JP4436091B2

JP4436091B2 - 光反応制御装置

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Publication number: JP4436091B2
Application number: JP2003299237A
Authority: JP
Inventors: 恒幸浦上; 紳一郎青島
Original assignee: 財団法人光科学技術研究振興財団
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2023-08-22
Also published as: JP2005069832A

Description

本発明は、試験対象物への光の照射に伴う該試験対象物における反応を制御する光反応制御装置に関するものである。

位相変調型の空間光変調器は、各々入力した光を位相変調して出力する複数の画素部が配列されたものであり、例えば非特許文献１に記載されているように、時間軸上の光波形を整形する際に用いられ得る。また、位相変調型の空間光変調器は、その空間光変調器から出力される光を結像した際の当該結像面上の光振幅分布を調整する際にも用いられ得る。しかし、光電場の独立パラメータである電場振幅と位相とを同時に制御するものではない。
J. C. Vaughan, et al., "Automated two-dimensional femtosecond pulse shaping", J.Opt.Soc.Am.B, Vol.19, No.10, pp.2489-2495 (2002)

ところで、試験対象物への光の照射に伴う該試験対象物における反応を制御する光反応制御装置においては、その試験対象物に照射されるべき光は、光電場の振幅および位相の双方が適切に設定される必要がある場合がある。このような場合、２つの空間光変調器を用いれば、一方の空間光変調器により光電場の振幅を制御し、他方の空間光変調器により位相を制御することが可能である。しかし、この場合の光反応制御装置は、２つの空間光変調器を用いる必要があることから、小型化が困難であり、また、光損失が大きい。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、小型化が容易で光損失低減が可能な光反応制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光反応制御装置は、(1) パルス光を発生し出力する光源部と、(2) 光源部から出力される光を第１方位に空間的に分光して出力する光分波部と、(3) 各々入力した光を位相変調して出力する複数の画素部が第１方位およびこれに直交する第２方位に２次元配列されており、光分波部から出力されて複数の画素部それぞれに入力する光を、各画素部の位置に応じて位相変調して出力する空間光変調器と、(4) 空間光変調器から出力された光を合波して出力する光合波部と、(5) 光合波部から出力された光を後焦点位置にある第１結像面上に結像する第１結像光学系と、(6) 第１結像面の近傍に設けられ開口を有するマスクと、(7) 第１結像光学系からマスクの開口を通過した光が試験対象物に照射されたことに伴う試験対象物における反応を計測する計測部と、(8) 計測部による計測結果に基づいて空間光変調器の複数の画素部それぞれにおける位相変調を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

さらに、制御部が、空間光変調器における第１方位の位相変調分布を制御することにより、第１結像面上における光のスペクトルの位相波形を調整するとともに、空間光変調器における第２方位の位相変調分布を制御することにより、第１結像面上における各波長の光の振幅分布を調整する、ことを特徴とする。また、マスクが、第１結像面上において光のスペクトルの位相波形および各波長の光の振幅分布が調整された光のうち開口に到達したものを選択的に通過させる、ことを特徴とする。

この光反応制御装置は以下のように作用する。空間光変調器には、各々入力した光を位相変調して出力する複数の画素部が互いに直交する第１方位および第２方位に２次元配列されている。光源部から出力されたパルス光は、光分波部により第１方位に空間的に分光されて空間光変調器に入力する。空間光変調器に入力した各波長の光は、その空間光変調器への入射位置に応じて位相変調を受けた後、光合波部により合波され、第１結像光学系により第１結像面上に結像される。

この第１結像面の近傍に開口を有するマスクが設けられており、第１結像光学系からマスクの開口を通過した光が試験対象物に照射される。この試験対象物への光の照射に伴って試験対象物において反応が生じ、その反応は計測部により計測される。この計測部による計測結果に基づいて、空間光変調器の複数の画素部それぞれにおける位相変調は、制御部により制御される。この制御に際しては、制御部により、空間光変調器における第１方位の位相変調分布が制御されることにより、第１結像面上における光のスペクトルの位相波形が調整されるとともに、また、空間光変調器における第２方位の位相変調分布が制御されることにより、第１結像面上における各波長の光の振幅分布が調整される。

