JP2868369B2 - プログラマブル光学素子とホログラム光学素子の書き込み方法並びにそのソフト開発支援装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】光学システム（光機器）は、シス
テムの仕様を満足する性能を持った光学素子（レンズ、
プリズムなど）を設計し、それを製造し、組み合わせる
事により構築される。ところが、光学素子の製造は一般
に複雑で多工程であり、また組み合わせ時にも光軸合わ
せ等の位置合わせが必要な為、多くの時間・労力が必要
であった。本発明は、ハードウエアによる光学システム
をソフトウエアで置き換える事が可能なプログラマブル
光学素子とホログラム光学素子の書き込み方法並びに位
置合わせを不要とするソフト開発支援装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図３３は、「光学装置」（特開平３−28
8881）によるレーザービームの位置を制御する光学装置
を示す。レーザー素子１０４から出射したレーザービー
ム１０９はコリメートレンズ１０５によって拡大された
平行光となり、液晶ライトバルブ（実時間ホログラム素
子）１０６へ入射する。そして、液晶ライトバルブ（実
時間ホログラム素子）１０６に書き込まれた計算機ホロ
グラム（ホログラム光学素子）の作用により偏向され、
レンズ１０７を通過した後、所定の出力面１０８上にレ
ーザービームのスポットを形成する。液晶ライトバルブ
（実時間ホログラム素子）の書換は、予めメモリ１０２
に記憶しておいたパターンデータを次々に読み出して実
現する。

【０００３】コヒーレントな光源のもとでは、ホログラ
ムは古典光学素子（レンズ、プリズムなど）の２つ以上
の機能を１つで実現する事ができ、ホログラム光学素子
と呼ばれ、既に光ディスク等のピックアップに応用され
ている。（例えば、「光ピックアップ」昭63−74149 参
照）。一方、上記のホログラム光学素子は機能が固定で
あるが、電気的、光学的または磁気的に機能を可変でき
る実時間（書換可能）ホログラム素子が、各方面で研究
開発されている。（例えば、「録再可能なホログラフィ
装置」特開平１−315785など）。また、ホログラム素子
は光の振幅、位相を空間的なパターンにて変化させるも
のであるので、実時間で光の振幅、位相を変調する光空
間変調素子（光学 第１４巻第１号 1985.2参照）にて
も実時間ホログラム素子は形成可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、 １：用途が固定化されており汎用性が無い。 ２：液晶ライトバルブ（実時間ホログラム素子）に書き
込まれる計算機ホログラム（ホログラム光学素子）は、
ある時刻に１部品であって、複雑な光学システムを構築
するのは難しい。 ３：液晶ライトバルブの熱膨張により発生する計算機ホ
ログラム（ホログラム光学素子）の収差を補う機構がな
い。 ４：液晶ライトバルブ（実時間ホログラム素子）と他の
光学素子（例えばレンズ）との位置合わせが必要であ
る。 ５：液晶ライトバルブ（実時間ホログラム素子）に入射
するレーザー光の波長変動により発生する計算機ホログ
ラム（ホログラム光学素子）の収差を補う機構がない。
などの問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

１：ユーザーの作成した複数のパターンデータ（ホログ
ラム光学素子）と位置データを記憶手段（メモリ）へ入
力可能にし、そのデータを元にホログラム光学素子を実
時間ホログラム素子（液晶ライトバルブなど）へ書き込
む。 ２：実時間ホログラム素子の温度を検出し、熱膨張を相
殺するようにパターンを縮小する。 ３：物を位置合わせするのではなく、実時間ホログラム
素子に書き込まれたホログラム光学素子のパターンや位
置を変更する。 ４：実時間ホログラム素子へ入射する光の波長を検出
し、波長毎に実時間ホログラム素子へ書き込むホログラ
ム光学素子を書き換える。

【０００６】

【作用】本発明では、ユーザーに作成された光学システ
ムデータから本発明のソフト開発支援装置によって、ソ
フトウエア（ホログラム光学素子のパターンデータ、位
置データ、制御対象化データ）が作成され、これを該プ
ログラマブル光学素子の入出力端子より入力する事によ
って、該プログラマブル光学素子内の実時間ホログラム
素子に所用のホログラム光学素子を形成し光学システム
を構築する。

