\&phi;}\right)=\underset{k\left(1\right)=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{k\left(1\right)}{\mathrm{\&phi;}}^{k\left(1\right)}---\left(3\right)$

在上式中，下标(1)表示基于第一测量找到的近似多项式的值。按此方式，针对各像素，找到表示DA输入值和相位调制量之间的关系的近似。然而，为了将0.0-2.0π[弧度]表示为控制输入值A的256个等级并且使控制输入值A和相位调制量之间的关系为线性的，用下式表示控制输入值A与相位调制量φ的关系，其中t_a(1)表示控制输入值A。

φ(t_a(1))＝(2π/256)×t_a(1)+const  (4)

这里，t_a(1)是从0到255的整数，const是偏移值。对于所有像素，该偏移值被设置为能够实现式(4)的相同值。通过将式(4)代入式(3)，得到该控制输入值t_a(1)和t_b之间的关系。由于t_b应该是整数，所以需要舍入到最接近的整数。因此，通过下式(5)来表示t_a(1)和t_b之间的关系，其中ROUND表示舍入操作。

t_b＝ROUND

f₁(φ(t_a(1)))

    (5)

通过针对t_a(1)值0-255来关联在式(5)中得到的t_b(1)的值，从而产生LUT 11。

在S24中，CPU 41将上面产生的LUT 11保存在HDD 41中。通过根据从干涉仪输出的强度来计算相位，获得了上面的LUT 11。当将测得的干涉强度的最小值和最大值用于产生LUT 11时，这些值有可能包含误差。在S25至S27中，评价这些值的误差的程度。

具体地讲，在S25中，如在S21中所述，对于所有像素测量控制输入值t_a和相位调制量φ之间的关系。然而，在S25中，转换器46首先基于在S24中刚获得的各像素的LUT 11，将控制输入值A转换成DA输入值B，之后驱动部321将该DA输入值B转换成模拟信号C并且基于该模拟信号C来驱动LCoS空间光调制器2中的对应像素。通过该处理，针对所有像素测量控制输入值A(t_a)和电压相关相位调制量φ之间的关系。在S26中，CPU 41基于S25中的结果，找到控制输入值相位调制特性。在S27中，CPU 41基于S26中的结果来确定LUT 11是否以期望精度校正了电压相关相位调制特性。例如，如果控制输入值电压相关相位调制特性接近线性的，则CPU 41可以确定获得了期望精度，但是确定方法不限于此实施例。如果在S27中CPU 41确定没有获得期望精度，则CPU 41返回到S23并且基于S26中的结果来更新LUT 11，以提高利用LUT 11来校正该电压相关相位调制特性的精度。

当第二次执行S23时，CPU 41根据下面的式(6)来近似控制输入值A(t_a)和相位调制量φ之间的关系，其中M是大于或等于2的自然数。

$t_{a(M-1)}{=f}_M\left(\mathrm{\&phi;}\right)=\underset{k\left(M\right)=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{k\left(M\right)}{\mathrm{\&phi;}}^{k\left(M\right)}---\left(6\right)$

这里，M表示执行S23的次数。当第二次执行S23(M＝2)时，式(6)变成下面的表达式。

$t_{a\left(1\right)}=f_2\left(\mathrm{\&phi;}\right)=\underset{k\left(2\right)=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{k\left(2\right)}{\mathrm{\&phi;}}^{k\left(2\right)}$

如式(4)的情况，控制输入值必须与相位调制量具有线性关系。因此，必须满足下式。

φ(t_a(M))＝(2π/256)×t_a(M)+const    (7)

这里，t_a(M)表示以256个等级表示的控制输入值。

基于式(6)和式(7)，先前的控制输入值A(t_a(1))和当前控制输入值A(t_a(2))之间的关系可以如下地表示。

t_a(M-1)＝f_M(φ(t_a(M)))               (8)

通过将式(8)代入式(5)，如下地表示t_b和t_a(2)之间的关系。

t_b＝ROUND

f₁(φ(f₂(φ(t_a(2)))))」   (9)

使用式(9)来得到新控制输入值A(t_a(2))和DA输入值B(t_b)之间的关系。

如果CPU41执行了S23J次(其中J是大于2的自然数)，则CPU 41得到t_b和t_a(J)的以下关系。

t_b＝ROUND

f₁(φ(f₂(...f_J(φ(t_a(J))))))」    (10)

这里，每次当返回并执行S23时，获得式(6)到式(8)。即，针对从2到J的所有M，获得式(6)到式(8)。因此，根据从2到J的所有M的这些式(6)到式(8)获取式(10)。

在S23中，CPU 41基于这些值产生新的LUT 11，并且在S24中，用该新的LUT 11来覆写HDD 44中的LUT 11。然而，当CPU 41确定在S27中获得了期望精度，或者当CPU 41确定采用新LUT 11获得的精度改善没有超过先前的LUT 11时，CPU 41结束该LUT产生过程。

图5中的表格示出了针对特定像素而在上述处理中获得的t_a、t_b和相位调制量φ之间的关系。通过利用LUT 11进行的转换，实现了控制输入值和相位调制量之间的高精度的线性关系。

图13中的曲线图示出了当使用对应的LUT 11进行相位调制时LCoS空间光调制器2的各像素的控制输入值A和电压相关相位调制量之间的关系。虚线表示控制输入值A和相位调制量之间的理想线性关系。粗线表示具有最靠近该虚线的值的像素的控制输入值A和相位调制量之间的关系，而正常线表示具有离该虚线最远的值的像素的控制输入值A和相位调制量之间的关系。可以看出，使用根据优选实施方式的LUT 11执行的校准校正了像素间相位调制量的不规则性，从而实现了控制输入值A和相位调制量之间的线性关系。

在上述处理中为各像素产生了LUT 11之后，CPU 41产生校准图案12。尽管不能够独立于电压相关相位调制量来正常地测量电压无关变形，但是当使用LUT 11校正了电压相关相位调制特性时，能够通过测量LCoS相位调制器1的输出波前来测量这种变形。使用双光束干涉仪来测量包含电压无关变形的光的波前。在优选实施方式中，将图14所示的迈克耳逊干涉仪80用作该双光束干涉仪。迈克耳逊干涉仪80由以下部件构成：激光源81、空间滤光片82、准直透镜83、偏振片84、分束器85、LCoS相位调制器1、反射镜86、成像透镜87和88、以及CCD 89。偏振片84的偏振方向平行于液晶的配向方向。迈克耳逊干涉仪80测量由从反射镜86反射的波前和从LCoS相位调制器1中的LCoS空间光调制器2反射的波前之间的干涉产生的干涉图案。使用在“Fourier-transform method offringe pattern analysis for computer-based topography and interferometry”(M.Takeda，H.Ina，S.Kobayashi，J.Opt.Soc.Am.，Vol.72，156-160，1982)中描述的干涉图案分析方法，可以根据测得的干涉图案得到LCoS相位调制器1的输出波前。即，电压无关变形图案形成在被LCoS空间光调制器2反射的波前中，并且被反射镜86反射的波前是平面波。因此，可以通过对该干涉图案进行傅立叶变换并且去除载波成分来获得电压无关变形。

接下来，将参照图15来描述产生用于校正电压无关变形的校准图案12的方法。在S31中，CPU 41将校准图案12初始化为所有像素的值为0的图案。在S32中，CPU 41将期望图案13设置为在其中所有像素的控制输入值A对于从0到255的任何值等同的相位图像。在S33中，输入值设置单元47针对各像素将期望图案13中的像素输入值与校准图案12中的像素校正值相加，并且将该控制输入值A设置为执行了相位折叠处理之后的结果。在S34中，转换器46基于与各像素相对应的LUT 11将控制输入值A转换成DA输入值B，并且将该DA输入值B传送到驱动单元3。在S35中，驱动部321基于该DA输入值B产生模拟信号C，以将工作电压施加到LCoS空间光调制器2。在S36中，CPU 41基于从迈克耳逊干涉仪80的CCD 89输出的结果来测量LCoS相位调制器1的输出波前。由于已利用LUT 11校正了电压相关相位调制特性，所以在S36中测得的波前仅包括电压无关变形。在S37中，CPU 41产生了在其中测得的电压无关变形的符号被反转的图案。在S38中，CPU 41对在S37中获得的图案中的相位值进行相位折叠处理。在S39中，在该图案已经经过相位折叠过程之后，CPU 41参照LUT 11将该图案中的各像素的相位值表示为256个等级之一，并且将这些等级转换成控制输入值以获得校准图案12。例如，通过使用表示相位调制量和控制输入值之间的理想关系的式(4)或(7)来实现该转换。还可以将测得的相位调制量和控制输入值之间的关系存储在如图5所示的LUT 11中，并且通过使用这些LUT 11来实现该转换。图16示出了一个示例，在该示例中校准图案12被表现为256个等级的图像。在S40中，CPU 41将校准图案12保存在HDD 44中。

与产生LUT 11时一样，在上述处理中，对干涉的测量会包含误差。在S41到S45中分析这些误差的程度。具体地讲，与在上述S33中一样，在S41中，输入值设置单元47将上述期望图案13中的像素输入值与刚在S40中获得的校准图案12中的像素校正值相加，将该结果设置为控制输入值A并且在必要时对该控制输入值A进行相位折叠。步骤S42到S44与S34到S36相同。在S42中，转换器46找到与在S41中获得的控制输入值A相对应的DA输入值B。在S43中，驱动部321将该DA输入值B转换成模拟信号C，该模拟信号C用于将驱动电压施加到LCoS空间光调制器2。在S44中，CPU 41基于从CCD 89输出的结果来测量输出波前。在S45中，CPU 41基于这些测量的结果来确定在S40中刚获得的校准图案12是否能够进行所需精度的校正。例如，如果该波前具有期望的平坦度，则CPU 41确定获得了期望精度，但是该确定方法不限于这个实施例。当在S45中确定了校准图案12获得了所需精度或者没有获得在先前校准图案12之上的精度提高时，CPU 41结束该校准图案产生处理。如果没有获得所需精度，则CPU 41返回到S37并且基于在来自S44的结果中表示的电压无关变形重新产生校准图案12。具体地讲，在S40中，CPU 41针对各像素将先前获得的校准图案12的像素校正值和刚获得的校准图案12的像素校正值相加，并且将该和保存在HDD 44中。换言之，为了获得新的校准图案12，CPU 41针对各像素将当前在S39中获得的校准图案12的像素校正值和先前在S39中获得的校准图案12的像素校正值相加。按这种方式，CPU 41重复地更新校准图案12。

