DE112013003671T5

DE112013003671T5 - Lichtmodulationsverfahren, Lichtmodulationsprogramm, Lichtmodulationsvorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112013003671T5
Application number: DE201311003671
Authority: DE
Inventors: c/o Hamamatsu Photonics K.K. Inoue Takashi; c/o Hamamatsu Photonics K.K. Matsumoto Naoya; c/o Hamamatsu Photonics K.K. Takiguchi Yuu
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-04-30
Also published as: JP2014026083A; CN104471465A; US20150185523A1; TW201408411A; JP6047325B2; TWI605896B; WO2014017289A1

Abstract

Eine Lichtmodulationsvorrichtung 2A umfasst einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator 20, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat und eine Phase eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, eine Modulationsmuster-Einstelleinheit 31, die ein Zielmodulationsmuster zum Modulieren der Phase des Lichtes einstellt, eine Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 32, die einen Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators 20 und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters einstellt, und eine Modulationsmuster-Korrektureinheit 35, die ein korrigiertes Modulationsmuster, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators 20 dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α bestimmt. Dadurch sind ein Lichtmodulationsverfahren, ein Lichtmodulationsprogramm, eine Lichtmodulationsvorrichtung und eine Lichtbestrahlungsvorrichtung angegeben, die in der Lage sind, die Erzeugung von unerwünschtem Licht nullter Ordnung in einem SLM zu unterdrücken.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lichtmodulationsverfahren, ein Lichtmodulationsprogramm, eine Lichtmodulationsvorrichtung und eine Lichtbestrahlungsvorrichtung, die selbige verwendet, die eine Phase von Licht, wie etwa Laserlicht mit einem Modulationsmuster modulieren, das auf einer Vielzahl von Pixeln eines räumlichen Lichtmodulators dargestellt wird.
Stand der Technik
Ein räumlicher Lichtmodulator (SLM: Spatial Light Modulator) ist eine optische Vorrichtung, die für die Steuerung von Licht verwendet wird. Insbesondere dient ein phasenmodulierender räumlicher Lichtmodulator dazu, eine Phase eintreffenden Lichtes zu modulieren und phasenmoduliertes Licht auszugeben, und ist in der Lage, eine Amplitude nicht zu modulieren und lediglich eine Phase des eingegebenen Lichtes zu ändern, um das Licht auszugeben (siehe beispielsweise das Patentdokument 1 und die Nicht-Patentdokumente 1 bis 5).
Als eines der Merkmale dieses phasenmodulierenden SLM ist enthalten, dass es möglich ist, dessen Wellenfront durch Modulieren einer Phase des Lichtes zu formen, um so Mehrpunkt-Lichtbündelungspunkte zu erzeugen, die unterschiedliche räumliche Positionen von einer einzigen Lichtquelle in einem vorübergehend gleichen Zeitraum haben. Mit Hilfe einer gleichzeitigen Mehrpunktbestrahlung von Licht mit einem Mehrpunktmuster, das von einem phasenmodulierenden SLM erzeugt wird, ist es möglich, beispielsweise eine gleichzeitige Verarbeitung an einer Vielzahl von Positionen bei der Laserverarbeitung oder eine gleichzeitige Beobachtung einer Vielzahl von Positionen bei der Verwendung eines Laserabtastmikroskopes und dergleichen ohne einen Verlust der Lichtmenge auszuführen.
Als Beispiel der Verwendung eines phasenmodulierenden SLM wird ein Fall betrachtet, bei dem ein Mehrpunkt-Bestrahlungsmuster mit 10 Punkten erzeugt wird, indem eine Phasenmodulation auf Laserlicht angewendet wird, das von einer einzigen Laserlichtquelle durch den SLM bereitgestellt wird, um eine gleichzeitige Mehrpunktverarbeitung eines Verarbeitungsobjektes mit Hilfe dieses Bestrahlungsmusters auszuführen. In diesem Fall besteht im Gegensatz zu der herkömmlichen Laserbearbeitung, die lediglich einen Lichtbündelungspunkt durch eine Laserlichtquelle verwendet, ein Vorteil darin, dass eine Verarbeitungsgeschwindigkeit für ein Objekt zum das Zehnfache durch Verwendung des phasenmodulierenden SLM zunimmt.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift No. 2010-075997

Nicht-Patentliteratur

Nicht-Patentdokument 1: R. W. Gerchberg et al., ”A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures”, Optik Vol. 35 (1972) pp. 237–246
Nicht-Patentdokument 2: D. Prongue et al., ”Optimized knoform structures for highly efficient fan-out elements”, Appl. Opt. Vol. 31 No. 26 (1992) pp. 5706–5711
Nicht-Patentdokument 3: O. Ripoll et al., ”Review of iterative Fourier-Transform algorithms for beam shaping applications”, Opt. Eng. Vol. 43 No 11 (2004) pp. 2549–2556
Nicht-Patentdokument 4: J. Bengtsson, ”Kinoform design with an optimal-rotation-angle method”, Appl. Opt. Vol. 33 No. 29 (1994) pp. 6879–6884
Nicht-Patentdokument 5: D. Palima et al., ”Holographic projection of arbitrary light patterns with a suppressed zero-order beam”, Appl. Opt. Vol. 46 No. 20 (2007) pp. 4197–4201

Übersicht über die Erfindung
Technisches Problem
Bei einem phasenmodulierenden SLM bestehen Vorteile darin, dass es möglich ist, eine Beschleunigung der Laserverarbeitung und dergleichen durch parallele Verarbeitung mit Hilfe gleichzeitiger Mehrpunktbestrahlung, wie sie oben beschrieben wurde, und dergleichen zu erreichen. Andererseits kann bei der Laserbestrahlung, die mit Hilfe eines SLM auf diese Weise ausgeführt wird, zusätzlich zu einem gewünschten Bestrahlungsmuster infolge eines phasenmodulierten Laserlichtes, das von dem SLM ausgegeben wird, eine unerwartete Laserlichtbestrahlung, die von dem SLM erzeugt wird, in einigen Fällen zu einem Problem werden.
Hier wird unerwünschtes Licht der nullten Ordnung im wesentlichen durch eine Lichtkomponente erzeugt, die in dem SLM nicht moduliert wird. Eine derartige Lichtkomponente wird als unerwartetes Licht an einer Brennpunktposition gebündelt, an der eine Ebenenwelle durch eine Linse beispielsweise in dem Fall gebündelt wird, in dem die Linse in der nachfolgenden Stufe des SLM angeordnet ist. Wird ein derartiges unerwünschtes Licht der nullten Ordnung erzeugt, werden für den Fall, dass Laserlicht verwendet wird, das von einem phasenmodulierenden SLM moduliert wird, die Probleme, wie etwa die Verursachung einer unerwarteten Verarbeitung auf ein anderes Objekt als ein geplanter Verarbeitungspunkt bei der Laserverarbeitung oder eine Änderung und Beeinträchtigung der Beobachtungsbedingungen für ein Objekt infolge des Einflusses des unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung in einem Laserabtastmikroskop und dergleichen bewirkt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wobei ein Ziel derselben darin besteht, ein Lichtmodulationsverfahren, ein Lichtmodulationsprogramm, eine Lichtmodulationsvorrichtung und eine Lichtbestrahlungsvorrichtung anzugeben, die in der Lage sind, die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung durch einen SLM zu unterdrücken.
Lösung des Problems
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, verwendet ein Lichtmodulationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung (1) einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase des eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und phasenmoduliertes Licht ausgibt, wobei das Lichtmodulationsverfahren umfasst: (2) einen Modulationsmuster-Einstellschritt des Einstellens eines Zielmodulationsmusters für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator, (3) einen Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt des Einstellens eines Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster, (4) einen Modulationsmuster-Korrekturschritt des Bestimmens eines korrigierten Modulationsmusters, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α und (5) einen Modulationsmuster-Darstellungsschritt des Darstellens des korrigierten Modulationsmusters auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators.
Ein Lichtmodulationsprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung (1) verwendet einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase des eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt ist, und phasenmoduliertes Licht ausgibt, wobei das Lichtmodulationsprogramm einen Computer dazu veranlasst, auszuführen: (2) eine Modulationsmuster-Einstellverarbeitung des Einstellens eines Zielmodulationsmusters für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator, (3) eine Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung des Einstellens eines Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster, (4) eine Modulationsmuster-Korrekturverarbeitung des Bestimmens eines korrigierten Modulationsmusters, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α und (5) eine Modulationsmuster-Darstellungsverarbeitung des Darstellens des korrigierten Modulationsmusters auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators.
Eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst (a) einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase des eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und phasenmoduliertes Licht ausgibt, (b) eine Modulationsmuster-Einstelleinrichtung, die ein Zielmodulationsmuster für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator einstellt, (c) eine Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung, die einen Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster einstellt, und (d) eine Modulationsmuster-Korrektureinrichtung, die ein korrigiertes Modulationsmuster, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α einstellt.
Bei dem Lichtmodulationsverfahren, dem Lichtmodulationsprogramm und der Lichtmodulationsvorrichtung, die oben beschrieben sind, wird im Hinblick auf die Phasenmodulationsmuster, die auf dem räumlichen Lichtmodulator dargestellt werden sollen, ein Zielmodulationsmuster derart eingestellt, dass es einem gewünschten Bestrahlungsmuster oder dergleichen von Licht, wie etwa Laserlicht, entspricht. In Bezug auf die Phasenmodulation des Lichtes, die tatsächlich in dem räumlichen Lichtmodulator mit diesem Zielmodulationsmuster ausgeführt wird, werden die zweidimensionalen Pixelstruktureigenschaften der Vielzahl von Pixeln in dem räumlichen Lichtmodulator und die Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters fokussiert und ein Korrekturkoeffizient α von 1 oder mehr (α ≥ 1) gemäß diesen Pixelstruktureigenschaften und Mustereigenschaften eingestellt. Gemäß einer derartigen Konfiguration wird ein korrigiertes Modulationsmuster, das durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α erzeugt wird, auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt, wodurch es möglich ist, die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung bei der Phasenmodulation von Licht in dem räumlichen Lichtmodulator zu unterdrücken.
Eine Lichtbestrahlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Lichtquelle, die Licht bereitstellt, das als Modulationsobjekt dient, und eine Lichtmodulationsvorrichtung, die die oben beschriebene Konfiguration hat und einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator umfasst, der eine Phase des Lichtes moduliert, das von der Lichtquelle bereitgestellt wird, und das phasenmodulierte Licht ausgibt. Für den Fall, bei dem das Licht, das als Modulationsobjekt dient, Laserlicht ist, umfasst eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung zudem eine Laserlichtquelle, die Laserlicht bereitstellt, und eine Lichtmodulationsvorrichtung, die die oben beschriebene Konfiguration hat und einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator umfasst, der eine Phase des Laserlichtes moduliert, das von der Laserlichtquelle bereitgestellt wird, und das phasenmodulierte Laserlicht ausgibt.
Gemäß einer derartigen Konfiguration wird bei der Lichtmodulationsvorrichtung, die den phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator umfasst, ein Modulationsmuster, das durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α korrigiert wird, auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt, wodurch es möglich ist, die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung bei der Phasenmodulation von Licht zu unterdrücken, und es möglicht ist, in geeigneter Weise Vorgänge, wie etwa das Abstrahlen von Licht auf ein Objekt mit einem gewünschten Abstrahlmuster sowie das Verarbeiten und die Beobachtung, etc. des Objektes durch Bestrahlung auszuführen. Eine derartige Lichtbestrahlungsvorrichtung ist beispielsweise als eine Laserverarbeitungsvorrichtung, ein Lasermikroskop, eine Laserhandhabungsvorrichtung oder als eine Aberrationskorrekturvorrichtung für ein Laserabtast-Ophthalmoskop oder dergleichen verfügbar.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß dem Lichtmodulationsverfahren, dem Lichtmodulationsprogramm, der Lichtmodulationsvorrichtung und der Lichtbestrahlungsvorrichtung, die selbige der vorliegenden Erfindung verwendet, wird ein Zielmodulationsmuster in Bezug auf ein Modulationsmuster eingestellt, das auf dem räumlichen Lichtmodulator angezeigt werden soll, wird ein Korrekturkoeffizient α von 1 oder mehr gemäß den Pixelstruktureigenschaften der Vielzahl von Pixeln in dem räumlichen Lichtmodulator und den Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt und ein Modulationsmuster, das durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α korrigiert wird, auf dem räumlichen Lichtmodulator dargestellt, wodurch es möglich ist, die Erzeugung eines unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung bei der Phasenmodulation von Licht in dem räumlichen Lichtmodulator zu verhindern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Ausführungsform einer Laserlichtbestrahlungsvorrichtung zeigt, die eine Lichtbestrahlungsvorrichtung ist, die eine Lichtmodulationsvorrichtung umfasst.
2 enthält Diagramme, die ein Beispiel einer Konfiguration eines phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulators zeigen.
3 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel einer Konfiguration der Lichtmodulationsvorrichtung zeigt.
4 umfasst Diagramme, die die Erzeugung unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung in einem rekonstruierten Muster von phasenmoduliertem Laserlicht durch den räumlichen Lichtmodulator zeigen.
5 beinhaltet Diagramme, die den Einfluss eines Pixelzwischenraumes bei der Phasenmodulation von Laserlicht durch den räumlichen Lichtmodulator zeigen.
6 ist eine Kurve, die Änderungen der Beugungswirkung von Licht der nullten Ordnung gemäß einem Korrekturkoeffizienten α zeigt.
7 ist ein Diagramm, das ein rechteckiges rekonstruiertes Mehrpunktmuster mit 2×2 Punkten darstellt.
8 ist ein Diagramm, das ein rechteckiges rekonstruiertes Mehrpunktmuster mit 16×16 Punkten zeigt.
9 ist ein Diagramm, das ein rechteckiges rekonstruiertes Mehrpunktmuster mit 32×32 Punkten zeigt.
10 ist eine Kurve, die Änderungen der Beugungswirkung von Licht der nullten Ordnung gemäß einem Korrekturkoeffizienten α zeigt.
11 ist ein Diagramm, das ein rechteckiges rekonstruiertes Mehrpunktmuster mit 20×20 Punkten zeigt.
12 ist ein Diagramm, das ein rechteckiges rekonstruiertes Mehrpunktmuster mit 10×10 Punkten zeigt.
