JP2012215774A - Optical wavefront control module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光波面制御モジュールに関するものである。 The present invention relates to a light wavefront control module.
特許文献1には、カラー液晶表示素子の温度補償装置に関する技術が記載されている。この技術は、温度対最適出力電圧データを、複数のカラー液晶表示素子ごとに、そのばらつきや経時変化に応じて適宜修正できるようにすることを目的としている。図11は、この装置の構成を示すブロック図である。図11に示されるように、この装置は、温度検知回路211と、デジタルの温度対最適出力電圧データが記憶され、温度検知回路211からの温度データに対応する最適出力電圧データが読み出されるデータテーブル212と、データテーブル212から読み出された最適出力電圧データを補正する電圧補正手段217と、その最適出力電圧データをD/A変換して、液晶表示素子の駆動回路に送出するD/A変換回路213と、電圧補正手段217に補正データを与える操作部216と、操作部216からの補正データおよび温度検知回路211からの温度データに基づいてデータテーブル212内の温度対最適出力電圧データを修正する制御手段214とを備えている。
また、特許文献2には、液晶パネルをオーバードライブにより高速駆動する液晶パネルの駆動装置に関する技術が記載されている。図12は、この液晶パネル駆動装置の構成を示すブロック図である。この液晶パネル駆動装置は、フレームメモリ231とルックアップテーブル232とを用いてオーバードライブを行う装置であって、異なる温度範囲に対応する複数種類のルックアップテーブル232を備えている。この装置は、温度センサ235から得られるLCDモジュール234の温度情報に基づいて、選択回路233を作動させてルックアップテーブル232を切り替えて用いる。
Patent Document 2 describes a technique related to a liquid crystal panel driving device that drives a liquid crystal panel at a high speed by overdrive. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of the liquid crystal panel driving device. This liquid crystal panel driving device is a device that performs overdrive using a
従来より、空間光変調素子(Spatial light modulator;SLM)によって光の位相を変調する技術が知られている。一般に、SLMは、液晶層と、液晶層に沿って複数の画素毎に設けられた電極とを備えている。電極に電圧が印加されると、その電圧の大きさに応じて液晶分子が回転し、液晶の複屈折率が変化する。この液晶層に光が入射すると、液晶層の内部において光の位相が変化し、該入射光に対して位相差を有する光が外部へ出射される。ここで、印加電圧の大きさと、電圧印加の前後における出射光の位相差(すなわち位相変調量)との関係を表したものが、SLMの位相変調特性である。この位相変調特性において、位相変調量と印加電圧との関係は非線形である。このような非線形の関係を容易に変換する為、一般的に、位相変調量と印加電圧との対応する数値を複数示したルックアップテーブル(Look Up Table;LUT)が使用される。また、入射した光を反射する光反射面は、厳密には平坦ではなく僅かな歪みを有する。このような光反射面の歪みに起因する位相変調特性のばらつきを補正するためのデータ(面精度補正データ)が予め用意される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for modulating the phase of light by a spatial light modulator (SLM) is known. In general, the SLM includes a liquid crystal layer and an electrode provided for each of a plurality of pixels along the liquid crystal layer. When a voltage is applied to the electrode, the liquid crystal molecules rotate according to the magnitude of the voltage, and the birefringence of the liquid crystal changes. When light enters the liquid crystal layer, the phase of the light changes inside the liquid crystal layer, and light having a phase difference with respect to the incident light is emitted to the outside. Here, the phase modulation characteristic of the SLM represents the relationship between the magnitude of the applied voltage and the phase difference (that is, the phase modulation amount) of the emitted light before and after the voltage application. In this phase modulation characteristic, the relationship between the phase modulation amount and the applied voltage is non-linear. In order to easily convert such a non-linear relationship, a look-up table (LUT) showing a plurality of values corresponding to the phase modulation amount and the applied voltage is generally used. Further, the light reflecting surface that reflects the incident light is not strictly flat but has a slight distortion. Data (surface accuracy correction data) for correcting variations in phase modulation characteristics due to such distortion of the light reflecting surface is prepared in advance.