【０００７】該実時間ホログラム素子の熱膨張により発
生するホログラム光学素子の収差の抑制は、温度ｔｏで
の線膨張率をα、実時間ホログラム素子に取り付けられ
た温度検出手段からの温度データをｔとする時、実時間
ホログラム素子の温度ｔｏにて作成されたホログラム光
学素子のパターンデータを、１／｛１＋α（ｔ−ｔ
ｏ）｝倍して実時間ホログラム素子へ書き込む事により
行う。

【０００８】該プログラマブル光学素子の実時間ホログ
ラム素子に展開された複数のホログラム素子や該プログ
ラマブル光学素子に接続された受光、発光素子間の位置
合わせは、実際に物を移動するのでは無く、前記ホログ
ラム光学素子の実時間ホログラム上でのパターンや位置
を変化させる事により行う。この位置合わせは、前記ソ
フト開発支援装置が該プログラマブル光学素子により構
築された光学システムが仕様を満足しているかどうか
を、光学システム内の撮像素子からの信号を元に判断し
行うか、もしくは外付けの撮像素子からの情報を元に行
う。

【０００９】入射光の波長変動により発生するホログラ
ム光学素子の収差の抑制は、回折格子を通過した入射光
の偏向方向が波長により異なる事を利用し、位置測定素
子（ＰＳＤ、ＣＣＤなど）にて波長情報とし、それによ
り該プログラマブル光学素子内の実時間ホログラム素子
へ書き込むホログラム光学素子のパターンデータや位置
データを書き換えることにより行う。

【００１０】

【実施例】図１は本発明のプログラマブル光学素子の概
念図である。本発明は、図１に示すように、実時間ホロ
グラム素子１、温度検出手段２、記憶手段３、制御対象
化手段４、書換手段５、入出力制御手段６、入出力端子
７からなる。書換手段５は、記憶手段３にホログラム光
学素子のデータがあれば、それを定数倍（温度検出手段
２からの温度データにより定まる）して実時間ホログラ
ム素子１へ書き込み、制御対象化手段４からホログラム
光学素子のデータが入力されれば、それを定数倍して書
き込む。

【００１１】制御対象化手段４は、入出力端子７から入
力された外部の制御系の操作信号に対応するホログラム
光学素子のデータを記憶手段３から選び出し、それを書
換手段５へ出力する。入出力制御手段６に対し、外部か
ら入出力端子７を通じて記憶手段３へのデータ入力の要
求があった場合は、記憶手段３を記憶モードにし、外部
へ要求受理の信号を送り、外部からのデータを記憶手段
３の予め定められた領域へ記憶させる。

【００１２】図２は本発明のプログラマブル光学素子の
一例であるプログラム制御された場合の構成図である。
実時間ホログラム素子の種類に応じて、図２の破線内の
構成Ｍは、以下のように４通りの構成となる。

【００１３】１：図３は電気書き込みで、記憶性のない
実時間ホログラム素子にて構成した例であり、実時間ホ
ログラム素子１０，温度検出器１１，描画回路１２およ
びビットマップメモリ１３からなる（磁気書き込みも同
様）。 ２：図４は電気書き込みで、記憶性のある実時間ホログ
ラム素子にて構成した例であり、実時間ホログラム素子
１０，温度検出器１１および描画回路１２からなる（磁
気書き込みも同様）。 ３：図５は光書き込みで、記憶性のない実時間ホログラ
ム素子にて構成した例であり、実時間ホログラム素子１
０，温度検出器１１，描画回路１２，ビットマップメモ
リ１３，光源１４および光偏向手段１５からなる。 ４：図６は光書き込みで、記憶性のある実時間ホログラ
ム素子にて構成した例であり、実時間ホログラム素子１
０，温度検出器１１，描画回路１２，光源１４および光
偏向手段１５からなる。

【００１４】図７および図８は、実時間ホログラム素子
として、マトリクス電極−液晶媒体型の実時間ホログラ
ム素子３１を使用した場合の本発明のプログラマブル光
学素子の斜視図および断面図である。

【００１５】両図において、３０は入出力コネクター，
３１はマトリクス電極−液晶媒体型の実時間ホログラム
素子，３２は実時間ホログラム素子の構成部品であるガ
ラス板，３３はサーミスタ，３４はフレーム１，３５は
フレーム２，３６はＰＢＷ，３７は描画ＩＣ，３８はＣ
ＰＵ＆メモリ，３９はフレキシブル基板である。