13 ist ein Diagramm, das ein rechteckiges rekonstruiertes Mehrpunktmuster mit 2×2 Punkten zeigt.
14 ist eine Kurve, die Änderungen der Beugungswirkung von Licht der nullten Ordnung gemäß einem Korrekturkoeffizienten α zeigt.
15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines optischen Bewertungssystems zeigt, das für die Ableitung eines Korrekturkoeffizienten verwendet wird.
16 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Einstellen eines Korrekturkoeffizienten α zeigt.
17 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Einstellen eines Korrekturkoeffizienten α zeigt.
18 ist ein Flussdiagramm, das ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Einstellen eines Korrekturkoeffizienten α zeigt.
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Suchtabelle zeigt, die die Entsprechungsbeziehung zwischen Zielmodulationsmustern und Korrekturkoeffizienten α zeigt.
20 ist ein Diagramm, das ein Rekonstruktionsergebnis eines rechteckigen Mehrpunktmusters mit 8×8 Punkten zeigt.
21 ist ein Diagramm, das ein Rekonstruktionsergebnis eines rechteckigen Mehrpunktmusters mit 8×8 Punkten zeigt.
22 enthält Kurven, die die Intensitätsprofile von Licht der nullten Ordnung bei den Rekonstruktionsergebnissen zeigt, die in 20, 21 dargestellt sind.
23 umfasst Diagramme, die Rekonstruktionsergebnisse eines zylindrischen Linsenmusters darstellen.
24 ist eine Kurve, die die Intensitätsprofile von Licht der nullten Ordnung bei den Rekonstruktionsergebnissen aus 23 zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Im folgenden werden Ausführungsformen eines Lichtmodulationsverfahrens, eines Lichtmodulationsprogramms, einer Lichtmodulationsvorrichtung und einer Lichtbestrahlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Darüber hinaus sind in der Beschreibung der Zeichnungen gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei auf überlappende Beschreibungen derselben verzichtet wird. Daneben stimmen die Abmessungsverhältnisse in den Zeichnungen nicht unbedingt mit jenen in der Beschreibung überein.
Zunächst werden die Basiskonfigurationen einer Lichtmodulationsvorrichtung und einer Lichtbestrahlungsvorrichtung, die die Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, zusammen mit ihren Konfigurationsbeispielen beschrieben. Hier erfolgen die Beschreibungen im folgenden unter der Annahme, dass vorwiegend Laserlicht als Licht angenommen wird, das als Modulationsobjekt durch den räumlichen Lichtmodulator verwendet wird. Das Licht, das als Modulationsobjekt dient, ist nicht auf Laserlicht beschränkt. 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Ausführungsform einer Laserlichtbestrahlungsvorrichtung zeigt, die eine Lichtbestrahlungsvorrichtung ist, die eine Lichtmodulationsvorrichtung umfasst. Eine Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die eine Lichtbündelungsbestrahlung von Laserlicht auf ein Bestrahlungsobjekt 50 mit einem gewünschten Bestrahlungsmuster ausführt, und umfasst eine Laserlichtquelle 10, eine Lichtmodulationsvorrichtung 2A und eine bewegliche Halterung 58.
Bei der Konfiguration, die in 1 gezeigt ist, befindet sich das Bestrahlungsobjekt 50 auf der beweglichen Halterung 58, die dazu eingerichtet ist, sich in einer X-Richtung und einer Y-Richtung (horizontale Richtungen) und einer Z-Richtung (vertikale Richtung) zu bewegen. Weiterhin ist bei der Bestrahlungsvorrichtung 1A beispielsweise ein Einpunkt- oder Mehrpunkt-Lichtbündelungspunkt zum Ausführen einer Verarbeitung, Beobachtung, etc. des Objektes 50 auf dessen Oberfläche oder innerhalb des Bestrahlungsobjektes 50 eingerichtet, wobei die Lichtbündelungsbestrahlung des Laserlichtes auf den Lichtbündelungspunkt ausgeführt wird.
Die Laserlichtquelle 10 ist eine Laserbereitstellungseinrichtung um Laserlicht, wie etwa gepulstes Laserlicht zum Bestrahlen des Objektes 50 auf der Halterung 58 bereitzustellen. Das Laserlicht, das von der Laserlichtquelle 10 ausgegeben wird, wird von einem Strahlaufweiter 11 aufgeweitet und anschließend in die Lichtmodulationsvorrichtung 2A, die einen räumlichen Lichtmodulator (SLM) 20 umfasst, über Reflexionsspiegel 12 und 13 eingegeben.
Die Lichtmodulationsvorrichtung 2A gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den räumlichen Lichtmodulator 20, eine Lichtmodulator-Antriebsvorrichtung 28 und eine Lichtmodulations-Steuervorrichtung 30. Der SLM 20 ist ein phasenmodulierender räumlicher Lichtmodulator, der eine Vielzahl von zweidimensional angeordneten Pixeln hat und eine Phase eingegebenen Laserlichtes für jedes Pixel mit einem zweidimensionalen Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und das phasenmodulierte Laserlicht ausgibt. Bei einer derartigen Konfiguration wird beispielsweise ein Phasenmodulationsmuster, wie etwa ein Hologramm (CGH: Computer Generated Hologram – Computergeneriertes Hologramm), das durch eine numerische Berechnung bestimmt wird, auf dem SLM 20 dargestellt und mit diesem Modulationsmuster die Lichtbündelungsbestrahlung des Laserlichtes auf einen eingestellten Lichtbündelungspunkt gesteuert.
Weiterhin ist der räumliche Lichtmodulator 20 durch die Lichtmodulations-Steuervorrichtung 30 über die Antriebsvorrichtung 28 antriebsgesteuert. Die Steuervorrichtung 30 führt die Erzeugung und die Speicherung eines CGH, das auf dem SLM 20 dargestellt werden soll, die Sendung eines erforderlichen Signals zu der Antriebsvorrichtung 28 und dergleichen aus. Weiterhin konvertiert die Antriebsvorrichtung 28 das Signal des CGH, das von der Steuervorrichtung 30 gesendet wird, in einen Spannungsanweisungswert unter Bezugnahme auf eine LUT (Look Up Tabelle – Suchtabelle) und führt anschließend eine Anweisung aus, um die Spannung auf den SLM 20 anzuwenden. Die LUT, die hier verwendet wird, ist beispielsweise eine Bezugstabelle, die zum Zeitpunkt der Umwandlung eines Eingangssignals von der Steuervorrichtung 30 entsprechend einem Phasenwert in einen Spannungsanweisungswert verwendet wird, um eine nicht lineare Antwort, etc. auf eine Spannung zu korrigieren, die ein Flüssigkristall hat, der für den SLM 20 verwendet wird. Darüber hinaus wird die detaillierte Konfiguration, etc. der Lichtmodulationsvorrichtung 2A, die den SLM 20, die Antriebsvorrichtung 28 und die Steuervorrichtung 30 umfasst, später beschrieben.
Dieser räumliche Lichtmodulator 20 kann vom reflektierenden Typ oder vom durchlässigen Typ sein. 1 zeigt einen reflektierenden Typ des räumlichen Lichtmodulators 20. Als räumlicher Lichtmodulator 20, der eine zweidimensionale Pixelstruktur hat, sollen beispielsweise weiterhin ein SLM eines Typs mit einem Material, das den Brechungsindex ändert (wie etwa ein SLM, der einen Flüssigkristall vom Typ eines LCOS (Liquid Crystal an Silicon – Flüssigkristall auf Silizium) verwendet) und eine LCD (Liquid Crystal Display – Flüssigkristallanzeige) erwähnt sein.
Das Laserlicht, das in ein vorbestimmtes Muster in dem räumlichen Lichtmodulator 20 phasenmoduliert wird und auszugeben ist, breitet sich zu einer Objektivlinse 53 durch ein optisches 4f-System aus, das aus den Linsen 51 und 52 besteht. Anschließend werden ein einzelner Lichtbündelungspunkt oder eine Vielzahl von Lichtbündelungspunkten, die auf der Oberfläche oder innerhalb des Bestrahlungsobjektes 50 eingerichtet sind, mit dem Laserlicht durch diese Objektivlinse 53 bestrahlt.
Darüber hinaus ist die Konfiguration des optischen Systems in der Laserlichtabstrahlvorrichtung 1A insbesondere nicht auf die Konfiguration beschränkt, die in 1 gezeigt ist, wobei unterschiedliche Konfigurationen verwendet werden können. Beispielsweise ist in 1 die Konfiguration derart gestaltet, dass sich das Laserlicht durch den Strahlaufweiter 11 aufweitet, wobei daneben die Konfiguration derart ausgebildet sein kann, dass eine Kombination eines räumlichen Filters und einer Kollimatorlinse verwendet werden kann. Weiterhin kann bei der Lichtmodulationsvorrichtung 2A die Antriebsvorrichtung 28 integral in dem SLM 20 vorgesehen sein. Zudem kann als optisches 4f-System, das aus den Linsen 51 und 52 besteht, im allgemeinen vorzugsweise ein zweiseitiges telezentrisches optisches System verwendet werden, das aus einer Vielzahl von Linsen besteht.
Zudem kann die bewegliche Halterung 58, die das Bestrahlungsobjekt 50 bewegt, beispielsweise derart eingerichtet sein, dass diese Halterung eine feststehende Halterung oder eine bewegliche Halterung ist, die sich in lediglich einer Richtung einer optischen Achse bewegt, wobei ein beweglicher Mechanismus oder ein Galvano-Spiegel und dergleichen auf der Seite des optischen Systems vorgesehen sein können. Weiterhin wird als Laserlichtquelle 10 vorzugsweise eine gepulste Laserlichtquelle, wie etwa eine Nd:YAG-Laserlichtquelle, eine Femtosekunden-Laserlichtquelle, die gepulstes Laserlicht bereitstellt, verwendet.
Es wird nun die Konfiguration des phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulators 20 beschrieben, der bei der Laserbestrahlungsvorrichtung 1A und der Lasermodulationsvorrichtung 2A aus 1 Verwendung findet. 2 umfasst Diagramme, die die Konfiguration eines LCOS-SLM als ein Beispiel einer Konfiguration eines phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulators zeigt. Bei 2 ist (a) in 2 eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch einen Teil der Konfiguration des SLM 20 zeigt, und (b) in 2 eine seitliche Querschnittsansicht, die schematisch den Teil der Konfiguration des SLM 20 in einem Zustand zeigt, in dem die Flüssigkristallmoleküle gedreht sind.
Bei diesem Konfigurationsbeispiel hat der SLM ein Siliziumsubstrat 21, wobei eine Flüssigkristallschicht 22 auf dem Siliziumsubstrat 21 vorgesehen ist. Zudem hat der SLM 20 weiterhin eine Pixelelektrodengruppe 23, die zwischen dem Siliziumsubstrat 21 und der Flüssigkristallschicht 22 angeordnet ist, und eine Elektrode 24, die an einer Position vorgesehen ist, die die Flüssigkristallschicht 22 mit der Pixelelektrodengruppe 23 sandwichartig einschließt. Die Pixelelektrodengruppe 23 besteht aus einer Vielzahl von Pixelelektroden 23a, um eine Spannung an die Flüssigkristallschicht 22 anzulegen. Diese zahlreichen Pixelelektroden 23a sind zweidimensional in einer Vielzahl von Reihen und Spalten angeordnet, wodurch eine zweidimensionale Pixelstruktur durch eine Vielzahl von Pixeln gebildet ist, die den SLM 20 bilden.
Andererseits ist die Elektrode 24 beispielsweise aus einem Metallfilm ausgebildet, der auf eine Oberfläche eines Glassubstrates 25 durch Bedampfung abgeschieden ist, wobei dieser Metallfilm optisch transparent ist. Das Glassubstrat 25 ist auf dem Siliziumsubstrat 21 durch einen Abstandshalter 26 derart gehalten, dass die oben beschriebene eine Oberfläche des Substrates 25 und das Siliziumsubstrat 21 einander zugewandt sind. Weiterhin ist die Flüssigphasenschicht 22 derart beschaffen, dass sie einen Flüssigkristall zwischen dem Siliziumsubstrat 21 und dem Glassubstrat 25 füllt.
Bei dem SLM 20, der diese Konfiguration hat, wird eine Analogsignalspannung für jedes Pixel, die aus der Antriebsvorrichtung 28 ausgegeben wird, zwischen der entsprechenden Pixelelektrode 23a und der Elektrode 24 angelegt. Dadurch wird ein elektrisches Feld in der Flüssigkristallschicht 22 erzeugt, die sandwichartig zwischen der Pixelelektrodengruppe 23 und der Elektrode 24 eingeschlossen ist. Anschließend werden, wie bei (b) in 2 gezeigt, die Flüssigkristallmoleküle 22a auf den entsprechenden Pixelelektroden 23a gemäß einem Pegel des angelegten elektrischen Feldes gedreht. Da die Flüssigkristallmoleküle 22a die Doppelbrechungseigenschaft haben, wenn Licht auf diese durch das Glassubstrat 25 trifft, wird eine Phasendifferenz gemäß der Drehung der Flüssigkristallmoleküle 22a lediglich einer Lichtkomponente in diesem Licht verliehen, die parallel zu der Orientierungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle 22a ist. Auf diese Weise wird eine Phase eingegebenen Laserlichtes für jede der Pixelelektroden 23a moduliert.
Hier kann für den Fall, bei dem die Laserlichtbestrahlung mit Hilfe des phasenmodulierenden SLM 20 ausgeführt wird, der die Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, wie es bei dem Konfigurationsbeispiel der Fall ist, das in 2 gezeigt ist, zusätzlich zu einem gewünschten Abstrahlmuster infolge des phasenmodulierten Lichtes, das von dem SLM 20 ausgegeben wird, unerwartete Laserlichtbestrahlung infolge unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung, das von dem SLM 20 erzeugt wird, in einigen Fällen zu einem Problem werden. Ein derartiges unerwünschtes Licht der nullten Ordnung wird, wie es später im Detail beschrieben wird, von einer Lichtkomponente erzeugt, die in dem SLM 20 infolge der Pixelstruktur, etc. des SLM 20 nicht moduliert wird. Im Gegensatz dazu ist die Lichtmodulationsvorrichtung 2A, die in 1 dargestellt ist, dazu eingerichtet, ein Modulationsmuster zu erzeugen und zu korrigieren, das auf dem SLM 20 dargestellt werden soll, um so die Erzeugung eines derartigen unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung durch den SLM 20 zu unterdrücken.