しかしながら、SLMの周囲温度が変化すると、位相変調量と印加電圧との関係が変動し、また光反射面の歪みの程度も変化する。このような現象は、SLMが使用される用途によっては大きな問題となることがある。例えば、レーザ加工において、レーザ光源から出力されるレーザ光をSLMを介して被加工物に照射する場合、位相変調量の誤差は加工精度に影響を及ぼす。また、顕微鏡や検眼鏡等にSLMを使用する場合、その周囲温度によっては有用な観察像が得られないおそれがある。 However, when the ambient temperature of the SLM changes, the relationship between the phase modulation amount and the applied voltage changes, and the degree of distortion of the light reflecting surface also changes. Such a phenomenon may be a serious problem depending on the application in which the SLM is used. For example, in laser processing, when a workpiece is irradiated with laser light output from a laser light source via an SLM, an error in the amount of phase modulation affects processing accuracy. In addition, when an SLM is used for a microscope, an ophthalmoscope or the like, a useful observation image may not be obtained depending on the ambient temperature.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、SLMの周囲温度の変化に起因する上述した現象を軽減できる光波面制御モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an optical wavefront control module capable of reducing the above-described phenomenon caused by a change in the ambient temperature of the SLM.
上述した課題を解決するために、本発明による光波面制御モジュールは、一次元または二次元に配列された複数の画素毎に光を変調する空間光変調素子と、空間光変調素子を駆動するための回路を有する回路基板と、空間光変調素子と回路基板との間に配置されたヒートシンクと、一方の面が空間光変調素子と熱的に結合され、他方の面がヒートシンクと熱的に結合され、回路基板において生じた熱をヒートシンクを介して空間光変調素子へ伝えるペルチェ素子と、空間光変調素子、回路基板、ヒートシンク、及びペルチェ素子を収容する筐体とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an optical wavefront control module according to the present invention is a spatial light modulator that modulates light for each of a plurality of pixels arranged in one or two dimensions, and for driving the spatial light modulator. A circuit board having the above circuit, a heat sink disposed between the spatial light modulator and the circuit board, one surface is thermally coupled to the spatial light modulator, and the other surface is thermally coupled to the heat sink. And a Peltier element that transmits heat generated in the circuit board to the spatial light modulation element via the heat sink, and a housing that houses the spatial light modulation element, the circuit board, the heat sink, and the Peltier element.
この光波面制御モジュールは、空間光変調素子(SLM)と回路基板との間に、ヒートシンクおよびペルチェ素子を備えている。回路基板上の回路がSLMを駆動すると回路から熱が発生するが、ヒートシンクは、この熱を効率的に回収することができる。ペルチェ素子は、回収された熱をヒートシンクから受け取り、必要に応じてSLMへ与えることができる。すなわち、SLMに設定される所定の動作温度(以下、設定温度という)に対してSLMの温度が低い場合には、回路基板において発生した熱をヒートシンク及びペルチェ素子を介してSLMに与えることによって、SLMの温度を上げて設定温度に近づけることができる。逆に、設定温度に対してSLMの温度が高い場合には、ペルチェ素子を動作させないことによって、SLMの温度を下げて設定温度に近づけることができる。このように、上述した光波面制御モジュールによれば、SLMの周囲温度が変化した場合であってもSLM自体の温度変化を抑えることが可能なので、位相変調量と印加電圧との関係の変動や、光反射面の歪みの程度の変化といった、SLMの温度変化に起因する現象を軽減することができる。 This light wavefront control module includes a heat sink and a Peltier element between a spatial light modulation element (SLM) and a circuit board. When a circuit on the circuit board drives the SLM, heat is generated from the circuit, and the heat sink can efficiently recover this heat. The Peltier element can receive the recovered heat from the heat sink and provide it to the SLM as needed. That is, when the temperature of the SLM is lower than a predetermined operating temperature (hereinafter referred to as a set temperature) set in the SLM, the heat generated in the circuit board is given to the SLM via the heat sink and the Peltier element. The temperature of the SLM can be raised to approach the set temperature. Conversely, when the temperature of the SLM is higher than the set temperature, the temperature of the SLM can be lowered to approach the set temperature by not operating the Peltier element. As described above, according to the above-described optical wavefront control module, even when the ambient temperature of the SLM changes, it is possible to suppress the temperature change of the SLM itself. The phenomenon caused by the temperature change of the SLM, such as the change in the degree of distortion of the light reflecting surface, can be reduced.
