JP7281064B2 - Light irradiation device, imaging device, and laser processing device - Google Patents

Light irradiation device, imaging device, and laser processing device Download PDF

Info

Publication number
JP7281064B2
JP7281064B2 JP2019000901A JP2019000901A JP7281064B2 JP 7281064 B2 JP7281064 B2 JP 7281064B2 JP 2019000901 A JP2019000901 A JP 2019000901A JP 2019000901 A JP2019000901 A JP 2019000901A JP 7281064 B2 JP7281064 B2 JP 7281064B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
irradiation device
light irradiation
ports
exit ports
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019000901A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020112582A (en
Inventor
拓夫 種村
太一郎 福井
義昭 中野
大之 山下
亮汰 田之村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Tokyo NUC
Original Assignee
University of Tokyo NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Tokyo NUC filed Critical University of Tokyo NUC
Priority to JP2019000901A priority Critical patent/JP7281064B2/en
Priority to PCT/JP2020/000162 priority patent/WO2020145266A1/en
Publication of JP2020112582A publication Critical patent/JP2020112582A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7281064B2 publication Critical patent/JP7281064B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/295Analog deflection from or in an optical waveguide structure]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

本発明は、複数の導光路から位相を制御した光を射出させる光照射装置、並びに、これを組み込んだイメージング装置及びレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation device that emits phase-controlled light from a plurality of light guide paths, and an imaging device and a laser processing device incorporating the same.

光照射装置として、等間隔の格子点上に配列された光放射点から位相が制御された光を射出させることで所望の光ビームパターンを形成する光フェーズドアレイ(OPA:optical phased array)が存在する(例えば、非特許文献1)。 As a light irradiation device, there is an optical phased array (OPA) that forms a desired light beam pattern by emitting light whose phase is controlled from light emission points arranged on equally spaced grid points. (For example, Non-Patent Document 1).

しかしながら、等間隔の格子点上に光放射点を配置する場合、光ビームパターンにおいて距離の短い光放射点間に由来する空間周波数成分が支配的となって、光放射点の個数の割に光ビームパターンの分解能を高めることができない。 However, when the light emitting points are arranged on equally spaced grid points, the spatial frequency components derived from the light emitting points at short distances in the light beam pattern become dominant, and the number of light emitting points increases. The resolution of the beam pattern cannot be increased.

ラジオ波を受信するためのアンテナについては、リニアアレイの配列として、冗長性を減らしつつ空間周波数による感度を一様にするための配列が考察されている(非特許文献2)。 Regarding antennas for receiving radio waves, a linear array arrangement is being considered for reducing redundancy and uniforming sensitivity to spatial frequencies (Non-Patent Document 2).

"Large-scale nanophotonic phased array" J. Sun, et al., Nature, 493, 195 (2013)."Large-scale nanophotonic phased array" J. Sun, et al., Nature, 493, 195 (2013). "Minimum-Redundancy Linear Arrays" Alan T. Moffet, IEEE Transactions on Antennas and Propagation Vol. AP-16, No. 2, (Mar. 1968)."Minimum-Redundancy Linear Arrays" Alan T. Moffet, IEEE Transactions on Antennas and Propagation Vol. AP-16, No. 2, (Mar. 1968).

本発明は、光放射点の個数に合わせて光ビームパターンの分解能を高めることができる光照射装置、並びに、これを組み込んだイメージング装置及びレーザー加工装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light irradiation device capable of increasing the resolution of a light beam pattern according to the number of light emission points, and an imaging device and a laser processing device incorporating the same.

上記目的を達成するための光照射装置は、光をそれぞれ通過させる複数の導光部と、複数の導光部に設けた複数の射出ポートから射出させる光の位相を調整する位相調整部とを備え、複数の射出ポートは、最小冗長間隔で配列され、複数の射出ポートからの光の相互の干渉により一つの波面を形成する。 A light irradiation device for achieving the above object includes a plurality of light guide sections that allow light to pass therethrough, and a phase adjustment section that adjusts the phase of light emitted from a plurality of exit ports provided in the plurality of light guide sections. The plurality of exit ports are arranged at minimum redundant intervals, and mutual interference of light from the plurality of exit ports forms one wavefront.

上記光照射装置では、複数の導光部に設けた複数の射出ポートが最小冗長間隔で配列されているので、射出ポートの数が増大するのを抑えつつ、複数の射出ポートから射出させる光を合わせた光ビームパターンの分解能を高めることができる。 In the above light irradiation device, since the plurality of exit ports provided in the plurality of light guide portions are arranged at the minimum redundant interval, the light emitted from the plurality of exit ports can be controlled while suppressing an increase in the number of exit ports. The resolution of the combined light beam pattern can be increased.

本発明の具体的な側面によれば、上記光照射装置において、複数の射出ポートから同時並列的に光を射出させる。この場合、複数の射出ポートから選択した複数の組合せに対応する光ビーム成分を並列的に形成でき、多様なパターンの光ビームを形成することができる。 According to a specific aspect of the present invention, in the above light irradiation device, light is emitted from a plurality of emission ports simultaneously in parallel. In this case, light beam components corresponding to a plurality of combinations selected from a plurality of exit ports can be formed in parallel, and light beams of various patterns can be formed.

本発明の別の側面によれば、複数の射出ポートから選択可能な一対の射出ポートの組合せを全て抽出することによって得られる一対の射出ポートの間隔又は間隔ベクトルの集合は、略一様な重複度に設定されている。この場合、複数の射出ポートから射出される光ビームに関して略均一な空間周波数分布を達成できるので、射出ポート数の増加を抑えつつ分解能を効果的に高めることができる。 According to another aspect of the present invention, the pair of injection port spacings or the set of spacing vectors obtained by extracting all selectable combinations of a pair of exit ports from the plurality of injection ports have a substantially uniform overlap. is set in degrees. In this case, a substantially uniform spatial frequency distribution can be achieved for the light beams emitted from the plurality of exit ports, so the resolution can be effectively improved while suppressing an increase in the number of exit ports.

本発明のさらに別の側面によれば、複数の射出ポートの配列は、複数の射出ポートの個数を固定した場合に空間的な自己相関を略均一な密度で最大限広域にする。この場合、射出ポート数を最小限としつつ達成可能な最も多い分解可能点数で光ビームパターンを形成することができる。 According to yet another aspect of the invention, the multiple exit port array maximizes spatial autocorrelation with a substantially uniform density for a fixed number of multiple exit ports. In this case, the light beam pattern can be formed with the largest number of achievable resolvable points while minimizing the number of exit ports.

本発明のさらに別の側面によれば、複数の射出ポートは、ゴロム定規を構成するように1次元に配列されている。ゴロム定規の配列は、間隔の冗長性を最小としたものとなっている。 According to yet another aspect of the invention, the plurality of exit ports are arranged in one dimension to form a Golomb ruler. The Golomb ruler arrangement minimizes spacing redundancy.

本発明のさらに別の側面によれば、複数の射出ポートは、コスタス配列を構成するように2次元に配列されている。コスタス配列は、間隔ベクトルの冗長性を最小としたものとなっている。 According to yet another aspect of the invention, the plurality of injection ports are arranged two-dimensionally to form a Costas array. The Costas array minimizes the redundancy of the spacing vectors.

本発明のさらに別の側面によれば、複数の導光部は、複数の導波路である。この場合、集積回路型の光照射装置の作製が容易になり、光照射装置のサイズの小型化や構造の簡素化を図ることができる。 According to yet another aspect of the present invention, the multiple light guides are multiple waveguides. In this case, it becomes easy to manufacture an integrated circuit type light irradiation device, and it is possible to reduce the size and simplify the structure of the light irradiation device.

本発明のさらに別の側面によれば、光源部と、光源部からの光を分岐して複数の導光部に入射させる光分岐部とをさらに備える。この場合、単一の光源によって光照射装置を動作させることができる。 According to still another aspect of the present invention, the invention further includes a light source section, and a light branching section that branches light from the light source section and causes the light to enter the plurality of light guide sections. In this case, the light irradiation device can be operated by a single light source.

本発明のさらに別の側面によれば、位相調整部に対して制御信号を出力することによって複数の射出ポートから射出させる光の合成状態を制御する制御装置をさらに備える。この場合、制御装置の制御下で光照射装置から出力される光ビームの強度パターンを所望の状態とすることができる。 According to still another aspect of the present invention, the apparatus further includes a control device that outputs a control signal to the phase adjustment section to control the combined state of the light emitted from the plurality of emission ports. In this case, the intensity pattern of the light beam output from the light irradiation device can be set to a desired state under the control of the control device.

本発明のさらに別の側面によれば、光源部は、連続波レーザー、もしくは、パルスレーザーを有する。この場合、光照射装置から出力される光ビームパターンを高速で切り換えて、照明、表示、処理等を一連の処理として行うことができる。 According to yet another aspect of the invention, the light source section comprises a continuous wave laser or a pulsed laser. In this case, the light beam pattern output from the light irradiation device can be switched at high speed, and illumination, display, processing, and the like can be performed as a series of processes.

上記目的を達成するため、本発明に係るイメージング装置は、上述した光照射装置と、光照射装置から射出された光によって照明された対象からの計測光の強度を検出する計測センサーと、計測センサーによって得た検出情報から対象の状態に関する像を抽出する処理を行う情報処理部とを備える。 In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes the above-described light irradiation device, a measurement sensor for detecting the intensity of measurement light from an object illuminated by the light emitted from the light irradiation device, and a measurement sensor. and an information processing unit that performs processing for extracting an image regarding the state of the object from the detection information obtained by.