【００１６】パターンデータは、実時間ホログラム素子
の種類や厚みなどによって表現方法が幾通りもあり（例
えば、計算機ホログラムの作成方法については特開平３
−274586参照）、またパターンの作成には光線追跡（例
えば、J.N.Latta R.C.Fairchild :New Development in
the Design of Holographic Optics ,SPIE,39, 107/126
(1973）、J.N.Latta :Horograms as Optical Element
s,SPIE,Enginneering Applicasions of Holography,345
/359 (1972)、J.N.Latta :Analysis of Multiple Holog
ram Optical Elements with Low Dispersion and Low A
verrations,Appl.Opt,11-8,1686/1696 (1972)参照）を
必要とする。

【００１７】しかし、要点だけを説明する為に、ホログ
ラムをバイナリーホログラムに限定し、かつ１部品に限
定した（光線追跡を行わない）例にて説明する。図９は
一般的なホログラムパターンの作成を示す図である。こ
の場合のホログラムパターンは、 ［Ｏ１Ｐの光学距離］−［Ｏ２Ｐの光学距離］＝ｍλ：ｍは整数 （式１） を満たすＰ点の集合であるので、ＸＹ平面上で点（Ｘ，
Ｙ）の集合として表す事ができる。

【００１８】図１０に、Ｏ1=(0,0,-∞),Ｏ2=(0,0,10) m
m ，λ=780 nm でのパターン例を示す（ｍは２０お
き）。ここで、ホログラム面が移動・回転したとする
（図９のＮ参照）。新たに座標系を書き換えると図１１
となり、その場合、Ｏ１、Ｏ２の新しい座標系からみた
位置はＯ´１、Ｏ´２となるので、新たなパターンは、 ［Ｏ´１Ｐの光学距離］−［Ｏ´２Ｐの光学距離］＝ｍ
λ：ｍは整数 を満たす点（Ｘ，Ｙ）の集合となる。つまり、ホログラ
ム面が移動・回転した場合には、座標変換により新たな
パターンを作成する事ができる。

【００１９】上の例から、Ｏ１点を発した光をＯ２点に
集光させるには、従来の技術ではパターンを固定してホ
ログラム面を移動回転しないように位置合わせしていた
が、本実施例ではホログラム面を移動回転せずにパター
ンを変更する事により可能な事がわかる。

【００２０】例えば、図１２の（ａ）に示す光学システ
ム（ＣＣＤカメラ等）があったとする（Ｉは像面、Ｏは
物体面、Ｌ１、Ｌ２はレンズ面）。これが製造、組立ば
らつきによって、図１２の（ｂ）のようになっている場
合は、図１２の（ｃ）に示すように、位置（Ｏ１）を像
面の光軸と実時間ホログラム素子面の交点位置（Ｏ´
１）へ、そして位置（０２）を物体面の光軸と実時間ホ
ログラム素子面の交点位置（０´２）へそれぞれ移動
し、それを新たな座標原点としてパターンを変更すれば
良い。

【００２１】次に、実時間ホログラム素子の熱膨張によ
るパターンの変化を図１３にて説明する。今、実時間ホ
ログラム素子の温度ｔｏの時に作成されたパターンのｍ
＝ｉ上の１点（Ｘ，Ｙ）において、座標原点Ｏからの距
離は、実時間ホログラム素子の温度ｔｏでの熱膨張率を
αとして、温度ｔでは、

【００２２】√Ｘ² ＋Ｙ² ×｛１＋α（ｔ−ｔｏ）｝と
なる。これを変形すると、

【００２３】

【数１】 であるから、熱膨張を相殺するにはパターンデータを１
／｛１＋α（ｔ−ｔｏ）｝倍すれば良いことが判る。

【００２４】以降、上記基本原理を達成する図２の構成
について説明する。また、図１４，図１５に各データフ
ォーマットを示す。パターンデータフォーマットのみ、
ホログラム光学素子毎にデータ量が異なるので、データ
の始まりを示す、ヘッダーコードおよびパターンデータ
群の終了を示すＥＮＤコードを含む。種類・位置データ
と制御対象化データは、データ量がホログラム光学素子
毎に同じなので表の形で表される。なお、両フォーマッ
トのＺは後述する複数の実時間ホログラム素子の指定に
使う。尚、制御対象、操作量という言葉は、図１６に示
す一般的な制御系での制御対象、操作量に合わせたもの
である。