3 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel der Konfiguration der Lichtmodulationsvorrichtung 2A darstellt, die bei der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A Verwendung findet, die in 1A gezeigt ist. Die Lichtmodulationsvorrichtung 2A gemäß dem vorliegenden Konfigurationsbeispiel umfasst den räumlichen Lichtmodulator (SLM) 20, die Lichtmodulator-Antriebsvorrichtung 28 und die Lichtmodulations-Steuervorrichtung 30, wie sie in 1 gezeigt ist. Weiterhin umfasst die Steuervorrichtung 30 eine Modulationsmuster-Einstelleinheit 31, eine Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 32, eine Modulationsmuster-Korrektureinheit 35 und eine Lichtmodulator-Antriebssteuereinheit 36.
Darüber hinaus kann bei dieser Konfiguration die Lichtmodulations-Steuervorrichtung 30, in der die Erzeugung, die Korrektur und die Speicherung, etc. eines Modulationsmusters (CGH) ausgeführt wird, beispielsweise aus einem Computer bestehen. Zudem sind entsprechende Vorrichtungen, wie etwa eine Eingabevorrichtung 37, die zum Eingeben von Informationen, Anweisungen und dergleichen verwendet wird, die für die Lichtmodulationssteuerung notwendig sind, und eine Anzeigevorrichtung 38, die für das Anzeigen von Informationen für eine Bedienperson verwendet wird, mit dieser Steuervorrichtung 30 je nach Bedarf verbunden.
Die Modulationsmuster-Einstelleinheit 31 ist eine Modulationsmuster-Einstelleinrichtung (ein Modulationsmuster-Einstellschritt) zum Einstellen eines Zielmodulationsmusters für die Modulation einer Phase von Laserlicht in dem SLM 20 in Bezug auf den SLM 20, bei dem die Vielzahl von Pixeln zweidimensional angeordnet ist. Ein CGH, das als Zielmodulationsmuster verwendet wird, kann beispielsweise mit den Erzeugungsverfahren vorbereitet werden, die in den Nicht-Patentdokumenten 1 bis 4 mit Bezugnahme auf ein gewünschtes rekonstruiertes Muster bei der Laserlichtbestrahlung, etc. beschrieben sind. Die Erzeugung eines CGH in der Einstelleinheit 31, die dieses Verfahren verwendet, wird unter idealen Bedingungen ausgeführt, unter denen das unerwünschte Licht der nullten Ordnung nicht erzeugt wird.
Die Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 32 ist eine Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung (ein Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt) zum Einstellen eines Korrekturkoeffizienten α von 1 oder mehr (α ≥ 1) gemäß den Pixelstruktureigenschaften des SLM 20 (siehe 2) und den Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster, das das ideale CGH ist, das in der Modulationsmuster-Einstelleinheit 31 erzeugt wird. Dieser Korrekturkoeffizient α wird eingestellt, um die Erzeugung unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung infolge der Pixelstruktur des SLM 20 zu unterdrücken.
Weiterhin sind eine Korrekturkoeffizienten-Speichereinheit 33 und eine Korrekturkoeffizienten-Ableitungseinheit 34 für die Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 32 vorgesehen. Die Korrekturkoeffizienten-Speichereinheit 33 ist eine Speichereinrichtung zum Speichern eines Korrekturkoeffizienten α, der im Voraus gemäß den Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters bestimmt wird, um so dem Zielmodulationsmuster zu entsprechen. Weiterhin ist die Korrekturkoeffizienten-Ableitungseinheit 34 eine Ableitungseinrichtung (ein Korrekturkoeffizienten-Ableitungsschritt) zum Bestimmen eines Korrekturkoeffizienten α gemäß den Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters unter Bezugnahme auf das Zielmodulationsmuster. Die Einstelleinheit 32 verwendet die Speichereinheit 33 oder die Ableitungseinheit 34 je nach Bedarf, um einen Korrekturkoeffizienten α entsprechend einem Zielmodulationsmuster zu beziehen.
Die Modulationsmuster-Korrektureinheit 35 ist eine Modulationsmuster-Korrektureinrichtung (ein Modulationsmuster-Korrekturschritt) zum Bestimmen eines korrigierten Modulationsmusters, das tatsächlich auf der Vielzahl von Pixeln des SLM 20 dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α. Hier wird unter der Voraussetzung, dass eine zweidimensionale Pixelposition auf einer Ebene (Modulationsebene) senkrecht zu einer optischen Achse jedes Pixels, das den SLM 20 bildet, (x, y) ist, ein Zielmodulationsmuster, das in der Einstelleinheit 31 vorbereitet wird, ϕ_CGH(x, y) ist und ein korrigiertes Modulationsmuster in der Korrektureinheit 35 ϕ_SLM(x, y) ist, das korrigierte Modulationsmuster ϕ_SLM wie folgt bestimmt. ϕ_SLM(x, y) = ϕ_CGH(x, y) × α
Die Lichtmodulator-Antriebssteuereinheit 36 ist eine Antriebssteuereinrichtung (ein Modulationsmuster-Darstellungsschritt), die den SLM 20 über die Antriebsvorrichtung antriebssteuert, um das korrigierte Modulationsmuster ϕ_SLM, das von der Modulationsmuster-Korrektureinheit 35 erzeugt wird, auf der Vielzahl von Pixeln des SLM 20 anzuzeigen. Diese Antriebssteuereinheit 36 ist je nach Erfordernis in Übereinstimmung mit der detaillierten Konfiguration der Lichtmodulationsvorrichtung 2A vorgesehen, die den SLM 20, die Antriebsvorrichtung 28, und die Steuervorrichtung 30 umfasst.
Es ist möglich, eine Verarbeitung entsprechend dem Lichtmodulationsverfahren, das in der Lichtmodulations-Steuervorrichtung 30 ausgeführt wird, die in 3 gezeigt ist, durch ein Lichtmodulationsprogramm zu erreichen, das einen Computer veranlasst, eine Lichtmodulationssteuerung auszuführen. Die Steuervorrichtung 30 kann beispielsweise aus einer CPU, in der entsprechende Softwareprogramme ablaufen, die für die Verarbeitung einer Lichtmodulationssteuerung notwendig sind, einem ROM, in dem die oben beschriebenen Softwareprogramme und dergleichen gespeichert sind, und einem RAM bestehen, in dem Daten während der Programmausführung vorübergehend gespeichert werden. Bei dieser Konfiguration ist es durch Ausführung eines vorbestimmten Lichtmodulationsprogramms durch die CPU möglich, die Lichtmodulationsvorrichtung 2A zu realisieren, die die oben beschriebene Steuervorrichtung 30 umfasst.
Zudem kann das oben beschriebene Programm, um die CPU zu veranlassen, die entsprechende Verarbeitung für einen Laserlichtmodulationsvorgang mit Hilfe des SLM 20 insbesondere für die Erzeugung und die Korrektur eines Modulationsmusters auszuführen, das auf dem SLM 20 dargestellt werden soll, auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sein, das verteilt werden soll. Als derartiges Aufzeichnungsmedium sind beispielsweise ein magnetisches Medium, wie etwa eine Festplatte oder eine flexible Diskette, ein optisches Medium, wie etwa eine CD-ROM oder eine DVD-ROM, ein magnetooptisches Medium, wie etwa eine floptische Diskette, oder eine Hardware-Vorrichtung, wie etwa ein RAM, ein ROM oder ein nicht flüchtiger Halbleiterspeicher, der insbesondere dazu eingerichtet ist, Programmanweisungen auszuführen und zu speichern, und dergleichen vorgesehen.
Es werden die Effekte des Lichtmodulationsverfahrens, des Lichtmodulationsprogramms, der Lichtmodulationsvorrichtung 2A und der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
Bei dem Lichtmodulationsverfahren, dem Lichtmodulationsprogramm und der Lichtmodulationsvorrichtung 2A, die in 1 bis 3 gezeigt sind, wird in Bezug auf ein Phasenmodulationsmuster, das auf dem SLM 20 dargestellt werden soll, ein Zielmodulationsmuster derart eingestellt, dass es einem gewünschten Abstrahlmuster, etc. von Laserlicht in der Modulationsmuster-Einstelleinheit 31 entspricht. In Bezug auf die Modulation einer Phase des Laserlichtes mit diesem Zielmodulationsmuster werden in der Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 32 die zweidimensionalen Pixelstruktureigenschaften der Vielzahl von Pixeln in dem SLM 20 und die Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters fokussiert und wird ein Korrekturkoeffizient α von 1 oder mehr (α ≥ 1), vorzugsweise ein Korrekturkoeffizient α, der größer als 1 (α > 1) ist, gemäß diesen Pixelstruktureigenschaften und Mustereigenschaften eingestellt.
In Übereinstimmung mit einer derartigen Konfiguration wird in der Modulationsmuster-Korrektureinheit 35 ein korrigiertes Modulationsmuster ϕ_SLM durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters ϕ_CGH mit dem Korrekturkoeffizienten α erzeugt und das korrigierte Modulationsmuster ϕ_SLM auf der Vielzahl von Pixeln des SLM 20 dargestellt, wodurch es möglich ist, die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung bei der Phasenmodulation des Laserlichtes in dem SLM 20 zu unterdrücken. Zudem ist es in Übereinstimmung damit möglich, in geeigneter Weise und präzise einen Phasenmodulationsvorgang des Laserlichtes in dem SLM 20 und durch eine Steuerung eines Abstrahlmusters des Laserlichtes für das Objekt 50 zu erreichen.
Weiterhin besteht bei der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A, die in 1 gezeigt ist, die Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A aus der Laserlichtquelle 10 und der Lichtmodulationsvorrichtung 2A, die die oben beschriebene Konfiguration hat, die den phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator 20 umfasst. Gemäß einer derartigen Konfiguration wird bei der Lichtmodulationsvorrichtung 2A ein Modulationsmuster, das durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α korrigiert wird, auf dem SLM 20 dargestellt, wodurch es möglich ist, die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung in dem SLM 20 zu unterdrücken, und es möglich ist, in geeigneter Weise Vorgänge, wie etwa das Abstrahlen von Laserlicht auf das Objekt 50 mit einem gewünschten Bestrahlungsmuster und dadurch die Verarbeitung und Beobachtung, etc. des Objektes 50 zu erreichen. Die Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A ist in geeigneter Weise beispielsweise als Laserverarbeitungsvorrichtung, als Lasermikroskop, als Laserhandhabungsvorrichtung oder als eine Aberrationskorrekturvorrichtung, wie etwa für ein Laserabtast-Ophthalmoskop verfügbar.
Hier kann in Bezug auf die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α in der Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 32 die Konfiguration verwendet werden, bei der die Korrekturkoeffizienten-Speichereinheit 33 vorgesehen ist, die den Korrekturkoeffizienten α speichert, der im Voraus gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um so dem Zielmodulationsmuster zu entsprechen, wobei der Korrekturkoeffizient α in der Einstelleinheit 32 gemäß einem Koeffizienten eingestellt wird, der aus der Speichereinheit 33 gelesen wird. Auf diese Weise werden Mustereigenschaften eines Modulationsmusters, das auf dem SLM 20 dargestellt werden soll, im Voraus bewertet, wird ein Koeffizient α gemäß den Mustereigenschaften bestimmt, um als Koeffizientendaten in der Speichereinheit 33 gespeichert zu werden, und werden die Koeffizientendaten nach Bedarf ausgelesen, um als ein Korrekturkoeffizient α eingestellt zu werden, wodurch es möglich ist, in geeigneter Weise den Korrekturkoeffizienten α entsprechend dem Zielmodulationsmuster einzustellen.
Oder es kann in Bezug auf die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α die Konfiguration verwendet werden, bei der die Korrekturkoeffizienten-Ableitungseinheit 34 vorgesehen ist, die den Korrekturkoeffizienten α durch eine vorbestimmte Berechnung, etc. gemäß den Mustereigenschaften unter Bezugnahme auf das Zielmodulationsmuster bestimmt, wobei der Korrekturkoeffizient α in der Einstelleinheit 32 gemäß einem Korrekturkoeffizienten eingestellt wird, der in der Ableitungseinheit 34 bestimmt wird. Auf diese Weise werden Mustereigenschaften durch Berechnung, etc. unter Bezugnahme auf ein Zielmodulationsmuster bewertet, das als Modulationsmuster eingestellt ist, das auf dem SLM 20 dargestellt werden soll, wobei ein Korrekturkoeffizient gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um einen Korrekturkoeffizienten α einzustellen, wodurch es ebenfalls möglich ist, in geeigneter Weise den Korrekturkoeffizienten α entsprechend dem Zielmodulationsmuster einzustellen.
Weiterhin kann die Konfiguration verwendet werden, bei der der Korrekturkoeffizient α als ein Korrekturkoeffizient α(x, y) für jedes Pixel in Abhängigkeit einer zweidimensionalen Pixelposition (x, y) jedes aus der Vielzahl von Pixeln in dem SLM 20 eingestellt wird. Bei dem Phasenmodulationsmuster, das auf dem SLM 20 dargestellt werden soll, kann ein Fall in Erwägung gezogen werden, bei dem ein Wert des Korrekturkoeffizienten α, mit dem das Modulationsmuster multipliziert werden soll, in Abhängigkeit einer Pixelposition (x, y) gemäß seiner speziellen Musterkonfiguration variiert. Im Gegensatz dazu ist es bei der Konfiguration, bei der es möglich ist, den Korrekturkoeffizienten α als einen Koeffizienten α(x, y) für jedes Pixel wie oben beschrieben einzustellen, dadurch möglich, in geeigneter Weise die Korrektur des Modulationsmusters auszuführen. In diesem Fall wird das korrigierte Modulationsmuster ϕ_SLM wie folgt bestimmt. ϕ_SLM(x, y) = ϕ_CGH(x, y) × α(x, y)
Hier kann für den Fall, bei dem die Abhängigkeit eines Korrekturkoeffizienten α von einer Pixelposition gering oder dergleichen ist, ein Korrekturkoeffizient α ein konstanter Wert unabhängig von einer Pixelposition sein.