また、SLMの温度制御を行うために、SLMに与える熱を発生するための熱源を新たに設けると、光波面制御モジュールの構成が複雑になり、かつ大型化してしまうという問題がある。上述した光波面制御モジュールでは、SLMの温度制御を行うためにSLMに与える熱を、回路基板から回収している。これにより、光波面制御モジュールの構成を複雑化・大型化することなくSLMの温度制御を行うことができる。 In addition, if a heat source for generating heat to be given to the SLM is newly provided in order to control the temperature of the SLM, there is a problem that the configuration of the light wavefront control module becomes complicated and increases in size. In the optical wavefront control module described above, the heat given to the SLM for performing temperature control of the SLM is recovered from the circuit board. Thereby, the temperature control of the SLM can be performed without complicating and increasing the configuration of the light wavefront control module.
また、上述した光波面制御モジュールでは、SLM及び回路基板が一つの筐体内に収容されている。このような場合、従来の光波面制御モジュールでは回路基板において発生した熱がSLMに伝わり易いので、意図しない温度変化がSLMに生じ、変調精度が低下するおそれがある。これに対し、上述した光波面制御モジュールでは、回路基板からSLMへ伝わる熱の大きさをペルチェ素子によって制御し、SLMの温度を安定させることができるので、SLMの変調精度を好適に維持することができる。更に、上述した光波面制御モジュールでは、SLM、回路基板、ヒートシンク及びペルチェ素子が筐体に収容されていることによって、光波面制御モジュール周辺に急激な温度変化が生じた場合であっても、SLMの温度を安定的に制御することができるという効果も期待できる。 Further, in the above-described light wavefront control module, the SLM and the circuit board are accommodated in one housing. In such a case, in the conventional light wavefront control module, the heat generated in the circuit board is easily transmitted to the SLM, so that an unintended temperature change occurs in the SLM and the modulation accuracy may be lowered. On the other hand, in the above-described light wavefront control module, the magnitude of heat transferred from the circuit board to the SLM can be controlled by the Peltier element, and the temperature of the SLM can be stabilized, so that the modulation accuracy of the SLM is preferably maintained. Can do. Further, in the above-described light wavefront control module, the SLM, the circuit board, the heat sink, and the Peltier element are housed in the housing, so that even if a sudden temperature change occurs around the light wavefront control module, the SLM The effect that the temperature of the can be stably controlled can also be expected.
また、光波面制御モジュールは、空間光変調素子の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段における検出結果に基づいて、空間光変調素子の温度が設定温度に近づくようにペルチェ素子を駆動する駆動部とを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、上述したようなSLMの温度制御を好適に行うことができる。 The light wavefront control module drives the Peltier element so that the temperature of the spatial light modulation element approaches the set temperature based on the temperature detection means for detecting the temperature of the spatial light modulation element and the detection result in the temperature detection means. A drive unit may be further provided. Thereby, temperature control of SLM as mentioned above can be performed suitably.
また、光波面制御モジュールは、設定温度が当該光波面制御モジュールの使用環境温度よりも高いことを特徴としてもよい。このような場合に、設定温度がSLMの周囲温度より高くなるので、上述したSLMの温度制御を好適に行うことができる。 The light wavefront control module may be characterized in that the set temperature is higher than the use environment temperature of the light wavefront control module. In such a case, since the set temperature becomes higher than the ambient temperature of the SLM, the above-described temperature control of the SLM can be suitably performed.