【００２５】図１７は書換手段のプログラム制御による
フローチャートであり、これに従い書換手段の実施例を
説明する。まず、記憶手段としてのメモリ４０内の種類
・位置データ領域の先頭にアドレスを移し、部品番号を
読み出し、パターンデータ領域から、部品番号と同一の
値の種類コードを持つパターンデータレコードを探し、
種類・位置データのＸ，Ｙ，Ｚデータを基に、ビットマ
ップメモリ４１上へパターンデータを１／｛１＋α（ｔ
−ｔｏ）｝倍しながら展開する。

【００２６】この動作を、ＥＮＤコードが現れるまで行
う。ビットマップメモリ４１上に展開された点の集合
（パターンは図９〜図１３を用いて説明したように、点
データ列の集合）は、専用の描画ハードにより実時間ホ
ログラム素子のマトリクス点の電圧に対応させられ、マ
トリクス点の位置にある液晶媒体の透過率や屈折率の変
化となる。

【００２７】続いて、制御対象化手段としてのＣＰＵ４
２からのデータ入力（種類コードとＸ，Ｙ，Ｚ）があれ
ば、それを基にメモリ４０からパターンデータを探し出
し、ビットマップメモリ４１上の該当位置のパターンを
消してから、新しいパターンデータを展開する。

【００２８】図１８は、制御対象化手段のプログラム制
御によるフローチャートであり、これに従い制御対象化
手段の実施例を説明する。まず、図１９に示すフォーマ
ットをもつ操作信号が入るまで待つ。信号入力があれ
ば、それの操作部品番号と操作量を基に、メモリ４０内
の制御対象化データ領域から、同じ値を持つ制御対象化
データレコードを探し出し、その部品番号とＸ，Ｙ，Ｚ
を書換手段としてのＣＰＵ４２へ出力する。

【００２９】制御対象はユーザーにより任意に設定でき
る。例えば、１つのホログラムレンズ（この操作部品番
号を１とする）について波長の変動による収差の発生を
無くしたい場合は、図２０のように光学システムに波長
検出手段を付加し波長変動を検出する。

【００３０】レーザーモニター光９５を回折格子９４で
偏向しその位置をＰＳＤ９２で検出する。この場合、図
２０の各量に対して、 SINθ＝λｏ／Ｐ， S=dtan（δ
λ/P/COSθ）となる。半導体レーザー９３の波長変動は
λｏ±δλなので、δλをｍ分割するとし、パターンデ
ータを（式１）のλにλｏ−δλからλｏ＋δλまでの
値をδλ／ｍ刻みで代入し、ｍ＋１個のパターンデータ
を求める。

【００３１】これを図２１のように、操作量に対応する
ように制御対象化データを形成し、メモリ４０に入力す
れば収差の発生を抑える事ができる（ここでは、操作量
と操作部品番号を引数とし、部品番号と位置データを返
す関数を作った訳である）。収差の発生を完全に抑える
には分割数を無限大にする必要があるが、一般に収差は
０にする必要はなく、ある値（例えば、マレシャルの波
面収差基準など）以下にすれば良いので分割数は、要求
される収差の値により決定される。

【００３２】入出力制御手段としてのＣＰＵ４２は、プ
ログラム制御の場合は、ＣＰＵの持つＤＭＡ（Direct M
emory Access）機能により達成されるので説明は省略す
る。以上の構成、動作によりプログラマブル光学素子が
実現される。

【００３３】図２２は本発明によるプログラマブル光学
素子のソフト開発支援装置の概念図である。入力手段５
０は、市販されている光学設計用ＣＡＤ（例えば、ＯＲ
Ａ社製のＣＯＤＥ−Ｖなど）の光学システムデータを通
信もしくはメディア（磁気テープ、フロッピーディスク
など）を介して受取り、データ変換する機能を持つ。デ
ータ変換は各ＣＡＤソフト毎に光学システムデータのフ
ォーマットが異なるので、これを装置内部のデータフォ
ーマットに変換するものである。

