CN104781718A - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

光照射装置(1A)是用于照射照射对象物(B)的装置，具备：光源(10)，输出读出光(L1)；空间光调制器(20)，调制读出光(L1)的相位并射出调制光(L2)；两侧远心光学系统(30A)，具有与空间光调制器(20)的相位调制面(20a)相光学性地耦合的透镜(31)以及被光学性地耦合于透镜(31)与照射对象物(B)之间的透镜(32)并且光学性地耦合相位调制面(20a)和照射对象物(B)。相位调制面(20a)与透镜(31)的光学距离实质上与透镜(31)的焦点距离相等。空间光调制器(20)将菲涅耳型开诺全息照片显示于相位调制面(20a)。由此，实现了能够容易地使光轴方向上的调制光的照射位置发生变化的光照射装置。

Description

光照射装置

技术领域

本发明涉及一种光照射装置。

背景技术

在非专利文献1中记载有用于高速地并列加工细微结构的使用了包括多重化的菲涅尔透镜的全息摄影术(holography)的飞秒激光加工方法。图12是表示记载于该文献中的装置的一部分的结构的图。如图12所示，该装置具备调制读出光的相位的空间光调制器102、对被相位调制了的调制光La进行聚光的远心光学系统(telecentric opticalsystem)104。远心光学系统104具有2个透镜106以及108，从空间光调制器102输出的调制光La在空间光调制器102与初段的透镜106之间暂且被聚光而形成聚光点P1。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Satoshi Hasegawa,Yoshio Hayasaki,and NobuoNishida,“Holographicfemtosecond Laser processing with multiplexedphase Fresnel lenses”,Optics Letters,Vol.31,No.11,June 1,2006

发明内容

发明所要解决的技术问题

在非专利文献1所记载的装置中，以获得在聚光点P1上具有所希望的强度分布的调制光La的方式使多重化的菲涅尔透镜图案显示于空间光调制器102。然后，经由远心光学系统104将聚光点P1上的调制光La的强度分布复制于靶面F1。但是，对于这样的方式来说存在以下所述问题。即，因为在聚光点P1上暂且使调制光La聚光，所以从透镜108输出的调制光La的聚光点P2的光轴方向上的可变范围为透镜108的焦点深度程度而极小。因此，为了使光轴方向上的调制光La的照射位置可变，有必要在光轴方向上使远心光学系统104或照射对象物移动，从而装置的结构变得复杂。

本发明是有鉴于这样的技术问题而悉心研究的结果，其目的在于，提供一种能够容易地使光轴方向上的调制光的照射位置进行变化的光照射装置。

解决问题的技术手段

为了解决以上所述的技术问题，本发明的光照射装置，其特征在于，是一种用于将光照射于照射对象物的光照射装置，具备：光源，输出读出光；空间光调制器，具有包含二维排列的多个区域的相位调制面并且通过在多个区域的每个区域调制读出光的相位从而射出调制光；两侧远心光学系统，具有与空间光调制器的相位调制面相光学性地耦合的第1透镜以及被光学性地耦合于第1透镜与照射对象物之间的第2透镜并且将相位调制面和照射对象物光学性地耦合；相位调制面与第1透镜的光学距离实质上与第1透镜的焦点距离相等，空间光调制器将菲涅耳型开诺全息照片(Fresnel type kinoform)显示于相位调制面。