In Bezug auf die Mustereigenschaften des Modulationsmusters, auf das bei der Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α Bezug genommen werden soll, kann weiterhin die Konfiguration verwendet werden, bei der ein Korrekturkoeffizient, der gemäß der räumlichen Frequenzeigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird. Oder es kann die Konfiguration verwendet werden, bei der ein Korrekturkoeffizient, der gemäß einem Punkt eingestellt wird, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster von Laserlicht hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird, als Korrekturkoeffizient α verwendet wird. In diesem Fall wird insbesondere ein Koeffizient, der gemäß einem Abstand zwischen dem Punkt, der den maximalen Beugungswinkel in dem rekonstruierten Muster des Laserlichtes hat, das mit dem Zielmodulationsmuster moduliert wird, und einem Lichtbündelungspunkt von Licht der nullten Ordnung eingestellt ist, vorzugsweise als ein Korrekturkoeffizient α verwendet. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Einstellen eines Korrekturkoeffizienten α oder dergleichen später im Detail weiter beschrieben.
Zunächst wird die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung bei der Phasenmodulation von Laserlicht mit Hilfe des SLM 20, der die Vielzahl von zweidimensional angeordneten Pixeln hat, beschrieben. Unnötiges Licht der nullten Ordnung wird, wie es oben beschrieben wurde, durch eine Lichtkomponente erzeugt, die nicht in dem SLM 20 infolge der zweidimensionalen Pixelstruktur und dergleichen des SLM 20 moduliert wird. Eine derartige Lichtkomponente wird als unerwartetes Licht an einer Brennpunktposition beispielsweise in dem Fall gebündelt, bei dem eine Linse an der nachfolgenden Stufe des SLM angeordnet ist. Da in der Realität darüber hinaus eine Wellenfront von Ausgangslicht durch eine Verzerrung oder dergleichen in dem SLM 20 verzerrt wird, kann eine Lichtbündelungsposition des unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung in einigen Fällen leicht von der oben beschriebenen Brennpunktposition verschoben sein.
Der Grund, dass das unerwünschte Licht der nullten Ordnung als ”unerwartetes Licht” bezeichnet wird, liegt darin, dass dieses Licht der nullten Ordnung nicht in einer Phase der Entwicklung oder Simulation eines CGH erzeugt wird, die unter idealen Bedingungen ausgeführt werden. Hier umfasst 4 Diagramme, die die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung in einem rekonstruierten Muster von phasenmoduliertem Laserlicht durch den räumlichen Lichtmodulator (SLM) darstellen. Beispielsweise ist ein CGH als Zielmodulationsmuster darauf ausgelegt, ein Mehrpunktlaserlicht-Abstrahlmuster, wie es bei (a) in 4 gezeigt ist, auf einer Rekonstruktionsebene senkrecht zu einer optischen Achse an einer Brennpunktposition der Linse zu rekonstruieren.
Ein rekonstruiertes Muster von Laserlicht wird durch Simulation mit Hilfe eines Zielmodulationsmusters bestimmt, das so aufgebaut ist, wie es oben erläutert ist, wodurch ein Mehrpunktmuster rekonstruiert wird, das dasselbe wie jenes bei (a) in 4 ist. Wenn andererseits die Rekonstruktion eines Laserlichtbestrahlungsmusters durchgeführt wird, indem tatsächlich ein Zielmodulationsmuster für die Vielzahl von Pixeln des SLM dargestellt wird, wie es durch Einkreisen desselben bei (b) in 4 dargestellt ist, wird ein gebündelter Lichtpunkt unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung erzeugt, das unerwartetes Licht ist.
Die Existenz derartigen unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung wird insbesondere für den Fall zu einem Problem, bei dem ein Mehrpunktlaserlicht-Abstrahlmuster erzeugt wird, um die Verarbeitung, etc. eines Objektes auszuführen. Für den Fall, bei dem ein gewünschtes Einpunktlaserlicht-Abstrahlmuster und ein unerwünschtes Lichtpunktmuster der nullten Ordnung von dem SLM 20 rekonstruiert werden, ist unter der Voraussetzung, dass die Lichtkomponente von 99% in dem Laserlicht gebeugt wird und die Lichtkomponente von 1% zu unerwünschtem Licht der nullten Ordnung wird, ein S/N-Verhältnis 99. Vorausgesetzt, dass die Energie des unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung kleiner oder gleich einem Verarbeitungsschwellenwert für ein Objekt durch Einstellen, etc. einer Lichtmenge des Laserlichtes, das in den SLM eingegeben wird, mit Hilfe dieses hohen S/N-Verhältnisses gestaltet wird, ist es in diesem Fall möglich, den Einfluss des unerwünschten Laserlichtes der nullten Ordnung zu vermeiden.
Als nächstes ist unter Berücksichtigung des Falles, bei dem ein gewünschtes 99-Punktlaserlicht-Abstrahlmuster und ein Muster unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung durch den SLM 20 rekonstruiert werden, vorausgesetzt, dass die Lichtkomponente von 1% für jeden Punkt in dem 99-Punkt-Abstrahlmuster gebeugt wird und die Lichtkomponente von 1% unerwünschtes Licht der nullten Ordnung wird, ein S/N-Verhältnis je Punkt 1. In diesem Fall ist es unmöglich, den Einfluss des unerwünschten Lichtes der nullten Ordnung lediglich durch Einstellen einer Lichtmenge des Laserlichtes zu vermeiden, das in den SLM eingegeben wird, wobei beispielsweise ein Vorgang erforderlich ist, wie etwa, dass das unerwünschte Licht der nullten Ordnung durch ein beliebiges Verfahren maskiert wird um blockiert zu werden, oder ein Fresnel-Linsenmuster zu einem CGH hinzugefügt wird, das auf dem SLM dargestellt wird, wodurch die Rekonstruktionspositionen des unerwünschten Lichtes und des CGH in Richtung der optischen Achse verschoben werden, was das Licht der nullten Ordnung auf der Rekonstruktionsebene des CGH defokussiert.
Weiterhin ist in der obigen Beschreibung die Mehrpunktverarbeitung durch das Laserlicht dargestellt, wobei jedoch die Erzeugung von unerwünschtem Laserlicht durch den SLM zusätzlich zu der Mehrpunktverarbeitung zum Zweck der Anwendung, bei der Mehrpunkt zum Einsatz kommt, wie etwa bei einem Mehrpunkt-Laserabtastmikroskop oder weiterhin bei der Aberrationskorrektur eines Einzelpunktes, wie etwa bei einem Laserabtast-Ophthalmoskop, oder der Bewegung der Position des Lichtbündelungspunktes und dergleichen, zu einem Problem wird und darüber hinaus ein Problem bei dem Gesamtzweck der Ausführung einer Phasenmodulation von Laserlicht durch den SLM, wie etwa der Korrelation und der LG-Strahl-Rekonstruktion, darstellt.
Derartiges unerwünschtes Licht der nullten Ordnung durch den SLM wird erzeugt, weil das Modulationsmuster, das tatsächlich auf dem SLM dargestellt werden soll, von dem Zielmodulationsmuster, das unter den idealen Bedingungen entwickelt wird, infolge der Pixelstruktureigenschaften, die die Vielzahl von Pixeln des SLM haben, und den Phasenmodulationseigenschaften geändert wird. Eine derartige Änderung des Modulationsmusters in dem SLM kann beispielsweise auf einen Einfluss eines Pixelzwischenraums in der Pixelstruktur des SLM, der in 2 gezeigt ist, d. h. einen Abstand zwischen Pixeln zurückzuführen sein, die einander benachbart sind.
Als Einfluss eines Pixelzwischenraums bei der Phasenmodulation in dem SLM kann im Detail beispielsweise in Erwägung gezogen werden, dass, da der Flüssigkristall in dem Pixelzwischenraum keine Spannung durch die Pixelelektrode erhält, keine Phasenmodulation an dem Licht vorgenommen wird, das in den Pixelzwischenraum eingegeben wird (Nicht-Patentdokument 5). In diesem Fall wurde berücksichtigt, das Lichtkomponenten, die in dem Pixelzwischenraum nicht phasenmoduliert wurden, gebündelt sind, um zu unerwünschtem Licht der nullten Ordnung zu werden.
Daneben hat sich herausgestellt, dass in der Realität der Einfluss durch Übersprechen zwischen den Pixeln des SLM durch Ausdehnung eines elektrischen Feldes infolge eines Pixelzwischenraumes groß ist. Der Grund hierfür ist, dass eine einheitliche Spannung an der Elektrode auf der Seite des Glassubstrates in Bezug auf die Struktur anliegt, die in Pixeleinheiten auf der Seite des Siliziumsubstrates unterteilt ist, und daher ein Übersprechen zwischen den Pixeln des SLM durch Ausdehnung eines elektrischen Feldes in der Elektrode auf der Seite des Glassubstrates verursacht wird. Das heißt, in dem Flüssigkristall in dem Pixelzwischenraum wird, wenngleich die Phasenmodulation an dem eingegebenen Laserlicht ausgeführt wird, wird das Verhalten unter dem Einfluss des benachbarten Pixel instabil, wodurch infolgedessen die Phase des Laserlichtes, das in den Pixelspalt eingegeben wird, einen unerwarteten Wert annimmt. Insbesondere in dem Fall, bei dem eine Potentialdifferenz zwischen einem Pixel und einem benachbarten Pixel groß ist, wird eine starke Potentialdifferenz seitlich erzeugt, wobei nicht nur der Pixelzwischenraum, sondern auch das Verhalten des Flüssigkristalls innerhalb des Pixel instabil werden kann.
5 umfasst Diagramme, die den Einfluss eines Pixelzwischenraumes bei der Phasenmodulation von Laserlicht durch den SLM darstellen. Hier wird, wie auf dem zweidimensionalen Muster P bei (a) in 5 und auf der Volllinienkurve P1 bei (b) in 5 gezeigt, ein geblaztes Beugungsgitter mit vier Werten betrachtet, die aus den Phasenwerten 0π. 0,5π, 1π und 1,5π (rad) bestehen. Darüber hinaus sind bei (a) in 5 die Phasen 0 bis 2π (rad) mit 0 bis 255 Abstufungen ausgedrückt, wodurch das zweidimensionale Phasenmodulationsmuster P in dem geblazten Beugungsgitter ausgedrückt ist. Zudem zeigt die Kurve P1 von (b) in 5 das Profil auf der Strichlinie L in dem Phasenmuster P von (a) in 5.
Für den Fall, dass ein Phasenmuster eines derartigen geblazten Beugungsgitters auf dem SLM unter den idealen Bedingungen dargestellt wird, wird kein unerwünschtes Licht der nullten Ordnung in dem phasenmodulierten Licht erzeugt, das von dem SLM ausgegeben wird. Wenn ein Phasenmodulationsmuster tatsächlich auf dem SLM angezeigt wird, wird im Gegensatz dazu das dargestellte Muster nicht zu einem idealen schrittweisen Phasenmuster durch das Übersprechen zwischen den Pixeln infolge des Einflusses der Pixelstruktur, die einen Pixelzwischenraum in dem SLM umfasst, jedoch zu einem unklar geformten Muster, wie es mit der Strichlinienkurve P2 von (b) in 5 gezeigt ist. Infolge des Einflusses des unscharfen Modulationsmusters wird in diesem Fall unerwünschtes Licht der nullten Ordnung in dem phasenmodulierten Licht erzeugt, das aus dem SLM ausgegeben wird.
Bei der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A und der Lichtmodulationsvorrichtung 2A, die in 1 bis 3 sind, wird wegen der Einflüsse durch einen Pixelzwischenraum in der Pixelstruktur des SLM 20 und des Übersprechens zwischen den Pixeln das korrigierte Modulationsmuster ϕ_SLM, das tatsächlich auf der Vielzahl von Pixeln des SLM 20 dargestellt werden soll, durch Einstellen eines Korrekturkoeffizienten α von 1 oder mehr und Multiplizieren des Zielmodulationsmusters ϕ_CGH mit dem Korrekturkoeffizienten α erzeugt. Gemäß den Ergebnissen der Untersuchung durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung in dem phasenmodulierten Licht durch ein einfaches Verfahren der Korrektur eines Phasenmodulationsmusters mit einem Koeffizienten α von α ≥ 1 auf diese Weise zu unterdrücken. Für den Fall, bei dem die Intensität des Lichtes nullter Ordnung auf 1/10 verringert wird, ist es beispielsweise möglich, Bestrahlungspunkte in einer Zahl des Zehnfachen der herkömmlichen Technik bei der Mehrpunktbestrahlung von Laserlicht durch Verbesserung eines S/N-Verhältnisses zu rekonstruieren.
Darüber hinaus ist in Bezug auf das Phasenmodulationsmuster, das auf dem SLM 20 dargestellt werden soll, das Phasenmuster für die Darstellung des geblazten Beugungsgitters beispielhaft in 5 dargestellt, wobei es jedoch möglich ist, das oben beschriebene Korrekturverfahren mit Hilfe des Koeffizienten α nicht nur auf ein derartiges Phasenmuster, sondern auch insbesondere auf eine Vielfalt von Phasenmodulationsmustern anzuwenden. Derartige Phasenmodulationsmuster umfassen beispielsweise ein Phasenmuster für die Darstellung eines gewünschten Einpunkt-, Mehrpunkt-, linearen oder ebenen Musters und dergleichen, ein Korrekturmuster zum Korrigieren einer Verzerrung in einem SLM, ein Korrekturmuster für die Korrektur einer Aberration in einem optischen System oder dergleichen, ein Fresnel-Linsenmuster zum Bewegen einer Brennpunktposition oder dergleichen, ein Muster zum Erzeugen von Licht, das spezielle Eigenschaften, wie etwa einen optischen Wirbel und einen nicht beugenden Strahl oder dergleichen hat, oder ein Phasenmuster einer Kombination aus der Vielzahl dieser Muster und dergleichen.
Der Unterdrückungseffekt auf das unterwünschte Licht nullter Ordnung aus dem SLM durch die oben beschriebene Korrekturformel eines Modulationsmusters mit Hilfe eines Korrekturkoeffizienten α ϕ_SLM(x, y) = ϕ_CGH(x, y) × α wurde mit Hilfe eines Phasenmodulationsmusters eines geblazten Beugungsgitters verifiziert.