上記イメージング装置では、簡素ながら高分解能の光照射装置を用いており、簡素化された処理によって高精度の計測等を行うことができる。 The imaging apparatus uses a simple but high-resolution light irradiation device, and can perform highly accurate measurement and the like through simplified processing.

本発明の具体的な側面によれば、上記イメージング装置において、光照射装置から射出された光の照射強度分布を検出する照明像センサーをさらに備え、光照射装置は、ランダムな位相分布の照明光を射出する。 According to a specific aspect of the present invention, the imaging apparatus further includes an illumination image sensor that detects an irradiation intensity distribution of light emitted from the light irradiation device, wherein the light irradiation device detects illumination light with a random phase distribution. to inject.

上記目的を達成するため、本発明に係るレーザー加工装置は、上述した光照射装置と、位相調整部に対して制御信号を出力することによって複数の射出ポートから射出させる光の合成状態を制御する制御装置とを備える。 In order to achieve the above object, a laser processing apparatus according to the present invention outputs a control signal to the above-described light irradiation device and a phase adjustment unit to control the combined state of light emitted from a plurality of emission ports. and a controller.

上記レーザー加工装置では、簡素ながら高分解能の光照射装置を用いており、簡素化された処理によって高精度で加工を行うことができる。 The laser processing apparatus uses a simple but high-resolution light irradiation device, and can perform processing with high accuracy through simplified processing.

本発明の具体的な側面によれば、上記レーザー加工装置において、光源部と、前記光源部からの光を分岐して前記複数の導光部に入射させる光分岐部とをさらに備える。 According to a specific aspect of the present invention, the laser processing apparatus further includes a light source section and a light branching section that branches light from the light source section and causes the light to enter the plurality of light guide sections.

(A)は、第1実施形態の光照射装置を説明する概念的なブロック図であり、(B)は、(A)に示す光照射装置に組み込んだ光フェーズドアレイを説明する概念的な平面図である。(A) is a conceptual block diagram for explaining the light irradiation device of the first embodiment, and (B) is a conceptual plane for explaining a light phased array incorporated in the light irradiation device shown in (A). It is a diagram. (A)は、図1(B)に示す光フェーズドアレイの射出ポートの配列を説明する概念図であり、(B)は、(A)に示す配列の自己相関を説明する図である。(C)は、比較例の射出ポートの配列を説明する図であり、(D)は、比較例の射出ポートの配列の自己相関を説明する図である。(A) is a conceptual diagram explaining the arrangement of exit ports of the optical phased array shown in FIG. 1 (B), and (B) is a diagram explaining the autocorrelation of the arrangement shown in (A). (C) is a diagram for explaining the arrangement of the injection ports of the comparative example, and (D) is a diagram for explaining the autocorrelation of the arrangement of the injection ports of the comparative example. 射出ポートの配列に関する最小冗長間隔を説明するための概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a minimum redundant interval regarding the arrangement of injection ports; (A)は、最小冗長間隔を実現するゴロム定規の配列を構成するように1次元配列されている射出ポートを説明する図であり、(B)は、コスタス配列を構成するように2次元配列されている射出ポートを説明する図である。(A) is a diagram illustrating exit ports that are one-dimensionally arranged to form a Golomb ruler array that achieves the minimum redundant spacing; (B) is a two-dimensional array to form a Costas array; It is a figure explaining the injection port which is set. フェーズドアレイの実装例であり、射出ポートの具体的な1次元配列を説明する平面図である。FIG. 10 is a plan view illustrating a specific one-dimensional arrangement of exit ports, which is an implementation example of a phased array. フェーズドアレイの実装例であり、射出ポートの具体的な2次元配列を説明する平面図である。FIG. 10 is a plan view illustrating a specific two-dimensional arrangement of exit ports, which is an implementation example of a phased array. (A)は、射出ポートがゴロム定規の最小冗長間隔で1次元配列された具体的実施例(射出ポート数M=12の場合)の光照射装置の自己相関関数を示し、(B)は、等間隔配列の場合の自己相関関数を示し、(C)は、ランダム配列の場合の自己相関関数を示す。(A) shows the autocorrelation function of the light irradiation device in a specific embodiment (when the number of exit ports M=12) in which the exit ports are one-dimensionally arranged at the minimum redundant interval of the Golomb rule, and (B) is The autocorrelation function for the equidistant arrangement is shown, and (C) the autocorrelation function for the random arrangement. (A)は、具体的実施例(M=27の場合)による1次元光ビームの形成を説明する図であり、(B)は、具体的実施例による解像点数の達成を説明する図である。(A) is a diagram for explaining the formation of a one-dimensional light beam according to a specific embodiment (when M=27), and (B) is a diagram for explaining the achievement of the number of resolution points according to the specific embodiment. be. (A)は、射出ポートが第1タイプの最小冗長間隔で2次元配列された具体的実施例(M=16の場合)の光照射装置の自己相関関数を示し、(B)は、射出ポートが第2タイプの最小冗長間隔で2次元配列された具体的実施例(M=16の場合)の光照射装置の自己相関関数を示し、(C)は、射出ポートが等間隔で2次元配列された比較例(M=16の場合)の光照射装置の自己相関関数を示す。(A) shows the autocorrelation function of the light irradiation device of the specific embodiment (when M=16) in which the exit ports are two-dimensionally arranged with the first type of minimum redundant spacing, and (B) shows the exit port shows the autocorrelation function of the light irradiation device of the specific embodiment (in the case of M=16) in which is arranged two-dimensionally at the second type of minimum redundant interval, 4 shows the autocorrelation function of the light irradiation device of the comparative example (in the case of M=16). (A)は、射出ポートが第1タイプの最小冗長間隔で2次元配列された具体的実施例(M=16の場合)による光ビームの形成を説明する図であり、(B)は、射出ポートが第2タイプの最小冗長間隔で2次元配列された具体的実施例(M=16の場合)による光ビームの形成を説明する図であり、(C)は、等間隔配列の場合(M=16の場合)の光ビームの形成を説明する図である。(A) is a diagram for explaining the formation of a light beam according to a specific embodiment (in the case of M=16) in which the exit ports are two-dimensionally arranged with the first type of minimum redundant spacing; FIG. 4C is a diagram for explaining the formation of a light beam according to a specific embodiment (in the case of M=16) in which the ports are two-dimensionally arranged at the second type of minimum redundant interval; =16) is a diagram for explaining the formation of a light beam. 第2実施形態の光照射装置に組み込まれるフェーズドアレイ等を説明する概念的なブロック図である。It is a conceptual block diagram explaining the phased array etc. which are incorporated in the light irradiation apparatus of 2nd Embodiment. 第3実施形態の光照射装置に組み込まれるフェーズドアレイ等を説明する概念的なブロック図である。It is a conceptual block diagram explaining the phased array etc. which are incorporated in the light irradiation apparatus of 3rd Embodiment. 第4実施形態の光照射装置を説明する概念的なブロック図である。It is a conceptual block diagram explaining the light irradiation apparatus of 4th Embodiment. 第5実施形態の光照射装置を説明する概念的なブロック図である。It is a conceptual block diagram explaining the light irradiation apparatus of 5th Embodiment. (A)は、射出ポートが最小冗長間隔で1次元配列された具体的実施例(M=16の場合)によるランダム射出パターンを説明する図であり、(B)は、ゴーストイメージングによる1次元の画像再構成を説明する図である。(A) is a diagram for explaining a random injection pattern according to a specific embodiment (when M=16) in which injection ports are arranged one-dimensionally at minimum redundant intervals; It is a figure explaining image reconstruction. (A)は、射出ポートが第1タイプの最小冗長間隔で2次元配列された具体的実施例(M=16の場合)によるランダムパターンの形成を説明する図であり、(B)は、射出ポートが第2タイプの最小冗長間隔で2次元配列された具体的実施例(M=16の場合)によるランダムパターンの形成を説明する図であり、(C)は、等間隔配列(M=16の場合)の場合のランダムパターンの形成を説明する図である。(A) is a diagram for explaining the formation of a random pattern according to a specific embodiment (M=16) in which the injection ports are arranged two-dimensionally with the first type of minimum redundant spacing; FIG. 4C is a diagram for explaining the formation of a random pattern according to a specific embodiment (in the case of M=16) in which ports are two-dimensionally arranged at the second type of minimum redundant interval; FIG. 10 is a diagram for explaining the formation of a random pattern in the case of ). 第6実施形態の光照射装置を説明する概念的なブロック図である。It is a conceptual block diagram explaining the light irradiation apparatus of 6th Embodiment.

〔第1実施形態〕
以下、図面を参照して、本発明に係る第1実施形態の光照射装置等について詳細に説明する。
[First embodiment]
A light irradiation device and the like according to a first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

図1(A)に示す第1実施形態の光照射装置100は、レーザー光B1を発生する光源部20と、光源部20からのレーザー光B1を受けて所望の波面状態の照射光B2を形成し射出する光ビーム形成部30と、光源部20及び光ビーム形成部30の動作を統括的に制御する制御装置70とを備える。図1(A)に示す光照射装置100は、例えば所期の光パターンを投影するプロジェクターとして用いることができ、照射光パターンによって対象を加工するレーザー加工装置として用いることもできる。 The light irradiation device 100 of the first embodiment shown in FIG. 1A includes a light source unit 20 that generates laser light B1, and receives the laser light B1 from the light source unit 20 to form irradiation light B2 having a desired wavefront state. and a control device 70 for controlling the operations of the light source unit 20 and the light beam forming unit 30 . The light irradiation device 100 shown in FIG. 1A can be used, for example, as a projector that projects a desired light pattern, and can also be used as a laser processing device that processes an object with an irradiation light pattern.