发明的效果

根据本发明的光照射装置，能够容易地使光轴方向上的调制光的照射位置进行变化。

附图说明

图1是表示一个实施方式所涉及的光照射装置的结构的图。

图2是概略地表示作为空间光调制器的一个例子的LCOS型的空间光调制器的截面图。

图3(a)是表示由一个实施方式的计算方法计算出的菲涅耳型开诺全息照片的例子的图像，图3(b)是表示根据该开诺全息照片而被照射于照射对象物的调制光的形状的图。

图4(a)是表示由一个实施方式的计算方法计算出的菲涅耳型开诺全息照片的例子的图像，图4(b)是表示根据该开诺全息照片而被照射于照射对象物的调制光的形状的图。

图5(a)是表示由一个实施方式的计算方法计算出的菲涅耳型开诺全息照片的例子的图像，图5(b)是表示根据该开诺全息照片而被照射于照射对象物的调制光的形状的图。

图6是概念性表示相对于照射对象物立体性地照射调制光的情况的图。

图7是表示从相位调制面射出的调制光被光学系统聚光的情况的图。

图8是表示作为第1变形例的光照射装置的结构的图。

图9是表示作为第2变形例的光照射装置的结构的图。

图10是表示作为第3变形例的光照射装置的结构的图。

图11是表示作为第4变形例的光照射装置的结构的图。

图12是表示非专利文献1所记载的装置的一部分的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的光照射装置的实施方式进行详细的说明。还有，在附图的说明中将相同的符号标注于相同的要素，省略重复的说明。

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的光照射装置1A的结构的图。本实施方式的光照射装置1A是一种用于在光学显微镜中照射观察对象物B(以下称之为照射对象物)的照明装置。如图1所示，本实施方式的光照射装置1A具备读出光源10、前段光学系统12、空间光调制器(Spatial Light Modulator；SLM)20、两侧远心光学系统30A(以下单单称之为光学系统30A)、控制部40、以及支撑照射对象物B的平台50。

读出光源10输出规定波长的读出光L1。读出光L1优选单色并且具有一定程度的相干性(coherency)，例如为激光。另外，作为读出光L1，也可以是来自LED的光等的相干性低的光，但是，在多个波长成分包含于读出光L1的情况下，会有由颜色修正透镜等进行的修正变得必要的情况。

前段光学系统12与读出光源10相光学性地耦合，将从读出光源10输出的读出光L1引导到空间光调制器20。前段光学系统12可以包含例如光束扩展器(beam expander)或空间滤波器等的光学系统。另外，前段光学系统12可以包含例如分束器(beam splitter)、波长板、偏光片以及透镜等的各种各样的光学部件。

空间光调制器20具有包含二维排列的多个区域的相位调制面20a并且通过在该多个区域的每个区域调制读出光L1的相位从而生成调制光L2。对应于从控制部40提供的控制信号，菲涅耳型开诺全息照片被显示于相位调制面20a。还有，所谓开诺全息照片(kinoform)，是指相位的空间信息。空间光调制器20将调制光L2提供给光学系统30A。还有，关于菲涅耳型开诺全息照片的计算方法，在后面进行叙述。

光学系统30A具有前段透镜31(第1透镜)以及后段透镜32(第2透镜)。前段透镜31是凸透镜，并且与空间光调制器20的相位调制面20a光学性地耦合。另外，后段透镜32是所谓的物镜，并且被配置于前段透镜31与照射对象物B之间，一方的面与前段透镜31相光学性地耦合，另一方的面与照射对象物B相光学性地耦合。还有，后段透镜32也可以是凸透镜。光学系统30A通过具有这样的结构从而将相位调制面20a和照射对象物B光学性地耦合。

图2是概略地表示作为本实施方式的空间光调制器20的一个例子的LCOS型的空间光调制器的截面图，并且表示沿着读出光L1的光轴的截面。该空间光调制器20具备透明基板21、硅基板22、多个像素电极23、液晶层24、透明电极25、取向膜26a及26b、电介质镜27、以及隔板(spacer)28。

透明基板21由透过读出光L1的材料所构成，并且沿着硅基板22的主面配置。多个像素电极23在硅基板22的主面上被排列成二维格子状并且构成空间光调制器20的各个像素。透明电极25被配置于与多个像素电极23相对的透明基板21的面上。液晶层24被配置于多个像素电极23与透明电极25之间。取向膜26a被配置于液晶层24与透明电极25之间，取向膜26b被配置于液晶层24与多个像素电极23之间。电介质镜27被配置于取向膜26b与多个像素电极23之间。电介质镜27反射从透明基板21入射并透过了液晶层24的读出光L1，并再次从透明基板21射出。