6 ist eine Kurve, die die Änderungen der Beugungswirkung von Licht nullter Ordnung gemäß einem Korrekturkoeffizienten α in phasenmoduliertem Laserlicht darstellt, das von dem SLM ausgegeben wird. In der Kurve von 6 zeigt die horizontale Achse die Korrekturkoeffizienten α, mit denen das Modulationsmuster multipliziert wird, und die vertikale Achse die Beugungswirkungen (%) des Lichtes nullter Ordnung entsprechend der Intensitäten des unerwünschten Lichtes nullter Ordnung. Zudem zeigen in 6 die Kurven A1, A2 und A3 jeweils die Ergebnisse der Messung der Intensität des Lichtes nullter Ordnung während der Änderung des Wertes des Korrekturkoeffizienten α mit Hilfe eines Phasenmodulationsmusters geblazter Beugungsgitter mit einem Zwei-Wert- und Zwei-Pixel-Zyklus einem Acht-Wert- und Acht-Pixel-Zyklus und einem 30-Wert- und 30-Pixel-Zyklus. In Bezug auf die Beugungswirkungen der Lichtes nullter Ordnung wurde darüber hinaus ein einheitliches Phasenmodulationsmuster auf dem SLM im Voraus dargestellt, wurde eine Intensität des Lichtes aufgezeichnet, wenn das Licht von der Linse in einer anschließenden Phase gebündelt wurde um zu bewirken, dass der SLM als Spiegel fungiert, wobei diese Intensität als Nenner gesetzt wurde, und wurde die Intensität des Lichtes nullter Ordnung, die gemessen wurde, wenn das Muster des geblazten Beugungsgitters dargestellt wurde, als Zähler gesetzt, um dessen Beugungswirkung zu bestimmen.
Bei den Bestätigungsergebnissen, die in 6 gezeigt sind, sind für den Fall, bei dem ein Korrekturkoeffizient α = 1 ist, die Beugungswirkungen des Lichtes nullter Ordnung jeweils 13%, 2% und 0,5% auf den Kurven, A2 und A3. Weiterhin wird aus den jeweiligen Kurven in 6 ersichtlich, dass die Beugungswirkung des Lichtes nullter Ordnung variiert, wenn sich der Korrekturkoeffizient α ändert, und die Intensität des Lichtes nullter Ordnung unter jeder Bedingung, wenn α < 1 ist, höher ist, als wenn α = 1 ist. Zudem sind die Werte des Korrekturkoeffizienten α, mit dem die Beugungswirkung des Lichtes nullter Ordnung minimiert wird, jeweils α = 1,28, 1,10 und 1,02 auf den Kurven A1, A2, und A3, wobei dies unterschiedliche Werte gemäß einem Modulationsmuster waren, das als ein Korrekturobjekt dient. Weiterhin sind die Beugungswirkungen des Lichtes nullter Ordnung zu diesem Zeitpunkt jeweils 1,0%, 1,0% und 0,4%, d. h. die Erzeugung von unterwünschtem Licht nullter Ordnung wird in jedem Fall im Gegensatz zu dem Fall unterdrückt, bei dem der Koeffizient α = 1 ist.
Darüber hinaus wurde hier die Verifizierung mit den Mustern ausgeführt, die lediglich eine räumliche Frequenzkomponente haben, wobei jedoch ein tatsächliches Muster, wie etwa ein CGH, eine Vielzahl von räumlichen Frequenzkomponenten hat und von der räumlichen Hauptfrequenzkomponente beeinflusst wird. Eine räumliche Hauptfrequenzkomponente besteht in vielen Fällen aus dem äußersten rekonstruierten Punkt, wobei jedoch beispielsweise für den Fall, bei dem die Energie des äußersten Punktes gering ist, der Einfluss durch diesen Punkt klein ist und ein Punkt mit einem großen Beugungswinkel und einer hohen Energie nach diesem äußersten Punkt einen Einfluss als eine Hauptkomponente hat.
Als nächstes wurden die Wirkungen des Korrekturkoeffizienten α für den Fall verifiziert, bei dem ein anderes kompliziertes Muster als ein geblaztes Beugungsgitter verwendet wird. Im Detail wurden Phasenmodulationsmuster entsprechend rekonstruierten rechteckigen Mehrpunktmustern mit 2×2 Punkten, 16×16 Punkten und 32×32 Punkten mit gleichen Punktintervallen, die jeweils in 7, 8 und 9 gezeigt sind, bestimmt, um jene zu verifizieren.
10 ist eine Kurve, die Änderungen der Beugungswirkung von Licht nullter Ordnung gemäß einem Korrekturkoeffizienten α für die rekonstruierten Mehrpunktemuster aus 7, 8 und 9 zeigt. In 10 zeigen die Kurven B1, B2 bzw. B3 die Ergebnisse der Messung der Intensitäten des Lichtes nullter Ordnung während der Änderung eines Koeffizienten α mit Hilfe der Phasenmodulationsmuster entsprechend den rekonstruierten Mehrpunktmustern mit 2×2 Punkten, 16×16 Punkten und 32×32 Punkten.
Bei den Verifizierungsergebnissen, die in 10 gezeigt sind, sind in einem Fall, in dem ein Korrekturkoeffizient α = 1 ist, die Beugungswirkungen des Lichtes nullter Ordnung jeweils 0,8%, 2,2% und 4,4% auf den Kurven B1, B2 und B3. Weiterhin ist aus den jeweiligen Kurven in 10 ersichtlich, dass sich die Beugungsintensität des Lichtes nullter Ordnung ändert, wenn der Korrekturkoeffizient geändert wird, und die Intensität des Lichtes nullter Ordnung unter jeder Bedingung, wenn α < 1 ist, höher ist, als wenn α = 1 ist.
Zudem sind die Werte des Korrekturkoeffizienten α, mit dem die Beugungswirkung des Lichtes nullter Ordnung minimiert wird, jeweils α = 1, 1,10 und 1,28 auf den Kurven B1, B2 und B3, wobei sie unterschiedliche Werte gemäß einem Modulationsmuster waren. Weiterhin sind die Beugungswirkungen des Lichtes nullter Ordnung zu diesem Zeitpunkt jeweils 0,8%, 0,7% und 0,7%, d. h. die Erzeugung von unerwünschtem Licht nullter Ordnung, wird in jedem Fall im Vergleich zu dem Fall unterdrückt, bei dem der Korrekturkoeffizient α = 1 ist. Auf diese Weise ist es möglich, auf einfache Weise die Erzeugung von Licht nullter Ordnung durch Multiplizieren des Phasenmodulationsmusters, das auf dem SLM dargestellt wird, mit einem Korrekturkoeffizienten α zu unterdrücken, der gemäß den Mustereigenschaften eingestellt wird.
Als nächstes wurde die Verifizierung der Wirkung eines Korrekturkoeffizienten α in Bezug auf die rekonstruierten Mehrpunktmuster ausgeführt, bei denen die Positionen des äußersten rekonstruierten Punktes gleich sind. Im Detail wurden die Phasenmodulationsmuster entsprechend rekonstruierten rechteckigen Mehrpunktmustern mit 20×20 Punkten, 10×10 Punkten und 2×2 Punkten, bei denen die Positionen der rekonstruierten äußersten Punkte (entsprechend einem Punkt, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster hat) gleich sind und die jeweils in 11, 12 und 13 gezeigt sind, bestimmt, um jene zu verifizieren.
14 ist ein Graph, der Änderungen der Beugungswirkung von Licht nullter Ordnung gemäß einem Korrekturkoeffizienten α für die rekonstruierten Mehrpunktmuster zeigt, die in 11, 12 und 13 gezeigt sind. In 14 zeigen die Kurven C1, C2 und C3 jeweils die Ergebnisse der Messung von Intensitäten des Lichtes nullter Ordnung während einer Änderung eines Koeffizienten α unter Verwendung der Phasenmodulationsmuster entsprechend den rekonstruierten Mehrpunktmustern mit 20×20 Punkten, 10×10 Punkten und 2×2 Punkten, bei denen die Positionen der rekonstruierten äußersten Punkte gleich sind.
Bei den Verifizierungsergebnissen, die in 14 gezeigt sind, ist anhand der jeweiligen Kurven erkennbar, dass sich die Beugungsintensität des Lichtes nullter Ordnung ändert, wenn der Korrekturkoeffizient α geändert wird, wobei es sich versteht, dass die Intensität des Lichtes nullter Ordnung unter jeder Bedingung, wenn α < 1 ist, höher ist, als wenn α = 1 ist. Weiterhin ist der Wert des Korrekturkoeffizienten α, mit dem die Beugungswirkung des Lichtes nullter Ordnung minimiert wird, etwa α = 1,18 bei jeder Kurve. Wenngleich sich die Anzahl rekonstruierter Punkte auf diesen Graphen C1, C2 und C3 unterscheidet, wie es oben beschrieben ist, ist es, wenn eine Position des rekonstruierten äußersten Punktes in einem rekonstruierten Muster bekannt ist, möglich, einen optimalen Korrekturkoeffizienten α aus der Position zu analogisieren.
Es wird die Einstellung und Ableitung des Korrekturkoeffizienten α in Bezug auf das Zielmodulationsmuster erläutert. Wie es in den jeweiligen speziellen oben beschriebenen Beispielen dargestellt ist, unterscheidet sich der optimale Korrekturkoeffizient α von jedem CGH, das als ein Modulationsmuster dient, wobei ein Korrekturkoeffizient α, mit dem die Intensität des Lichtes nullter Ordnung minimiert wird, für jedes CGH existiert. Es besteht die Möglichkeit, einen optimalen Korrekturkoeffizienten α für ein Modulationsmuster auf der Basis eines Messergebnisses mit Hilfe eines optischen Bewertungssystems oder eines Berechnungsergebnisses durch Simulation oder dergleichen zu bestimmen.
15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines optischen Bewertungssystems zeigt, das für die Ableitung eines Korrekturkoeffizienten α für ein Phasenmodulationsmuster verwendet wird. Bei der Konfiguration, die in 15 gezeigt ist, wird Laserlicht aus der Laserlichtquelle 10 mit einem räumlichen Filter 61 und einer Kollimatorlinse 62 erweitert und anschließend durch einen Halbspiegel 63 übertragen. Das Laserlicht aus dem Halbspiegel 63 wird durch einen reflektierenden räumlichen Lichtmodulator (SLM) 20 phasenmoduliert.
Anschließend wird das phasenmodulierte reflektierte Laserlicht, das aus dem SLM 20 ausgegeben wird, von dem Halbspiegel 62 reflektiert, um als sein rekonstruiertes lichtbündelndes Bild durch einen Fotodetektor 68 über eine Linse 64 und eine Apertur 65 abgebildet zu werden. Mit diesem rekonstruierten Bild des Laserlichtes ist es möglich, die Lichtbündelungssteuerung des Laserlichtes durch Phasenmodulation in dem SLM und einen Erzeugungsstatus von unerwünschtem Licht nullter Ordnung zu bewerten und einen Korrekturkoeffizienten α durch Bedingungen, unter denen etwa die Intensität des Lichtes nullter Ordnung minimiert wird, und dergleichen, abzuleiten.
Darüber hinaus können als Fotodetektor 68, der ein rekonstruiertes lichtbündelndes Bild erfasst, beispielsweise eine Kamera, eine Fotodiode (PD) oder dergleichen verwendet werden. Zudem sind hinsichtlich der Konfiguration eines optischen Systems, das ein räumliches Filter, eine Linse, einen Spiegel und dergleichen umfasst, unterschiedliche andere Konfigurationen als das Beispiel, das in 15 gezeigt ist, verfügbar. Darüber hinaus kann ein derartiges optisches Bewertungssystem getrennt von der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A und der Lichtmodulationsvorrichtung 2A vorgesehen sein, wie es in 1 gezeigt ist. Oder ein optisches Bewertungssystem kann als Teil der Laserlichtbestrahlungsvorrichtung 1A oder der Lichtmodulationsvorrichtung 2A enthalten sein. Für den Fall, dass ein optisches Bewertungssystem auf diese Weise enthalten ist, besteht der Vorteil, dass es möglich ist, die Verarbeitung und Beobachtung, etc. eines Objektes unmittelbar nach der Bewertung des Lichtes nullter Ordnung auszuführen und dadurch einen Korrekturkoeffizienten α einzustellen.
16 ist eine Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens des Einstellens eines Korrekturkoeffizienten α zeigt, das mit Hilfe des optischen Bewertungssystems, das in 15 gezeigt ist, oder dergleichen ausgeführt wird. Bei diesem Verfahren werden zunächst Suchbedingungen für einen Korrekturkoeffizienten α, d. h. insbesondere ein Suchbereich und ein Suchintervall für einen Koeffizienten α bestimmt (Schritt S101). Weiterhin wird ein Intensitätswert I_min zum Suchen eines Minimalwertes einer Intensität des Lichtes nullter Ordnung auf einen relativ großen Ausgangswert (wie etwa I_min = 100) eingestellt (S102). Anschließend wird ein Modulationsmuster ϕ_CGH, das als Objekt dient, das auf einen Korrekturkoeffizienten α durchsucht werden soll, eingestellt (S103). Hier wird ein CGH neu vorbereitet oder ein notwendiges CGH aus den Daten ausgelesen, die in der Speichereinheit gespeichert sind, um ein Objektmodulationsmuster einzustellen.
Nachdem ein Objektmodulationsmuster eingestellt wurde, wird ein Wert eines Korrekturkoeffizienten α für die erste Bewertung des Musters eingestellt (S104) und ein korrigiertes Modulationsmuster ϕ_SLM ϕ_SLM(x, y) = ϕ_CGH(x, y) × α durch Multiplizieren des Modulationsmusters ϕ_CGH durch den Korrekturkoeffizienten α bestimmt (S105). Anschließend wird dieses korrigierte Modulationsmuster ϕ_SLM auf dem SLM dargestellt, um die Intensität I₀ des Lichtes nullter Ordnung zu diesem Zeitpunkt zu messen (S106).
Darüber hinaus wird der gemessene Intensitätswert I₀ mit dem Intensitätsminimalwert I_min der Lichtes nullter Ordnung zu diesem Zeitpunkt verglichen (S 107). Als Ergebnis des Vergleiches wird für den Fall von I₀ < I_min, wobei der bewertete Koeffizientenwert α auf einen Wert α_D = α_Wunsch des Korrekturkoeffizienten α (α_D = α) eingestellt ist und I_min = I₀ ist, der Intensitätsminimalwert I_min des Lichtes nullter Ordnung ersetzt (S108). Wenn I₀ ≥ I_min ist, bleiben der Koeffizient α_D und der gesuchte Wert I_min des Intensitätsminimalwertes unverändert.