在小于可操作电压范围的确保所需相位调制量的工作电压范围内，根据上述优选实施方式的LCoS相位调制器1针对以4096个等级表示的DA输入值B，来控制LCoS空间光调制器2。因此，LCoS相位调制器1能够十分精确地控制施加到LCoS空间光调制器2的电压。此外，LCoS相位调制器1利用LUT 11来实现控制输入值A和电压相关相位调制量之间的基本线性关系，并且校正由于电压相关所导致的像素间不规则性，从而十分精确地获得期望的相位调制量。此外，LCoS相位调制器1使用校准图案12来校正电压无关变形以实现更加精确的相位调制。图17(A)示出了使用LUT 11和校准图案12的拉盖尔-高斯光束的相位调制的测量结果。图17(B)示出了当没有进行校正时的相同光束。如所预期的，在图17(A)中能够看见同心圆图案。

此外，当产生LUT 11时以及当产生校准图案12时，重复该处理，直到获得了所需精度或者没有获得精度提高为止。因此，可以获得高度精确的LUT 11和高度精确的校准图案12，其能够精确地校正电压相关相位调制特性和电压无关变形。

<第一实施方式的第一变型>

尽管在上述LCoS空间光调制器2中像素电极22还用作反射镜，但是可以使用诸如在图18示出的在像素电极22上层叠有介质镜29的LCoS空间光调制器120的装置来代替LCoS空间光调制器2。这里，LCoS空间光调制器120的与LCoS空间光调制器2中相似的部件和组件用相同的附图标号指定以避免重复描述。

<第一实施方式的第二变型>

虽然LUT 11和校准图案12存储在根据第一实施方式的LCoS相位调制器1中的控制单元4的HDD 44中，但是LUT 11可以保存在驱动单元130而不是HDD 44中，像在图19所示的LCoS相位调制器100中那样。具体地讲，控制单元4不将LUT 11存储在HDD 44中。此外，CPU41没有设置转换器46，而是驱动单元130具有用作转换器的LUT处理器135。更具体地讲，驱动单元130包括：处理单元131、D/A电路132、通信单元133、用于保存LUT 11的RAM 134、以及LUT处理器135。LUT 11保存在驱动单元130中的ROM(未示出)中，并且在LCoS空间光调制器100启动时被读入RAM 134中。该LCoS空间光调制器2的结构与第一实施方式的LCoS相位调制器1中的LCoS空间光调制器2的结构相同。另外，通信单元133和D/A电路132的结构与图2所示的通信单元33和数字模拟(D/A)电路32的结构相同。

对于相位调制，输入值设置单元47通过将期望图案13和校准图案12相加来为各像素设置控制输入值A，并且将该控制输入值A发送到驱动单元130。该控制输入值A经由通信单元133和处理单元131而传送到LUT处理器135。LUT处理器135基于RAM 134中的LUT 11，将该控制输入值A转换成DA输入值B。LUT处理器135将该DA输入值B传送到D/A电路132，D/A电路132将该DA输入值B转换成模拟信号C，该模拟信号C表示用于驱动LCoS空间光调制器2的操作电压值。

<第一实施方式的第三变型>

像图20所示的LCoS相位调制器200那样，还可以用保持LUT 11和校准图案12的驱动单元230来代替驱动单元3。在该实施例中，CPU 41既未设置转换器46也未设置输入值设置单元47。代替地，驱动单元230具有用作输入设置单元47的加法器235和用作转换器的LUT处理器236。此外，校准图案12和LUT 11没有存储在HDD 44中。更具体地讲，驱动单元230具有：处理单元231、D/A电路232、通信单元233、用于保持LUT 11和校准图案12的RAM 234、加法器235、以及LUT处理器236。LUT 11和校准图案12被保存在驱动单元230的ROM(未示出)中，并且在LCoS相位调制器200启动时被读入RAM 234中。通信单元233和D/A电路232的结构与图2中的通信单元33和D/A电路32的结构相同。当控制单元4将表示期望图案的像素输入值发送到驱动单元230时，加法器235将RAM 234中的校准图案12和该像素输入值相加以产生控制输入值A并且将该控制输入值A发送到LUT处理器236。LUT处理器236通过参考LUT 11将该控制输入值A转换成DA输入值B，并且将该DA输入值B发送到D/A电路232。在D/A电路232中，驱动部321将该DA输入值B转换成表示操作电压的模拟信号C并且将该模拟信号C输出到LCoS空间光调制器2。

也可将控制单元4的功能并入驱动单元230中。在这种情况下，RAM234还存储期望图案13。期望图案13和校准图案12都保存在驱动单元230中的ROM(未示出)中，并且在LCoS相位调制器200启动时被读入RAM 234中。

<第一实施方式的第四变型>

尽管图2所示的驱动单元3仅设置有一个D/A电路32，但是驱动单元3也可以设置多个D/A电路32，用于同时将多个模拟信号输出到LCoS空间光调制器2，以同时将模拟信号写到多个像素。在具有这种构造的驱动单元3中，驱动单元3的处理电路被配置为同时向D/A电路32输出多个像素的DA输入值B。

<第一实施方式的第五变型>

尽管在上述第一实施方式中针对每个像素产生一个LUT 11，但是可以形成多个块(每个块包括多个相邻像素)并且针对每个块产生一个LUT11。例如，一个块可以由2×2个像素或4×4个像素构成，针对每个块产生一个LUT 11。这里，测量了块中至少一个像素的电压相关相位调制特性，并且基于该块中的所述至少一个像素的测量值的平均值，为该块产生LUT 11。然而，当仅针对该块中的一个像素测量了电压相关相位调制量时，可以仅基于该像素的测量值而非平均值来产生LUT 11。由于不必为每个像素准备LUT 11，所以这种结构能够减少用于LUT 11的存储数据量。

还可以改变构成块的像素的数量。在这种情况下，基于对应块的控制输入值电压相关相位调制特性，为各个块产生LUT 11。由于相位调制量随着液晶层的厚度的变化而变化，所以在液晶层厚度大大改变的区域中可以减少构成块的像素的数量(例如，将块设置为等同于一个像素)，并且在液晶层厚度变化轻微的区域中可以增加构成块的像素的数量(例如，将块设置为等同于8×8个像素)。采用这种构造，能够精确有效地进行校正，同时能够减少用于LUT 11的保存数据量。

<第一实施方式的第六变型>

还可以将校准图案12设置为以块为单位来保持值。在这种情况下，针对块中的至少一个像素测量相位调制特性，并将该块中的各像素的校正值设置为在该块中找到的各像素的校正值的平均值。然而，当仅针对块中的一个像素测量了相位调制特性时，可将该块的校正值简单地设置为该像素的校正值而非平均值。

<第一实施方式的第七变型>

此外，如图21所示，校准图案12的值可以包括在LUT 11中。这里，对于给定像素，t表示期望图案13的像素输入值，p表示校准图案12的像素校正值。在优选实施方式中，在通过将像素输入值t和像素校正值p相加来设置该控制输入值A之后，通过利用LUT 11将该控制输入值A转换成DA输入值。即，当参考LUT 11时，值t+p是控制输入值A的参考位置。按照需要改变期望图像，即，根据期望图案13改变像素输入值t。然而，像素校正值p是固定值。因此，该参考位置总是从输入值t偏移一值p。这等同于将LUT中的参考开始位置移动了值p。

因此，通过将各像素的LUT 11中的参考位置移动同一像素在校准图案中的值，可将用于校正电压无关变形的数据包括在LUT 11中。图21包括了用于校正电压无关变形的数据以及图5中的数据，其中p＝128。例如，在图5的表中，当t_a为0时t_b的值是1030，而在图21中，当t_a为128时出现t_b的该值。

这里，将针对p＝1和p＝-1的情况来描述另外的示例。在图5所示的LUT 11中，与为255、0以及1的控制输入值t_a相对应的DA输入值t_b分别是3036、1030以及1035。当p＝1时，可以产生这样的LUT 11，该LUT 11将为1030、1035以及1056的DA输入值t_b与为255、0以及1的相同控制输入值t_a相关联。另选的是，当p＝-1时，可以产生如下的LUT 11，该LUT 11将为3028、3036以及1030的DA输入值t_b与相同控制输入值t_a相关联。

在这种情况下，在参照图7描述的相位调制方法中不需要步骤S1和S3。在图7的S1中，CPU 41读取期望图案13，并且输入值设置单元47将期望图案13中各像素的值设置为控制输入值A。在S4中，CPU 41针对各像素读取图21中的LUT 11。在S5中，转换器46针对各像素，通过参照图21中的LUT 11，将该控制输入值A转换成DA输入值B。因此，控制单元4仅通过利用包括校准图案的LUT 11，也能够校正电压无关变形，从而不需要保存校准图案以及执行将校准图案和期望图像相加的处理。

还能够以块为单位来产生包括校准图案的LUT 11。在这种情况下，根据上述的相同方法将LUT 11和校准图案12分成块。更具体地讲，LUT11和校准图案12中的块的大小和位置彼此相同。校准图案12中的各个块的值简单地反映在构成LUT 11的对应块中。

按这种方式，可将校准图案12中的数据包括在LUT 11中，用于校正电压无关变形，而LUT 11用于将控制输入值A转换成DA输入值B。因此，可以省略加入校准图案12的处理，这实现了更有效的相位调制。

<第一实施方式的第八变型>

尽管在上述第一实施方式中的驱动单元3中设置了D/A电路32，但是该D/A电路可以与驱动单元3分离，并且LCoS空间光调制器2可以设置有DA电路和用于接收DA输入值B的新接收电路。采用这种构造，驱动单元3将DA输入值B传送到LCoS侧的接收电路。