光源部20は、半導体レーザーその他のコヒーレント光源21で構成され、光源駆動回路である光源駆動部22を付随させたものとなっている。光源部20からは、赤外域、可視域等の各種波長域に設定されたレーザー光B1が、例えばパルス波又は連続波として射出される。コヒーレント光源21がパルスレーザーである場合、光源部20から精密なタイミングでパルス状のレーザー光B1を射出させることができる。 A light source unit 20 is composed of a coherent light source 21 such as a semiconductor laser, and is accompanied by a light source driving unit 22 which is a light source driving circuit. Laser light B1 set in various wavelength ranges such as an infrared range and a visible range is emitted from the light source unit 20 as, for example, a pulse wave or a continuous wave. When the coherent light source 21 is a pulsed laser, the pulsed laser beam B1 can be emitted from the light source unit 20 with precise timing.

光ビーム形成部30は、光フェーズドアレイ(OPA)31と、OPA駆動部32とを有する。 The optical beam forming section 30 has an optical phased array (OPA) 31 and an OPA driving section 32 .

図1(B)に示すように、光フェーズドアレイ31は、光導波路型の集積回路であり、基板31s上に光分岐部31aと位相調整部31bとを備え、光源部20からのレーザー光B1を受ける光入力部31cと、照射光B2を出力する光出力部31dとが設けられている。光フェーズドアレイ31は、例えば数10μs以下の短時間で出力の切り換えが可能であり、高速で動作する照明や加工が可能になる。 As shown in FIG. 1B, the optical phased array 31 is an optical waveguide type integrated circuit, and includes an optical splitter 31a and a phase adjuster 31b on a substrate 31s. A light input portion 31c for receiving the light and a light output portion 31d for outputting the irradiation light B2 are provided. The optical phased array 31 is capable of switching outputs in a short time of, for example, several tens of microseconds or less, enabling high-speed illumination and processing.

光フェーズドアレイ31において、光分岐部31aは、レーザー光B1をM個のチャンネルに分岐してM個の導光部であるM個の導波路36に導く。図1(B)では、一例としてM=8となっているが、値Mは、任意の3以上の自然数に設定できる。導波路(導光部)36は、基板31sが延びるXZ面に平行な一方であるZ方向に延び、Z方向に直交するX方向に配列されている。光分岐部31aとして、例えばスラブ導波路を有するスターカプラー、多段の方向性結合器を組み合わせたもの等を用いることができる。 In the optical phased array 31, the optical splitter 31a splits the laser light B1 into M channels and guides them to M waveguides 36, which are M light guides. Although M=8 as an example in FIG. 1B, the value M can be set to any natural number of 3 or more. The waveguides (light guide portions) 36 extend in the Z direction, which is parallel to the XZ plane along which the substrate 31s extends, and are arranged in the X direction orthogonal to the Z direction. As the optical splitter 31a, for example, a star coupler having a slab waveguide, a combination of multistage directional couplers, or the like can be used.

位相調整部31bは、M個のチャンネルの導波路(導光部)36に対して例えば電界を付与するM個の電極37aと、各電極37aへの電圧供給を可能にする配線37bとからなる。電極37aは、M個の導波路36に沿った所定幅に亘って形成されている。つまり、電極37aは、X方向にM個配列されている。配線37bへの供給電圧は、図1(A)に示すOPA駆動部32によって調整されて高速で切り換えが可能になっている。各配線37bに付与する電圧の調整により、各導波路36を通過するレーザー光B1の位相状態を個別に制御することができる。位相調整部31bを通過した光フェーズドアレイ31の各射出ポート38からは、位相状態が調整された要素光が同時並列的に射出され、光出力部31dからは、個々の要素光を合成した照明光B2が射出される。つまり、照明光B2は、±X方向に所望の位相分布又は波面分布を有する光ビームとされる。OPA駆動部32を介して位相調整部31bの動作を制御することにより、照明光B2は、例えばZ軸に対して所望の角度をなす方向に進行する光ビームとされ、Z軸に対する光ビームの角度を増減させることでXZ面内での走査も可能になる。 The phase adjustment unit 31b is composed of M electrodes 37a that apply an electric field to waveguides (light guide portions) 36 of M channels, and wiring 37b that enables voltage supply to each electrode 37a. . The electrode 37 a is formed over a predetermined width along the M waveguides 36 . That is, M electrodes 37a are arranged in the X direction. The supply voltage to the wiring 37b is regulated by the OPA driving section 32 shown in FIG. 1A, and can be switched at high speed. By adjusting the voltage applied to each wiring 37b, the phase state of the laser light B1 passing through each waveguide 36 can be individually controlled. Elemental lights whose phase states have been adjusted are emitted simultaneously in parallel from the respective exit ports 38 of the optical phased array 31 that have passed through the phase adjustment section 31b, and illumination synthesized from the individual elemental lights is emitted from the light output section 31d. Light B2 is emitted. That is, the illumination light B2 is a light beam having a desired phase distribution or wavefront distribution in the ±X directions. By controlling the operation of the phase adjustment section 31b via the OPA drive section 32, the illumination light B2 is made into a light beam traveling in a direction forming a desired angle with respect to the Z axis, for example, and the light beam with respect to the Z axis. Scanning within the XZ plane is also possible by increasing or decreasing the angle.

位相調整部31bについては、導波路36に与える電界強度によって位相を調整する電気光学効果型の変調に限らず、導波路部への電流注入によって位相を調整するキャリア効果型の変調、導波路を加熱することによって位相を調整する熱光学効果型の変調等を利用するものとできる。電気光学効果、キャリア効果、熱光学効果等を利用することで、位相調整部31bを小型かつ安価にでき、信頼性を高めることができ、位相の切り換えを高速化できる。 The phase adjustment section 31b is not limited to electro-optic effect type modulation that adjusts the phase by the electric field strength applied to the waveguide 36, but also carrier effect type modulation that adjusts the phase by current injection into the waveguide section. A thermo-optic effect type modulation or the like that adjusts the phase by heating may be used. By utilizing the electro-optical effect, carrier effect, thermo-optical effect, etc., the phase adjustment unit 31b can be made small and inexpensive, reliability can be improved, and phase switching can be speeded up.

図示の例では、光フェーズドアレイ31の光出力部31dに対向してレンズ100cが配置されている。レンズ100cは、所定の焦点距離を有し、例えばレンズ100cの前側焦点位置に光出力部31dが配置されるようにすれば、レンズ100cの後側焦点位置がフーリエ変換面となり、この後側焦点位置を照射面として、この照射面上に光出力部31dから射出される照明光B2の遠方での波面パターンに対応する遠視野照明パターンを形成することができる。 In the illustrated example, a lens 100c is arranged to face the optical output section 31d of the optical phased array 31 . The lens 100c has a predetermined focal length. For example, if the light output unit 31d is arranged at the front focal position of the lens 100c, the rear focal position of the lens 100c becomes the Fourier transform plane, and this rear focal point A far-field illumination pattern corresponding to the far-field wavefront pattern of the illumination light B2 emitted from the light output unit 31d can be formed on this illumination surface by using the position as an illumination surface.

制御装置70は、情報処理部71とインターフェース部72と記憶部73とを有する。情報処理部71は、記憶部73に保管された駆動情報、制御情報等を含むデータに基づいて、インターフェース部72、OPA駆動部32、及び光源駆動部22を介して光フェーズドアレイ31等を動作させ、所定の位相分布を有する照明光B2を所定のパターンとして射出させる。入出力部91には、制御装置70の制御下で、オペレーターに対して光照射装置100の動作条件や動作状態に関する種々の情報が提示される。制御装置70に対しては、入出力部91を介してオペレーターから指示が入力される。制御装置70は、OPA駆動部32と協働することにより、光フェーズドアレイ31の位相調整部31bに対して制御信号を出力することによって複数の射出ポート38から射出させる光の合成状態を制御するとともにその合成パターンを高速で変化させることができる。 The control device 70 has an information processing section 71 , an interface section 72 and a storage section 73 . The information processing unit 71 operates the optical phased array 31 and the like via the interface unit 72, the OPA driving unit 32, and the light source driving unit 22 based on the data including the drive information, the control information, etc., stored in the storage unit 73. illuminating light B2 having a predetermined phase distribution is emitted in a predetermined pattern. Under the control of the control device 70 , the input/output unit 91 presents the operator with various information regarding the operating conditions and operating states of the light irradiation device 100 . An operator inputs an instruction to the control device 70 via the input/output unit 91 . The control device 70 cooperates with the OPA drive section 32 to output a control signal to the phase adjustment section 31b of the optical phased array 31, thereby controlling the combined state of the light emitted from the plurality of emission ports 38. In addition, the composite pattern can be changed at high speed.

制御装置70の制御下で光照射装置100を動作させることにより、対象に対して所望の照射パターンでレーザー光を照射して対象の表面をレーザー加工することができる。また、制御装置70の制御下で光照射装置100を動作させることにより、所望の照射パターンで対象の表面等を照明することができる。 By operating the light irradiation device 100 under the control of the control device 70, it is possible to irradiate the object with a laser beam in a desired irradiation pattern and perform laser processing on the surface of the object. Further, by operating the light irradiation device 100 under the control of the control device 70, the surface of the object or the like can be illuminated with a desired irradiation pattern.