本発明に係る光反応制御装置は、空間光変調器に入力する光の第２方位についての光束幅を調整する光束幅調整光学系を更に備えるのが好適である。この場合には、空間光変調器に入力する光の第２方位についての光束幅は光束幅調整光学系により調整（拡大または縮小）され、空間光変調器において第２方位の多くの画素部に各波長の光が入力するようになる。これは、第１結像面上における各波長の光の振幅分布を所望のものとする上で好都合である。

本発明に係る光反応制御装置は、(1) 光分波部と空間光変調器との間に設けられ、光分波部から出力された光を第１方位についてコリメートする入力伝達光学系と、(2) 空間光変調器と光合波部との間に設けられ、空間光変調器から出力された光を第１方向について収斂させる出力伝達光学系と、を更に備えるのが好適である。ここで、入力伝達光学系および出力伝達光学系それぞれは、シリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーを含むのが好適である。この場合には、光分波部により第１方位に空間的に分光された光は、入力伝達光学系により第１方位についてコリメートされて空間光変調器に入力する。また、空間光変調器から出力された光は、出力伝達光学系により第１方向について収斂されて光合波部に入力する。

本発明に係る光反応制御装置は、光分波部および光合波部それぞれが回折格子またはプリズムを含むのが好適である。この場合には、光を分光または合波する上で好都合である。

本発明に係る光反応制御装置は、マスクの開口を通過した光を第２結像面上に再結像する第２結像光学系を更に備えるのが好適であり、この場合には、マスクの直後に試験対象物を配置すると反応を計測することができないようなときであって、試験対象物における反応を容易に計測することができ、更に、反応を容易に制御することができる。

本発明に係る光反応制御装置は、空間光変調器を１つのみ用いればよいので、小型化が容易で、光損失の低減が可能である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良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。また、説明の便宜のために、空間光変調器４０の複数の画素部はＸＹ平面に平行に２次元配列されているとし、互いに直交するＸ軸およびＹ軸を想定する。

（第１実施形態）
先ず、本発明に係る光反応制御装置の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る光反応制御装置１の構成図である。この図に示される光反応制御装置１は、試験対象物９への光の照射に伴う該試験対象物９における反応を制御するものであって、光源部１０、光束幅調整光学系２１，２２、回折格子３１，３２、空間光変調器４０、シリンドリカルレンズ４１，４２、第１結像光学系５１、計測部６０および制御部７０を備えている。

光源部１０は、超短パルス幅（例えば５ｐｓ以下のパルス幅、好適にはフェムト秒パルス）のパルス光を発生し出力する。この光源部１０として例えばチタンサファイアレーザ光源が好適に用いられ得る。

光束幅調整光学系２１は、光源部１０から出力された光を入力し、空間光変調器４０に入力する光の少なくともＹ軸方向（第２方位）についての光束幅を調整するものである。この光束幅調整光学系２１は、１枚または複数枚のレンズからなる。

回折格子３１は、光源部１０から出力されて光束幅調整光学系２１を経て到達した光を入力し、この光をＸ軸方向（第１方位）に空間的に分光して出力する光分波部として用いられる。この回折格子３１は、反射型のものであって、一定間隔に並列配置された各格子がＹ軸方向に延びている。したがって、回折格子３１は、光のＹ軸方向の光束幅についてはそのままとして出力する一方、光をＸ軸方向に空間的に分光し、その分光した各波長の光を該波長に応じた回折角で出力する。

シリンドリカルレンズ４１は、回折格子３１と空間光変調器４０との間に設けられ、回折格子３１から出力された光をＸ軸方向についてコリメートする入力伝達光学系として用いられる。すなわち、シリンドリカルレンズ４１から空間光変調器４０へ入射する光は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方についてコリメートされたものであり、Ｘ軸方向に分光されたものである。