<第一实施方式的第九变型>

还可以用脉冲调制电路来代替D/A电路32。采用这种构造，脉冲调制电路输出用于驱动LCoS空间调制器的数字脉冲调制信号。

<第一实施方式的第十变型>

在上述第一实施方式中，针对5个像素测量了电压相关相位调制特性，并且基于该测量结果来设置最小电压Q和最大电压R。然而，假定测量了至少一个像素，则测量的像素的数量是任意的，并且基于测量的至少一个像素的电压相关相位调制特性来设置最小电压和最大电压。

<第一实施方式的第十一变型>

此外，可以将在式(3)、(4)以及(6)中得到的近似多项式的数据(系数a_k(I)，其中1≤I≤J，并且值为“const”)而不是LUT 11作为参考数据集存储在HDD 44中，并且在测量相位调制量时基于该数据将控制输入值A转换成DA输入值B。因此，如在第一实施方式中产生LUT 11的方法(S23)中那样，取决于返回到S23的次数，可以通过得到式(5)、(9)或(10)从而根据存储在HDD 44中的数据以及式(4)和(7)获得控制输入值A和DA输入值B之间的关系。可以采用其他不同类型的参考数据集来替代LUT 11或近似多项式的系数。

<第二实施方式>

接下来，将参照图22到图29来描述本发明的第二实施方式。在上述第一实施方式中，为每个像素准备LUT 11以校准该像素的电压相关相位调制特性。在第二实施方式中，将具有相似的电压相关相位调制特性的多个像素组合成一组，并且为每个组准备一个LUT 51。

如图22所示，根据本实施方式的LCoS相位调制器500包括：LCoS空间光调制器2、用于用电压来驱动该LCoS空间光调制器2的驱动单元530、以及控制单元4。用相同的附图标号来表示与上述第一实施方式相似的部件和组件以避免重复描述。

在第二实施方式中，总计T个像素基于它们的电压相关相位调制特性被分成r个组。(这里，T和r是满足T＞0，r＞0且T＞r的正整数。在优选实施方式中，r是20。)因此，每个组包括具有相似的相位调制特性的像素。

如图22所示，控制单元4的构造与第一实施方式中的控制单元4的构造相同，但是HDD 44不存储LUT 11或校准图案，而仅存储期望图案13。

当利用LCoS相位调制器500进行相位调制时，CPU 41将期望图案13从HDD 44读入存储器单元43中。CPU 41经由通信单元42将期望图案13作为输入数据发送到驱动单元530。期望图案13的输入数据包括各像素的像素位置数据和像素输入值。如在第一实施方式中那样，该像素输入值是具有从0到N-1的N个等级之一的数字信号。

驱动单元530包括：通信单元533、处理单元531、加法器535、LUT处理器536、像素位置检测器537、D/A电路532、RAM 538以及RAM 539。D/A电路532包括了在第一实施方式中描述的驱动部321。RAM 538存储校准图案12。校准图案12包括各像素的像素校正值(具有从0到N-1的N个等级的数字信号)和像素位置数据。驱动单元530还将用于实现稍后描述的图27的流程图所示的处理的程序存储在ROM(未示出)中。处理单元531从该ROM(未示出)中读取该程序，并且通过在相位调制过程中执行该程序来完全地控制LCoS相位调制器500。

RAM 539存储一个LUT映射15和r个LUT 51(参考数距集)。LUT映射15表示各像素属于r个组中的哪一个组。所述r个LUT 51与这r个组一一对应。各LUT 51用来校正属于对应组的像素的电压相关相位调制特性。通过采用与像素所属的组相对应的LUT 51来校正该组中各像素的电压相关相位调制特性，对于各像素，可以将非线性特性转换成线性特性，并且可以校正像素间的这些特性的不规则性。

通信单元533从控制单元4接收期望图案13(像素输入值和像素位置)的输入数据和其他数据，并且将该数据传送到处理单元531。处理单元531基于期望图案13产生数字控制信号，该数字控制信号包括驱动LCoS空间光调制器2所需的垂直同步信号和水平同步信号。同时，处理单元531将期望图案13传送到加法器535。另外，同时，处理单元531将期望图案13中的像素的位置数据输出到像素位置检测器537。

加法器535针对各像素将期望图案13中的像素输入值与校准图案12中的像素校正值进行相加，并且将与这些像素相对应的控制输入值A设置为该和。如果该和超过N，则加法器535还对该和执行相位折叠处理并且将控制输入值A设置为该结果。加法器535将各像素的控制输入值A与该像素的位置数据一起发送到LUT处理器536。

像素位置检测器537参考LUT映射15，并且基于期望图案13中的像素的位置数据来确定各像素所属的组的组号。像素位置检测器537将各像素的位置数据和与指定组号相对应的LUT 51(换言之，与该像素的位置数据相对应的LUT 51)传送到LUT处理器536。

LUT处理器536参考各像素的位置数据和所获取的LUT 51，并且将与该位置数据一起接收到的控制输入值A转换成DA输入值B。这里，该DA输入值B是具有总计M个等级(从0到M-1)之一的数字信号。

LUT处理器536针对各像素利用LUT 51将控制输入值A转换成DA输入值B，并且驱动部321将该DA输入值B转换成表示工作电压范围Q-R内的电压值的模拟信号C，并且将该电压施加到LCoS空间光调制器2。

基于设置在LCoS相位调制器500中的LCoS空间光调制器2的特性，根据稍后描述的方法来产生LUT映射15。图23至25示出了LUT映射15的示例。为了简化描述，这些示例中的r值在图23中为4，在图24中为8，而在图25中为5。

在图23至25中示出的LUT映射15的示例中，粗线画出了包括所有像素的区域，而细线画出了与一个像素相对应的区域。在图23中，组号A至D之一被分配给各个像素。在图24中，组号A至H之一被分配给各个像素。在图25中，组号A至E之一被分配给各个像素。在图24和图25中，相同的组号被分配给位于由虚线画出的区域中的像素。

图26示出了r个LUT 51之一的示例。如图26所示，该LUT 51示出了可从其选择控制输入值A的值t_a(第一值)和选择出的与该控制输入值A相对应的DA输入值B的值t_b(第二值)之间的相互关系。

图26还示出了当驱动部321把为DA输入值B选择的值t_b转换成对应电压值并且将该值的电压施加到属于与该LUT 51相对应的组的像素时，利用属于该组的全部像素获得的相位调制量φ的平均值φ_ave。图26中的平均值φ_ave由测量的相位调制量φ的平均值给出。要注意的是，LUT5 1不包括该平均值φ_ave。被当作控制输入值A的值t_a和相位调制量的平均值φ_ave具有线性关系。此外，把为DA输入值B选择的值t_b设置为使得与被当作控制输入值A的各个t_a相对应的相位调制量的平均值φ_ave在所有r个LUT 51中基本相等。具体地讲，将值t_b设置为使得当t_a＝0时φ_ave＝1.5，当t_a＝1时φ_ave＝1.508，等等。

因此，针对属于该组的像素，驱动单元530利用对应的LUT 51将控制输入值A转换成DA输入值B，并且将该DA输入值B转换成模拟信号C并将该模拟信号C输入到LCoS空间光调制器2。结果，在该像素处获得的相位调制量φ与控制输入值A具有基本线性的关系，这些组之中的不规则性很小。

校准图案12、LUT 51以及LUT映射15存储在驱动单元530中的ROM(未示出)中，并且在LCoS相位调制器500启动时被读入RAM 538和RAM 539中。另选的是，校准图案12、LUT 51以及LUT映射15可以保存在控制单元4的HDD 44上并且在LCoS相位调制器500启动时会被传送到驱动单元530并且加载在RAM 538和RAM 539中。此外，可将RAM 538和RAM 539集成为一个用于加载校准图案12、LUT映射15以及LUT 51的RAM。

具有以上构造的LCoS相位调制器500根据图27所示的操作进行相位调制。在图27的S101中，通信单元533从控制单元4接收期望图案13的输入数据并且将该期望图案13的输入数据传送到处理单元531。在S102中，处理单元531将各像素的位置数据发送到像素位置检测器537。在S103中，像素位置检测器537基于各像素的位置数据来参考LUT映射15，从而识别各像素所属的组的组号。在S104中，像素位置检测器537向LUT处理器536发送像素的位置数据以及与针对该像素所识别的组号相对应的LUT 51。像素位置检测器537对所有像素进行该发送。

与S102中的处理并行地，在S105中，处理单元531还将期望图案13的输入数据发送到加法器535。在S106中，加法器535针对各像素将期望图案13中的像素输入值与校准图案12中的校正输入值相加，并且在必要时折叠该和的相位。将在该处理中获得的值设置为与对应像素的位置数据相对应的控制输入值A。在S107中，LUT处理器536参照在S104中从像素位置检测器537接收到的LUT 51，针对各像素将控制输入值A转换成DA输入值B。在S108中，驱动部321将该DA输入值B转换成模拟信号C，并且将该模拟信号C输出到LCoS空间光调制器2。

与S101和S105中的处理并行地，在S109中，处理单元531产生驱动LCoS空间光调制器2所需的数字信号。

在S110中，LCoS空间光调制器2基于在S108中从驱动部321接收到的模拟信号C以及在S109中从处理单元531接收到的数字信号，对入射光的相位进行调制。

当制造LCoS相位调制器500时，将驱动部321、LUT映射15、LUT51以及校准图案12分别设置为对应于设置在LCoS相位调制器500中的LCoS空间光调制器2。驱动单元530还将用于实现图27的流程图所示的处理的程序存储在ROM(未示出)中。基于按给定顺序执行的下面的过程来进行这些设置。首先，为D/A电路532的工作电压范围Q-R设置最小电压Q和最大电压R。接下来，产生LUT映射15，之后基于该LUT映射15产生LUT 51。此外，产生校准图案12。最后，将用于实现图27中的流程图所示的处理的程序存储在驱动单元530的ROM(未示出)中。