また、光波面制御モジュールは、ヒートシンクのフィンと回路基板の板面とが互いに対向していることを特徴としてもよい。このような構成によって、回路基板の熱をヒートシンクが効率的に回収することができる。 The light wavefront control module may be characterized in that the fins of the heat sink and the plate surface of the circuit board face each other. With such a configuration, the heat sink can efficiently recover the heat of the circuit board.
本発明による光波面制御モジュールによれば、SLMの周囲温度の変化に起因する、位相変調量と印加電圧との関係の変動や光反射面の歪みの程度の変化を軽減できる。 According to the light wavefront control module of the present invention, it is possible to reduce the change in the relationship between the phase modulation amount and the applied voltage and the change in the degree of distortion of the light reflection surface due to the change in the ambient temperature of the SLM.
以下、添付図面を参照しながら本発明による光波面制御モジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a light wavefront control module according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1の実施の形態)
本発明の第1実施形態に係る光波面制御モジュールの構成について説明する。図1は、第1実施形態に係る光波面制御モジュール1Aの平面図である。また、図2は、図1に示される光波面制御モジュール1AのII−II線に沿った断面を示す側断面図であり、図3は、図1に示される光波面制御モジュール1AのIII−III線に沿った断面を示す側断面図である。
(First embodiment)
The configuration of the light wavefront control module according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view of an optical
図1〜図3に示されるように、本実施形態の光波面制御モジュール1Aは、筐体10、反射型SLM20、回路基板30、ヒートシンク40及びペルチェ素子50を備えている。筐体10は、略直方体状といった外観形状を有しており、互いに対向する略四角形状の一対の板状部材11及び12、並びに板状部材11と板状部材12との間の空間を囲むように板状部材11及び12の外周に沿って配置された部材13が、相互に組み合わされて構成されている。筐体10は、後述する反射型SLM20、回路基板30、ヒートシンク40、及びペルチェ素子50を収容している。なお、一方の板状部材11には、光を通過させるための四角形状の開口11aが形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the light
反射型SLM20は、CMOS基板21及びこのCMOS基板21と対向するガラス基板22を含んで構成されている。反射型SLM20は、筐体10の内部において板状部材11の内面側に固定されている。本実施形態では、板状部材11の内面上に板状の支持部材61が固定されており、その支持部材61に形成された略四角形状の孔の内部に、熱伝導性材料からなる板状部材62が嵌め込まれている。板状部材62の熱伝導性材料としては、熱伝導率が高い材料、例えばアルミナや窒化アルミ等が好適に用いられる。CMOS基板21は、この板状部材62の表面に接するように取り付けられている。ガラス基板22は、板状部材62との間にCMOS基板21を挟むようにCMOS基板21上に設けられており、且つ、板状部材11の開口11aに嵌め込まれることにより筐体10の内部を封じている。
The
ここで、図4は、反射型SLM20の一例として、LCOS(LiquidCrystal on Silicon)型の構造を示す分解斜視図である。図4に示されるように、この反射型SLM20は、CMOS基板21上に設けられた金属電極層26と、金属電極層26上に設けられたミラー層27と、ミラー層27上に設けられた液晶層28と、液晶層28上に設けられた透明電極層29とを備えている。透明電極層29上には、ガラス基板22が配置される。金属電極層26及び透明電極層29は、一次元状、もしくは複数行および複数列からなる二次元状に配置された複数の電極部26a,29aをそれぞれ有しており、金属電極層26の各電極部26aと透明電極層29の各電極部29aとは、反射型SLM20の積層方向において互いに対向している。そして、一対の電極部26a,29aによって、反射型SLM20における画素が規定される。