図2(A)に示す光出力部31dは、図1(B)に示す光出力部31dを部分的に取り出したものである。光出力部31dは、例えばM=8個の射出ポート38からなるポートアレイ131dを有し、ポートアレイ131dのアレイ全幅Wは、図面上側(+X側)の一対の射出ポート38の間隔に相当する最小幅d1のM倍より大きいものとなっている。この場合、図面左側の元のポートアレイ131dと、配列方向に平行な-X方向に距離Δxだけ平行移動させた図面右側のポートアレイ131dとは、例えば距離Δx=d1の箇所で一対の導波路が一致して配列されるが、他の箇所で導波路が一致しない。距離Δxを徐々に変化させると、一対の導波路のみが一致して配列される状態がM(M-1)/2回だけ繰り返される。結果的に、図2(B)に示すように、図2(A)に示す最小冗長間隔のポートアレイ131dは、自己相関が位置ズレに関して均一な密度で最大限広域にし最大限広帯域に広がるものとなっている。つまり、横の位置ズレに関わらず縦の相関値が全体に亘って略一致している。より具体的にはΔx=0のピーク以外で自己相関値が等しくなっており、最も広がった状態となっている。図2(B)のチャートにおいて、横軸は平行移動の位置ズレ量に対応する距離Δxを示し、縦軸は自己相関の値を示す。 The light output portion 31d shown in FIG. 2A is a partial extraction of the light output portion 31d shown in FIG. 1B. The light output unit 31d has a port array 131d composed of, for example, M=8 exit ports 38, and the total array width W of the port array 131d corresponds to the interval between the pair of exit ports 38 on the upper side (+X side) of the drawing. It is larger than M times the minimum width d1. In this case, the original port array 131d on the left side of the drawing and the port array 131d on the right side of the drawing translated by a distance Δx in the −X direction parallel to the arrangement direction form a pair of waveguides at a distance Δx=d1, for example. are aligned coincidentally, but elsewhere the waveguides are not coincident. When the distance Δx is gradually changed, the state in which only a pair of waveguides are aligned is repeated M(M−1)/2 times. As a result, as shown in FIG. 2B, the minimum redundant spacing port array 131d shown in FIG. It has become. In other words, the vertical correlation values are substantially the same over the entire area regardless of the horizontal positional deviation. More specifically, the autocorrelation values are the same except for the peak at Δx=0, which is the most spread state. In the chart of FIG. 2(B), the horizontal axis indicates the distance Δx corresponding to the displacement amount of the parallel movement, and the vertical axis indicates the autocorrelation value.

図2(C)は、比較例の光フェーズドアレイ231の光出力部31dを説明する図である。比較例の光出力部31dは、従来の均等配列型のものであり、例えばM=8個の射出ポート38からなり等間隔で配列されたポートアレイ231dを有する。ポートアレイ231dのアレイ全幅Wは、射出ポート38の間隔に相当する幅d2(=d1)のM倍に等しくなっている。この場合、図面左側の元のポートアレイ231dと、配列方向に平行な-X方向に距離Δxだけ平行移動させた図面右側のポートアレイ231dとは、例えば距離Δx=dの箇所でM-1個の導波路が一致して配列される。距離Δxを徐々に変化させると、導波路が一致して配列される箇所が徐々に減少する。結果的に、図2(D)に示すように、図2(C)に示す均等配列型のポートアレイ231dは、自己相関が位置ズレに関して狭帯域で非平坦な特性を有するものとなっており、自己相関が狭く偏ったものになっていると言える。 FIG. 2C is a diagram for explaining the optical output section 31d of the optical phased array 231 of the comparative example. The light output unit 31d of the comparative example is of a conventional uniform arrangement type, and has a port array 231d composed of, for example, M=8 emission ports 38 arranged at regular intervals. The total array width W of the port array 231d is equal to M times the width d2 (=d1) corresponding to the interval between the exit ports 38. As shown in FIG. In this case, the original port array 231d on the left side of the drawing and the port array 231d on the right side of the drawing translated by a distance Δx in the −X direction parallel to the arrangement direction are, for example, M−1 ports at a distance Δx=d. of waveguides are aligned in unison. Gradually changing the distance Δx gradually reduces the number of places where the waveguides are aligned. As a result, as shown in FIG. 2D, the evenly arranged port array 231d shown in FIG. , the autocorrelation is narrow and biased.

図3は、図1(B)に示す光フェーズドアレイ31の光出力部31dにおいて実現されている最小冗長間隔の配列を別の面から説明する図である。光出力部31dに設けた複数の射出ポート38から射出される照明光B2のパターンに相当する近視野出力INFP(x)の強度分布P1は、射出ポート38の配置を反映して最小冗長間隔の配列に相当するものとなっている。レンズ100cによる後側焦点位置の照射面において、遠視出力IFFP(x')の強度分布P2は、射出ポート38からの照明光B2の射出角度を反映したものとなっている。遠視出力IFFP(x')の強度分布P2をフーリエ変換した空間スペクトルSFFP(k)の分布形状P3は、図2(C)の自己相関に対応する。つまり、射出ポート38を最小冗長間隔で配置することで、空間スペクトルの分布形状P3が均一な密度で最大限広帯域に広がるようにすることができる。その結果、射出ポート38の個数に制限がある状況下で達成可能な解像点数を最大にするように光ビームパターンを形成することができる。例えば、射出ポート38の個数と照射可能範囲(FSR:free spectral range)を固定した状況下では、より細かいパターンのイメージングでき、空間分解能を効率的に向上させることができる。 FIG. 3 is a diagram illustrating the arrangement of the minimum redundant intervals realized in the optical output section 31d of the optical phased array 31 shown in FIG. 1B from another aspect. The intensity distribution P1 of the near-field output I NFP (x), which corresponds to the pattern of the illumination light B2 emitted from the plurality of exit ports 38 provided in the light output section 31d, reflects the arrangement of the exit ports 38, resulting in the minimum redundant interval is equivalent to an array of The intensity distribution P2 of the far-sighted output I FFP (x′) reflects the exit angle of the illumination light B2 from the exit port 38 on the irradiation surface of the rear focal position of the lens 100c. A distribution shape P3 of the spatial spectrum S FFP (k) obtained by Fourier transforming the intensity distribution P2 of the hyperopia output I FFP (x′) corresponds to the autocorrelation of FIG. 2(C). In other words, by arranging the exit ports 38 at the minimum redundant intervals, the spatial spectrum distribution shape P3 can be spread over the widest possible band with a uniform density. As a result, the light beam pattern can be shaped to maximize the number of achievable resolution points in situations where the number of exit ports 38 is limited. For example, when the number of exit ports 38 and the free spectral range (FSR) are fixed, finer patterns can be imaged and the spatial resolution can be efficiently improved.

光出力部31dを構成する複数の射出ポート38を1次元的に最小冗長間隔で配列することは、複数の射出ポート38から選択可能な一対の射出ポート38,38の組合せを全て抽出することによって得られる一対の射出ポート38,38の間隔の集合(図2(B)の横軸を構成する離散的な距離Δxを実現する組合せに相当)が、略一様な重複度に設定されていることに対応する。この場合、複数の射出ポート38から射出される照明光B2によって形成される光ビームに関して1次元的に略均一な空間周波数分布を達成できるので、射出ポート38の個数の増加を抑えつつ分解能を効果的に高めることができる。 Arranging the plurality of exit ports 38 constituting the light output portion 31d one-dimensionally at the minimum redundant interval is achieved by extracting all combinations of a pair of exit ports 38, 38 that can be selected from the plurality of exit ports 38. A set of obtained intervals of the pair of injection ports 38, 38 (corresponding to a combination realizing discrete distances Δx constituting the horizontal axis of FIG. 2(B)) is set to a substantially uniform degree of overlap. correspond to In this case, the light beams formed by the illumination light B2 emitted from the plurality of exit ports 38 can achieve a one-dimensionally substantially uniform spatial frequency distribution. can be significantly increased.

以上では、光フェーズドアレイ31を構成する光出力部31dがX方向に1次元であり、光出力部31dから所望の1次元配列の位相分布又はパターンを有する照明光B2を射出させるとして説明したが、例えば図1(B)に示す光フェーズドアレイ31と同様の構造の光フェーズドアレイをY方向に積層することができる。このような積層型の光フェーズドアレイによって、XY方向に2次元の位相分布を有する照明光B2を形成し射出させることができる。もしくは、導波路の構造を変更して射出ポートを基板31s上でXZ平面上に2次元配置することにより、基板31sの主面に対して垂直方向に位相を制御したレーザー光を射出させる構造とすることができる。なお、光出力部31dがXY方向に(基板38の主面に対して垂直方向に取り出す場合はXZ方向に)2次元的に配列された複数の射出ポート38を含む場合も、光出力部31dを構成する複数の射出ポート38は、最小冗長間隔で2次元配列される。2次元的に配列された複数の射出ポート38が最小冗長間隔で配列される場合、光出力部31d又はポートアレイ131dをアレイ全幅以下で配列方向である±X方向又は±Y方向に距離Δx,Δyだけ平行移動させたとき、移動前後のポートアレイ131dの位置的な自己相関が極力均一密度かつ広帯域になるように配置される。 In the above description, the light output portion 31d constituting the optical phased array 31 is one-dimensional in the X direction, and illumination light B2 having a desired one-dimensional array phase distribution or pattern is emitted from the light output portion 31d. For example, an optical phased array having a structure similar to that of the optical phased array 31 shown in FIG. 1B can be stacked in the Y direction. With such a laminated optical phased array, illumination light B2 having a two-dimensional phase distribution in the XY directions can be formed and emitted. Alternatively, by changing the structure of the waveguide and two-dimensionally arranging the emission port on the XZ plane on the substrate 31s, a structure in which the phase-controlled laser beam is emitted in the direction perpendicular to the main surface of the substrate 31s. can do. Note that even when the light output section 31d includes a plurality of exit ports 38 arranged two-dimensionally in the XY directions (in the XZ direction when taken out in the direction perpendicular to the main surface of the substrate 38), the light output section 31d are two-dimensionally arranged at minimum redundant intervals. When a plurality of two-dimensionally arranged exit ports 38 are arranged at the minimum redundant interval, the light output section 31d or the port array 131d is arranged at a distance of . The positional autocorrelation of the port array 131d before and after the movement is arranged to have a uniform density and a wide band as much as possible when the port array 131d is moved in parallel by Δy.