Anschließend wird in Bezug auf den Korrekturkoeffizienten α für das Modulationsmuster bestätigt, ob die Bewertungen mit sämtlichen Suchwerten abgeschlossen sind oder nicht (S109), und wenn dies nicht der Fall ist, ein Wert des Korrekturkoeffizienten α, der bewertet werden soll, geändert (S104), wobei die Messung und die Bewertung, die in den Schritten S104 bis S108 ausgeführt werden, wiederholt ausgeführt werden. Sind die Bewertungen für den Korrekturkoeffizienten α mit sämtlichen Suchwerten abgeschlossen, wird ein Korrekturkoeffizient α für ein Modulationsmuster, das als ein Objekt dient, bestimmt und anschließend die Suche abgeschlossen. Eine derartige Ableitungsverarbeitung eines Korrekturkoeffizienten α kann von einer Bedienperson manuell ausgeführt oder mit Hilfe eines vorbestimmten Ableitungsprogramms automatisch ausgeführt werden.
Darüber hinaus kann in Bezug auf die Bewertung des unerwünschten Lichtes nullter Ordnung und die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α für ein Phasenmodulationsmuster, das auf dem SLM dargestellt werden soll, wie es oben für 3 beschrieben ist, die Konfiguration verwendet werden, bei der die Korrekturkoeffizienten α im Voraus bestimmt werden, um in der Speichereinheit 33 gespeichert zu werden, wobei, wenn ein Modulationsmuster eingestellt ist, ein Korrekturkoeffizient α, der dem Muster entspricht, aus der Speichereinheit 33 gelesen wird. Oder es kann die Konfiguration verwendet werden, bei der die Bewertung des Lichtes nullter Ordnung und die Ableitung eines Korrekturkoeffizienten α in der Ableitungseinheit 34 gemäß einem Zielmodulationsmuster ausgeführt werden, wenn das Zielmodulationsmuster eingestellt ist.
Für den Fall, dass es eine Vielzahl von Modulationsmustern gibt, die als Einstellobjekte für einen Korrekturkoeffizienten α dienen, wie es in dem Flussdiagramm von 17 gezeigt ist, kann weiterhin die Konfiguration benutzt werden, bei der die Korrekturkoeffizienten α im Voraus für sämtliche Modulationsmuster bestimmt werden. Bei dem Verfahren von 17 wird zunächst eine Modulationsmustergruppe, die eine Vielzahl von Modulationsmustern umfasst, vorbereitet (S201) und eine Verarbeitung der Bestimmung von Korrekturkoeffizienten α für sämtliche der Modulationsmuster (S202) ausgeführt. Anschließend wird die Laserlichtbestrahlung durch Anwenden des bestimmten Korrekturkoeffizienten α mit Hilfe der jeweiligen Modulationsmuster in der Modulationsmustergruppe ausgeführt (S203).
Oder es kann für den Fall, dass es eine Vielzahl von Modulationsmustern gibt, wie es in einem Flussdiagramm von 18 gezeigt ist, die Konfiguration verwendet werden, bei der ein Korrekturkoeffizient α individuell für jedes Modulationsmuster bestimmt wird. Bei dem Verfahren von 18 wird zunächst eine Modulationsmustergruppe, die eine Vielzahl von Modulationsmustern umfasst, vorbereitet (S301) und in der Gruppe ein Modulationsmuster, das als ein Objekt zum Bestimmen eines Korrekturkoeffizienten α dient und das auf die Laserlichtbestrahlung angewendet werden soll, eingestellt (S302). Nachdem ein Modulationsmuster, das als ein Objekt dient, eingestellt wurde, wird eine Verarbeitung zum Bestimmen eines Korrekturkoeffizienten α für das Modulationsmuster durchgeführt (S303) und eine Laserlichtbestrahlung durch Anwenden des bestimmten Korrekturkoeffizienten α ausgeführt (S304). Darüber hinaus wird bestätigt, ob eine Suche nach einem Korrekturkoeffizienten α, einer Laserlichtbestrahlung und dergleichen für sämtliche Modulationsmuster abgeschlossen ist (S305) oder nicht, wobei, wenn sie nicht abgeschlossen ist, die Einstellung eines Modulationsmusters, die Bestimmung eines Korrekturkoeffizienten α und der Laserlichtbestrahlung, die in Schritt S302 bis S304 dargestellt ist, erneut ausgeführt werden. Wenn die Suche nach einem Korrekturkoeffizienten α und dergleichen für sämtliche Modulationsmuster angeschlossen ist, ist die Bestimmung eines Korrekturkoeffizienten α, einer Laserlichtbestrahlung mit Hilfe des Korrekturkoeffizienten α und dergleichen abgeschlossen.
Darüber hinaus ist in Bezug auf die Bewertung des unerwünschten Lichtes nullter Ordnung, das in dem SLM erzeugt wird, und die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α die Konfiguration, bei der ein rekonstruiertes lichtbündelndes Bild des phasenmodulierten Laserlichtes durch den Fotodetektor 68 erfasst wird, beispielhaft in bei dem optischen Bewertungssystem 15 dargestellt, wobei jedoch diese nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt sind und beispielsweise die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α unter Bezugnahme auf ein Verarbeitungsergebnis eines Objektes durch eine Laserverarbeitungsvorrichtung oder eines Beobachtungsergebnisses eines Objektes durch ein Lasermikroskop und dergleichen ausgeführt werden kann. Für den Fall, bei dem das Ergebnis einer Laserverarbeitung verwendet wird, ist es, weil eine unerwünschte Verarbeitung durch das Licht nullter Ordnung an einem Verarbeitungsobjekt ausgeführt wird, beispielsweise möglich, einen Korrekturkoeffizienten α durch Bewerten eines Lochdurchmessers oder einer Lochtiefe und dergleichen bei diesem Verarbeitungsergebnis zu bestimmen.
Für den Fall, dass die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α für jedes aus der Vielzahl von Phasenmodulationsmustern ausgeführt wird, die in der Lichtmodulationsvorrichtung 2A verwendet werden, wie es in 18 gezeigt ist, kann weiterhin die Konfiguration verwendet werden, bei der eine Suchtabelle (LUT), die die Entsprechungsbeziehung zwischen Zielmodulationsmustern und Korrekturkoeffizienten α zeigt, vorbereitet ist. In einer LUT aus 19 sind die Musternummern 1, 2, 3, 4, 5, ... zum Kennzeichnen eines Modulationsmusters und die Werte der Korrekturkoeffizienten α 1,52, 1,86, 1,35, 1,11, ..., die den Musternummern entsprechen, derart gespeichert, dass sie einander entsprechen.
Für den Fall, dass beispielsweise ein Koeffizient verwendet wird, der gemäß einem Punkt eingestellt ist, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster hat, werden weiterhin ein optisches System, wie in 15, und beispielsweise ein geblaztes Beugungsgitter verwendet, um Koeffizienten α an zahlreichen rekonstruierten Punktpositionen zu messen. Anschließend kann ein Korrekturkoeffizient α auf das Zielmodulationsmuster unter Bezugnahme auf ein Messergebnis aus den rekonstruierten Mustern mit Hilfe eines Näherungsverfahrens oder eines Interpolationsverfahrens oder dergleichen angewendet werden.
Eine derartige LUT ist beispielsweise in der Korrekturkoeffizienten-Speichereinheit 33 bei der Konfiguration gespeichert, die in 3 gezeigt ist. Weiterhin stellt für den Fall, dass eine LUT verwendet wird, die Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 32 den Korrekturkoeffizienten α für das Zielmodulationsmuster, das durch die Modulationsmuster-Einstelleinheit 31 eingestellt wurde, durch Auslesen eines Korrekturkoeffizienten α entsprechend dem Muster aus der LUT in der Speichereinheit 33 ein. Darüber hinaus ist eine derartige LUT separat von einer LUT zum Umwandeln eines Signals eines Phasenwertes in einen Spannungsanweisungswert vorgesehen.
Hier werden in Bezug auf die Mustereigenschaften eines Phasenmodulationsmusters, auf das zum Zeitpunkt der Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α Bezug genommen werden soll, für den Fall, dass die Bewertung unerwünschten Lichtes nullter Ordnung und die Bestimmung eines Korrekturkoeffizienten α mit Hilfe eines optischen Bewertungssystems ausgeführt werden, wie es oben beschrieben wurde, die Mustereigenschaften bei der Bewertungs- und Bestimmungsverarbeitung berücksichtigt, um einen Korrekturkoeffizienten α entsprechend den Mustereigenschaften einzustellen.
Weiterhin kann als Korrekturkoeffizient α, der den Mustereigenschaften entspricht, wie es oben beschrieben ist, ein Koeffizient verwendet werden, der gemäß den räumlichen Frequenzeigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt wird. Wie es beispielsweise in der Kurve von 6 für die Beugungsgittermuster gezeigt ist, variiert ein Wert eines optimalen Korrekturkoeffizienten α gemäß einer räumlichen Frequenzkomponente eines Modulationsmusters, das als ein Objekt dient. Dementsprechend kann eine Korrekturkoeffizient α aus einer Neigung von Frequenzkomponenten in einem Zielmodulationsmuster mit Hilfe eines derartigen Phänomens bestimmt werden. Für den Fall, dass sich eine Frequenzkomponente an jeder Position in dem Modulationsmuster unterscheidet, kann ein Korrekturkoeffizient α als ein Koeffizient α(x, y) eingestellt werden, der sich an jeder Pixelposition unterscheidet. Für den Fall, dass eine LUT für derartige Korrekturkoeffizienten α vorbereitet ist, können weiterhin die Modulationsmuster und die Korrekturkoeffizienten α direkt so gestaltet werden, dass sie einander entsprechen, oder die Neigungen der Frequenzkomponenten in den Modulationsmustern und die Korrekturkoeffizienten α können derart gestaltet werden, dass sie einander entsprechen.
Weiterhin kann als Korrekturkoeffizient α ein Koeffizient verwendet werden, der gemäß einem Punkt eingestellt wird, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster von Laserlicht hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird. In diesem Fall wird als ein Korrekturkoeffizient α beispielsweise vorzugsweise ein Koeffizient verwendet, der gemäß einem Abstand zwischen dem Punkt, der den maximalen Beugungswinkel in dem rekonstruierten Muster des Laserlichtes hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert ist, und einem Lichtbündelungspunkt des Lichtes nullter Ordnung eingestellt ist.
Wie es beispielsweise in der Kurve von 14 über die Position des äußersten rekonstruierten Punktes in einem rekonstruierten Muster von Laserlicht gezeigt ist, variiert ein optimaler Korrekturkoeffizient α gemäß einem Punkt, der den maximalen Beugungswinkel in dem rekonstruierten Muster hat (entsprechend dem äußersten rekonstruierten Punkt). Demzufolge kann ein Korrekturkoeffizient α für ein Modulationsmuster unter Verwendung eines derartigen Phänomens bestimmt werden. Für den Fall, dass eine LUT für einen derartigen Korrekturkoeffizienten α vorbereitet ist, können weiterhin Modulationsmuster und Korrekturkoeffizienten α direkt derart gestaltet werden, dass sie einander entsprechen, oder die Positionen von Punkten, die die maximalen Beugungswinkel in den rekonstruierten Mustern haben, und Korrekturkoeffizienten α können derart gestaltet werden, dass sie einander entsprechen.
Zusätzlich zu der Konfiguration, bei der Licht nullter Ordnung verringert wird, indem ein Korrekturkoeffizient α auf ein Modulationsmuster angewendet wird, können weiterhin, wie es oben beschrieben ist, ein Linseneffekt mit einem Fresnel-Linsenmuster oder eine Fresnel-Zonenplatte oder dergleichen auf ein CGH als Modulationsmuster angewendet werden, wodurch die Rekonstruktionsposition des CGH und das Licht nullter Ordnung defokussiert werden. Für den Fall, bei dem die Lichtintensität des unerwünschten Lichtes nullter Ordnung hoch ist, ist es hier, um den Einfluss der Interferenz mit einem gewünschten Bestrahlungsmuster von Laserlicht zu verhindern, notwendig, das Licht nullter Ordnung an der CGH-Korrekturposition umfangreich zu defokussieren, indem eine Brennweite der Fresnel-Linse vergrößert wird.
Da in diesem Fall eine Phase der Fresnel-Linse um das Quadrat eines Abstandes von der zentralen Position zunimmt, wird ihr Phasengradient an dem Umfangsabschnitt steiler. Daher kann der Einfluss auf die Phasenausdrucksfähigkeit des SLM, wie etwa ein Absenken der Beugungswirkung an dem Randabschnitt, ausgeübt werden. Da im Gegensatz dazu bei der Konfiguration, bei der ein Korrekturkoeffizient α angewendet wird, wie es oben beschrieben ist, die Intensität des Lichtes nullter Ordnung derart unterdrückt wird, dass sie gering ist, wird eine Brennweite der Fresnel-Linse kurz und wird ihr Phasengradient graduell. In Übereinstimmung damit wird erwartet, das sich die Belastung des SLM verringert.
Oder es können weiterhin zusätzlich zu der Konfiguration, bei der Licht nullter Ordnung durch Anwenden eines Korrekturkoeffizienten α verringert wird, eine Abschirmplatte oder dergleichen an einer vorbestimmten Position des optischen Systems angeordnet sein, wodurch Licht nullter Ordnung blockiert wird. Da in diesem Fall die Intensität des Lichtes nullter Ordnung durch den Korrekturkoeffizienten α derart unterdrückt wird, dass sie gering ist, wird eine Wirkung, wie etwa die Vermeidung der Verarbeitung auf die Abschirmplatte durch das Licht nullter Ordnung erwartet.
Weiterhin ist ein Zielmodulationsmuster ϕ_CGH(x, y) normalerweise innerhalb eines Bereiches von Phasenwerten von 0 bis 2π (rad) festgelegt, wobei jedoch für den Fall der Multiplikation eines Korrekturkoeffizienten α, wie es oben beschrieben ist, die Phasenwerte in dem Modulationsmuster ϕ_SLM(x, y), die man als Ergebnis erhält, den Bereich von 0 bis 2π (rad) überschreiten können. Demzufolge ist es vorzuziehen, als den räumlichen Lichtmodulator 20, der bei der Lichtmodulationsvorrichtung 2A verwendet wird, einen Modulator zu verwenden, der in der Lage ist, eine Phase auszudrücken, deren Positionsmodulationsumfang einen Bereich von Phasenwerten überschreitet, die in dem normalen CGH-Aufbau gesetzt sind.