对驱动部321进行设置的方法与第一实施方式的图8中所述的方法相同。具体地讲，驱动部321被设置为线性地将从0到4095的DA输入值B转换成表示工作电压范围Q-R内的电压值的模拟信号C。

接下来，将参照图28来描述产生LUT映射15的方法。在图28的S111中，将LCoS相位调制器500布置在图9所示的偏振干涉仪60中，并且使用该偏振干涉仪60来寻找LCoS空间光调制器2的各像素的DA输入值B和电压相关相位调制量之间的关系。该测量处理与图12中所述的S21相同。具体地讲，在使DA输入值B从0到4095变化的同时重复地进行测量。

在S112中，将最小二乘法等用于下面的式(11)的多项式中，以基于在S111中针对各像素找到的DA输入值-相位调制特性，来近似相位调制量φ和DA输入值(t_b)之间的关系。针对所有像素，找到式(11)中的关系t_b(φ)。

$t_b\left(\mathrm{\&phi;}\right)=f\left(\mathrm{\&phi;}\right)=\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_k{\mathrm{\&phi;}}^k---\left(11\right)$

在S113中，获得DA输入值B与通过对所有像素在被施加了与该DA输入值B相对应的电压时获得的相位调制量φ求平均值而获得的值之间的关系。更具体地讲，首先，针对各个DA输入值B获得所有像素的相位调制量的平均值。根据这些值，通过近似来得到各个DA输入值B和相位调制量的平均值φ之间的关系。例如，可以使用K次多项式(诸如下面的式(12)中的K次多项式)来获得该关系，其中t_b，ave(φ)表示DA输入值B。

$t_{b,\mathrm{ave}}\left(\mathrm{\&phi;}\right)=\underset{k=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{k,\mathrm{ave}}{\mathrm{\&phi;}}^k---\left(12\right)$

在S114中，使用下面式(13)为各个像素找到在式(12)中得到的平均相位调制量的DA输入值t_b，ave(φ)和DA输入值t_b(φ)的均方根(RMS)值ε₁(在下文中称作第一RMS值)。

${\mathrm{\&epsiv;}}_1={\left\{\underset{0}{\overset{2\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}}\right|t_{b,\mathrm{ave}}\left(\mathrm{\&phi;}\right)-t_b\left(\mathrm{\&phi;}\right){|}^2\mathrm{d\&phi;}\}}^{1/2}---\left(13\right)$

接下来，找到所有像素中具有最大的第一RMS值ε₁的像素(最大RMS像素)。将该最大RMS像素确定为其相位调制量φ与所有像素的平均相位调制量相离最远的像素。

在S115中，使用下面的式(14)为各个像素找到该最大RMS像素的DA输入值(在下文中称作t_MAX(φ))与DA输入值t_b(φ)的均方根值ε₂(在下文中称作第二RMS值)。

${\mathrm{\&epsiv;}}_2={\left\{\underset{0}{\overset{2\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}}\right|t_{\mathrm{MAX}}\left(\mathrm{\&phi;}\right)-t_b\left(\mathrm{\&phi;}\right){|}^{2}d\mathrm{\&phi;}\}}^{1/2}---\left(14\right)$

在S116中，找到所有像素之中第二RMS值ε₂的最大值。由于对于最大RMS像素t_b(φ)＝t_max(φ)，所以针对所有像素找到的第二RMS值ε₂的最小值是0。将第二RMS值ε₂的最大值和最小值之间的范围以均匀间隔分成r个区间。接下来，将具有属于同一区间的第二RMS值ε₂的像素对于每个区间组合成单个组，从而配置成每区间一个组，并且在r＝20个的组中分配所有像素。接下来，将像素和该像素所属的组之间的关系保存在LUT映射15中。

按这种方式，通过将属于相同区间的像素组合成单个组来配置LUT映射15，其中一个区间中的像素具有相似的表示该像素的电压相关相位调制特性的量ε₂。因此，该方法使得可以将具有相似的电压相关相位调制特性的像素组合成单个组。

针对LCoS空间光调制器2的其中具有相似的电压相关相位调制特性的像素基本均匀地分布在整个像素区域上的一个示例，产生了图23所示的LUT映射15的示例。因此，属于组A至D的像素基本均匀地分布在整个像素区域上。针对LCoS空间光调制器2的其中相邻像素具有相似特性的另一个示例，产生了图24所示的LUT映射15的示例。用虚线画出的区域内的像素具有相似的特性，因而属于相同的组。

此外，根据LCoS空间光调制器2的相位调制特性，相邻像素以及分离区域中的像素可以包括在相同的组内，诸如图25所示的组A、B和C。

上述的在S116中采用的对像素进行分组的方法可被修改为下面的方法[1]到[5]中的一种方法。

[1]当根据上述方法将像素划分成组时，基于LCoS空间光调制器2的特性，存在所有像素并非均匀地分布在r个组中的一些情况。换言之，属于各组的像素的数量可能大大偏离T/r。利用方法[1]，可以相对均匀地将所有像素分布在该r个组中。即，可将属于各组的像素的数量设置为约T/r。具体地讲，对在S116中将像素划分成组的方法进行如下修改。首先，按升序(或降序)来排列针对所有像素所获得的第二RMS值ε₂。换言之，将所有像素的第二RMS值ε₂排成一序列。以基本固定的间隔划分该序列，从而形成整个序列的r个段。结果，包括在一个段中的像素的数量约为T/r，并且各段中的像素的数量近似相等。

[2]还可以预先设置基准值t_max(φ)。在这种情况下，不执行S113和S114。

[3]当在制造LCoS空间光调制器2时知道特定像素具有与其他像素显著不同的特性时，这个像素具有所有第一RMS值ε₁中的最大值。在这种情况下，可将针对该像素根据式(11)获得的值设置为基准值t_max(φ)，并且不执行S113和S114。

[4]在S114中，还可以找到各像素的仅某单个DA输入值B(例如，最小值0)的相位调制量φ。在这种方法中，省略S112到S115中的处理，并且基于测得的相位调制量φ在S116中对像素进行分组。这里，按升序(或降序)排列所有像素的相位调制量φ，即，将相位调制量φ排成一序列。以固定间隔划分该相位调制量φ序列，从而产生r个段。因此，在单个段中排列有T/r个相位调制量φ。将获得包括在相同段中的相位调制量φ的像素组合在相同的组中。因此，能够将相对于相同的DA输入值B获得相似的相位调制量的T/r个像素组合在相同的组中，从而将基本相同数量的像素分布在各个组中。

此外，不按升序或降序排列所有像素的相位调制量φ，而是可将相位调制量的最大值和最小值之间的范围分成r个段或相等的长度。将具有为相同段中的值的相位调制量φ的像素组合在相同的组中。然而，在这种情况下，属于单个组的像素的数量可能大大偏离T/r。

[5]在S111中，可以使用指定像素的DA输入值而不是DA输入平均值t_b，ave(φ)。在这种情况下，通过如下面ε₁′所示地对式(13)进行修改来获得第一RMS值。这里，t_b，0(φ)表示指定像素的DA输入值。

${\mathrm{\&epsiv;}}_1^{\&prime;}={\left(\underset{0}{\overset{2\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}}\right|t_{b,0}\left(\mathrm{\&phi;}\right)-t_b\left(\mathrm{\&phi;}\right){|}^2\mathrm{d\&phi;})}^{1/2}$

在上述实施方式中，通过标量量化对像素进行分组。然而，对像素进行分组的方法不限于上述方法。例如，在针对所有像素找到式(11)的结果之后，可以使用矢量量化或其他类型的标量量化将具有相似特性的像素划分到r个组中。

接下来，将参照图29来描述产生各组的LUT 51的方法。在图29中，当产生各像素的LUT 11时，S121到S127与第一实施方式中的S21到S27相同。因此，按与在第一实施方式中产生LUT 11的方式相同的方式来为各像素产生LUT 11。因此，如在第一实施方式中所描述的，在S121到S127中，使用式(3)到式(10)求值。将通过式(3)到式(10)为各像素获取的数据临时存储在HDD 44中。

更具体地讲，在S124中，针对各像素将LUT 11保存在HDD 44中，并且这些LUT 11临时用于寻找各个组的LUT 51。当随后在S125中测量相位调制量时，将与由像素位置检测器537指定的像素的位置相对应的LUT 11从HDD 44中读取出来并传送到驱动单元530的RAM 539。

在S125中，LUT处理器536基于在S124中刚获得的各像素的LUT11将控制输入值A(0到255)转换成DA输入值B，之后驱动部321将该DA输入值B转换成模拟信号C，该模拟信号C用于驱动LCoS空间光调制器2中的对应像素。在S128中，基于在S121到S127中找到的各像素的LUT 11来产生各个组的LUT 51。

在S128中，针对各个组，基于针对属于该组的所有像素所获得的LUT 11来产生LUT 51。具体地讲，针对各个DA输入值(t_b)，获得针对一组内的所有像素而获取的相位调制量φ的平均值(在下文中称作平均相位调制量φ_g-ave)。即，使用各像素的LUT 11来测量相位调制量φ。通过将一组内所有像素的测得相位调制量φ求平均值而获得该平均相位调制量φ_g-ave。然而，当存在其相位调制量φ的特性与相同组内的像素相比不寻常的像素时，通过将组内除该不寻常像素以外的像素的测得相位调制量φ求平均值来获得平均相位调制量φ_g-ave。针对各个组，获得平均相位调制量φ_g-ave。

接下来，针对各个组，通过近似获得DA输入值t_b或控制输入值t_a与平均相位调制量φ_g-ave之间的关系。基于该近似，找到各个组的表示控制输入值t_a和DA输入值t_b之间的关系的LUT 51。将按这种方式为各个组找到的LUT 51存储在驱动单元3中的ROM(未示出)中。此外，从HDD 44中删除LUT 11。

接下来，将针对以下三种情况(1)到(3)详细描述一种方法，该方法为各个组找到表示DA输入值t_b或控制输入值t_a与平均相位调制量φ_g-ave之间的关系的近似，以及基于该近似找到控制输入值t_a和DA输入值t_b之间的关系。