光出力部31dを構成する複数の射出ポート38を厳密に2次元的に最小冗長間隔で配列することは、複数の射出ポート38から選択可能な一対の射出ポート38,38の組合せを全て抽出することによって得られる一対の射出ポート38,38の間隔ベクトルの集合が、略一様な重複度に設定されていることに対応する。この場合、複数の射出ポート38から射出される照明光B2によって形成される光ビームに関して2次元的に略均一な空間周波数分布を達成できるので、射出ポート38の個数の増加を抑えつつ分解能を効果的に高めることができる。 Strictly two-dimensionally arranging the plurality of exit ports 38 constituting the light output portion 31d at the minimum redundant interval extracts all combinations of selectable pairs of exit ports 38, 38 from the plurality of exit ports 38. A set of interval vectors of the pair of injection ports 38, 38 obtained by this corresponds to being set to a substantially uniform degree of overlap. In this case, the light beams formed by the illumination light B2 emitted from the plurality of exit ports 38 can achieve a two-dimensionally substantially uniform spatial frequency distribution. can be significantly increased.

図4(A)は、光出力部31dを構成する複数の射出ポート38を最小冗長間隔で1次元的に配列する具体的手法を説明する図である。この場合、1次元配列された複数の射出ポート38から選択可能な一対の射出ポート38,38の組合せを全て抽出することによって得られる一対の射出ポート38,38の間隔の集合は、最短の間隔を基準として1,2,3,4,5,及び6となっており次第に増加する要素からなる数列を含み、最小冗長間隔の配列が実現されている。射出ポート38の個数は、M=4となっているがこれに限るものではない。図4(A)に示す配列は、ゴロム(Golomb)定規の配列に相当する。つまり、光出力部31dを構成する複数の射出ポート38は、間隔の冗長性を最小としたゴロム定規を構成するように1次元に配列されている。最小冗長間隔での配列は、厳密なゴロム定規の配列に限らず、一対の射出ポート38の間隔について若干の重複や欠落がある配列であってもよい。さらに、射出ポート38の間隔の集合は、単一の数列からなるものを基本とするのではなく、同じ値が均等に繰り返される2重以上の数列からなるものであってもよく、このようなものも最小冗長間隔での配列に含まれる。同様に、最短の間隔を基準として、正確に整数倍の位置に射出ポート38を配置したものに限らず、整数倍の位置に対して射出ポート38を若干ずらしたものも最小冗長間隔での配列に含まれる。 FIG. 4A is a diagram for explaining a specific technique for one-dimensionally arranging the plurality of exit ports 38 constituting the light output section 31d with the minimum redundant interval. In this case, the set of distances between the pair of injection ports 38, 38 obtained by extracting all the combinations of the pair of injection ports 38, 38 that can be selected from the plurality of injection ports 38 arranged one-dimensionally is the shortest distance , and includes a sequence of increasing elements, 1, 2, 3, 4, 5, and 6, to achieve the minimum redundancy spacing arrangement. The number of injection ports 38 is M=4, but is not limited to this. The arrangement shown in FIG. 4(A) corresponds to the arrangement of the Golomb ruler. That is, the plurality of exit ports 38 forming the light output section 31d are arranged one-dimensionally so as to form a Golomb rule with minimum spacing redundancy. The arrangement at the minimum redundant interval is not limited to a strict Golomb ruler arrangement, and may be an arrangement with some overlap or lack of space between the pair of injection ports 38 . Furthermore, the set of intervals of the injection ports 38 may be not based on a single numerical sequence, but may consist of two or more numerical sequences in which the same values are evenly repeated. are also included in the array at the minimum redundancy interval. Similarly, with respect to the shortest interval as a reference, not only the injection ports 38 are arranged at the exact integer multiple positions, but also the injection ports 38 slightly shifted from the integer multiple positions are arranged at the minimum redundant intervals. include.

図4(B)は、光出力部31dを構成する複数の射出ポート38を最小冗長間隔で2次元的に配列する具体例を説明する図である。この場合、2次元配列された複数の射出ポート38から選択可能な一対の射出ポート38,38の組合せを全て抽出することによって得られる一対の射出ポート38,38の間隔ベクトルの集合は、互いに異なるものとなっている。より具体的には、光出力部31dは、M×Mの2次元グリッド上にM個(図示の例ではM=63)の点を配置したものであり、いずれの行にも1点が配置されるとともに、いずれの列にも1点が配置され、点から点への間隔ベクトルの集合(合計M×(M-1)/2個)を考えて、すべての間隔ベクトルが互いに異なるものとなっている。このような間隔ベクトルの集合を与える射出ポート38の配列によって、最小冗長間隔の配列が実現されている。図4(B)に示す配列は、コスタス(Costas)配列に相当する。つまり、光出力部31dを構成する複数の射出ポート38は、間隔ベクトルの冗長性を最小としたコスタス配列を構成するように2次元に配列されている。最小冗長間隔での配列は、厳密なコスタス定規の配列に限らず、一対の射出ポート38の間隔ベクトルについて若干の重複等がある配列であってもよく、同じ間隔ベクトルが均等に繰り返される2重以上の数列からなるものであってもよい。 FIG. 4B is a diagram for explaining a specific example of two-dimensionally arranging a plurality of exit ports 38 constituting the light output section 31d with a minimum redundant interval. In this case, the sets of spacing vectors of the pair of injection ports 38, 38 obtained by extracting all combinations of the pair of injection ports 38, 38 selectable from the plurality of injection ports 38 arranged two-dimensionally are different from each other. It is a thing. More specifically, the light output unit 31d has M (M=63 in the illustrated example) points arranged on an M×M two-dimensional grid, and one point is arranged in each row. and one point is placed in every column, and considering a set of point-to-point interval vectors (total M×(M−1)/2), all interval vectors are different from each other. It's becoming The arrangement of the exit ports 38 to provide such a set of spacing vectors provides a minimum redundant spacing arrangement. The sequence shown in FIG. 4(B) corresponds to the Costas sequence. That is, the plurality of exit ports 38 forming the light output section 31d are arranged two-dimensionally so as to form a Costas arrangement that minimizes the redundancy of the interval vector. The arrangement at the minimum redundant interval is not limited to a strict Costas rule arrangement, but may be an arrangement in which the spacing vectors of the pair of exit ports 38 are slightly overlapped or the like. It may consist of the above sequence.

図5は、最小冗長間隔で1次元配列された複数の射出ポート38を備える光フェーズドアレイ31の具体的な実装例を説明する平面図である。この場合、基板31s上にM=64個の導波路36が形成され、小冗長間隔で配列されたM個の射出ポート38からなる光出力部31dが形成されている。なお、光分岐部31aや位相調整部31bについては図示を省略してきる。図6は、最小冗長間隔で2次元配列された複数の射出ポート38を備える光フェーズドアレイ31の具体的な実装例を説明する平面図である。 FIG. 5 is a plan view illustrating a specific implementation example of the optical phased array 31 having a plurality of exit ports 38 one-dimensionally arranged at minimum redundant intervals. In this case, M=64 waveguides 36 are formed on the substrate 31s, and an optical output section 31d composed of M exit ports 38 arranged at small redundant intervals is formed. The illustration of the optical splitter 31a and the phase adjuster 31b is omitted. FIG. 6 is a plan view illustrating a specific implementation example of the optical phased array 31 having a plurality of exit ports 38 arranged two-dimensionally at minimum redundant intervals.

図7(A)は、M=12個の射出ポート38を最小冗長間隔で1次元的に配列した場合の自己相関関数を示すチャートである。この場合、位置ズレ量に対応する距離Δxがゼロの位置を除いて略均一な密度又は可能な限り均一な密度(つまり均一な密度に準じたものと認められる、実現可能な略一様な密度)で広範囲に亘る自己相関分布が達成されていることが分かる。図7(B)は、M=12個の射出ポート38を等間隔で1次元的に配列した場合の自己相関関数を示すチャートである。この場合、位置ズレ量に対応する距離Δxがゼロの位置の周辺に集中した不均一で狭い自己相関分布が形成されていることが分かる。図7(C)は、M=12個の射出ポート38をランダムに1次元的に配列した場合の自己相関関数を示すチャートである。ここで、距離Δxは、0.5~1.5の範囲でランダムな配置としている。この場合も、位置ズレ量に対応する距離Δxがゼロの位置の周辺に集中した不均一で狭い自己相関分布が形成されていることが分かる。 FIG. 7A is a chart showing the autocorrelation function when M=12 injection ports 38 are arranged one-dimensionally with a minimum redundant interval. In this case, except for the position where the distance Δx corresponding to the positional deviation amount is zero, the density is substantially uniform or the density is as uniform as possible (that is, the substantially uniform density that can be realized, which is recognized as conforming to the uniform density) ) achieves a wide range of autocorrelation distributions. FIG. 7B is a chart showing the autocorrelation function when M=12 injection ports 38 are arranged one-dimensionally at equal intervals. In this case, it can be seen that an uneven and narrow autocorrelation distribution is formed around the position where the distance Δx corresponding to the amount of positional deviation is zero. FIG. 7C is a chart showing the autocorrelation function when M=12 injection ports 38 are randomly arranged one-dimensionally. Here, the distance Δx is randomly arranged in the range of 0.5 to 1.5. Also in this case, it can be seen that an uneven and narrow autocorrelation distribution is formed around the position where the distance Δx corresponding to the positional deviation amount is zero.