空間光変調器４０は、各々入力した光を位相変調して出力する複数の画素部がＸ軸方向およびＹ軸方向に２次元配列されたものである。この空間光変調器４０は、シリンドリカルレンズ４１によりコリメートされて出力されて複数の画素部それぞれに入力する光を、各画素部の位置に応じて位相変調して出力する。複数の画素部それぞれにおける位相変調は、外部から制御することが可能である。

なお、空間光変調器は、光を位相変調する光変調素子と、この光変調素子を制御する周辺機器とを含み、光変調素子が画素構造を有していない場合もある。このような場合には、光変調素子における位相変調の制御の最小単位が画素に相当する。

シリンドリカルレンズ４２は、空間光変調器４０と回折格子３２との間に設けられ、空間光変調器４０から出力された光をＸ軸方向について収斂させる出力伝達光学系として用いられる。シリンドリカルレンズ４２による光の集光点は回折格子３２の回折面上にある。

回折格子３２は、空間光変調器４０から出力されてシリンドリカルレンズ３２により集光されて到達した光を入力し、各波長の光を合波して同軸上に出力する光合波部として用いられる。この回折格子３２は、反射型のものであって、一定間隔に並列配置された各格子がＹ軸方向に延びている。

シリンドリカルレンズ４１，４２それぞれの焦点距離をｆとすると、回折格子３１とシリンドリカルレンズ４１との間の距離はｆであり、シリンドリカルレンズ４１と空間光変調器４０との間の距離はｆであり、空間光変調器４０とシリンドリカルレンズ４２との間の距離はｆであり、シリンドリカルレンズ４２と回折格子３２との間の距離はｆである。この光学系は、いわゆる４ｆ光学系と呼ばれる構成である。

光束幅調整光学系２２は、回折格子３２により合波された光を入力して、その光の光束幅を調整するものである。この光束幅調整光学系２２も、１枚または複数枚のレンズからなる。

第１結像光学系５１は、回折格子３２から出力されて光束幅調整光学系２２を経て到達した光を入力して、この光を後焦点位置にある第１結像面上に結像する。試験対象物９の光照射部位がこの第１結像面上に位置するよう試験対象物９は配置される。この第１結像光学系５１も、１枚または複数枚のレンズからなる。

計測部６０は、第１結像光学系５１からの光が試験対象物９に照射されたことに伴う試験対象物９における反応を計測する。例えば、計測部６０は、試験対象物９において光照射により生じた反応生成物の生成量を計測する。

制御部７０は、計測部６０による計測結果に基づいて空間光変調器４０の複数の画素部それぞれにおける位相変調を制御する。より具体的には、制御部７０は、空間光変調器４０におけるＸ軸方向の位相変調分布を制御することにより、第１結像面上における光のスペクトルの位相波形を調整する。また、制御部７０は、空間光変調器４０におけるＹ軸方向の位相変調分布を制御することにより、第１結像面上における各波長の光の振幅分布を調整する。この制御に際しては、例えば、試験対象物９における反応生成物の生成量の計測部６０による計測値が所望の方向に変化するよう制御され、このときの最適化アルゴリズムとしてシミュレーティド・アニーリング（Simulated Annealing）法や遺伝的アルゴリズム（Genetic Algorithm）などが好適に用いられる。

図２は、空間光変調器４０における光パターンを示す図である。この図は光の進行方向に空間光変調器４０を見たときの図であり、図中の楕円は空間光変調器４０に入射する光ビームのパターンを示す。空間光変調器４０に入射する光ビームのパターンは、Ｘ軸方向については波長分解されているが、Ｙ軸方向については波長分解されておらず、Ｙ座標値Ｙ_ｎが異なっていても、Ｘ座標値Ｘ_ｍが一定であれば、波長λ_ｍは一定である。以下では、波長λ_１〜λ_１０について考慮するものとし、波長λ_ｍの光が入射し得る各画素部の位置を表す座標値を（Ｘ_ｍ，Ｙ_１）〜（Ｘ_ｍ，Ｙ_１０）とする。ｍ，ｎは１以上１０以下の各整数である。