(1)在一些情况下，图29中的处理不会从S127返回到S123，而是会前进到S128，而不用对根据S122中的测量结果而获得的LUT 11进行更新。在这些情况下，基于第一测量的结果来获得LUT 11。

(2)在一些情况下，图29中的处理会从S127返回到S123一次，在执行了S125中的处理一次之后前进到S128。在这种情况下，通过基于第二测量(即，在S125中执行的第一测量)对LUT 11进行更新来获得LUT11。

(3)在一些情况下，图29中的处理会两次或更多次地重复地从S127循环回S123，在两次或更多次地执行了S125中的处理之后前进到S128。在这些情况下，在基于第M(其中M是大于或等于3的自然数)测量(即，在S125的处理中执行的第(M-1)测量)进行更新之后获得LUT 11。

<情况(1)>

首先，如下地找到表示在第一测量中获得的DA输入值t_b和平均相位调制量φ_g-ave之间的关系的近似。

$t_{b\left(1\right)}=f_{1,g-\mathrm{ave}}\left({\mathrm{\&phi;}}_{g-\mathrm{ave}}\right)=\underset{k\left(1\right)=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{k\left(1\right),g-\mathrm{ave}}{\mathrm{\&phi;}}_{g-\mathrm{ave}}^{k\left(1\right)}---\left(15\right)$

为了实现在第一测量中找到的控制输入值t_a和平均相位调制量φ_g-ave之间的线性关系以及用256个等级的控制输入值A来表示0.0-2.0π[弧度]，如下表示控制输入值t_a和平均相位调制量φ_g-ave之间的关系，其中t_a(M)表示控制输入值并且M＝1。

φ_g-ave(t_a(M))＝(2π/256)×t_a(M)+const      (16)

t_a(M)是从0到255的整数值，并且const是对于所有组都相同的偏移值。通过将式(16)代入式(15)可以获得下面的式(17)中的关系。

t_b(1)＝f_1，g-ave(φ_g-ave(t_a(1)))            (17)

通过对式(17)的右侧进行舍入而获得下面的式(18-1)。

t_b(1)＝ROUND[f_1，g-ave(φ_g-ave(t_a(1)))]     (18-1)

式(18-1)表示DA输入值(t_b(1))和控制输入值(t_a(1))之间的关系。基于由式(18-1)表示的这种关系来产生LUT 51。

<情况(2)>

首先，如下地找到示出先前控制输入值t_a和当前平均相位调制量φ_ave之间的关系的近似，其中，M＝2。

$t_{a(M-1)}=f_{M,g-\mathrm{ave}}\left({\mathrm{\&phi;}}_{\mathrm{ave}}\right)=\underset{k\left(M\right)=0}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{a}_{k\left(M\right),g-\mathrm{ave}}{\mathrm{\&phi;}}_{g-\mathrm{ave}}^{k\left(M\right)}---\left(19\right)$

当M＝2时，通过将式(16)代入式(19)，获得下面的式(20)中的关系。

t_a(M-1)＝f_M，g-ave(φ_g-ave(t_a(M)))    (20)

通过将式(20)代入式(18-1)，获得下面的式(18-2)。

t_b(2)＝ROUND[f_1，g-ave(φ_g-ave(f_2，g-ave(φ_g-ave(t_a(2)))))]    (18-2)

式(18-2)表示DA输入值(t_b(2))和控制输入值(t_a(2))之间的关系。基于由式(18-2)表示的关系来产生LUT 51。

<情况(3)>

根据在情况(2)中描述的相同方法来获得下面的式(18-3)。因此，如下是获得的式(18-3)。

t_b(M)＝ROUND[f_1，g-ave(φ_g-ave(f_2，g-ave(...f_M，g-aveφ_g-ave(t_a(M)))))]  (18-3)

式(18-3)表示DA输入值(t_b(M))和控制输入值(t_a(M))之间的关系，其中M大于2。基于由该式(18-3)表示的关系来产生LUT 51。

代替获得一组内的相位调制量φ的平均值φ_g-ave，可以获得生成该组内的相位调制量φ的分散量最小的值并且基于该值来产生LUT 51。

图26中的LUT 51保持有在上述处理中针对对应组获得的t_a、t_b以及平均相位调制量φ_g-ave之间的关系。通过在S107(图27)中执行转换时参照该LUT 51，能够在属于对象组的像素的控制输入值A和相位调制量φ之间获得线性关系。使用LUT 51能够校正组中各像素之间的相位调制量的不规则性，从而实现控制输入值A和相位调制量之间的关系为基本线性关系。此外，由于式(18-1)、(18-2)或(18-3)被产生为使得对于所有组满足式(16)，所以能够校正像素之间的相位调制量的不规则性，以跨所有像素将控制输入值A和相位调制量之间的关系实现为基本线性关系，并且针对相同的控制输入值A实现基本相同的相位调制量。

在根据以上方法产生了各个组的LUT 51之后，产生校准图案12。产生校准图案12的方法与根据参照图15所述的第一实施方式来产生校准图案的方法相同。即，在S31中，驱动单元530将所有像素值为0的图案存储在RAM 538中作为初始的校准图案12。在S32中，CPU 41将期望图案13设置为在0到255内所有像素值相同的图像，并且将该期望图案13发送到驱动单元530。在驱动单元530中接收到的期望图案13中的像素输入值被传送到加法器535，同时该期望图案13中的像素的位置数据被传送到像素位置检测器537。像素位置检测器537基于该位置数据来识别对应的LUT 51。在S33和S41中，加法器535将期望图案13中的像素输入值与校准图案12中的像素校正值相加，并且如果需要的话在折叠该和的相位之后将控制输入值A设置为该和。在S34和S42中，LUT处理器536基于所识别的LUT 51将该控制输入值A转换成DA输入值B并且将该DA输入值B传送到D/A电路532。在S35中，驱动部321基于该DA输入值B产生模拟信号C，并且基于该模拟信号C将工作电压施加到LCoS空间光调制器2。在S39中，参照式(4)或(7)将校准图案12中的各像素的相位值(相位调制量)转换成控制输入值，将其数据存储在HDD 44中并且重新表示为256个等级之一。还可以将平均相位调制量的数据存储在如图26所示的LUT 51中，并且使用该LUT 51来获得以256个等级表示的校准图案。在S40中，将表示所获取的256个等级的相位值的校准图案12存储在ROM(未示出)中。

在根据上述第二实施方式的LCoS相位调制器500中，所有像素基于它们的相位调制特性被分布在多个组中，并且针对单个组内的所有像素使用相同的LUT 51。由于不需要使每个像素都具有一个LUT 51，所以可以利用较少的数据来有效地校正所有像素的相位调制特性。因此，即使当驱动单元3是不能够容易地配备高容量存储器(RAM)的类型时，也可将LUT 51存储在该驱动单元3上。

此外，由于LUT 51存储在该驱动单元530中，所以使用专用硬件(加法器535、像素位置检测器537以及LUT处理器536)来执行以下处理：(i)将期望图案13与校准图案12相加并且在必要时折叠相位(在加法器535上执行)；(ii)获得像素位置数据(在像素位置检测器537上执行)；以及(iii)基于LUT 51将控制输入值A转换成DA输入值B并且将该DA输入值B输出到LCoS空间光调制器2(在LUT处理器536上执行)。在驱动单元3上执行的处理(i)到(iii)所需的处理时间例如与由控制单元4上的CPU 41执行的相同处理所需的时间相比减少了，从而使这些处理能够在一个帧内完成。

LUT映射15提供像素位置数据和组号之间的相互关系，从而使得在执行相位调制时可以可靠地选择适于像素的特性的LUT 51。

在小于可操作电压范围的确保所需相位调制量的工作电压范围内，根据上述第二实施方式的LCoS相位调制器500针对以4096个等级表示的DA输入值B，来控制LCoS空间光调制器2。因此，LCoS相位调制器500能够十分精确地控制施加到LCoS空间光调制器2的电压。此外，LCoS相位调制器500利用LUT 51来实现控制输入值A和电压相关相位调制量之间的基本线性关系，并且校正由电压相关相位调制量所导致的像素间不规则性，从而十分精确地获得期望的相位调制量。此外，LCoS相位调制器500使用校准图案12来校正电压无关变形以实现更加精确的相位调制。

发现了与(i)不执行校正的情况或(ii)针对所有像素使用单一LUT51和校准图案12进行校正的情况相比，当在优选实施方式中使用LUT映射15、LUT 51以及校准图案12来进行校正时能够以更高的精度测量输出波前。例如，在下表中示出了控制输入值-测得相位调制特性以及控制输入值-理想相位调制特性的RMS值。

	(i)无校正	(ii)单一LUT	第一实施方式	第二实施方式
					RMS值	0.70λ	0.10λ	0.01λ	0.05λ

如该表所示，使用LUT 11或51以及校准图案12使相位调制特性变得精确。尽管第一实施方式的校正给出了最高精度，但第二实施方式的校正对测量给出了足够的精度。实际上，当使用LUT 51和校准图案12在LCoS相位调制器500上测量拉盖尔-高斯光束的相位调制时，能够看到与图17(A)相似的同心圆图案。

此外，当产生LUT 51时以及当产生校准图案12时，重复该处理，直到获得所需精度或者直到没有获得精度提高为止。因此，可以获得高度精确的LUT 51以及高度精确的校准图案12，其能够精确地校正电压相关相位调制特性以及电压无关变形。

<第二实施方式的第一变型>

还可以使用图18所示的LCoS空间光调制器120，而不是使用LCoS空间光调制器2。

<第二实施方式的第二变型>

也可将控制单元4的功能并入驱动单元530中。在这种情况下，RAM538还存储期望图案13。期望图案13被保存在驱动单元530的ROM(未示出)中，并且在LCoS相位调制器500启动时被读入RAM 538中。