【００３４】入出力端子５２は、プログラマブル光学素
子により構築された光学システム（図２３）１１５内の
撮像素子１１４や、それが無い場合（図２４参照）は、
ユーザーが外付けした撮像素子１１４が接続されるもの
であり、前述した実時間ホログラム素子の位置変化、傾
きを算出するための情報が入力されたり、作成したホロ
グラム光学素子のデータが出力されるものである。な
お、１１１はソフト開発支援装置，１１２はプログラマ
ブル光学素子，１１３はレーザー光源である。

【００３５】図２５は本発明によるソフト開発支援装置
の一例であるプログラム制御された場合の計算手段５１
のフローチャートであり、これに従い計算手段５１の実
施例を説明する。光学システムのデータと入出力端子５
２から情報を基に、実時間ホログラム素子や光源、受光
素子の位置、傾きを算出し、図１０〜図１３での説明の
原理に基づき、新たなホログラム光学素子のパターン、
種類・位置データ、制御対象化データ（作成方法は前
述）が作成され、プログラマブル光学素子へ入力され
る。

【００３６】後述する複数の実時間ホログラム光学素子
（図２６中１〜ｍ）からなるプログラマブル光学素子を
使った光学システムについて、２次元に簡略化した一般
的なモデルを図２６に示すが、光学システムのデータ
（図２７参照）とは異なり、組立ばらつき、製造ばらつ
きにより、図２６のＯに示すように、各光学素子の、撮
像素子の座標系に対する座標系の原点の位置（xi,yi)と
角度θi i=1,2,..,m+1がばらばらであるとする。この
位置と傾きは以下のフローにて算出される。

【００３７】１：１番目の実時間ホログラム素子以外の
実時間ホログラム素子の全面に偏向ホログラム光学素子
を置き、各偏向角を適当に振り、試行錯誤によって発光
素子から撮像素子へ至る１本の光線を求める（図２８参
照）。 ２：１番目以降の実時間ホログラム素子の状態を保った
まま、１番目の実時間ホログラム素子の全面に偏向ホロ
グラム素子を置き、偏向角δｉにてそれに対する撮像素
子の出力Yoi を得る（図２９参照）。 ３：１番目の実時間ホログラム素子の座標の位置（z1、
y1),角度θ１と項目１で求めた光線の入射位置（0,Y1）
と入射角度ψ１の５変数に対して、Yoi=y1+Y1Cosθ1-(z
1+Y1Sinθ1)Tan(ψ1+δi-θ1）が成立するので、項目２
の処理を３回行えば上式の連立から３変数（z1，y1，θ
1)の値が決定する。 ４：２番目の実時間ホログラム素子に対しても、項目１
の処理と同様な操作を行い、未知数を決定する。 ５：この操作をｍ＋１番目の光学素子まで繰り返せば、
全ての座標系の位置と角度が求まる。以上は２次元で説
明したが３次元に拡張できるのは言うまでもない。

【００３８】図３０〜図３２は他の実施例である、複数
の実時間ホログラム素子を持つプログラマブル光学素子
の構成図を示す。例えば、図３３の従来技術によるレー
ザービーム位置制御装置を形成するには、図３０のプロ
グラマブル光学素子の構成（図３３のコリメートレンズ
１０５、液晶ライトバルブ１０６、レンズ１０７に相当
するホログラム光学素子を３つの実時間ホログラム素子
１４２、１４３、１４４にて形成する）でも良いが、ミ
ラー１４６を追加した図３１（１つの透過型実時間ホロ
グラム素子１４５にコリメートレンズ、液晶ライトバル
ブ、レンズに相当するホログラム光学素子１４８、１４
９、１５０を形成する）や反射型実時間ホログラム素子
１４７｛透過型実時間ホログラム素子の一方の表面に反
射膜を形成した物や元々反射型であるＤＭＤ（Deformab
le Mirror Device）やＣＣＤ書き込み型素子など｝を持
つ図３２（１つの反射型実時間ホログラム素子にコリメ
ートレンズ、液晶ライトバルブ、レンズに相当するホロ
グラム光学素子１４８、１４９、１５０を形成する）の
方がコストおよびスペース的に優れている。このことが
可能となるのも、１つの実時間ホログラム素子に複数の
ホログラム光学素子が展開できる機能を与えたからであ
る。