図３は、第１結像光学系５１による各波長の光の結像の様子を説明する図である。ここでは、空間光変調器４０の複数の画素部のうち、波長λ_５の光が入射する位置（Ｘ_５，Ｙ_ｎ）にある各画素部における位相変調のＹ方向分布が１次関数で表されるものとし、他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光が入射する位置（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｎ）にある各画素部における位相変調のＹ方向分布が均一であるものとする。この場合、第１集光光学系５１の後焦点位置にある第１結像面上では、波長λ_５を除く他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光は共通の集光位置に集光されるものの、波長λ_５の光は、この共通集光位置に対してＹ方向にずれた集光位置に集光される。また、共通集光位置に到達する光の時間軸上の波形は、各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光が入射する位置（Ｘ_ｉ，Ｙ_ｎ）にある各画素部における位相変調のＸ方向分布に応じたものを合成したものとなる。

第１結像面上における波長λ_ｍの光の振幅分布は、空間光変調器４０の該波長λ_ｍに対応する各画素部におけるＹ軸方向の位相変調分布により定まる。上述したように、波長λ_ｍに対応する各画素部における位相変調のＹ方向分布が均一または１次関数であれば、第１結像面上における波長λ_ｍの光は或る集光位置に集光される。また、第１結像面上における波長λ_ｍの光を、或る集光位置に集光するのではなく、Ｙ軸方向の或る範囲に亘って分布するようにすることもできる。

なお、第１結像面上における波長λ_ｍの光の振幅分布を所望のものとするには、空間光変調器４０における該波長λ_ｍに対応する位置（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）にある各画素部の個数が多いことが望ましい。そこで、光束幅調整光学系２１は、光源部１０から出力された光の光束幅をＹ軸方向に拡大して、空間光変調器４０においてＹ軸方向の多くの画素部に各波長λ_ｍの光が入力するようにする。

一方、回折格子３１に入力する光のＸ軸方向の光束幅は、回折格子３１により分光されシリンドリカルレンズ４１を経て空間光変調器４０に入射する光の波長分解能を決定する。そこで、光束幅調整光学系２１は、光源部１０から出力された光の光束幅をＸ軸方向について調整して、空間光変調器４０における波長分解能が所望値となるようにする。

この光反応制御装置１は以下のように動作する。光源部１０から出力されたパルス光は、少なくともＹ軸方向の光束幅が光束幅調整光学系２１により調整された後、回折格子３１によりＸ軸方向に分光され、シリンドリカルレンズ４１によりコリメートされて、空間光変調器４０に入力する。空間光変調器４０に入力した各波長の光は、その空間光変調器４０への入射位置に応じて位相変調を受けた後、シリンドリカルレンズ４２により収斂され、回折格子３２により合波される。回折格子３２により合波された光は、光束幅調整光学系２２を経て、第１結像光学系５１により第１結像面上に結像され、その第１結像面上にある試験対象物９に照射される。

第１結像光学系５１からの光が試験対象物９に照射されると、この照射に伴って試験対象物９において反応が生じ、その反応は計測部６０により計測される。この計測部６０による計測結果に基づいて、空間光変調器４０の複数の画素部それぞれにおける位相変調は、制御部７０により制御される。この制御に際しては、制御部７０により、空間光変調器４０におけるＸ軸方向の位相変調分布が制御されることにより、第１結像面上における光のスペクトルの位相波形が調整されるとともに、また、空間光変調器４０におけるＹ軸方向の位相変調分布が制御されることにより、第１結像面上における各波長の光の振幅分布が調整される。また、試験対象物９における反応が所望の方向に変化するように、最適化アルゴリズムによるフィードバック制御が制御部７０により行われる。

なお、図１において、光源部１０から試験対象物９へ至るまでの光路において、Ｙ軸方向の光束幅は各光学系により拡大または縮小されることがあるものの、Ｙ軸方向の光振幅分布は変調されることはない。また、図１では、光路の一部が直線で表されているが、実際には光は有限の幅を有している。