<第二实施方式的第三变型>

在根据上述优选实施方式的LCoS相位调制器500中，校准图案12存储在驱动单元530的RAM 538中，并且加法器535将期望图案13中的像素输入值与校准图案12中的像素校正值相加。然而，如图30所示的LCoS相位调制器600的实施例那样，期望图案13和校准图案12可以被存储在HDD 44中，被读入存储器单元43中并在控制单元4中相加。在这种情况下，CPU 41包括输入值设置单元47，该输入值设置单元47用于将期望图案13的像素输入值与校准图案12的像素校正值相加。LCoS相位调制器600的驱动单元630没有设置加法器或用于存储校准图案的RAM。具体地讲，驱动单元630包括：通信单元633、处理单元631、像素位置检测器637、LUT处理器636、D/A电路632以及RAM 639。在这些部件之中，通信单元633和D/A电路632与图2所示的通信单元33和D/A电路32相同。RAM 639存储有LUT映射15和LUT 51，并且D/A电路632设置有驱动部321。

对于相位调制，输入值设置单元47将期望图案13的像素输入值与校准图案12的像素校正值相加，并且在当必要时折叠这些和的相位之后，将控制输入值A设置为这些和。通信单元42将该控制输入值A和像素位置数据发送到驱动单元630。通信单元633将该控制输入值A和像素位置数据传送到处理单元631。处理单元631将像素的位置数据传送到像素位置检测器637并且将这些像素的控制输入值A传送到LUT处理器636。之后，LUT处理器636和D/A电路632执行与根据第二实施方式的处理器536和D/A电路532相同的处理，以在LCoS空间光调制器2上对入射光的相位进行调制。由于上述LCoS相位调制器600不需要在驱动单元630中将校准图案12和期望图案13相加，所以可以减少设置在驱动单元630中的RAM的容量。

<第二实施方式的第四变型>

如图31所示的LCoS相位调制器700那样，还可以将期望图案13、校准图案12、LUT 51以及LUT映射15保存在HDD 44中，将该数据读入存储器单元43中，以及找到DA输入值B并将其发送到驱动单元3。在这种构造中，CPU 41包括：转换器46、输入值设置单元47以及像素位置检测器48。驱动单元3与图2所示的驱动单元3相同。

对于相位调制，输入值设置单元47将期望图案13的像素输入值与校准图案12的像素校正值相加，并且在当必要时执行相位折叠之后将该和设置为控制输入值A。像素位置检测器48参考LUT映射15以识别与像素位置数据相对应的组号。转换器46使用与所识别的组号相对应的LUT 51将各像素的控制输入值A转换成DA输入值B。通信单元42将该DA输入值B发送到驱动单元3。通信单元33将从通信单元42接收到的DA输入值B传送到处理单元31。其余的处理与在第一实施方式中描述的用于在LCoS空间光调制器2上对入射光的相位进行调制的处理相同。采用具有这种构造的LCoS相位调制器700，驱动单元13不需要设置用于保存期望图案13、LUT 51、LUT映射15以及校准图案12的RAM，从而降低了装置的成本。

<第二实施方式的第五变型>

尽管在上述第二实施方式中将D/A电路532设置在驱动单元530中，但是D/A电路532可以与驱动单元530分离，并且LCoS空间光调制器可以设置有D/A电路以及用于接收DA输入值B的接收电路。采用这种构造，驱动单元530将DA输入值B传送到LCoS侧的该接收电路。

<第二实施方式的第六变型>

此外，在第二实施方式的驱动单元530中，RAM 539存储LUT映射15和LUT 51。然而，另一RAM可以直接连接到LUT处理器536并且可以存储LUT 51。在这种情况下，RAM 539仅存储LUT映射15。在第二实施方式中，LUT 51经由像素位置检测器537而被读入LUT处理器536中。然而，在该变型中，LUT处理器536直接从该另一RAM读取LUT 51。采用这种构造，像素位置检测器537将表示参照LUT映射15而识别的LUT 51的数据发送到LUT处理器536。LUT处理器536根据从像素位置检测器537接收到的数据，参照存储在该另一RAM中的LUT51来执行LUT处理(用于将控制输入值A转换成DA输入值B的处理)。

<第二实施方式的第七变型>

尽管图22所示的驱动单元530仅设置有一个D/A电路32，但是驱动单元530可以设置有多个D/A电路532，所述多个D/A电路532用于同时将多个模拟信号C输出到LCoS空间光调制器2，以同时将多个模拟信号写到多个像素。在具有这种构造的驱动单元530中，将驱动单元530的处理电路配置为将多个像素的DA输入值B同时输出到多个D/A电路532。

<第二实施方式的第八实施方式>

还可以用脉冲调制电路来代替D/A电路532。采用这种构造，该脉冲调制电路输出用于驱动LCoS空间调制器的数字脉冲调制信号。

<第二实施方式的第九变型>

此外，可以将在式(15)、(16)和(19)中得到的近似多项式的数据(系数a_k(I)，g-ave，其中1≤I≤J，并且值为“const”)作为参考数据集保存在驱动单元530的ROM(未示出)中，而不是LUT 51中。与在第二实施方式中产生LUT 51的方法(S128)相似，根据返回到S123的次数，利用该数据来获得式(18-1)到式(18-3)。因此，能够根据式(18-1)到式(18-3)来获得控制输入值A和DA输入值B之间的关系。当测量相位调制量时，LUT处理器536基于该数据将控制输入值A转换成DA输入值B(S107)。可以采用其他各种类型的参考数据集来代替LUT 51或近似多项式的系数。

<第二实施方式的第十变型>

当在上述优选实施方式中产生LUT 51以及LUT映射15时，对所有像素进行了测量。然而，也可以仅针对有代表性的像素而不是所有像素来测量相位调制量。例如，可以由多个相邻像素构成块，其中一个块例如包括4×4个像素。将每个块中的一个像素设置为基准像素，并且仅针对有代表性的像素进行测量。基于这些测量的结果将所有的块分成几个组，并且产生指示这些组的LUT映射15。更具体地讲，LUT映射15指示块与对应于这些块的LUT 51之间的关系。在该实施例中，相同的LUT51适用于单个块内的所有像素。

<第二实施方式的第十一变型>

如图32所示，校准图案12的值可以包括在LUT 51中。该变型与图21所示的第一实施方式的第七变型的变型相似。即，通过将各个组的LUT51中的参考位置移动属于该对象组的该一个像素在校准图案中的值，可将用于校正电压无关变形的数据包括在该LUT 51中。或者，该移动值可以是该对象组的校准图案中的所有像素的平均值。图32已将用于校正电压无关变形的数据包括在图26的数据中，其中p＝64。例如，在图26的表中，当t_a是0时，t_b的值是1050；而在图21中，当t_a是64时，t_b的值是1050。

在这种情况下，图22中的驱动单元530不需要包括加法器535和RAM 538。此外，在参照图27描述的相位调制方法中不需要步骤S106。因此，处理单元531将输入值发送到LUT处理单元536。包括如图32所示的校准图案12的值的LUT 51用于S103、S104以及S107中。因此，驱动单元530还可仅通过应用包括校准图案的LUT 51来校正电压无关变形，从而不需要保存校准图案以及执行将校准图案与期望图像相加的处理。

可以以块为单位地产生包括校准图案的LUT 51。根据上述的相同方法将LUT 51分成多个块。在这种情况下，针对块中的至少一个像素测量相位调制特性，并且将块中的各像素的校正值设置为在该块中找到的各像素的校正值的平均值。另选的是，当仅针对块中的一个像素测量相位调制特性时，可将该块的校正值简单地设置为该像素的校正值而不是平均值。LUT 51以及校准图案12中的块的大小和位置彼此相同。校准图案12中的各个块的值简单地反映在构成LUT 51的对应块中。

按此方式，可将校准图案12中的数据包括在LUT 51中用于校正电压无关变形，同时该LUT 51用于将控制输入值A转换成DA输入值B。因此，可以省略加入校准图案12的处理，从而实现了更有效的相位调制。

<第二实施方式的第十二变型>

由于玻璃基板25被制造得相当厚(例如，3毫米)，所以在LCoS空间光调制器2的玻璃基板25中不会发生变形。如图33(A)所示，变形问题仅会发生在硅基板21中。已经从图33(A)(和稍后描述的图33(B))中省略了配向层23和电极24。图33(A)所示的液晶层27的厚度随着硅基板21的变形而改变，如由距离d1和d2所表示的。

当液晶层27的对应区域具有相同厚度从而施加相等的电压时，像素具有相同的相位调制量。基于该知识，如果将玻璃基板25形成得较厚并且硅基板21的变形的形状已知，则可以确定哪些像素具有相同的相位调制量。因此，代替图28所示的产生LUT映射15的方法，可以通过根据例如下面三种方法1至3之一来测量表示硅基板21的变形形状的量来得到LUT映射15。

1.将参照图34来描述该方法。在图34的S131中，为所有像素产生LUT 11。具体地讲，执行图29所示的S121到S127的处理。在S132中，使用图14所示的迈克耳逊干涉仪80来测量相位调制量φ。更具体地讲，使用LUT 11将对于所有像素相同的控制输入值A转换成DA输入值B，该DA输入值B被转换成模拟信号C，并且该模拟信号C被施加到LCoS空间光调制器2。在S133中，找到获得最大相位调制量的像素和获得最小相位调制量的像素。在S134中，将相位调制量的最大值和最小值之间的范围以均匀的间隔分成r个段，并且将具有相同段内的相位调制量的像素组合在相同组中。将如上构成的组与它们的像素之间的关系保存在LUT映射15中。

在这种方法中，在利用各像素的LUT 11将控制输入值A转换成DA输入值B之后，使用迈克耳逊干涉仪80来测量相位调制量φ，从而校正电压相关相位调制特性。因此，这种方法校正了如式(1)所示的取决于电压V的相位调制量φ，去除了像素之间的不规则性。因此，各像素的测得相位调制量φ的不规则性意味着各像素的Φ₀的不规则性，其中Φ₀是表示硅基板的变形的量。因此，根据表示硅基板的变形的电压无关相位调制特性，对根据这种方法产生的LUT映射15中的所有像素进行了分组。