Weiterhin kann das Lichtmodulationsverfahren, das einen Korrekturkoeffizienten α verwendet, wie es oben beschrieben wurde, auf eine Stealth-Dicing-Laserverarbeitung zum Ausbilden einer modifizierten Schicht durch Bündeln von Laserlicht auf der Innenseite eine Objekte, wie etwa Silizium, angewendet werden. Bei einer derartigen Laserverarbeitung wird eine sphärische Aberration durch Brechungsindex-Fehlübereinstimmung verursacht, wobei je tiefer die Lichtbündelungsposition liegt, desto größer der Einfluss der Aberration ist. Es wurde vorgeschlagen, eine Korrektur der sphärischen Aberration mit Hilfe eines SLM auszuführen (siehe beispielsweise die Patentdruckschrift 1).
Bei der oben beschriebenen Aberrationskorrektur gilt hier, je größer die Verarbeitungstiefe ist, desto höher ist die räumliche Frequenz eines Aberrationskorrekturmusters. Insbesondere wird ein Linseneffekt auf das Aberrationskorrekturmuster angewendet, das in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, um eine räumliche Frequenz zu verringern. Daher wird ein Lichtbündelungspunkt des korrigierten Laserlichtes an einer Position korrigiert, die sich von jener des Lichtes nullter Ordnung unterscheidet, weshalb es demzufolge zwei Lichtbündelungspunkte des unerwünschten Lichtes nullter Ordnung und des gewünschten lichtbündelnden Laserlichtes gibt, wobei es als Ergebnis unmöglich ist, eine gewünschte Verarbeitung an dem Objekt auszuführen. Im Gegensatz dazu ist es bei der Konfiguration, bei der ein Korrekturkoeffizient α auf ein Modulationsmuster angewendet wird, wie es oben beschrieben ist, möglich, eine Laserverarbeitung unter guten Bedingungen durch Verringern unerwünschten Lichtes nullter Ordnung auszuführen.
Es wird weiter der Unterdrückungseffekt von unerwünschtem Licht nullter Ordnung aus dem SLM mit einem korrigierten Modulationsmuster unter Verwendung eines Koeffizienten α (α > 1) beschrieben. 20 ist ein Diagramm, das ein Rekonstruktionsergebnis eines Laserlichtbestrahlungsmusters zeigt, wenn ein Modulationsmuster zum Rekonstruieren eines rechteckigen Mehrpunktmusters mit 8×8 Punkten, das mit Hilfe des herkömmlichen CGH-Erzeugungsverfahren erzeugt wird, auf dem SLM dargestellt wird. Weiterhin ist 21 ein Diagramm, das ein Rekonstruktionsergebnis eines Laserlichtbestrahlungsmusters zeigt, wenn ein Modulationsmuster, das mit einem Korrekturkoeffizienten α, mit dem die Intensität des Lichtes nullter Ordnung mit Hilfe des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung minimiert wird, multipliziert wird, auf dem SLM dargestellt wird. In diesen 20 und 21 sind die Lichtbündelungspunkte, die jeweils in einem Kreis dargestellt sind, Komponenten unerwünschten Lichtes nullter Ordnung.
22 umfasst Kurven, die Intensitätsprofile von Licht nullter Ordnung in den Rekonstruktionsergebnissen darstellen, die in 20 und 21 gezeigt sind. Die Intensitätsprofile des Lichtes nullter Ordnung zeigen eindimensionale Profile auf der geraden Linie, die durch die zentrale Position in den Lichtbündelungsmustern des Lichtes nullter Ordnung verläuft. In der Kurve von (a) in 22 zeigt die horizontale Achse die Pixel und die vertikale Achse die normalisierten Lichtintensitäten. Weiterhin zeigt bei der Kurve (b) in 22 die horizontale Achse die Positionen (μm), die aus den Pixeln umgewandelt werden, und die vertikale Achse die normalisierten Lichtintensitäten.
Hier ist keine Apertur vor einer Kamera angeordnet, die ein Fotodetektor ist, sondern es wird eine Bündelungslinse mit f = 250 mm verwendet, um die Ergebnisse zu zeigen, die man mit einem optischen System erhält, das äquivalent zu jenem aus 15 ist. Bei einer derartigen Konfiguration entsprechen die 21 Pixel auf der Kamera einem tatsächlichen Abstand von 93 um. Weiterhin zeigen bei (a) bzw. (b) in 22 die Kurven D1 und E1 die Intensitätsprofile des Lichtes nullter Ordnung in dem Rekonstruktionsergebnis gemäß der vorliegenden Erfindung, die in 21 gezeigt ist, und zeigen die Kurven D2 und E2 weiterhin die Intensitätsprofile des Lichtes nullter Ordnung in dem Rekonstruktionsergebnis durch das herkömmliche Verfahren, das in 20 gezeigt ist. Wie es aus den jeweiligen Kurven in 22 erkennbar ist, wird durch Anwenden des Verfahrens der vorliegenden Erfindung des Multiplizierens eines Korrekturkoeffizienten α eines Modulationsmusters die Spitzenintensität des unterwünschten Lichtes nullter Ordnung auf etwa 1/6 reduziert.
Hinsichtlich der Unterdrückungswirkung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung aus dem SLM mit einem korrigierten Modulationsmuster unter Verwendung eines Koeffizienten α ist ein Ergebnis mit einem zylindrischen Linsenmuster als ein weiteres Beispiel dargestellt. Hier kann das zylindrische Linsenmuster beispielsweise wie folgt ausgedrückt werden. ϕ_c(x, y) = π(y – y₀)²/λf
Hier ist in der obigen Formel λ eine Wellenlänge von Licht, das in den SLM eingegeben wird, und f eine Brennweite der Linse.
23 umfasst Diagramme, die die Rekonstruktionsergebnisse der Laserlichtbestrahlungsmuster zeigen, wenn ein zylindrisches Linsenmuster auf dem SLM dargestellt wird, wobei (a) in 23 das Rekonstruktionsergebnis eines Laserlichtbestrahlungsmusters zeigt, wenn ein herkömmliches zylindrisches Linsenmuster, das mit Hilfe der oben beschriebenen Formel erzeugt wird, auf dem SLM angezeigt wird, und (b) in 23 das Rekonstruktionsergebnis eines Laserlichtbestrahlungsmusters zeigt, wenn ein Modulationsmuster, das mit einem Korrekturkoeffizienten α multipliziert wird; auf dem SLM angezeigt wird.
Weiterhin ist 24 eine Kurve, die die Intensitätsprofile des Lichtes nullter Ordnung in den Rekonstruktionsergebnissen darstellt, die bei (a) und (b) in 23 gezeigt sind. Bei der Kurve von 24 zeigt die horizontale Achse die Pixel und die vertikale Achse die normalisierten Lichtintensitäten. Weiterhin zeigt in 24 der Graph F1 das Intensitätsprofil des Lichtes nullter Ordnung in dem Rekonstruktionsergebnis gemäß der vorliegenden Erfindung, die bei (b) in 23 gezeigt ist, und zeigt weiterhin die Kurve F2 das Intensitätsprofil des Lichtes nullter Ordnung in dem Rekonstruktionsergebnis durch das herkömmliche Verfahren, das bei (a) in 23 gezeigt ist. Wie es aus den jeweiligen Kurven in 24 deutlich wird, wird die Spitzenintensität des unerwünschten Lichtes nullter Ordnung auf etwa 1/7 auch bei diesem Beispiel mit Hilfe des zylindrischen Linsenmusters reduziert.
Das Lichtmodulationsverfahren, das Lichtmodulationsprogramm, die Lichtmodulationsvorrichtung und die Lichtbestrahlungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und die Konfigurationsbeispiele beschränkt, wobei unterschiedliche Abänderungen möglich sind. Beispielsweise ist die Konfiguration des gesamten optischen Systems, das die Lichtmodulationsvorrichtung, die Lichtquelle und dergleichen umfasst, nicht auf das Konfigurationsbeispiel beschränkt, das in 1 gezeigt ist, wobei insbesondere unterschiedliche Konfigurationen verwendet werden können. Weiterhin werden die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α und die Korrektur eines Modulationsmusters mit Hilfe des Korrekturkoeffizienten α in der Steuervorrichtung 30 bei der Konfiguration ausgeführt, die in 3 gezeigt ist, wobei diese jedoch nicht auf eine derartige Konfiguration beschränkt sind und beispielsweise eine Konfiguration verwendet werden kann, bei der die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α und die Korrektur eines Modulationsmusters in der Antriebsvorrichtung 28 ausgeführt werden.
Zudem wird als Licht, das als Modulationsobjekt durch den räumlichen Lichtmodulator dient, in erster Linie Laserlicht bei der oben beschriebenen Ausführungsform in Erwägung gezogen, wobei die vorliegende Erfindung daneben im allgemeinen auf anderes Licht als Laserlicht angewendet werden kann. Als derartiges Licht sind beispielsweise kohärentes Licht, das von einer Lichtquelle, wie etwa einer Laserlichtquelle, einer LD oder SLD ausgegeben wird, inkohärentes Licht, das von einer Lichtquelle, wie etwa einer Lampenlichtquelle ausgegeben wird, und gestreutes Licht oder Fluoreszenz und dergleichen, die durch Laserlichtbestrahlung erzeugt werden, enthalten. Kohärentes Licht kann beispielsweise für die Laserverarbeitung verwendet werden. Weiterhin können Licht aus einer Lampenlichtquelle, gestreutes Licht oder Fluoreszenz und dergleichen beispielsweise bei einem Mikroskop oder einer lichtempfangenden Seite eines Laser-Ophthalmoskops verwendet werden.
Ein Lichtmodulationsverfahren gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform (1) verwendet einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase des eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und phasenmoduliertes Licht ausgibt, wobei das Lichtmodulationsverfahren umfasst: (2) einen Modulationsmuster-Einstellschritt des Einstellens eines Zielmodulationsmusters für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator, (3) einen Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt des Einstellens eines Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster, (4) einen Modulationsmuster-Korrekturschritt des Bestimmens eines korrigierten Modulationsmusters, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α und (5) einen Modulationsmuster-Darstellungsschritt des Darstellens des korrigierten Modulationsmusters auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators.
Ein Lichtmodulationsprogramm gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform (1) verwendet einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase des eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und phasenmoduliertes Licht ausgibt, wobei das Lichtmodulationsprogramm einen Computer dazu veranlasst, auszuführen: (2) eine Modulationsmuster-Einstellverarbeitung des Einstellens eines Zielmodulationsmusters für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator, (3) eine Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung des Einstellens eines Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster, (4) eine Modulationsmuster-Korrekturverarbeitung des Bestimmens eines korrigierten Modulationsmusters, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α und (5) eine Modulationsmuster-Darstellungsverarbeitung des Darstellens des korrigierten Modulationsmusters auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators.
Eine Lichtmodulationsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform umfasst (a) einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase des eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und phasenmoduliertes Licht ausgibt, (b) eine Modulationsmuster-Einstelleinrichtung, die ein Zielmodulationsmuster für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator einstellt, (c) eine Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung, die einen Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster einstellt, und (d) eine Modulationsmuster-Korrektureinrichtung, die ein korrigiertes Modulationsmuster, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α einstellt.
In Bezug auf die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten kann das Lichtmodulationsverfahren hier eine Konfiguration verwenden, bei der der Korrekturkoeffizient α verwendet wird, der gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um so dem Zielmodulationsmuster zu entsprechen, um in der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung gespeichert zu werden, wobei der Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten speichert, der aus der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung ausgelesen wird. In derselben Weise kann das Lichtmodulationsprogramm eine Konfiguration verwenden, bei der der Korrekturkoeffizient α verwendet wird, der im Voraus gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um so dem Zielmustermodulationsmuster zu entsprechen, um in der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung gespeichert zu werden, und die Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der aus der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung ausgelesen wird. In derselben Weise kann die Lichtmodulationsvorrichtung eine Konfiguration verwenden, die die Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung zum Speichern des Korrekturkoeffizienten α umfasst, der im Voraus gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um so dem Zielmodulationsmuster zu entsprechen, wobei die Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der aus der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung gelesen wird.
Auf diese Weise werden Mustereigenschaften eines Modulationsmusters, das auf dem räumlichen Lichtmodulator dargestellt werden soll, im Voraus bewertet, wird ein Koeffizient α gemäß den Mustereigenschaften bestimmt, um als Koeffizientendaten in der Speichereinrichtung gespeichert zu werden, und werden die Koeffizientendaten ja nach Bedarf ausgelesen, um als ein Korrekturkoeffizient α eingestellt zu werden, wodurch es möglicht ist, in geeigneter Weise den Korrekturkoeffizienten α entsprechend dem Zielmodulationsmuster einzustellen.
Oder das Lichtmodulationsverfahren kann in Bezug auf die Einstellung eines Korrekturkoeffizienten eine Konfiguration verwenden, die einen Korrekturkoeffizienten-Ableitungsschritt zum Bestimmen des Korrekturkoeffizienten α gemäß den Mustereigenschaften in Bezug auf das Zielmodulationsmuster umfasst, wobei der Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der mit dem Korrekturkoeffizienten-Ableitungsschritt bestimmt wird. Auf dieselbe Weise kann das Lichtmodulationsprogramm eine Konfiguration verwenden, die die Korrekturkoeffizienten-Ableitungsverarbeitung des Bestimmens des Korrekturkoeffizienten α gemäß den Mustereigenschaften unter Bezugnahme auf das Zielmodulationsmuster umfasst, wobei die Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der durch die Korrekturkoeffizienten-Ableitungsverarbeitung bestimmt wird. Auf dieselbe Weise kann die Lichtmodulationsvorrichtung eine Konfiguration verwenden, die die Korrekturkoeffizienten-Ableitungseinrichtung zum Bestimmen des Korrekturkoeffizienten α gemäß den Mustereigenschaften unter Bezugnahme auf das Zielmodulationsmuster umfasst, wobei die Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der durch die Korrekturkoeffizienten-Ableitungseinrichtung bestimmt wird.
Auf diese Weise werden die Mustereigenschaften unter Bezugnahme auf das Zielmodulationsmuster bewertet, das als Modulationsmuster eingestellt ist, das auf dem räumlichen Lichtmodulator dargestellt werden soll, wobei ein Koeffizient α gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um den Korrekturkoeffizienten α einzustellen, wobei es dadurch zudem möglich ist, in geeigneter Weise den Korrekturkoeffizienten α entsprechend dem Zielmodulationsmuster einzustellen.