以上のように、本実施形態に係る光反応制御装置１は、１つの空間光変調器４０を用いるだけで、スペクトルの位相および振幅の双方を適切に設定することができる。したがって、この光反応制御装置１は、小型化が容易で、光損失低減が可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る光反応制御装置の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係る光反応制御装置２の構成図である。図１に示された第１実施形態に係る光反応制御装置１と比較すると、この図４に示される第２実施形態に係る光反応制御装置２は、マスク８０を更に備える点で相違する。

マスク８０は、第１結像光学系５１の後焦点位置にある第１結像面の近傍に設けられていて、開口８１を有している。そして、マスク８０は、第１結像光学系５１から到達した光のうち開口８１に到達した光のみを、その開口８１を通過させて試験対象物９に照射させる。

図５は、マスク８０の作用例を説明する図である。この図に示された作用例では、図３と同様に、第１結像光学系５１により各波長の光が或る集光位置に集光されるよう、空間光変調器４０はＹ軸方向の位相変調分布が制御される。マスク８０は、第１結像光学系５１により集光された波長λ_５の光を遮断する一方、他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光については開口８１を通過させる。開口８１を通過した各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光は試験対象物９に照射されて、この照射に伴って試験対象物９において反応が生じ、その反応は計測部６０により計測される。

図６は、マスク８０の他の作用例を説明する図である。この図に示された作用例では、第１結像光学系５１により波長λ_５の光がＹ軸方向の或る範囲に亘って分布するとともに、第１結像光学系５１により他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光が共通の集光位置に集光されるよう、空間光変調器４０はＹ軸方向の位相変調分布が制御される。マスク８０は、第１結像光学系５１によりＹ軸方向の或る範囲に亘って分布するように結像された波長λ_５の光のうち開口８１に到達した部分、および、開口８１の位置に集光された他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光について、開口８１を通過させる。開口８１を通過した波長λ_５の一部の光および他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光は試験対象物９に照射されて、この照射に伴って試験対象物９において反応が生じ、その反応は計測部６０により計測される。

そして、図５および図６の何れの場合にも、計測部６０による計測結果に基づいて、空間光変調器４０の複数の画素部それぞれにおける位相変調は、制御部７０により制御される。この制御に際しては、制御部７０により、空間光変調器４０におけるＸ軸方向の位相変調分布が制御されることにより、第１結像面上における光のスペクトルの位相波形が調整されるとともに、また、空間光変調器４０におけるＹ軸方向の位相変調分布が制御されることにより、第１結像面上における各波長の光の振幅分布（すなわち、マスク８０の開口８１を通過して試験対象物９に照射される各波長の光の割合）が調整される。また、試験対象物９における反応が所望の方向に変化するように、最適化アルゴリズムによるフィードバック制御が制御部７０により行われる。

以上のように、本実施形態に係る光反応制御装置２も、１つの空間光変調器４０を用いるだけで、スペクトルの位相および振幅の双方を適切に設定することができる。したがって、この光反応制御装置２は、小型化が容易で、光損失低減が可能である。

また、この光反応制御装置２は、マスク８０を備えていることで、試験対象物９に所望の波長の光（例えば、試験対象物９における反応を促進する波長の光）のみを照射することができ、或いは、試験対象物９に照射される不所望の波長の光（例えば、試験対象物９における反応を阻害する波長の光）のパワーを低減することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る光反応制御装置の第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態に係る光反応制御装置３の構成図である。図４に示された第２実施形態に係る光反応制御装置２と比較すると、この図７に示される第３実施形態に係る光反応制御装置３は、第２結像光学系５２を更に備える点で相違する。

第２結像光学系５２は、マスク８０の開口８１を通過した光を第２結像面上に再結像する。試験対象物９の光照射部位がこの第２結像面上に位置するよう試験対象物９は配置される。この第２結像光学系５２も、１枚または複数枚のレンズからなる。