2.在该变型中，对在图28中描述的产生LUT映射15的方法进行了如下修改。根据第二实施方式，在图28的S111中，在基于相同的DA输入值B将相同电压施加到LCoS空间光调制器2中的所有像素的同时，使用图9中的偏振干涉仪60来测量相位调制量。在使DA输入值B从0至4095变化的同时，重复进行这些测量。在该变型中，使用图14所示的迈克耳逊干涉仪80来代替偏振干涉仪60。此外，在基于相同的DA输入值B将相同电压施加到LCoS空间光调制器2中的所有像素的同时，迈克耳逊干涉仪80测量相位调制量。在施加仅与落入0和4095之间的单个DA输入值B相对应的电压值时进行这种测量，并且不执行S112到S115的处理。在S116中，从在S111中针对所有像素获得的相位调制量中找到最小值和最大值，并且将相位调制量的最小值和最大值的范围分成r个段。将与属于相同段的相位调制量相对应的像素组合在单个组中。然后，通过找到这些像素与它们的组之间的关系来产生LUT映射15。

在这种方法中，使用迈克耳逊干涉仪80来测量相位调制量Φ，而不使用各像素的LUT 11。因此，该测得的相位调制量Φ包括式(1)中的取决于电压的量φ。如式(2)所示，φ取决于液晶层27的厚度d(x，y)。对于玻璃基板25没有变形的LCoS空间光调制器2，液晶层27的厚度d(x，y)是表示反射面的变形的量。因此，得到式(1)中的Φ等同于得到与硅基板21的变形相关的量。因此，这种方法基于像素的表示硅基板21的变形的电压无关相位调制特性，对这些像素进行分组。

3.与上面的方法2相似，在S111中，使用图14的迈克耳逊干涉仪80来测量由各像素实现的相位调制量Φ。基于这些测量的结果，产生用于实现使相位调制量Φ的值在所有像素中一致的图案，并且使用该图案来产生LUT映射15。具体地讲，将DA输入值B顺序地设置为从0到4095的所有值。每次当DA输入值B被设置为0到4095的值之一时，利用对应的模拟信号C来驱动各像素。基于所获得的相位调制量，找到表示DA输入值B的分布的图案。该图案是已使像素获得相同的相位调制量的DA输入值B的分布。在该方法中不执行S112到S115的处理。在S116中，针对分布于在S111中找到的图案中的DA输入值B，找到最小值和最大值，并且将该DA输入值B的最小值和最大值之间的范围分成r个段，并且将获得相同段内的相位调制量的像素组合在相同的组中。然后，通过找到这些像素与它们的组之间的关系来产生LUT映射15。该方法能够根据像素的表示硅基板21的变形的电压无关相位调制特性对这些像素进行分组。

在上述的方法1至3中，利用该迈克耳逊干涉仪80来测量电压无关变形，并且基于液晶层27的液晶层厚度d(x，y)来对像素进行分组。然而，测量方法不限于上述方法。可以通过测量表示液晶层厚度d(x，y)的差的量来对像素进行分组。因此，基于该测得的量，按照与上述方法1至3相同的方法来产生LUT映射。例如，可以针对各像素位置对液晶层厚度d(x，y)进行光学测量。

方法1至3能够按反映表示硅基板21的变形的量的方式对像素进行分组。

<第二实施方式的第十三变型>

如图33(B)所示，如果在上述第十二变型中的三种方法的任一方法中玻璃基板25倾斜，则优选地执行考虑玻璃基板倾斜的校正。如果玻璃基板25没有倾斜，则硅基板21的变形表现出液晶层27的厚度差，即，硅基板27的变形表现出像素之间的相位调制量的差。因此，基于硅基板21的变形来对像素进行分组。然而，如图33(B)所示，如果玻璃基板25倾斜，则硅基板21的变形不代表液晶层的厚度差。因此，当对像素进行分组时需要考虑玻璃基板25的倾斜。

当玻璃基板25倾斜时，不仅考虑与一部分液晶层厚度(d_s(x，y))相关的硅基板21的变形并且考虑由于玻璃基板25的倾斜而导致的一部分液晶层厚度(d_g(x，y))的不规则性，将像素分成多个组。要注意的是，θ_x和θ_y分别表示玻璃基板25的底表面相对于x方向和y方向的倾斜角度。在图33(B)中，基准平面S1是平行于硅基板21的底表面的平面。当玻璃基板25不倾斜时，玻璃基板25的底表面与基准假象平面S1一致。从硅基板21的顶表面到基准平面S1的这部分液晶层厚度用d_s(x，y)表示，而从基准平面S1到玻璃基板25的这部分液晶层厚度用d_g(x，y)表示。通过将d_s(x，y)与d_g(x，y)相加，给出总的液晶层厚度d(x，y)。

当倾斜角度θ_x和θ_y已知时，可以计算归因于液晶层厚度部分d_g(x，y)的电压相关相位调制量(φ_g(V，x，y))。因此，通过计算下面的式(21)获得d_g(x，y)。

d_g(x，y)＝L_xtanθ_x+L_ytanθ_y    (21)

这里，基准点O是d_g(x，y)＝0处的点。L_x和L_y分别是从基准点O到像素位置(x，y)的在x方向和y方向上的距离。

根据下式计算电压相关相位调制量φ_g(V，x，y)。

φ_g(V，x，y)＝2Δn(V)d_g(x，y)    (22)

因此，在该变型中，将相位调制量Φ₀(x，y)测量为指定硅基板21的变形的量。为了获得LUT映射15，首先，与图29所示的S121到S127中的处理相似地，为所有像素产生LUT 11。接下来，使用图14中的迈克耳逊干涉仪80，在利用每个像素的LUT 11将控制输入值A转换成DA输入值B之后，通过施加驱动电压来测量相位调制量Φ(V，x，y)。这里，施加到每个像素(x，y)的驱动电压由式(22)中的V表示。由于在测量之前使用LUT 11，所以抵消了电压相关相位调制量φ(V，x，y)的不规则性。因此，测得的相位调制量(Φ(V，x，y))的不规则性仅取决于电压无关相位调制量Φ₀(x，y)的不规则性。要注意的是，测得的量Φ(V，x，y)与φ_g(V，x，y)不相关。

换言之，测得的相位调制量Φ(V，x，y)(＝Φ₀(x，y))表示液晶层厚度部分d_s(x，y)的分布。另一方面，通过指示液晶层厚度部分d_g(x，y)的分布的计算，给出φ_g(V，x，y)。因此，通过将由迈克耳逊干涉仪80测得的相位调制量Φ₀(x，y)与根据式(22)得到的φ_g(V，x，y)相加并且对该和执行相位的折叠处理，找到倾斜所致相位调制量。与上述第十二变型相似，基于该折叠的相位调制量(在下文中称作倾斜所致相位调制量)对像素进行分组。例如，当按与第十二变型相似的方式对像素进行分组时，首先，识别倾斜所致相位调制量的最大值和最小值。将倾斜所致相位调制量的最小值和最大值之间的范围以均匀的间隔分成r个段。将具有相同段中的倾斜所致相位调制量的像素组合在一起，并且基于这些组来产生LUT映射15。

因此，按反映表示硅基板21的变形以及玻璃基板25的倾斜的量的方式，对像素进行分组。

尽管已参照本发明的以上实施方式对本发明进行了详细描述，但是本领域的技术人员应该明白，在不脱离本发明的精神的情况下，可以在其中进行各种改变和修改。

可以使用其他相位调制空间光调制器来代替LCoS空间光调制器2，诸如可光学寻址相位调制器、MEMS相位调制器、可变形反射镜、以及模拟磁光装置。在“High Efficiency Electrially-Addressable Phase-OnlySpatial Light Modulator”(Yasunori Igasaki等，Optical Review，Vol.6，No.4，pp.339-334，1999)中描述了一种可能的可光学寻址相位调制器。在“OneMegapixel SLM with high optical fill factor and low creep actuators”(M.Friedrichs等，Optical MEMS and Their Applications Conference 2006，IEEE/LEOS International Conference on)中描述了一种可能的MEMS相位调制器。在“Magnetophotinic crystals-a novel magneto-optic material withartificial periodic structures”(Mitsuteru Inoue等，J.Mater.Chem.Vol.16，pp678-684，2006)中描述了一种模拟磁光装置。

当使用MEMS SLM时，电压无关变形表现为不施加电压时获得的波前变形。如果在式(1)中V＝0，则φ(V，x，y)＝0且Φ₀＝Φ(0，x，y)。因此，能够通过采用图14中的迈克耳逊干涉仪80在不施加电压的情况下进行的测量，来找到归因于反射面变形的Φ₀。基于Φ₀产生校准图案12。此外，电压相关相位调制特性表现为施加电压时像素之间的相位调制量的不规则性。可以采用根据第二实施方式中的方法产生的LUT 51来校正这些电压相关相位调制特性。

当施加电压时，模拟磁光装置使入射光的偏振方向旋转。电压无关相位调制特性表示在不施加电压的情况下由图14中的迈克耳逊干涉仪80测得的光的偏振方向的旋转在像素之间的不规则性。电压相关相位调制特性表示当施加电压时利用迈克耳逊干涉仪80测得的光的偏振方向的旋转量在像素之间的不规则性。因此，基于在不施加电压的情况下由迈克耳逊干涉仪80测得的偏振方向的旋转来产生校准图案12，同时能够基于当施加电压时由迈克耳逊干涉仪80测得的偏振方向的旋转量来产生LUT11或51。

在第一和第二实施方式中，驱动部321被设置为，基于电压相关相位调制特性将DA输入值B(0-4094)线性地分配到工作电压范围Q-R。然而，驱动部321可以保持在初始设置下。即，将驱动单元321设置为使DA输入值B(0-4096)线性地分配到操作电压P-S。

上述实施方式和变型的相位调制装置适于用在激光加工、光镊、自适应光学、成像光学系统、光通信、非球面透镜检查、短脉冲激光的脉冲形状控制、光存储器装置等中。

Claims (31)