【００３９】以上は、本発明の各手段をユーザーが不可
侵の領域へ納め、ユーザーにその他のメモリ空間の使用
を許すようにすれば、ユーザーは光学システムの為の制
御系を本発明のプログラマブル光学素子の内部に形成可
能となり、コスト、スペース的により有利となる観点か
らプログラム制御にて実施例を示したが、当然ワイヤー
ドロジックでも構成することが可能である。

【００４０】

【発明の効果】本発明のプログラマブル光学素子によれ
ば、 １：任意のホログラム光学素子のデータを記憶させる事
ができるので汎用性が高くなり、光学素子を製造する必
要が無くなる。 ２：１つの実時間ホログラム素子に複数のホログラム光
学素子を書き込めるようになったので複雑な光学システ
ムを形成する事が容易になる。また小型化が可能であ
る。 ３：実時間ホログラム素子の熱膨張により発生する収差
を無くす事ができるので、例えば従来その為に実時間ホ
ログラム素子に使用出来なかった透明プラスチック材料
が使用可能となる。 ４：本発明のソフト開発支援装置を用いる事によって、
従来の光学素子に必要な位置合わせが不要となる。ま
た、ホログラム光学素子の欠点であった収差の位置依存
性を無くす事ができるので、例えば従来その為に量産で
きなかった高ＮＡホログラムレンズなどが使用可能とな
る。 ５：制御対象化手段によって、プログラマブル光学素子
の実時間ホログラム素子に書き込まれたホログラム光学
素子を制御対象とする事ができ、より応用範囲が広がる
（例えばオートフォーカスなど）。また、波長を検出し
それを操作量とすることによって、ホログラム光学素子
の欠点であった収差の波長依存性を無くす事ができるの
で、従来その為に量産できなかった高ＮＡホログラムレ
ンズなどが使用可能となる。

【００４１】以上に示すように、本発明のプログラマブ
ル光学素子及びそのソフト開発支援システムによって従
来のハードウエアによる光学システムをソフトウエアに
置き換える事と位置合わせを不要とする事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプログラマブル光学素子の概念図。