另外，空间光调制器20进一步具备控制被施加于多个像素电极23与透明电极25之间的电压的像素电极电路(有源矩阵(active matrix)驱动电路)29。如果从像素电极电路29将电压施加于任意的像素电极23的话，则该像素电极23上的液晶层24的折射率对应于在该像素电极23与透明电极25之间产生的电场的大小而发生变化。因此，透过液晶层24的该部分的读出光L1的光路长度发生变化，进而读出光L1的相位发生变化。于是，通过将各种各样大小的电压施加于多个像素电极23，从而能够电写入相位调制量的空间性的分布，并且根据需要能够显示各种各样的开诺全息照片(kinoform)。

还有，空间光调制器20并不限于图2所表示那样的电寻址型的液晶元件，例如也可以是光寻址型的液晶元件或可变镜型的光调制器。另外，在图2中表示反射型的空间光调制器20，但是，本实施方式的空间光调制器20也可以是透过型。

以下，作为显示于空间光调制器20的菲涅耳型开诺全息照片的计算方法的例子，对由反向传播进行的计算方法进行说明。

在本实施方式中，被空间光调制器20调制的调制光L2的再生图像面以与照射对象物B相重叠的方式被设定。如果假定该再生图像面上的调制光L2的图案(靶图案)由M个(其中，M为2以上的整数)点光源构成的话，则相位调制面20a上的全息图面能够作为来自各个点光源的波前传播函数的总和来进行处理。

于是，如果将再生图像面上的各个点光源的坐标设为(x_m,y_m)(其中，m＝0,1,……,M-1)的话，则全息图面的各个像素的坐标(x_a,y_b)(其中，a,b＝0,1,……,N-1，N为x方向以及y方向上的像素数)上的各个点光源的波前传播函数u_m(x_a,y_b)如以下所述数式(1)那样进行表示。

[数1]

$u_m(x_a,y_b)=\frac{1}{r_m}\exp [-i\{k\sqrt{{(x_a-x_m)}^2+{(y_b-y_m)}^2+z^2}+(x_a,y_b)\left\}\right]\≡A_m\·\exp (-i{\mathrm{\θ}}_m)...\left(1\right)$

其中，i为虚数单位，k为波数(＝2π/λ，λ为调制光L2的波长)，z为再生图像面与全息图面的距离，A_m为复振幅成分(即光的强度)，θ_m为相位成分，δ为各个像素上的初始相位。

另外，r_m是由以下所述数式(2)进行定义的数值，并且表示从再生图像面内的各个点光源到全息图面的各个像素的距离。

[数2]

$r_m=\sqrt{{(x_a-x_m)}^2+{(y_b-y_m)}^2+z^2}...\left(2\right)$

在本方法中，由以下所述数式(3)求得关于M个点光源的波前传播函数u_m的总和u_total(x_a,y_b)。

[数3]

$u_{\mathrm{total}}(x_a,y_b)=\underset{m}{\overset{M-1}{\mathrm{\Σ}}}{A}_m\·\exp (-i{\mathrm{\θ}}_m)...\left(3\right)$

于是，通过从该总和u_total(x_a,y_b)提取出相位成分从而制作由计算机合成全息图(Computer Generated Hologram：CGH)构成的开诺全息照片(kinoform)。

还有，在此提取相位成分的原因在于因为空间光调制器20是相位调制型的空间光调制器所以无视包含于波前传播函数u_m中的振幅信息。另外，在该计算时，有必要以相位折叠的折回线不超过奈奎斯特频率的方式，即，以与邻接的像素的相位差在波前传播函数u_m的相位项exp(-iθ_m)中不超过π(rad)的方式，限制波前传播函数u_m的函数区域。

图3～图5中，(a)是表示由以上所述计算方法计算出的菲涅耳型开诺全息照片的图像，(b)是表示根据该开诺全息照片而被照射于照射对象物B的调制光L2的形状(垂直于光轴的截面形状)的图。图3表示照射对象物B上的调制光的形状为矩形状的情况。图4表示照射对象物B上的调制光的形状为圆形状的情况。图5表示照射对象物B上的调制光的形状为互相平行的2根直线状的情况。