Here, FIG. 4 is an exploded perspective view showing an LCOS (Liquid Crystal on Silicon) type structure as an example of the
このように構成された反射型SLM20において、外部からの入射光は、ガラス基板22及び透明電極層29を順次透過して液晶層28に達し、ミラー層27によって反射されて、液晶層28から透明電極層29及びガラス基板22を順次透過して外部に出射される。このとき、互いに対向する一対の電極部26a,29a毎に、CMOS基板21から電圧変化が与えられ、その電圧変化に応じて、液晶層28において互いに対向する一対の電極部26a,29aに挟まれた部分の屈折率が変化する。これにより、複数の画素のそれぞれにおいて、光の進行方向と直交する所定の方向の成分の位相にずれが生じ、光が画素毎に整形(位相変調)される。
In the
再び図1〜図3を参照する。回路基板30は、反射型SLM20を駆動するためのインターフェース回路31を板面30a上に有する。このインターフェース回路31は、反射型SLM20の複数の画素それぞれにおける位相変調量を設定するために、その画素毎の位相変調量設定のための信号電圧を反射型SLM20に与える。回路基板30は、筐体10の内部において板状部材12の内面に沿って配置され、脚部32を介して該内面上に固定されている。なお、図2に示されるように、脚部32と接する板状部材12の部分には開口が形成されており、回路基板30のコネクタ33が該開口から露出している。コネクタ33は、インターフェース回路31と、光波面制御モジュール1Aの外部に設けられる回路との信号の授受のために設けられている。
Reference is again made to FIGS. The
ヒートシンク(放熱器)40及びペルチェ素子50は、反射型SLM20と回路基板30との間に配置されている。ヒートシンク40は、回路基板30のインターフェース回路31において生じた熱を回収する。一例では、ヒートシンク40は熱抵抗を小さくする為の複数のフィン41を有しており、好ましくは、これらのフィン41が回路基板30の板面30aと対向するように配置される。なお、ヒートシンク40の形状は本実施形態のものに限定されない。ヒートシンク40は、インターフェース回路31との間の熱抵抗を小さくするための様々な形状を有することができる。
The heat sink (heat radiator) 40 and the
ペルチェ素子50は、板状部材62とヒートシンク40との間に挟まれている。ペルチェ素子50の一方の面は、熱伝導性材料からなる板状部材62の裏面と接することによって、反射型SLM20と熱的に結合されている。ペルチェ素子50の他方の面は、ヒートシンク40と接することによってヒートシンク40と熱的に結合されている。ペルチェ素子50は、図示しない駆動回路から提供される駆動電流を受けて、熱を他方の面から一方の面へ移動させる。すなわち、このペルチェ素子50は、回路基板30において生じた熱を、駆動電流に応じて、ヒートシンク40を介して反射型SLM20へと伝える。なお、ヒートシンク40及びペルチェ素子50の周囲には、反射型SLM20およびヒートシンク40を支持するためのベース部材63が配置されている。
The
以上の構成を備える光波面制御モジュール1Aによる作用効果について説明する。回路基板30上のインターフェース回路31が反射型SLM20のための信号電圧を生成すると、インターフェース回路31から熱が発生する。この熱は、ヒートシンク40によって効率的に回収される。そして、回収された熱は、ペルチェ素子50によってヒートシンク40から必要に応じて反射型SLM20に伝えられる。すなわち、反射型SLM20に設定される所定の動作温度(以下、設定温度という)に対して反射型SLM20の温度が低い場合には、回路基板30において発生した熱をヒートシンク40及びペルチェ素子50を介して反射型SLM20に与えることによって、反射型SLM20の温度を上げて設定温度に近づけることができる。逆に、設定温度に対して反射型SLM20の温度が高い場合には、ペルチェ素子50を動作させないことによって、反射型SLM20の温度を下げて設定温度に近づけることができる。このように、本実施形態の光波面制御モジュール1Aでは、反射型SLM20の周囲温度が変化した場合であっても反射型SLM20自体の温度変化を抑えることができる。したがって、位相変調量と印加電圧との関係の変動や、光反射面の歪みの程度の変化といった、反射型SLM20の周囲温度の変化に起因する現象を軽減することができる。
The effects of the light