図8(A)は、図1(A)に示す光照射装置100から射出される照明光B2として光ビームを形成するシミュレーションを行った結果を示している。光ビームを形成するため、位相調整部31bを線形に駆動している。横軸は、画素位置を示し、縦軸は強度を示す。実線は、M=27個の射出ポート38をゴロム定規に相当する最小冗長間隔で1次元的に配列した場合の合成ビームを示し、破線は、M=27個の射出ポート38を実線のゴロム定規の最小間隔と等しい等間隔で1次元的に配列した場合の合成ビームを示す。実線で示すように射出ポート38を最小冗長間隔で配置する方が、ビーム幅を極めて細くすることができ、分解能を高め得ることが分かる。ただし、実線で示す最小冗長間隔で配置した場合、雑音レベルが高くなると認められる。 FIG. 8A shows the results of a simulation of forming a light beam as the illumination light B2 emitted from the light irradiation device 100 shown in FIG. 1A. In order to form the light beam, the phase adjuster 31b is linearly driven. The horizontal axis indicates the pixel position, and the vertical axis indicates the intensity. The solid line shows the synthesized beam when M=27 exit ports 38 are arranged one-dimensionally with the minimum redundant spacing corresponding to the Golomb ruler, and the dashed line shows the M=27 exit ports 38 arranged on the solid line Golomb ruler. 2 shows the synthesized beams when arranged in one dimension with equal spacing equal to the minimum spacing of . It can be seen that arranging the exit ports 38 at the minimum redundant interval as shown by the solid line can make the beam width extremely narrow and improve the resolution. However, it can be recognized that the noise level becomes high when they are arranged at the minimum redundant interval indicated by the solid line.

図8(B)は、射出ポート数と解像点数との関係を説明する図である。実線は、射出ポートをゴロム定規に相当する最小冗長間隔で1次元的に配列した場合に形成できる解像点数を示し、破線は、射出ポートを等間隔で1次元的に配列した場合に形成できる解像点数を示す。実線で示す解像点数は、Mに比例して増加し、破線で示す解像点数は、Mに比例して増加する。つまり、射出ポートを最小冗長間隔で配列する方が射出ポートを等間隔で配列するよりも圧倒的に有利であると言える。例えばM=27個の導波路又は射出ポートを用いて最小冗長間隔で配置する場合、M=4096個の導波路又は射出ポートを用いて等間隔で配置する場合と同様の解像点数を達成できていることが分かる。 FIG. 8B is a diagram for explaining the relationship between the number of exit ports and the number of resolution points. The solid line indicates the number of resolution points that can be formed when the injection ports are one-dimensionally arranged with the minimum redundant interval corresponding to the Golomb ruler, and the dashed line indicates the number of resolution points that can be formed when the injection ports are one-dimensionally arranged at equal intervals. Indicates the number of resolution points. The number of resolution points indicated by the solid line increases in proportion to M2 , and the number of resolution points indicated by the dashed line increases in proportion to M2. In other words, it can be said that arranging the injection ports at the minimum redundant interval is overwhelmingly more advantageous than arranging the injection ports at equal intervals. For example, if M = 27 waveguides or exit ports are used and arranged at the minimum redundant spacing, the same number of resolution points can be achieved as if M = 4096 waveguides or exit ports are arranged at equal intervals. It is understood that

図9(A)は、M=16個の射出ポート38を第1タイプの最小冗長間隔で2次元的に配列した場合の自己相関関数、具体的にはコスタス配列で2次元的に配列した場合の自己相関関数を、3D表示したチャートである。位置ズレ量に対応する距離Δx,Δyがゼロの位置を除いて略一様で広範囲に亘る自己相関分布が達成されていることが分かる。図9(B)は、M=16個の射出ポート38を第2タイプの最小冗長間隔で2次元的に配列した場合の自己相関関数、具体的にはX方向にゴロム定規に従って射出ポート38を配列した1次元アレイを、Y方向にもゴロム定規の間隔で4×4(=16)のアレイ状に配列した場合の自己相関関数を、3D表示したチャートである。なお、図9(B)のシミュレーションでは、図9(A)と射出ポート38の最小配列間隔を一致させることで、照射パターンの範囲(FSR)が等しくなるようにしている。この場合、位置ズレ量に対応する距離Δx,Δyがゼロの位置を除いて比較的一様で広範囲に亘る自己相関分布が達成されていることが分かる。ただし、自己相関分布において規則性を持った領域が形成されていることも分かる。図9(C)は、M=16個の射出ポート38を等間隔で4×4の2次元アレイ状に配列した場合の自己相関関数を、3D表示したチャートである。位置ズレ量に対応する距離Δx,Δyがゼロの位置及びその近傍に集中した不均一で狭い自己相関分布が形成されていることが分かる。 FIG. 9A shows the autocorrelation function when M=16 injection ports 38 are two-dimensionally arranged at the first type minimum redundant interval, specifically when two-dimensionally arranged in the Costas arrangement. is a 3D display of the autocorrelation function of . It can be seen that a substantially uniform autocorrelation distribution over a wide range is achieved except for the positions where the distances Δx and Δy corresponding to the amount of positional deviation are zero. FIG. 9B shows the autocorrelation function when M=16 injection ports 38 are two-dimensionally arranged at the second type minimum redundant interval, specifically, the injection ports 38 are arranged in the X direction according to the Golomb ruler. FIG. 11 is a chart showing a 3D display of an autocorrelation function when the arrayed one-dimensional arrays are arranged in a 4×4 (=16) array at intervals of Golomb's rule in the Y direction as well. In the simulation of FIG. 9(B), the irradiation pattern range (FSR) is made equal by matching the minimum arrangement interval of the injection ports 38 with that of FIG. 9(A). In this case, it can be seen that a relatively uniform autocorrelation distribution over a wide range is achieved except for the positions where the distances Δx and Δy corresponding to the amount of positional deviation are zero. However, it can also be seen that regions with regularity are formed in the autocorrelation distribution. FIG. 9C is a chart showing a 3D representation of the autocorrelation function when M=16 injection ports 38 are arranged at regular intervals in a 4×4 two-dimensional array. It can be seen that a nonuniform and narrow autocorrelation distribution concentrated at and near the position where the distances Δx and Δy corresponding to the amount of positional deviation are zero is formed.

図10(A)は、M=16個の射出ポート38をコスタス配列に相当する第1タイプの最小冗長間隔で2次元的に配列した場合における合成ビームの形成を示す。この場合、FSR間隔で繰り返されるスポット状で細径の光ビームが形成されており、高分解能でのビーム走査が可能であることが分かる。図10(B)は、M=16個の射出ポート38をゴロム定規を縦横に繰り返した第2タイプの最小冗長間隔で4×4の2次元アレイ状に配列した場合における合成ビームの形成を示す。この場合、FSR間隔で繰り返されるスポット状で細径の光ビームが形成されており、高分解能でのビーム走査が可能であることが分かる。ただし、細径の光ビームから縦横に延びるサイドローブ状のノイズ分布が存在している。図10(C)は、M=16個の射出ポート38を等間隔で4×4の2次元アレイ状に配列した場合における合成ビームの形成を示す。この場合、FSR間隔で繰り返される滲んだ状態の太い光ビームが形成されており、高分解能でビーム走査ができないことが分かる。 FIG. 10A shows the formation of a combined beam when M=16 exit ports 38 are arranged two-dimensionally with the first type of minimum redundancy interval corresponding to the Costas arrangement. In this case, a spot-shaped small-diameter light beam that is repeated at FSR intervals is formed, and it can be seen that high-resolution beam scanning is possible. FIG. 10(B) shows the formation of a composite beam when M=16 exit ports 38 are arranged in a 4×4 two-dimensional array with the second type of minimum redundant spacing that repeats the Golomb rule vertically and horizontally. . In this case, a spot-shaped small-diameter light beam that is repeated at FSR intervals is formed, and it can be seen that high-resolution beam scanning is possible. However, there is a sidelobe-like noise distribution extending vertically and horizontally from the small-diameter light beam. FIG. 10(C) shows the formation of a composite beam when M=16 exit ports 38 are arranged in a 4×4 two-dimensional array at equal intervals. In this case, a blurred thick light beam is formed that is repeated at FSR intervals, and it can be seen that beam scanning cannot be performed with high resolution.

以上で説明した第1実施形態の光照射装置100では、複数の導波路(導光部)36に設けた複数の射出ポート38が最小冗長間隔で配列されているので、射出ポート38の数が増大するのを抑えつつ、複数の射出ポート38から射出させる光を合わせた光ビームパターンの分解能を高めることができ、かかる光ビームパターンの解像点数を高めることができる。 In the light irradiation device 100 of the first embodiment described above, the plurality of exit ports 38 provided in the plurality of waveguides (light guide portions) 36 are arranged at minimum redundant intervals, so the number of exit ports 38 is While suppressing the increase, the resolution of the light beam pattern combining the light emitted from the plurality of exit ports 38 can be improved, and the number of resolution points of the light beam pattern can be increased.

〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態に係る光照射装置等について説明する。第2実施形態に係る光照射装置は、第1実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第1実施形態と同様である。
[Second embodiment]
A light irradiation device and the like according to the second embodiment will be described below. The light irradiation device according to the second embodiment is a modification of the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.