根据上述的计算方法，能够将被显示于相位调制面20a的菲涅耳型开诺全息照片如上述那样设为将照射对象物B上的调制光L2的形状作为圆形状、矩形状或者直线状的开诺全息照片。还有，照射对象物B上的调制光L2的形状并不限于此，可以是各种各样的形状。

另外，如果使用上述的计算方法的话，则能够相对于照射对象物B立体性地(三维地)照射调制光L2的开诺全息照片也能够进行计算。图6是概念性表示相对于照射对象物B(例如细胞)立体性地照射调制光L2的情况的示意图。图中所表示的实线C表示在照射对象物B的表面上调制光L2被照射的部分。

还有，在上述的计算方法中，通过使再生图像面上的光强度分布的中心部分的光强度小于该光强度分布的周围部分的光强度，从而能够维持充分的数值孔径(NA)并能够调整照射光量。另外，也可以由进行计算性的或者实验性的反馈的迭代法来调整光强度A_m的分布。

另外，在上述的计算方法中，也可以以不超过奈奎斯特频率的程度变更数值孔径(NA)。由此，能够任意地变更被照射于照射对象物B的调制光L2的光强度以及聚光点的大小。

另外，也可以将初始值包含于上述的计算方法中的数式中，但是，也可以在开诺全息照片计算后加上由以下所述的数式(4)计算出的初始相位θ_m’。

[数4]

θ′_m＝θ_m+δ_inital   …(4)

还有，该初始相位θ_m’也可以是用于调整像差修正、光束整形、光束扩展等的初始相位。

另外，在上述的计算方法中，调制光L2的波长(设计波长)如果是包含于空间光调制器20能够进行调制的范围内的波长的话即可，完全不受其他的要件限制。

另外，在上述的计算方法中所使用的读出光L1的强度的值可以是理论值以及实验值的任意一种。但是，垂直于读出光L1的光轴的截面上的强度分布优选接近于均匀。在读出光L1的强度分布不均匀的情况下，有必要根据包含读出光L1的强度分布信息的计算来设计开诺全息照片。此时的读出光L1的强度分布优选为在与相位调制面20a相共轭的面上所取得的强度分布。

还有，被显示于相位调制面20a的开诺全息照片除了由上述的反向传播进行的计算方法之外，还能够由各种各样的方法进行计算。例如，也可以将应用了菲涅耳衍射的计算方法用于一般的迭代法(例如GS法)等来计算开诺全息照片。

接着，对被显示于相位调制面20a的菲涅耳型开诺全息照片以及光学系统30A的结构进行详细的说明。图7(a)～图7(c)是表示从相位调制面20a射出的调制光L2被光学系统30A聚光的情况的图。在本实施方式中，相位调制面20a与前段透镜31的光学距离d1实质上与前段透镜31的焦点距离相等。本实施方式的光学系统30A在这样的点上与图12所表示的结构不同。在图12的结构中，空间光调制器102的相位调制面与透镜106的距离成为被显示于相位调制面的菲涅耳透镜的焦点距离d与透镜106的焦点距离fa之和。

在本实施方式中，被显示于相位调制面20a的菲涅耳型开诺全息照片能够包含朝着前段透镜31使调制光L2缩径(聚光)的开诺全息照片。图7(a)以及图7(b)表示朝着前段透镜31缩径的调制光L2。在图7(a)所表示的方式中，由菲涅耳型开诺全息照片得到的焦点距离长于相位调制面20a与前段透镜31的光学距离d1。另外，在图7(b)所表示的方式中，由菲涅耳型开诺全息照片得到的焦点距离短于相位调制面20a与前段透镜31的光学距离d1。

另外，在本实施方式中，被显示于相位调制面20a的菲涅耳型开诺全息照片也可以包含朝着前段透镜31使激光扩径的开诺全息照片。图7(c)表示朝着前段透镜31扩径的调制光L2。还有，为了比较，在图7(a)～图7(c)中用虚线来表示从相位调制面20a作为平行光射出的调制光L3的轮廓。