ここで、図5は、光波面制御モジュール1Aの使用環境温度と設定温度との関係の一例を示す図である。図5に示されるように、例えば光波面制御モジュール1Aの使用環境温度が10℃以上20℃以下の範囲である場合、インターフェース回路31から得られる熱を必要に応じて反射型SLM20に与えることにより、設定温度を22℃として反射型SLM20を駆動することができる。なお、設定温度が光波面制御モジュール1Aの使用環境温度範囲よりも高い場合には、設定温度が反射型SLM20の周囲温度よりも高くなるので、このような反射型SLM20の温度制御をより好適に行うことができる。図5に示される関係を得るための具体的な構成を例示すると、以下のとおりである。
反射型SLM20;LCOS型SLM
ペルチェ素子50;アイシン精機製EP3-08G 130-QDO-01
温度検出手段(サーミスタ);石塚電子製103JT-025
ヒートシンク40;丸三電機製19LS19-8W
Here, FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the use environment temperature of the light
Reflective SLM20; LCOS SLM
Temperature detection means (thermistor); Ishizuka Electronics 103JT-025
また、反射型SLM20の温度制御を行うために、反射型SLM20に与える熱を発生するための熱源を新たに設けると、光波面制御モジュールの構成が複雑になり、かつ大型化してしまう。本実施形態の光波面制御モジュール1Aでは、反射型SLM20の温度制御を行うために反射型SLM20に与える熱を、回路基板30から回収している。これにより、光波面制御モジュールの構成を複雑化・大型化することなく反射型SLM20の温度制御を行うことができる。
If a heat source for generating heat to be applied to the
また、本実施形態の光波面制御モジュール1Aでは、反射型SLM20及び回路基板30が一つの筐体10内に収容されている。このような場合、従来の光波面制御モジュールでは回路基板において発生した熱が反射型SLMに伝わり易いので、意図しない温度変化が反射型SLMに生じ、変調精度が低下するおそれがある。これに対し、本実施形態の光波面制御モジュール1Aでは、回路基板30から反射型SLM20へ伝わる熱の大きさをペルチェ素子50によって制御し、反射型SLM20の温度を安定させることができるので、反射型SLM20の変調精度を好適に維持することができる。更に、光波面制御モジュール1Aでは、反射型SLM20、回路基板30、ヒートシンク40及びペルチェ素子50が筐体10に収容されていることによって、光波面制御モジュール1A周辺に急激な温度変化が生じた場合であっても、反射型SLM20の温度を安定的に制御することができる。なお、筐体10が例えば金属等の熱伝導性が良好な材料から成ることによって、二次冷却の作用も期待できる。
In the light
また、本実施形態の光波面制御モジュール1Aでは、ヒートシンク40の複数のフィン41と回路基板30の板面30aとが互いに対向している。このような構成によって、回路基板30の熱をヒートシンク40によって効率的に回収することができる。
In the light
なお、光波面制御モジュール1Aは、反射型SLM20の温度を検出する温度検出手段(例えばサーミスタ)と、この温度検出手段における検出結果に基づいて、反射型SLM20の温度が設定温度に近づくようにペルチェ素子50を駆動する駆動部(駆動回路)とを更に備えることが好ましい。
The light
図6は、ペルチェ素子50の他方の面側から見たペルチェ素子50及び支持部材61の背面図である。図6に示されるように、温度検出手段としてのサーミスタ64は、支持部材61に形成された略四角形の孔の内部に嵌め込まれた板状部材62の裏面上に、ペルチェ素子50と隣接して取付けられている。サーミスタ64及びペルチェ素子50は、筐体10の外部に設けられる駆動部(駆動回路)65に電気的に接続され、サーミスタ64の温度と等価であるサーミスタ64の抵抗値が設定値に近づくように、ペルチェ素子50に流れる電流値が駆動部65によって制御される。なお、温度検出手段は、CMOS基板21に設置されてもよい。
FIG. 6 is a rear view of the
(第2の実施の形態)
本発明の第2実施形態に係る光波面制御モジュールの構成について説明する。図7は、第2実施形態に係る光波面制御モジュール1Bの平面図である。図8は、図7に示される光波面制御モジュール1BのVII−VII線に沿った断面を示す側断面図である。図9は、図7に示される光波面制御モジュール1Bの側面図である。図10は、図7に示される光波面制御モジュール1BのIX−IX線に沿った断面を示す側断面図である。
(Second Embodiment)