1.一种相位调制装置，该相位调制装置包括：

空间光调制器，其包括彼此相邻地按二维排列的多个像素，各像素能够以操作电压范围内的电压值进行驱动并且能够响应于驱动电压的施加而对输入光进行相位调制；

输入值设置单元，其设置各像素的输入值；

多个参考数据集，每个参考数据集对应于至少一个像素；

转换单元，其通过参考对应的参考数据集把针对各像素输入的输入值转换成控制值；和

驱动单元，其将所述控制值转换成设置在所述操作电压范围内的工作电压范围内的电压值，所述驱动单元利用与所述电压值相对应的驱动电压来驱动各像素；

各参考数据集将从其取得输入值的多个第一值和从其取得控制值的多个第二值相互关联，以确保所述多个第一值与由对应的至少一个像素获得的相位调制量之间的关系为规定的线性关系，以及

基于所述多个像素中的至少一个像素的电压相关相位调制特性来设置所述工作电压范围。

2.如权利要求1所述的相位调制装置，其中，各参考数据集为查找表的形式，

所述查找表存储所述多个第一值与所述多个第二值之间的一一对应关系。

3.如权利要求1所述的相位调制装置，其中，与块单位相对应地设置所述多个参考数据集，每个块包括至少一个像素。

4.如权利要求3所述的相位调制装置，其中，每个块包括彼此相邻地排列的至少一个像素。

5.如权利要求1所述的相位调制装置，其中，所述输入值设置单元通过针对各像素将表示期望相位量的期望值和表示电压无关变形校准量的校正值相加在一起来确定其和，并且将所述和设置为各像素的所述输入值。

6.如权利要求1所述的相位调制装置，其中，所述输入值设置单元将表示期望相位图案的期望值设置为各像素的所述输入值，

各参考数据集将从其取得输入值的所述多个第一值和从其取得控制值的所述多个第二值相互关联，以确保通过将所述第一值和表示电压无关变形校准量的校正值相加而确定的和与由对应的至少一个像素获得的相位调制量之间的关系为规定的线性关系。

7.如权利要求1所述的相位调制装置，其中，基于通过参考已经产生的参考数据集将所述多个输入值转换成多个控制值、将所述多个控制值转换成所述电压值、并在由为对应电压值的驱动电压来驱动至少一个对应像素的同时测量表示所述电压相关相位调制特性的相位调制量而获得的测量结果，来重复地重新产生各参考数据集。

8.如权利要求5所述的相位调制装置，其中，基于通过使用各像素的已经产生的校正值和相位指示值之和、参考对应的参考数据集将所述和转换成控制值、将所述控制值转换成所述电压值、并在由为所述电压值的驱动电压来驱动所述各像素的同时测量所述电压无关变形而获得的测量结果，来重复地重新产生各像素的表示电压无关变形校准图案的校正值。

9.如权利要求1所述的相位调制装置，该装置还包括：

参考数据映射，其基于各像素的相位调制特性将所述各像素与多个组中的一个相互关联；和

识别单元，其使用所述参考数据映射来识别对应于与各像素相关联的组的一个参考数据集，

其中，所述多个参考数据集与所述多个组具有一一对应关系。

10.如权利要求9所述的相位调制装置，其中，所述参考数据映射将各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

11.如权利要求10所述的相位调制装置，其中，基于表示各像素的电压相关相位调制特性和基准像素的电压相关相位调制特性之间的差的值，所述参考数据映射将所述各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

12.如权利要求11所述的相位调制装置，其中，基于表示所述各像素的电压相关相位调制特性和所述多个像素的电压相关相位调制特性的平均值之间的差的值，从所述多个像素中选择所述基准像素。

13.如权利要求9所述的相位调制装置，其中，所述空间光调制器是包括玻璃基板和硅基板的硅基液晶(LCoS)型空间光调制器；以及

基于表示所述硅基液晶型空间光调制器的所述硅基板的变形的值，所述参考数据映射将所述各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

14.如权利要求13所述的相位调制装置，其中，基于由所述硅基板的变形而导致的电压无关变形，所述参考数据映射将所述各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

15.如权利要求13所述的相位调制装置，其中，基于所述硅基液晶型空间光调制器的所述玻璃基板的倾斜和所述硅基板的变形，所述参考数据映射将所述各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

16.一种用于设置相位调制装置的方法，所述相位调制装置包括：空间光调制器，其包括彼此相邻地按二维排列的多个像素，各像素能够以操作电压范围内的电压值进行驱动并且能够响应于驱动电压的施加而对输入光进行相位调制；输入值设置单元，其设置各像素的输入值；转换单元，其通过参考对应的参考数据集把针对各像素输入的输入值转换成控制值；和驱动单元，其将控制值转换成电压值，所述驱动单元利用与所述电压值相对应的驱动电压来驱动各像素，所述方法包括以下步骤：

基于所述多个像素中的至少一个像素的电压相关相位调制特性来设置所述操作电压范围内的工作电压范围；以及

设置所述驱动单元以将所述控制值转换成所述工作电压范围内的电压值；

产生多个参考数据集，该产生步骤包括：

针对至少一个像素，测量表示所述电压相关相位调制特性的相位调制量；

基于所述电压相关相位调制特性产生多个参考数据集，使每个参考数据集与至少一个像素相对应并且使每个参考数据集将从其取得输入值的多个第一值和从其取得控制值的多个第二值相互关联，以确保所述多个第一值和由对应的至少一个像素获得的相位调制量之间的关系为规定的线性关系；以及

将所述转换单元设置为针对各像素通过参考对应的参考数据集将所述控制值转换成所述电压值。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述产生步骤产生查找表形式的各参考数据集，所述查找表存储所述多个第一值与所述多个第二值之间的一一对应关系。

18.如权利要求16所述的方法，其中，所述产生步骤产生与块单位相对应地设置的所述多个参考数据集，每个块包括至少一个像素。

19.如权利要求18所述的方法，其中，每个块包括彼此相邻地排列的至少一个像素。

20.如权利要求16所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

产生电压无关变形校准图案，该产生所述校准图案的步骤包括：

参考已经产生的参考数据集将控制值转换成电压值；

在由为对应电压值的驱动电压来驱动各像素的同时测量表示电压无关相位调制特性的相位调制量；以及

基于所述电压无关相位调制特性，产生所述电压无关变形校准图案。

21.如权利要求20所述的方法，其中，所述输入值设置单元通过针对各像素将表示期望相位量的期望值和表示电压无关变形校准量的校正值相加在一起来确定其和，并且将所述和设置为各像素的所述输入值。

22.如权利要求20所述的方法，其中，所述输入值设置单元将表示期望相位图案的期望值设置为各像素的所述输入值，

所述方法还包括：将所述参考数据集中的所述第一值移动一校正值，该校正值表示所述至少一个像素的电压无关变形校准量。

23.如权利要求16所述的方法，其中，所述产生步骤还包括：

确定是否应重新产生所述参考数据集；

如果该确定步骤确定应重新产生所述参考数据集，则重新产生所述参考数据集，该重新产生步骤包括：

参考已经产生的参考数据集将控制值转换成电压值；

将所述多个控制值转换成所述电压值；

在由为对应电压值的驱动电压来驱动至少一个对应像素的同时，测量表示所述电压相关相位调制特性的相位调制量；以及

基于通过该重新产生步骤中的该测量步骤而获得的所述相位调制量，重新产生参考数据集。

24.如权利要求20所述的方法，该方法还包括：

确定是否应重新产生所述电压无关变形校准图案；以及

如果该确定步骤确定应重新产生所述电压无关变形校准图案，则重新产生所述电压无关变形校准图案，该重新产生步骤包括：

求各像素的已经产生的校正值和相位指示值之和；

参考对应的参考数据集，将该和转换成控制值；

将所述控制值转换成所述电压值；

在由为所述电压值的驱动电压来驱动对应块中的所述至少一个像素的同时，测量所述电压无关变形；以及

基于通过该重新产生步骤中的该测量步骤而获得的所述电压无关变形，重新产生电压无关变形校准图案。

25.如权利要求16所述的方法，其中，所述相位调制装置包括识别单元，所述方法还包括以下步骤：

产生参考数据映射，该产生所述参考数据映射的步骤包括：

针对至少一个像素，测量表示所述电压相关相位调制特性的相位调制量；以及

基于测得的所述像素的相位调制特性，将所述像素划分到多个组；

产生所述参考数据映射以将各像素和多个组之一相互关联，其中所述多个参考数据集与所述多个组具有一一对应关系，

将识别单元设置成利用所述参考数据映射来识别一个参考数据集，该参考数据集对应于与各像素相关联的一个组。

26.如权利要求25所述的方法，其中，所述产生所述参考数据映射的步骤产生如下的参考数据映射，该参考数据映射将各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

27.如权利要求25所述的方法，其中，所述产生所述参考数据映射的步骤包括：

选择基准像素；以及

获得表示所述各像素的电压相关相位调制特性和所述基准像素的电压相关相位调制特性之间的差的第一值，

其中，所述产生参考数据映射的步骤基于所述第一值产生如下的参考数据映射，该参考数据映射将各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

28.如权利要求27所述的方法，其中，所述选择步骤包括：获得表示所述各像素的电压相关相位调制特性和所述多个像素的电压相关相位调制特性的平均值之间的差的第二值，

其中，所述选择步骤基于所述第二值从所述多个像素中选择所述基准像素。

29.如权利要求25所述的方法，其中，所述空间光调制器是包括玻璃基板和硅基板的硅基液晶(LCoS)型空间光调制器，

所述产生所述参考数据映射的步骤包括：获得表示所述硅基液晶型空间光调制器的硅基板的变形的值，

其中，所述产生所述参考数据映射的步骤基于所述值产生如下的参考数据映射，该参考数据映射将所述各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

30.如权利要求29所述的方法，其中，所述产生所述参考数据映射的步骤包括：获得由所述硅基板的变形而导致的电压无关变形，

其中，所述产生所述参考数据映射的步骤基于电压无关变形产生如下的参考数据映射，该参考数据映射将所述各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

31.如权利要求29所述的方法，其中，所述产生所述参考数据映射的步骤基于所述硅基液晶型空间光调制器的所述玻璃基板的倾斜和所述硅基板的变形来产生如下的参考数据映射，该参考数据映射将所述各像素的位置数据与一个参考数据集相互关联，该参考数据集对应于与所述各像素相关联的一个组。

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