如图7(a)～图7(c)所示，光轴方向上的聚光点P0的位置根据从相位调制面20a射出的调制光L2的方式进行变化。即，聚光点P0与后段透镜32的焦平面F的距离Δz由被显示于相位调制面20a的菲涅耳型开诺全息照片来决定。

在对照射对象物B进行照明的时候，在聚光点大且照射区域宽的情况下，也可以省略这样的光学系统30A，但是，在显微镜中的光照射中，有必要缩小聚光点并且高效率地使聚光点聚光于狭窄的区域。但是，仅在相位调制型的空间光调制器20中，会有其相位分辨率以及空间分辨率不充分的情况，在这样的情况下，难以生成充分小的聚光点。因此，优选使用具有高数值孔径(NA)的透镜来构成光学系统30A。

然后，在这样的情况下，优选使用开普勒式(Keplerian type)无焦点(afocal)光学系统(4f光学系统)并且将该光学系统的后段透镜作为物镜。本实施方式的光学系统30A形成开普勒式无焦点系统，前段透镜31与后段透镜32的光学距离d2实质上等于前段透镜31的焦点距离f₁与后段透镜32的焦点距离f₂之和(f₁+f₂)。另外，这样的光学系统30A因为是两侧远心光学系统，所以物镜(后段透镜32)的焦平面处于与空间光调制器20的相位调制面20a相共轭的关系。还有，傅里叶光学系统的零级光成分作为背景噪音而残留，但是，在本实施方式的光学系统30A中，这样的噪音与聚光点相比较小到可以无视的程度。

在此，4f光学系统的缩小倍率M由以下所述数式(5)来求得。

[数5]

M＝f₂/f₁         …(5)

从空间光调制器20到共轭面的距离L因为是

[数6]

L＝2(f₁+f₂)      …(6)，

所以根据这些数式(5)以及(6)，能够决定最适合的前段透镜31以及后段透镜32的组合，并且能够谋求光学系统的最适合化。

另一方面，光轴方向上的聚光点的位置由开诺全息照片设计值以及缩小倍率M来唯一地决定。即，如果将开诺全息照片的设计焦点距离设为z的话，则聚光点位于离开后段透镜32的焦平面Δz(＝z×M)的距离的位置(参照图7(a)～图7(c))。该关系即使在z为负的情况下也同样成立。

还有，即使后段透镜32与相位调制面20a的间隔发生变化，上述的关系也成立，但是，在该间隔发生大变化的情况下，优选包括合成焦点距离的计算来求得Δz。这即使在光学系统30A构成开普勒式无焦点系统的情况下也相同。这样的Δz例如可以如下所述求得。

如果将被显示于相位调制面20a的菲涅耳型开诺全息照片的焦点距离设为f_SLM；将前段透镜31的焦点距离设为f₁；将后段透镜32的焦点距离设为f₂；将相位调制面20a与前段透镜31的距离设为f₁；将前段透镜31与后段透镜32的距离设为f₁+f₂的话，则菲涅耳型开诺全息照片与前段透镜31的合成焦点距离f’由以下所述数式(7)进行计算。

[数7]

$\frac{1}{f^{\′}}=\frac{1}{f_{\mathrm{SLM}}}+\frac{1}{f_1}-\frac{f_1}{f_{\mathrm{SLM}}{f}_1}...\left(7\right)$

与此相同，合成焦点距离f’与后段透镜32的合成焦点距离f由以下所述数式(8)进行计算。

[数8]

$\frac{1}{f}=\frac{1}{f^{\′}}+\frac{1}{f_2}-\frac{f_1+f_2}{f^{\′}{f}_2}...\left(8\right)$

然后，Δz由以下所述数式(9)进行计算。

[数9]

Δz＝f-f₂    …(9)