図11に示すように、第2実施形態の光照射装置に組み込まれる光ビーム形成部30又は光フェーズドアレイ231は、図1(B)に示す光フェーズドアレイ31と同様の構造を有する本体部分230aと、本体部分230aの光出力部31dに近接して配置される光結合部230bと、光結合部230bの光出力部に近接して配置される多芯バンドルファイバー230cとを備える。光結合部230bは、3次元光回路であり、例えばフォトニックランターンを用いることができる。光結合部230bは、本体部分230aの光出力部31dから射出された1次元の光信号である照明光B21を光入射部で受け、1次元の光信号を2次元の光信号である照明光B22に変換して光出力部から射出させる。多芯バンドルファイバー230cは、光結合部230bの射出部から射出された2次元の光信号である照明光B22を入射端3aで受け、入射端3aに形成された複数の入射ポートからそれぞれ延びる複数のファイバー(不図示)中に伝搬させ、2次元の光信号である照明光B2を射出端3cから射出させる。射出端3cに形成された複数の射出ポート238は、最小冗長間隔で2次元的に配列されており、例えばゴロム定規を縦横に繰り返した第2タイプの最小冗長間隔で2次元的に配列されている。なお、本実施形態の場合、本体部分230aの光出力部31dにおいて射出ポート38を最小冗長間隔で配置する必要はなく等間隔配列としている。 As shown in FIG. 11, the light beam forming section 30 or the light phased array 231 incorporated in the light irradiation device of the second embodiment has a body portion 230a having the same structure as the light phased array 31 shown in FIG. 1(B). , an optical coupling portion 230b arranged close to the optical output portion 31d of the main body portion 230a, and a multicore bundle fiber 230c arranged close to the optical output portion of the optical coupling portion 230b. The optical coupler 230b is a three-dimensional optical circuit, and can use, for example, a photonic lantern. The optical coupling portion 230b receives, at its light incident portion, illumination light B21, which is a one-dimensional optical signal emitted from the light output portion 31d of the main body portion 230a, and converts the one-dimensional optical signal to illumination light, which is a two-dimensional optical signal. It is converted to B22 and emitted from the optical output section. The multicore bundle fiber 230c receives, at its incident end 3a, the illumination light B22, which is a two-dimensional optical signal emitted from the emitting portion of the optical coupling portion 230b, and a plurality of incident ports formed at the incident end 3a extend from the plurality of incident ports. , and an illumination light B2, which is a two-dimensional optical signal, is emitted from the emission end 3c. The plurality of injection ports 238 formed at the injection end 3c are two-dimensionally arranged at minimum redundant intervals, for example, two-dimensionally arranged at minimum redundant intervals of a second type in which Golomb rulers are repeated vertically and horizontally. there is In the case of this embodiment, the exit ports 38 in the light output portion 31d of the main body portion 230a do not have to be arranged at the minimum redundant interval, and are arranged at regular intervals.

〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係る光照射装置等について説明する。なお、第3実施形態に係る光照射装置は、第1実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第1実施形態と同様である。
[Third embodiment]
A light irradiation device and the like according to the third embodiment will be described below. Note that the light irradiation device according to the third embodiment is a modification of the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those in the first embodiment.

第3実施形態の光照射装置では、1次元の光フェーズドアレイ(OPA)を用いて2次元の位相分布を有する照明光B2を形成する。 In the light irradiation device of the third embodiment, a one-dimensional optical phased array (OPA) is used to form illumination light B2 having a two-dimensional phase distribution.

図12に示すように、第3実施形態の光照射装置に組み込まれる光ビーム形成部30又は光フェーズドアレイ331は、図1(B)に示す光フェーズドアレイ31と同様の構造を有する本体部分330aと、本体部分330aの光出力部31d側に配置されて、光出力部31dの配列方向に沿って延びる分岐部であるプリズム330bとを備える。導波路36を経て光出力部31dから射出された照明光B2は、光出力部31dの配列方向に関して位相分布を有している。照明光B2は、プリズム330bを経て光出力部31dの配列方向に直交する方向に偏向されるが、この際、照明光B2の波長成分に応じて偏向角が異なる。従って、光源光B12の波長を掃引することで、光射出部31dの配列方向に直交する方向にビームを走査しながら、光射出部31dの配列方向には、光フェーズドアレイ331により所望のビームを形成することができる。あるいは、広帯域光源を用いることで、波長成分に分割された2次元の位相分布を有する照明光B2を形成することもできる。 As shown in FIG. 12, the light beam forming section 30 or the light phased array 331 incorporated in the light irradiation device of the third embodiment has a body portion 330a having the same structure as the light phased array 31 shown in FIG. 1(B). and a prism 330b which is a branching portion arranged on the side of the light output portion 31d of the main body portion 330a and extending along the arrangement direction of the light output portions 31d. The illumination light B2 emitted from the light output section 31d through the waveguide 36 has a phase distribution with respect to the arrangement direction of the light output sections 31d. The illumination light B2 passes through the prism 330b and is deflected in a direction orthogonal to the arrangement direction of the light output portions 31d. At this time, the deflection angle differs depending on the wavelength component of the illumination light B2. Therefore, by sweeping the wavelength of the light source light B12, while scanning the beam in the direction orthogonal to the arrangement direction of the light emitting sections 31d, the desired beam is emitted by the optical phased array 331 in the arrangement direction of the light emitting sections 31d. can be formed. Alternatively, by using a broadband light source, illumination light B2 having a two-dimensional phase distribution divided into wavelength components can be formed.

プリズム330bを用いる代わりに、回折格子を用いることもできる。さらに、光出力部31dの箇所に回折格子型結合器を集積し、基板31sに対して垂直方向に光を取り出すようにしても同じ効果が得られる。また、光源部20として広帯域の光源を用いる代わりに、波長可変光源を用いて波長を経時的に掃引することもできる。 Instead of using prism 330b, a diffraction grating can also be used. Furthermore, the same effect can be obtained by integrating a diffraction grating type coupler at the location of the light output section 31d and extracting the light in the direction perpendicular to the substrate 31s. Further, instead of using a broadband light source as the light source unit 20, a wavelength tunable light source may be used to sweep the wavelength over time.

〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態に係るイメージング装置等について説明する。なお、第4実施形態に係るイメージング装置は、第1実施形態の光照射装置を組み込んだものであり、特に説明しない部分については、第1実施形態と同様である。
[Fourth embodiment]
An imaging apparatus and the like according to the fourth embodiment will be described below. An imaging apparatus according to the fourth embodiment incorporates the light irradiation apparatus according to the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those in the first embodiment.

図13に示すように、第4実施形態のイメージング装置200は、図1に示す構造を有する光照射装置100の他に、照明用及び計測用の観察光学系40と、照明光B2によって照明された対象OBからの計測光B3の強度を検出する受光素子60とを備える。 As shown in FIG. 13, the imaging apparatus 200 of the fourth embodiment includes an observation optical system 40 for illumination and measurement, and illumination light B2 in addition to the light irradiation apparatus 100 having the structure shown in FIG. and a light receiving element 60 for detecting the intensity of the measurement light B3 from the target OB.

観察光学系40は、分岐ミラー43と、複数のレンズL1,L2とを備える。分岐ミラー43は、一様な透過率又は反射率を有するハーフミラーである。分岐ミラー43は、光フェーズドアレイ31からの照明光B2を部分的に透過させて対象OBに入射させるとともに、対象OBの表面OBaでの散乱によって反射された戻り光である計測光B3を反射して受光素子60に導く。ここで、レンズL1は、光フェーズドアレイ31から射出された照明光B2の発散を防止しつつ遠視野状態での照明を可能にする。また、レンズL2は、対象OBで反射された計測光B3を受光素子60の感光部61上に結像させる。受光素子60は、照明された対象からの計測光の強度を検出する計測センサーである。受光素子60は、光源部20の波長に感度を有しており、波長選択フィルターを付随させることができる。受光素子60は、受光素子駆動部82に駆動されて動作し、感光部61に入射した計測光B3の強度信号を出力する。なお、図13は、対象OBからの反射光を計測する系を一例として示しているが、対象OBを透過した光を計測することでも同様にイメージングを行うことができる。 The observation optical system 40 includes a branch mirror 43 and a plurality of lenses L1 and L2. The splitting mirror 43 is a half mirror having uniform transmittance or reflectance. The branching mirror 43 partially transmits the illumination light B2 from the optical phased array 31 to enter the target OB, and reflects the measurement light B3, which is the return light reflected by scattering on the surface OBa of the target OB. to the light receiving element 60. Here, the lens L1 enables illumination in the far-field state while preventing the illumination light B2 emitted from the optical phased array 31 from diverging. Further, the lens L2 forms an image of the measurement light B3 reflected by the target OB on the photosensitive portion 61 of the light receiving element 60. FIG. The light receiving element 60 is a measurement sensor that detects the intensity of measurement light from an illuminated object. The light receiving element 60 has sensitivity to the wavelength of the light source section 20 and can be accompanied by a wavelength selection filter. The light-receiving element 60 is driven by the light-receiving element driving section 82 to operate, and outputs an intensity signal of the measurement light B3 incident on the photosensitive section 61 . Although FIG. 13 shows an example of a system for measuring the reflected light from the target OB, imaging can be similarly performed by measuring the light transmitted through the target OB.