Weiterhin kann hinsichtlich eines Korrekturkoeffizienten das Lichtmodulationsverfahren derart konfiguriert sein, dass bei dem Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt der Korrekturkoeffizient α als ein Koeffizient α(x, y) für jedes Pixel in Abhängigkeit einer zweidimensionalen Pixelposition jedes aus der Vielzahl von Pixeln in dem räumlichen Lichtmodulator eingestellt wird. Auf dieselbe Weise kann das Lichtmodulationsprogramm derart eingerichtet sein, dass bei der Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung der Korrekturkoeffizient α als ein Koeffizient α(x, y) für jedes Pixel in Abhängigkeit einer zweidimensionalen Pixelposition für jedes aus der Vielzahl von Pixeln in dem räumlichen Lichtmodulator eingestellt wird. In derselben Weise kann die Lichtmodulationsvorrichtung derart konfiguriert sein, dass in der Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung der Korrekturkoeffizient α als ein Koeffizient α(x, y) für jedes Pixel in Abhängigkeit einer zweidimensionalen Pixelposition jedes aus der Vielzahl von Pixeln in dem räumlichen Lichtmodulator eingestellt wird.
Bei dem Phasenmodulationsmuster, das auf dem räumlichen Lichtmodulator dargestellt werden soll, kann ein Fall berücksichtigt werden, bei dem ein Wert des Korrekturkoeffizienten α, mit dem das Modulationsmuster zu multiplizieren ist, in Abhängigkeit einer Pixelposition (x, y) gemäß seiner speziellen Musterkonfiguration variiert. Mit der Konfiguration, bei der es möglicht ist, den Korrekturkoeffizienten α als einen Koeffizienten α(x, y) für jedes Pixel einzustellen, wie es oben beschrieben ist, ist es im Gegensatz dazu möglich, in geeigneter Weise die Korrektur des Modulationsmusters auch in einem Fall auszuführen, bei dem ein Wert eines optimalen Korrekturkoeffizienten α von einer Pixelposition abhängig ist.
Weiterhin kann hinsichtlich der Mustereigenschaften des Modulationsmusters, auf das bei der Einstellung eines Korrekturkoeffizienten α Bezug genommen werden soll, das Lichtmodulationsverfahren insbesondere derart konfiguriert sein, dass bei dem Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt ein Koeffizient, der gemäß räumlichen Frequenzeigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird. Auf dieselbe Weise kann das Lichtmodulationsprogramm derart konfiguriert sein, dass bei der Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung ein Koeffizient, der gemäß der räumlichen Frequenzeigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird. In derselben Weise kann die Lichtmodulationsvorrichtung derart konfiguriert sein, dass in der Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung ein Koeffizient, der gemäß räumlichen Frequenzeigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird.
Oder in Bezug auf die Mustereigenschaften des Modulationsmusters, auf das bei der Einstellung eine Korrekturkoeffizienten Bezug genommen werden soll, kann das Lichtmodulationsverfahren derart eingerichtet sein, dass bei dem Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt ein Korrekturkoeffizient, der gemäß einem Punkt eingestellt wird, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster von Licht hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird, als Korrekturkoeffizient α verwendet wird. Auf dieselbe Weise kann das Lichtmodulationsprogramm derart konfiguriert sein, dass bei der Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung ein Korrekturkoeffizient, der gemäß einem Punkt eingestellt wird, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster von Licht hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird, als Korrekturkoeffizient α verwendet wird. Auf dieselbe Weise kann die Lichtmodulationsvorrichtung derart konfiguriert sein, dass bei der Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung ein Korrekturkoeffizient, der gemäß einem Punkt eingestellt wird, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster von Licht hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird, als Korrekturkoeffizient α verwendet wird. Weiterhin wird in diesem Fall insbesondere bei der Einstellung eines Korrekturkoeffizienten ein Koeffizient, der gemäß einem Abstand zwischen dem Punkt, der den größten Beugungswinkel in dem rekonstruierten Muster des Lichtes hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird, und einem Lichtbündelungspunkt des Lichtes nullter Ordnung eingestellt wird, vorzugsweise als Korrekturkoeffizient α verwendet.
Die Lichtbestrahlungsvorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform umfasst eine Lichtquelle, die Licht zuführt, das als Modulationsobjekt dient, und eine Lichtmodulationsvorrichtung, die die oben beschriebene Konfiguration hat, die einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator umfasst, der die Phase des Lichtes moduliert, das von der Lichtquelle zugeführt wird, und das phasenmodulierte Licht ausgibt. Für den Fall, dass weiterhin das Licht, das als Modulationsobjekt dient, Laserlicht ist, umfasst die Laserlichtbestrahlungsvorrichtung eine Laserlichtquelle, die Laserlicht zuführt, und eine Lichtmodulationsvorrichtung, die die oben beschriebene Konfiguration hat, die einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator umfasst, der eine Phase des Laserlichtes moduliert, das von der Laserlichtquelle zugeführt wird, und das phasenmodulierte Laserlicht ausgibt.
Gemäß einer derartigen Konfiguration wird bei der Lichtmodulationsvorrichtung, die den phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator enthält, ein Modulationsmuster, das durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α korrigiert wird, auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators angezeigt, wodurch es möglich ist, die Erzeugung von unerwünschtem Licht nullter Ordnung bei der Phasenmodulation des Lichtes zu unterdrücken, und es möglich ist, in geeigneter Weise Vorgänge, wie etwa das Abstrahlen von Licht auf ein Objekt mit einem gewünschten Bestrahlungsmuster und die Verarbeitung oder die Beobachtung, etc. des Objektes durch die Bestrahlung zu erreichen. Eine derartige Bestrahlungsvorrichtung ist beispielsweise als Laserverarbeitungsvorrichtung, ein Lasermikroskop, eine Laserhandhabungsvorrichtung oder eine Aberrationskorrekturvorrichtung für ein Laserabtast-Ophthalmoskop oder dergleichen verfügbar.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist als ein Lichtmodulationsverfahren, ein Lichtmodulationsprogramm, eine Lichtmodulationsvorrichtung und eine Lichtbestrahlungsvorrichtung verfügbar, die in der Lage sind, die Erzeugung von unerwünschtem Licht der nullten Ordnung durch einen SLM zu unterdrücken.
Bezugszeichenliste

1A – Laserlichtbestrahlungsvorrichtung (Lichtbestrahlungsvorrichtung), 2A – Lichtmodulationsvorrichtung, 10 – Laserlichtquelle, 11 – Strahlaufweiter, 12, 13 – Reflexionsspiegel, 20 – räumlicher Lichtmodulator (SLM), 28 – Lichtmodulator-Antriebsvorrichtung, 30 – Lichtmodulations-Steuervorrichtung, 50 – Bestrahlungsobjekt, 51, 52, 4f – Optische Systemlinse, 53 – Objektivlinse, 58 – Bewegliche Halterung,
21 – Siliziumsubstrat, 22 – Flüssigkristallschicht, 22a – Flüssigkristallmolekül, 23 – Pixelelektrodengruppe, 23a – Pixelelektrode, 24 – Elektrode, 25 – Glassubstrat, 26 – Abstandshalter,
31 – Zielmodulationsmuster-Einstelleinheit, 32 – Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit, 33 – Korrekturkoeffizienten-Speichereinheit, 34 – Korrekturkoeffizienten-Ableitungseinheit, 35 – Modulationsmuster-Korrektureinheit, 36 – Lichtmodulator-Antriebssteuereinheit, 37 – Eingabevorrichtung, 38 – Anzeigevorrichtung.

Claims

Lichtmodulationsverfahren, das einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator verwendet, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und phasenmoduliertes Licht ausgibt, wobei das Lichtmodulationsverfahren umfasst: einen Modulationsmuster-Einstellschritt des Einstellens eines Zielmodulationsmusters für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator; einen Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt des Einstellens eines Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster; einen Modulationsmuster-Korrekturschritt des Bestimmens eines korrigierten Modulationsmusters, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters durch den Korrekturkoeffizienten α; und einen Modulationsmuster-Darstellungsschritt des Darstellens des korrigierten Modulationsmusters auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators.
Lichtmodulationsverfahren nach Anspruch 1, bei dem der Korrekturkoeffizient α verwendet wird, der im Voraus gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um dem Zielmodulationsmuster zu entsprechen, um in der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung gespeichert zu werden, und der Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der aus der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung gelesen wird.
Lichtmodulationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen Korrekturkoeffizienten-Ableitungsschritt des Bestimmens des Korrekturkoeffizienten α gemäß den Mustereigenschaften unter Bezugnahme auf das Zielmodulationsmuster, wobei der Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der durch den Korrekturkoeffizienten-Ableitungsschritt bestimmt wird.
Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem bei dem Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt der Korrekturkoeffizient α als ein Koeffizient α(x, y) für jedes Pixel in Abhängigkeit einer zweidimensionalen Pixelposition jedes aus der Vielzahl von Pixeln in dem räumlichen Lichtmodulator eingestellt wird.
Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem bei dem Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt ein Koeffizient, der gemäß räumlicher Frequenzeigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird.
Lichtmodulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem bei dem Korrekturkoeffizienten-Einstellschritt ein Koeffizient, der gemäß einem Punkt eingestellt wird, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster des Lichtes hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird.
Lichtmodulationsprogramm, das einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator verwendet, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und phasenmoduliertes Licht ausgibt, wobei das Lichtmodulationsprogramm einen Computer dazu veranlasst, auszuführen: eine Modulationsmuster-Einstellverarbeitung des Einstellens eines Zielmodulationsmusters für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator; eine Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung des Einstellens eines Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster; eine Modulationsmuster-Korrekturverarbeitung des Bestimmens eines korrigierten Modulationsmusters, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α; und eine Modulationsmuster-Darstellungsverarbeitung des Darstellens des korrigierten Modulationsmusters auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators.
Lichtmodulationsprogramm nach Anspruch 7, bei dem der Korrekturkoeffizient α verwendet wird, der im Voraus gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um dem Zielmodulationsmuster zu entsprechen, um in der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung gespeichert zu werden, und die Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der aus der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung gelesen wird.
Lichtmodulationsprogramm nach Anspruch 7 oder 8, umfassend eine Korrekturkoeffizienten-Ableitungsverarbeitung des Bestimmens des Korrekturkoeffizienten α gemäß den Mustereigenschaften unter Bezugnahme auf das Zielmodulationsmuster, wobei die Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der durch die Korrekturkoeffizienten-Ableitungsverarbeitung bestimmt wird.
Lichtmodulationsprogramm nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem bei der Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung der Korrekturkoeffizient α als ein Koeffizient α(x, y) für jedes Pixel in Abhängigkeit einer zweidimensionalen Pixelposition jedes aus der Vielzahl von Pixeln in dem räumlichen Lichtmodulator eingestellt wird.
Lichtmodulationsprogramm nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem bei der Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung ein Koeffizient, der gemäß räumlicher Frequenzeigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird.
Lichtmodulationsprogramm nach einem der Ansprüche 7 bis 11, bei dem bei der Korrekturkoeffizienten-Einstellverarbeitung ein Koeffizient, der gemäß einem Punkt eingestellt wird, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster des Lichtes hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird.
Lichtmodulationsvorrichtung umfassend: einen phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator, der eine Vielzahl zweidimensional angeordneter Pixel hat, eine Phase des eingegebenen Lichtes für jedes Pixel mit einem Modulationsmuster moduliert, das auf der Vielzahl von Pixeln dargestellt wird, und phasenmoduliertes Licht ausgibt; eine Modulationsmuster-Einstelleinrichtung, die ein Zielmodulationsmuster für die Modulation der Phase des Lichtes in dem räumlichen Lichtmodulator einstellt; eine Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung, die einen Korrekturkoeffizienten α von α ≥ 1 gemäß Pixelstruktureigenschaften des räumlichen Lichtmodulators und Mustereigenschaften des Zielmodulationsmusters für das Zielmodulationsmuster einstellt; und eine Modulationsmuster-Korrektureinrichtung, die ein korrigiertes Modulationsmuster, das auf der Vielzahl von Pixeln des räumlichen Lichtmodulators dargestellt werden soll, durch Multiplizieren des Zielmodulationsmusters mit dem Korrekturkoeffizienten α einstellt.
Lichtmodulationsvorrichtung nach Anspruch 13, umfassend eine Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung, die den Korrekturkoeffizienten α speichert, der im Voraus gemäß den Mustereigenschaften bestimmt wird, um dem Zielmodulationsmuster zu entsprechen, wobei die Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der aus der Korrekturkoeffizienten-Speichereinrichtung ausgelesen wird.
Lichtmodulationsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, umfassend eine Korrekturkoeffizienten-Ableitungseinrichtung, die den Korrekturkoeffizienten α gemäß den Mustereigenschaften unter Bezugnahme auf das Zielmodulationsmuster bestimmt, und die Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung den Korrekturkoeffizienten α gemäß einem Koeffizienten einstellt, der von der Korrekturkoeffizienten-Ableitungseinrichtung bestimmt wird.
Lichtmodulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der in der Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung der Korrekturkoeffizient α als ein Koeffizient α(x, y) für jedes Pixel in Abhängigkeit einer zweidimensionalen Pixelposition jedes aus der Vielzahl von Pixeln in dem räumlichen Lichtmodulator eingestellt wird.
Lichtmodulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei der in der Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung, ein Koeffizient, der gemäß räumlichen Frequenzeigenschaften des Zielmodulationsmusters eingestellt wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird.
Lichtmodulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei der in der Korrekturkoeffizienten-Einstelleinrichtung ein Koeffizient, der gemäß einem Punkt eingestellt ist, der einen maximalen Beugungswinkel in einem rekonstruierten Muster von Licht hat, das mit dem Zielmodulationsmuster phasenmoduliert wird, als der Korrekturkoeffizient α verwendet wird.
Lichtbestrahlungsvorrichtung, umfassend: eine Lichtquelle, die Licht zuführt; und die Lichtmodulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, die den phasenmodulierenden räumlichen Lichtmodulator umfasst, der eine Phase des Lichtes moduliert, das von der Lichtquelle zugeführt wird, und das phasenmodulierte Licht ausgibt.