还有，在本实施方式的光学系统30A中，前段透镜31以及后段透镜32可以分别由单一的透镜构成，另外，也可以分别由多个透镜构成。另外，光学系统30A除了前段透镜31以及后段透镜32之外也可以包含别的透镜。在此情况下，可以将别的透镜的焦点距离包含于上述的合成焦点距离f的计算。另外，光学系统30A除了前段透镜31以及后段透镜32之外，也可以以不产生大的波前像差的程度包含透镜以外的光学部件(例如分束器、波长板、偏光片、扫描器等)。

对以上所说明的由本实施方式的光照射装置1A获得的效果进行说明。

如上所述，在非专利文献1所记载的装置中，如图12所示，因为在聚光点P1上暂且使调制光La聚光，所以从透镜108输出的调制光La的聚光点P2的光轴方向上的可变范围是透镜108的焦点深度程度而极小。因此，为了使光轴方向上的调制光La的照射位置可变，有必要在光轴方向上使远心光学系统104或照射对象物移动，从而装置的结构变得复杂。即，如果将被显示于空间光调制器102的菲涅耳透镜的焦点距离设为d并且将透镜106的焦点距离设为fa的话，则必须以空间光调制器102与透镜106的距离成为d+fa的方式由平台等来使远心光学系统104移动。另外，因为如果将透镜108的焦点距离设为fb的话则有必要将对象物配置于从透镜108隔开了距离fb的位置，所以必须与远心光学系统104同时地也使对象物的位置移动。

相对于这样的问题，在本实施方式的光照射装置1A中，通过仅变更被显示于相位调制面20a的开诺全息照片，从而不使光学系统30A移动，能够使光轴方向上的调制光L2的照射位置(即聚光点的位置，Δz)变化。因此，根据该光照射装置1A，由简单的结构而能够容易地进行光轴方向上的调制光L2的照射位置的变化，并且装置的小型化成为可能。另外，作为被显示于相位调制面20a的开诺全息照片，因为采用菲涅耳型开诺全息照片，所以能够充分地扩大调制光L2的照射位置的可变范围。另外，即使是在读出光L1的光强度分布或波长发生变动的情况下，也不使光学系统30A移动，能够仅通过开诺全息照片的变更而调整调制光L2的照射位置。

另外，即使是在变更被照射于照射对象物B的调制光L2的光轴的情况下，也能够仅通过变更被显示于相位调制面20a的开诺全息照片来不使光学系统30A移动地进行变更。因此，也能够容易地进行这样的光轴的变更。再有，不更换光学系统30A，也能够容易地变更数值孔径(NA)。另外，被照射于照射对象物B的调制光L2的光量的调整也是容易的。

另外，根据该光照射装置1A，即使在为了变更显微镜的放大倍率而更换物镜(后段透镜32)的情况下，也能够仅通过开诺全息照片的变更来维持调制光L2的形状，并且能够不需要光学系统的变更。

另外，根据该光照射装置1A，能够容易地实现由菲涅耳型开诺全息照片难以实现的、具有强度均匀性高的直线等的连续的截面形状的照明光。另外，根据该光照射装置1A，同时被照明的照射对象物B的区域不限于平面的区域，也能够同时地照明立体的区域。

另外，根据该光照射装置1A，作为被显示于相位调制面20a的开诺全息照片，因为采用菲涅耳型开诺全息照片，所以如上所述能够抑制由零级光成分引起的影响。因此，例如在该光照射装置1A被应用于荧光显微镜的情况下，能够将褪色(photobleach)抑制到较小。

另外，在该光照射装置1A中，也可以实验性地测量调制光L2的光强度分布并且将该测量结果反馈到开诺全息照片的设计。由此，能够进行适合于使用者侧的需要并且通用性高的方式下的照明。还有，在测量调制光L2的光强度分布的时候，可以将测量器配置于能够观察与调制光L2的聚光面相同的图像面的位置。

另外，在该光照射装置1A中，也可以通过与读出光源10分开地进一步设置参照用光源以及波前传感器，从而相对于调制光L2进行光学性的补偿。此时，由波前传感器的检测结果计算出的补偿用波前可以作为上述开诺全息照片计算的时候的初始值而被给予。

还有，该光照射装置1A也可以应用到近来所热衷研究的SIM(Structured Illumination Microscopy)。

(第1变形例)