図８は、マスク８０および第２結像光学系５２の作用例を説明する図である。この図に示された作用例では、図３と同様に、第１結像光学系５１により各波長の光が或る集光位置に集光されるよう、空間光変調器４０はＹ軸方向の位相変調分布が制御される。マスク８０は、第１結像光学系５１により集光された波長λ_５の光を遮断する一方、他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光については開口８１を通過させる。レンズ５２ａおよびレンズ５２ｂを含む第２結像光学系５２は、開口８１を通過した各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光を試験対象物９に集光照射させる。この照射に伴って試験対象物９において反応が生じ、その反応は計測部６０により計測される。

図９は、マスク８０および第２結像光学系５２の他の作用例を説明する図である。この図に示された作用例では、第１結像光学系５１により波長λ_５の光がＹ軸方向の或る範囲に亘って分布するとともに、第１結像光学系５１により他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光が共通の集光位置に集光されるよう、空間光変調器４０はＹ軸方向の位相変調分布が制御される。マスク８０は、第１結像光学系５１によりＹ軸方向の或る範囲に亘って分布するように結像された波長λ_５の光のうち開口８１に到達した部分、および、開口８１の位置に集光された他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光について、開口８１を通過させる。レンズ５２ａおよびレンズ５２ｂを含む第２結像光学系５２は、開口８１を通過した波長λ_５の一部の光および他の各波長λ_ｉ（ｉ≠５）の光を試験対象物９に集光照射される。この照射に伴って試験対象物９において反応が生じ、その反応は計測部６０により計測される。

そして、図８および図９の何れの場合にも、計測部６０による計測結果に基づいて、空間光変調器４０の複数の画素部それぞれにおける位相変調は、制御部７０により制御される。この制御に際しては、制御部７０により、空間光変調器４０におけるＸ軸方向の位相変調分布が制御されることにより、第１結像面上における光のスペクトルの位相波形が調整されるとともに、また、空間光変調器４０におけるＹ軸方向の位相変調分布が制御されることにより、第１結像面上における各波長の光の振幅分布（すなわち、マスク８０の開口８１を通過して試験対象物９に照射される各波長の光の割合）が調整される。また、試験対象物９における反応が所望の方向に変化するように、最適化アルゴリズムによるフィードバック制御が制御部７０により行われる。

以上のように、本実施形態に係る光反応制御装置３も、１つの空間光変調器４０を用いるだけで、スペクトルの位相および振幅の双方を適切に設定することができる。したがって、この光反応制御装置３は、小型化が容易で、光損失低減が可能である。

また、この光反応制御装置３は、マスク８０を備えていることで、試験対象物９に所望の波長の光（例えば、試験対象物９における反応を促進する波長の光）のみを照射することができ、或いは、試験対象物９に照射される不所望の波長の光（例えば、試験対象物９における反応を阻害する波長の光）のパワーを低減することができる。

さらに、マスク８０の直後に試験対象物９を配置すると反応を計測することができないような場合であっても、この光反応制御装置３は、マスク８０に加えて第２結像光学系５２を備えていることで、試験対象物９における反応を容易に計測することができ、更に、反応を容易に制御することができる。

（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。回折格子３１と空間光変調器４０との間に設けられ光をコリメートする入力伝達光学系として、上記の各実施形態ではシリンドリカルレンズ４１が用いられたが、例えばシリンドリカルミラーであってもよい。空間光変調器４０と回折格子３２との間に設けられ光を収斂させる出力伝達光学系として、上記の各実施形態ではシリンドリカルレンズ４２が用いられたが、例えばシリンドリカルミラーであってもよい。

光源部１０から出力される光をＸ軸方向に空間的に分光して出力する光分波部として、上記の各実施形態では回折格子３１が用いられたが、他の素子であってもよく、例えばプリズムであってもよい。また、空間光変調器４０から出力された光を合波して出力する光合波部として、上記の各実施形態では回折格子３２が用いられたが、他の素子であってもよく、例えばプリズムであってもよい。