The configuration of the light wavefront control module according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a plan view of the light
図7〜図10に示されるように、本実施形態の光波面制御モジュール1Bは、反射型SLM20、回路基板30、ヒートシンク40、ペルチェ素子50、筐体70、及びプリズムミラー80を備えている。これらのうち、反射型SLM20、回路基板30、ヒートシンク40、及びペルチェ素子50の各構成は、前述した第1実施形態と同様である。但し、本実施形態では、支持部材61ではなくベース部材63によって反射型SLM20が筐体70に固定されており、反射型SLM20のガラス基板22は筐体70の底面(板状部材72)と対向している。
As shown in FIGS. 7 to 10, the light
筐体70は、略直方体状といった外観形状を有しており、互いに対向する略四角形状の一対の板状部材71及び72、並びに板状部材71と板状部材72との間の空間を囲むように板状部材71及び72の外周に沿って配置された四角筒形状の部材73が、相互に組み合わされて構成されている。筐体70は、反射型SLM20、回路基板30、ヒートシンク40、ペルチェ素子50、及びプリズムミラー80を収容している。なお、部材73において互いに対向する一対の壁面の一方には、反射型SLM20への入射光L1を通過させるための円形状の窓73aが嵌め込まれており、該一対の壁面の他方には、反射型SLM20からの出射光L2を通過させるための円形状の窓73bが嵌め込まれている。窓73a及び73bは、入射光L1及び出射光L2の波長に対して透明な材質からなる。窓73a及び73bの表面には、入射光L1及び出射光L2の波長に対応する反射防止膜が形成されていることが好ましい。これらの窓73a及び73bは、筐体70の内部を気密に封止することにより、反射型SLM20やプリズムミラー80に対する防塵を実現する。
The
プリズムミラー80は、三角柱状の多面体であり、該三角柱の3つの側面のうち一つを構成する第1の面80aと、他の一つを構成する第2の面80bと、残りの一つを構成する底面80cとを有する。プリズムミラー80は、底面80cの法線方向が、窓73aと窓73bとを結ぶ軸線と直交するように、筐体70の板状部材72上に固定されている。そして、プリズムミラー80の第1の面80aは筐体70の窓73aに向けて配置され、第2の面80bは筐体70の窓73bに向けて配置される。プリズムミラー80の底面80cは、筐体70の板状部材72の内面と対向している。第1の面80aは、窓73aを通過した入射光L1を、反射型SLM20に向けて反射する。第2の面80bは、反射型SLM20からの出射光L2を、窓73aに向けて反射する。
The
反射型SLM20は、プリズムミラー80の第1の面80aにおいて反射した入射光L1を斜め前方より受け、該入射光L1を反射させつつ、複数の画素毎にこの入射光L1を変調して出射光L2を生成する。
The
本実施形態の光波面制御モジュール1Bでは、前述した第1実施形態の光波面制御モジュール1Aと同様に、インターフェース回路31において発生した熱がヒートシンク40によって効率的に回収され、ペルチェ素子50によって必要に応じて反射型SLM20に与えられる。したがって、反射型SLM20の周囲温度が変化した場合であっても反射型SLM20自体の温度変化を抑えることができるので、反射型SLM20の周囲温度の変化に起因する現象を軽減することができる。また、反射型SLM20の温度制御を行うために反射型SLM20に与える熱を回路基板30から回収することにより、光波面制御モジュール1Bの構成を複雑化・大型化することなく反射型SLM20の温度制御を行うことができる。また、反射型SLM20、回路基板30、ヒートシンク40及びペルチェ素子50が筐体70に収容されていることによって、光波面制御モジュール1B周辺に急激な温度変化が生じた場合であっても、反射型SLM20の温度を安定的に制御することができる。
In the light
また、本実施形態の光波面制御モジュール1Bでは、第1実施形態と同様に、密閉された筐体70内に反射型SLM20、回路基板30、ヒートシンク40及びペルチェ素子50が収容されている。これにより、光波面制御モジュール1B周辺に急激な温度変化が生じた場合であっても、筐体70の内部の温度を安定させ、反射型SLM20の温度を安定的に制御することができる。更に、筐体70が例えば金属等の熱伝導性が良好な材料から成ることによって、二次冷却の作用も期待できる。
Further, in the light