图8是表示作为上述实施方式的第1变形例的光照射装置1B的结构的图。该光照射装置1B取代上述实施方式的光学系统30A而具备光学装置30B。还有，关于除了光学系统30B之外的其他的结构，与上述实施方式相同。

本变形例的光学系统30B具备前段透镜31和后段透镜33。前段透镜31以及后段透镜33构成所谓伽利略式无焦点系统，后段透镜33为凹透镜。即使是具备这样的结构的光照射装置1B，也能够取得与上述的光照射装置1A相同的作用效果。但是，在本变形例中，有必要翻转被显示于相位调制面20a的开诺全息照片的相位分布的正负，另外，因为后段透镜33成为凹透镜，所以不能够使用通常的物镜。还有，在本变形例中，Δz的计算方法与上述实施方式相同。

(第2变形例)

图9是表示作为上述实施方式的第2变形例的光照射装置1C的结构的图。该光照射装置1C除了上述实施方式的光照射装置1A的结构之外还具备观察光学系统40A。该观察光学系统40A相对于支撑照射对象物B的平台50被配置于与照射对象物B相同的一侧。

本变形例的观察光学系统40A具备分束器41、以及图像取得用传感器42。分束器41被光学性地耦合于相位调制面20a与前段透镜31之间。分束器41朝着前段透镜31透过从相位调制面20a射出的调制光L2并且朝着图像取得用传感器42反射经由后段透镜32以及前段透镜31而获得的关于照射对象物B的光像L4。图像取得用传感器42具有与分束器41相光学性地耦合的光检测面，对光像L4进行摄像并生成图像数据。从前段透镜31到图像取得用传感器42的光学距离优选与前段透镜31的焦点距离大致相等或者接近于该焦点距离。还有，称为中继透镜的光学系统、或滤波器等的光学部件也可以被设置于分束器41与图像取得用传感器42之间。

图像取得用传感器42可以是一维传感器、二维影像传感器以及分光器中的任意一种，或者也可以将它们一并使用。在图像取得用传感器42为一维传感器的情况下，也可以将针孔配置于前段透镜31与图像取得用传感器42之间而构成共焦点系统。还有，图像取得用传感器42优选具有改变光检测面的位置的位置调整机构。另外，图像取得用传感器42的光检测面优选位于光像L4的聚光面。

(第3变形例)

图10是表示作为上述实施方式的第3变形例的光照射装置1D的结构的图。该光照射装置1D除了上述实施方式的光照射装置1A的结构之外还具备观察光系统40B。该观察光学系统40B相对于支撑照射对象物B的平台50被配置于与照射对象物B相同的一侧。

本变形例的观察光学系统40B除了第2变形例的观察光学系统40A的结构(分束器41以及图像取得用传感器42)之外还具有成像透镜43。成像透镜43被光学性地耦合于分束器41与图像取得用传感器42的光检测面之间。从成像透镜43到图像取得用传感器42的光学距离优选与成像透镜43的焦点距离大致相等或者接近于该焦点距离。还有，称为中继透镜的光学系统、或滤波器等的光学部件也可以进一步被设置于分束器41与图像取得用传感器42之间。另外，图像取得用传感器42的光检测面优选位于光像L4的聚光面。

(第4变形例)

图11是表示作为上述实施方式的第4变形例的光照射装置1E的结构的图。该光照射装置1E除了上述实施方式的光照射装置1A的结构之外还具备观察光学系统40C。该观察光学系统40C相对于支撑照射对象物B的平台50被配置于与照射对象物B相反侧，观察透过了平台50的光像L4。

观察光学系统40C具备成像透镜44、物镜45、以及图像取得用传感器46。成像透镜44与图像取得用传感器46的光检测面相光学性地耦合。另外，物镜45被配置于成像透镜44与照射对象物B之间，一方的面与成像透镜44相光学性地耦合，另一方的面与照射对象物B相光学性地耦合。观察光学系统40C通过具有这样的结构从而对关于照射对象物B的光像L4进行摄像并生成图像数据。