【図２】本発明のプログラマブル光学素子の一実施例で
あるプログラム制御された場合の構成図。

【図３】実施例のホログラム素子構成図。

【図４】実施例のホログラム素子構成図。

【図５】実施例のホログラム素子構成図。

【図６】実施例のホログラム素子構成図。

【図７】本発明のプログラマブル光学素子の１例である
マトリクス電極ー液晶媒体型の実時間ホログラム素子を
使用した場合の斜視図。

【図８】図７のＡ−Ａ´断面図。

【図９】実施例のホログラム光学素子のパターンデータ
の作成方法を示す説明図。

【図１０】実施例のホログラム光学素子のパターンデー
タの作成方法を示す説明図。

【図１１】実施例のホログラム光学素子のパターンデー
タの作成方法を示す説明図。

【図１２】実施例のホログラム光学素子のパターンデー
タの作成方法を示す説明図。

【図１３】実施例のホログラム光学素子のパターンデー
タの作成方法を示す説明図。

【図１４】実施例の各データのデータフォーマット例を
示す説明図。

【図１５】実施例の各データのデータフォーマット例を
示す説明図。

【図１６】実施例に係る一般的な制御系のブロック構成
図。

【図１７】実施例のプログラマブル光学素子のプログラ
ム制御された場合の書換制御手段のフローチャート。

【図１８】実施例のプログラマブル光学素子のプログラ
ム制御された場合の制御対象化手段のフローチャート。

【図１９】実施例の操作信号のフォーマット例を示す説
明図。

【図２０】本発明の制御対象化手段の動作を示す説明
図。

【図２１】実施例の制御対象化データを示す図表。

【図２２】本発明のソフト開発支援装置の概念図。

【図２３】本発明のプログラマブル光学素子とソフト開
発支援装置の接続を示すブロック図。

【図２４】本発明のプログラマブル光学素子とソフト開
発支援装置の接続を示すブロック図。

【図２５】本発明によるソフト開発支援装置の計算手段
のフローチャート。

【図２６】本発明の計算手段の各光学素子の位置、傾斜
の計算フローを示す説明図。

【図２７】本発明の計算手段の各光学素子の位置、傾斜
の計算フローを示す説明図。

【図２８】本発明の計算手段の各光学素子の位置、傾斜
の計算フローを示す説明図。

【図２９】本発明の計算手段の各光学素子の位置、傾斜
の計算フローを示す説明図。

【図３０】本発明のプログラマブル光学素子の複数の実
時間ホログラム素子を持つ構成図。

【図３１】本発明のプログラマブル光学素子の複数の実
時間ホログラム素子を持つ構成図。

【図３２】本発明のプログラマブル光学素子の複数の実
時間ホログラム素子を持つ構成図。

【図３３】従来技術によるレーザービーム位置制御装置
の構成図。

【符号の説明】

３０ 入出力コネクター ３１ マトリクス電極ー液晶媒体型の実時間ホログラム
素子 ３２ の上構成部品であるガラス板 ３３ サーミスター ３４ フレーム１ ３５ フレーム２ ３６ ＰＷＢ ３７ 描画ＩＣ ３８ ＣＰＵ＆メモリ ３９ フレキシブル基板 ９２ 位置検出素子（ＰＳＤなど） ９４ 回折格子 ９５ モニターレーザー光 １１１ ソフト開発支援装置 １１２ プログラマブル光学素子 ９３，９１，１１５ プログラマブル光学素子により構
築された光学システム １１３，１４１ レーザー光源 １４２，１４３，１４４，１４５ 透過型実時間ホログ
ラム素子 １４６ ミラー １４７ 反射型実時間ホログラム素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03H 1/08 G03H 1/02 G02B 5/32 G02F 1/13 G02B 27/42

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実時間ホログラム素子、温度検出手段、
   記憶手段、制御手段、入出力端子から構成され、任意の
   ホログラム光学素子のパターンデータ、位置データ、お
   よび制御対象化データを前記入出力端子を通じて、前記
   記憶手段へ記憶させる入出力制御手段と、前記記憶手段
   に入力されたパターンデータ、位置データ、温度検出手
   段からの温度データを元に、実時間ホログラム素子内
   に、ホログラム光学素子を書き込む書換制御手段と、前
   記入出力端子に入力される操作信号により、任意の前記
   ホログラム光学素子の機能や位置を、ユーザーの制御対
   象とする制御対象化手段とを備えてなるプログラマブル
   光学素子。
2. 【請求項２】 複数の透過型実時間ホログラム素子や反
   射型実時間ホログラム素子、ミラーが配置してなる事を
   特徴とする請求項１のプログラマブル光学素子。
3. 【請求項３】 温度ｔｏでの実時間ホログラム素子の線
   膨張率をα、実時間ホログラム素子に取り付けられた温
   度検出手段からの温度データをｔとする時、実時間ホロ
   グラム素子の温度ｔｏにて作成されたホログラム光学素
   子のパターンデータを、１／｛１＋α（ｔ−ｔｏ）｝倍
   して実時間ホログラム素子へ書き込む事により、実時間
   ホログラム素子の熱膨張により発生する収差を無くすこ
   とを特徴とするホログラム光学素子の書き込み方法。
4. 【請求項４】 実時間ホログラム素子やその他の光学素
   子、発光素子、受光素子の位置情報を基に、ホログラム
   光学素子のパターンデータ、位置データを作成すること
   により、光学素子間の組み立て、製造ばらつきにより発
   生する収差を無くすことを特徴とする実時間ホログラム
   素子へのホログラム光学素子の書き込み方法。
5. 【請求項５】 実時間ホログラム素子へ入射する光の波
   長を検出し、その波長を元にホログラム光学素子のパタ
   ーンデータを作成することにより、ホログラム光学素子
   へ入射する光の波長変動により発生する収差を無くすこ
   とを特徴とする実時間ホログラム素子へのホログラム光
   学素子の書き込み方法。
6. 【請求項６】 請求項３〜６に記載の書き込み方法の１
   以上を応用することを特徴とする請求項１のプログラマ
   ブル光学素子。
7. 【請求項７】 ＣＡＤデータが入出力できる入力手段、
   実時間ホログラム素子の位置，傾斜情報を検出する外付
   けの撮像素子や構築する光学システム内の撮像素子との
   接続用入出力端子、前記ＣＡＤデータおよび撮像素子か
   らの情報を基にシステム内の光学素子の位置，傾斜を算
   出し、それによりホログラム光学素子のパターンデー
   タ，位置データ，制御対象化データを作成する計算手段
   とを備えてなることを特徴とするプログラマブル光学素
   子のソフト開発支援装置。