本発明による光波面制御モジュールは、上述した各実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態ではヒートシンクとペルチェ素子とが直に接しているが、これらは熱伝導性が高い部材を間に挟んで配置されてもよい。また、上述した各実施形態において、筐体内部にファン等を取り付けて空気を循環させることにより、更に広範囲にわたって温度を制御してもよい。 The light wavefront control module according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible. For example, in the above embodiment, the heat sink and the Peltier element are in direct contact with each other, but these may be disposed with a member having high thermal conductivity interposed therebetween. Moreover, in each embodiment mentioned above, you may control temperature over a wider range by attaching a fan etc. inside a housing | casing and circulating air.
1A,1B…光波面制御モジュール、10,70…筐体、11,12,71,72…板状部材、11a…開口、13,73…部材、20…反射型SLM、21…CMOS基板、22…ガラス基板、26…金属電極層、27…ミラー層、28…液晶層、29…透明電極層、30…回路基板、31…インターフェース回路、32…脚部、33…コネクタ、40…ヒートシンク、41…フィン、50…ペルチェ素子、61…支持部材、62…板状部材、63…ベース部材、64…サーミスタ、65…駆動部、73a,73b…窓、80…プリズムミラー、80a…第1の面、80b…第2の面、80c…底面、L1…入射光、L2…出射光。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記空間光変調素子を駆動するための回路を有する回路基板と、
空間光変調素子と前記回路基板との間に配置されたヒートシンクと、
一方の面が前記空間光変調素子と熱的に結合され、他方の面が前記ヒートシンクと熱的に結合され、前記回路基板において生じた熱を前記ヒートシンクを介して前記空間光変調素子へ伝えるペルチェ素子と、
前記空間光変調素子、前記回路基板、前記ヒートシンク、及び前記ペルチェ素子を収容する筐体と
を備えることを特徴とする、光波面制御モジュール。 A spatial light modulation element that modulates light for each of a plurality of pixels arranged in one or two dimensions;
A circuit board having a circuit for driving the spatial light modulator;
A heat sink disposed between the spatial light modulator and the circuit board;
One surface is thermally coupled to the spatial light modulator, the other surface is thermally coupled to the heat sink, and heat generated in the circuit board is transmitted to the spatial light modulator via the heat sink. Elements,
An optical wavefront control module comprising: the spatial light modulation element, the circuit board, the heat sink, and a housing that houses the Peltier element.
前記温度検出手段における検出結果に基づいて、前記空間光変調素子の温度が設定温度に近づくように前記ペルチェ素子を駆動する駆動部と
を更に備えることを特徴とする、請求項1に記載の光波面制御モジュール。 Temperature detecting means for detecting the temperature of the spatial light modulator;
2. The light wave according to claim 1, further comprising a drive unit that drives the Peltier element so that a temperature of the spatial light modulation element approaches a set temperature based on a detection result in the temperature detection unit. Surface control module.
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