从成像透镜44到图像取得用传感器46的光学距离优选与成像透镜44的焦点距离大致相等或者接近于该焦点距离。还有，称为中继透镜的光学系统、或滤波器等的光学部件也可以被设置于成像透镜44与图像取得用传感器46之间。

图像取得用传感器46可以是一维传感器、二维影像传感器以及分光器中的任意一种，或者也可以将它们一并使用。在图像取得用传感器46为一维传感器的情况下，也可以将针孔配置于成像透镜44与图像取得用传感器46之间而构成共焦点系统。还有，图像取得用传感器46优选具有改变光检测面的位置的位置调整机构。另外，图像取得用传感器46的光检测面优选位于光像L4的聚光面。

以上，对本发明所涉及的光照射装置的优选的实施方式进行了说明，但是，本发明并不一定限于上述实施方式，作为激光加工装置等的光照明装置，也能够进行使用。另外，只要是在不脱离本发明的宗旨的范围，各种各样的变更是可能的。

在上述实施方式的光照射装置中，是用于将光照射于照射对象物的光照射装置，其构成为具备：光源，输出读出光；空间光调制器，具有包含二维排列的多个区域的相位调制面并且通过在多个区域的每个区域调制读出光的相位从而射出调制光；两侧远心光学系统，具有与空间光调制器的相位调制面相光学性地耦合的第1透镜以及被光学性地耦合于第1透镜与照射对象物之间的第2透镜并且光学性地耦合相位调制面和照射对象物；相位调制面与第1透镜的光学距离实质上与第1透镜的焦点距离相等，空间光调制器将菲涅耳型开诺全息照片(Fresnel type kinoform)显示于相位调制面。

另外，光照射装置也可以作为菲涅耳型开诺全息照片包含朝着第1透镜使调制光缩径的开诺全息照片的结构。

或者，光照射装置也可以作为菲涅耳型开诺全息照片包含朝着第1透镜使调制光扩径的开诺全息照片的结构。

另外，光照射装置也可以作为菲涅耳型开诺全息照片为将照射对象物上的调制光的形状作为圆形状、矩形状或者直线状的开诺全息照片的结构。

产业上的利用可能性

本发明能够作为能够容易地使光轴方向上的调制光的照射位置发生变化的光照射装置来使用。

符号的说明

1A～1E…光照射装置、10…光源、12…前段光学系统、20…空间光调制器、20a…相位调制面、30A,30B…(两侧远心)光学系统、31…前段透镜、32,33…后段透镜、40…控制部、40A～40C…观察光学系统、41…分束器(beam splitter)、42,46…图像取得用传感器、43,44…成像透镜、45…物镜、50…平台、B…照射对象物、F1…靶面、L1…读出光、L2,L3…调制光、L4…光像。

Claims (4)

1.一种光照射装置，其特征在于：

是用于将光照射于照射对象物的光照射装置，

具备：

光源，输出读出光；

空间光调制器，具有包含二维排列的多个区域的相位调制面，通过在所述多个区域的每个区域调制所述读出光的相位从而射出调制光；以及

两侧远心光学系统，具有与所述空间光调制器的所述相位调制面相光学性地耦合的第1透镜以及光学性地耦合于所述第1透镜与所述照射对象物之间的第2透镜，并且将所述相位调制面和所述照射对象物光学性地耦合，

所述相位调制面与所述第1透镜的光学距离实质上与所述第1透镜的焦点距离相等，

所述空间光调制器将菲涅耳型开诺全息照片显示于所述相位调制面。

2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于：

所述菲涅耳型开诺全息照片包含朝着所述第1透镜使所述调制光缩径的开诺全息照片。

3.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于：

所述菲涅耳型开诺全息照片包含朝着所述第1透镜使所述调制光扩径的开诺全息照片。

4.如权利要求1～3中的任意一项所述的光照射装置，其特征在于：

所述菲涅耳型开诺全息照片是将所述照射对象物上的所述调制光的形状作为圆形状、矩形状或者直线状的开诺全息照片。