上記実施形態においては、４ｆ光学系にて分光・変調・合波を実現しているが、必ずしもこの構成に限定されない。

また、実施形態の図においては、空間光変調器は素子を透過する光に対して変調がかかるように記述されているが、反射型の構成により本発明を実現することができる。この場合は、空間光変調器内に変調層と光反射部（ミラー）とを構成し、入射した光が変調層によって変調され、光反射部によって反射され、再度変調層によって変調を受けるという作用を受ける。

開口は１つでなくてもよい。複数の開口に対して、同時に振幅および位相の制御が可能である。

計測部６０にて計測するパラメータは、反応生成物の量そのものを測定する必要はない。例えば、所望の反応が生じる際に２次的に発生する光、熱などの測定可能な現象が所望の反応と相関があるものであれば、それらの測定を反応評価の代用とすることができる。

第１実施形態に係る光反応制御装置１の構成図である。空間光変調器４０における光パターンを示す図である。第１結像光学系５１による各波長の光の結像の様子を説明する図である。第２実施形態に係る光反応制御装置２の構成図である。マスク８０の作用例を説明する図である。マスク８０の作用例を説明する図である。第３実施形態に係る光反応制御装置３の構成図である。マスク８０および第２結像光学系５２の作用例を説明する図である。マスク８０および第２結像光学系５２の作用例を説明する図である。

符号の説明

１〜３…光反応制御装置、１０…光源部、２１…光束幅調整光学系、２２…光束幅調整光学系、３１…回折格子（光分波部）、３２…回折格子（光合波部）、４０…空間光変調器、４１…シリンドリカルレンズ（入力伝達光学系）、４２…シリンドリカルレンズ（出力伝達光学系）、５１…第１結像光学系、５２…第２結像光学系、６０…計測部、７０…制御部、８０…マスク、８１…開口。

Claims

パルス光を発生し出力する光源部と、
前記光源部から出力される光を第１方位に空間的に分光して出力する光分波部と、
各々入力した光を位相変調して出力する複数の画素部が前記第１方位およびこれに直交する第２方位に２次元配列されており、前記光分波部から出力されて前記複数の画素部それぞれに入力する光を、各画素部の位置に応じて位相変調して出力する空間光変調器と、
前記空間光変調器から出力された光を合波して出力する光合波部と、
前記光合波部から出力された光を後焦点位置にある第１結像面上に結像する第１結像光学系と、
前記第１結像面の近傍に設けられ開口を有するマスクと、
前記第１結像光学系から前記マスクの開口を通過した光が試験対象物に照射されたことに伴う前記試験対象物における反応を計測する計測部と、
前記計測部による計測結果に基づいて前記空間光変調器の前記複数の画素部それぞれにおける位相変調を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部が、
前記空間光変調器における前記第１方位の位相変調分布を制御することにより、前記第１結像面上における光のスペクトルの位相波形を調整するとともに、
前記空間光変調器における前記第２方位の位相変調分布を制御することにより、前記第１結像面上における各波長の光の振幅分布を調整し、
前記マスクが、前記第１結像面上において光のスペクトルの位相波形および各波長の光の振幅分布が調整された光のうち前記開口に到達したものを選択的に通過させる、
ことを特徴とする光反応制御装置。
前記空間光変調器に入力する光の前記第２方位についての光束幅を調整する光束幅調整光学系を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光反応制御装置。
前記光分波部と前記空間光変調器との間に設けられ、前記光分波部から出力された光を前記第１方位についてコリメートする入力伝達光学系と、
前記空間光変調器と前記光合波部との間に設けられ、前記空間光変調器から出力された光を前記第１方向について収斂させる出力伝達光学系と、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光反応制御装置。
前記入力伝達光学系または前記出力伝達光学系がシリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーを含むことを特徴とする請求項３記載の光反応制御装置。
前記光分波部または前記光合波部が回折格子またはプリズムを含むことを特徴とする請求項１記載の光反応制御装置。
前記マスクの開口を通過した光を第２結像面上に再結像する第２結像光学系を更に備えることを特徴とする請求項１記載の光反応制御装置。