光照射装置100は、制御装置70の制御下で光ビーム形成部30を動作させ、対象OBの表面OBa上で例えばスポット状の光ビームを2次元的に走査させることができる。受光素子60は、制御装置70の制御下で受光素子駆動部82に駆動されて計測光B3のパターン信号の経時的な変化を計測する。光照射装置100は、スポット状の光ビームの走査位置及び走査タイミングから、対象OBの立体的形状を計測することができる。 The light irradiation device 100 can operate the light beam forming unit 30 under the control of the control device 70 to two-dimensionally scan, for example, a spot-shaped light beam on the surface OBa of the target OB. The light-receiving element 60 is driven by the light-receiving element driving section 82 under the control of the control device 70 to measure changes over time in the pattern signal of the measurement light B3. The light irradiation device 100 can measure the three-dimensional shape of the target OB from the scanning position and scanning timing of the spot-shaped light beam.

〔第5実施形態〕
以下、第5実施形態に係るイメージング装置等について説明する。なお、第5実施形態に係るイメージング装置は、第1実施形態の光照射装置を組み込んだものであって、第4実施形態に係るイメージング装置を部分的に変更したものであり、特に説明しない部分については、第1又は第4実施形態と同様である。
[Fifth embodiment]
An imaging apparatus and the like according to the fifth embodiment will be described below. The imaging apparatus according to the fifth embodiment incorporates the light irradiation apparatus according to the first embodiment, and is a partial modification of the imaging apparatus according to the fourth embodiment. is the same as in the first or fourth embodiment.

図14に示すように、第5実施形態のイメージング装置200は、図1に示す構造を有する光照射装置100の他に、照明用及び計測用の観察光学系40と、照明光B2の照射状態を分布として検出する照明像センサー50と、照明光B2によって照明された対象OBからの計測光B3の強度を検出する受光素子560とを備える。 As shown in FIG. 14, the imaging apparatus 200 of the fifth embodiment includes, in addition to the light irradiation device 100 having the structure shown in FIG. and a light receiving element 560 for detecting the intensity of the measurement light B3 from the object OB illuminated by the illumination light B2.

光照射装置100の光フェーズドアレイ31の光出力部31dからは、ランダムな位相分布を有する位相状態に制御された照明光B2が射出される。さらに、照明光B2は、時系列的に高速で変化し、光出力部31dからは、それ自体がランダムな位相分布を有する照明光B2が互いに異なるN個のパターンとして射出される。つまり、これらN個のパターン又はN種の照明光B2は、いずれもランダムな位相分布を有し、時系列的にもランダムに変化する。なお、各パターンにおいて、ランダムな位相の分布範囲は、±180°であり、偏りのないものとなっている。 From the light output portion 31d of the light phased array 31 of the light irradiation device 100, the illumination light B2 controlled to have a phase state having a random phase distribution is emitted. Furthermore, the illumination light B2 changes in time series at high speed, and the illumination light B2 itself having a random phase distribution is emitted from the light output unit 31d as N different patterns. In other words, these N patterns or N types of illumination light B2 all have random phase distributions and change randomly in time series. In each pattern, the distribution range of random phases is ±180°, and there is no bias.

光フェーズドアレイ31を構成する位相調整部31bがX方向に1次元の場合、光出力部31dから1次元配列のランダムな位相分布又はパターンを有する照明光B2を射出させる。位相調整部31bがXY方向に2次元の場合、光出力部31dから2次元配列のランダムな位相分布又はパターンを有する照明光B2を射出させることができる。 When the phase adjustment unit 31b constituting the optical phased array 31 is one-dimensional in the X direction, the illumination light B2 having a random phase distribution or pattern in a one-dimensional arrangement is emitted from the light output unit 31d. When the phase adjustment unit 31b is two-dimensional in the XY directions, the illumination light B2 having a random phase distribution or pattern in a two-dimensional array can be emitted from the light output unit 31d.

観察光学系40は、分岐ミラー43と、複数のレンズL1,L22,L3とを備える。分岐ミラー43は、光フェーズドアレイ31からの照明光B2を分割して、一部を対象OBに入射させるとともに、残りを照明像センサー50に入射させる。また、分岐ミラー43は、対象OBの表面OBaでの散乱によって反射された戻り光である計測光B3を反射して受光素子560に導く。ここで、レンズL1は、光フェーズドアレイ31から射出された照明光B2の発散を防止しつつ遠視野状態での照明を可能にする。また、レンズL22は、対象OBで反射された計測光B3の光束径を絞って受光素子560の感光部561に一括入射させる。レンズL3は、レンズL1と協働して照明像センサー50の感光面51に遠視野像として照明光B2のパターンを形成する。以上において、受光素子560は、対象OBで反射された計測光の強度を一括して検出し、照明像センサー50は、光フェーズドアレイ31から射出された照明光の遠視野像を検出する。なお、図14は、対象OBからの反射光を計測する系を一例として示しているが、対象OBを透過した光を計測することでも同様にイメージングを行うことができる。 The observation optical system 40 includes a branch mirror 43 and a plurality of lenses L1, L22, L3. The splitting mirror 43 splits the illumination light B2 from the optical phased array 31 so that part of it enters the target OB and the rest enters the illumination image sensor 50 . Further, the branching mirror 43 reflects and guides the measurement light B3, which is the return light reflected by scattering on the surface OBa of the target OB, to the light receiving element 560. FIG. Here, the lens L1 enables illumination in the far-field state while preventing the illumination light B2 emitted from the optical phased array 31 from diverging. Further, the lens L22 narrows down the beam diameter of the measurement light B3 reflected by the target OB and makes it enter the photosensitive portion 561 of the light receiving element 560 all at once. The lens L3 cooperates with the lens L1 to form a pattern of the illumination light B2 on the photosensitive surface 51 of the illumination image sensor 50 as a far-field image. In the above, the light receiving element 560 collectively detects the intensity of the measurement light reflected by the target OB, and the illumination image sensor 50 detects the far-field image of the illumination light emitted from the optical phased array 31 . Although FIG. 14 shows an example of a system for measuring the reflected light from the target OB, imaging can be similarly performed by measuring the light transmitted through the target OB.

照明像センサー50は、CMOS、CCD等の半導体イメージセンサーである。照明像センサー50は、光源部20の波長に感度を有しており、波長選択フィルターを付随させることができる。照明像センサー50は、感光面51に形成された照明光B2のパターンを検出し検出画像として取り込む。この際、画素位置ごとに照明光B2の強度値が検出される。上記のように、光フェーズドアレイ31によって照明光B2がNパターンで射出されるので、照明光B2の検出画像もN個得られる。 The illumination image sensor 50 is a semiconductor image sensor such as CMOS or CCD. The illumination image sensor 50 is sensitive to the wavelength of the light source section 20 and can be associated with a wavelength selective filter. The illumination image sensor 50 detects the pattern of the illumination light B2 formed on the photosensitive surface 51 and captures it as a detected image. At this time, the intensity value of the illumination light B2 is detected for each pixel position. As described above, since the illumination light B2 is emitted in N patterns by the light phased array 31, N detection images of the illumination light B2 are also obtained.

制御装置70は、インターフェース部72及びOPA駆動部32を介して光フェーズドアレイ31等を動作させ、ランダムな位相分布を有する照明光B2を複数個のパターンで射出させる。情報処理部71は、照明像センサー50によって撮影された検出画像を、タイミング情報とともにインターフェース部72を介して受け取る。制御装置70は、受光素子560によって検出された計測光B3の強度を、タイミング情報とともにインターフェース部72を介して受け取る。情報処理部71は、照明像センサー50から取得した照明光B2の検出画像や受光素子560から取得した計測光B3の強度値を一時的に記憶部73に保管するとともに、これらの検出画像や強度値から得た対象OBの状態を計測結果又は再構成画像として保管する。この際、情報処理部71は、照明像センサー50上の位置情報(具体的には、図示の対象OB上でX座標又はXY座標に対応し、照明像センサー50上でZ軸に対応する座標X等の値)を前提として、照明像センサー50の検出情報と受光素子560の検出情報から再構成画像を算出する。この再構成画像は、対象OBの反射率といった対象OBの状態を表す。 The control device 70 operates the optical phased array 31 and the like via the interface section 72 and the OPA driving section 32 to emit illumination light B2 having random phase distribution in a plurality of patterns. The information processing section 71 receives the detection image captured by the illumination image sensor 50 through the interface section 72 together with the timing information. The control device 70 receives the intensity of the measurement light B3 detected by the light receiving element 560 together with the timing information via the interface section 72 . The information processing unit 71 temporarily stores the detection image of the illumination light B2 acquired from the illumination image sensor 50 and the intensity value of the measurement light B3 acquired from the light receiving element 560 in the storage unit 73, and stores these detection images and intensity values. The state of the target OB obtained from the values is stored as a measurement result or a reconstructed image. At this time, the information processing unit 71 obtains position information on the illumination image sensor 50 (specifically, coordinates corresponding to the X or XY coordinates on the target OB shown in the drawing and the coordinates corresponding to the Z axis on the illumination image sensor 50). X, etc.), a reconstructed image is calculated from the detection information of the illumination image sensor 50 and the detection information of the light receiving element 560 . This reconstructed image represents the state of the object OB, such as the reflectance of the object OB.

具体的には、情報処理部71は、例えば1次元構造の光フェーズドアレイ31からの1次元配列の照明光B2の位相分布をN回変化させつつ、受光素子560によって検出した総信号強度と、照明像センサー50上の対象位置における信号強度とから再構成画像O(x)を算出する。この再構成画像O(x)は、最も単純には、
O(x)
=(1/N)×Σ{(S-<S>)・I(x)} … (1)
で与えられる。ここで、値xは、図1の装置構成において対象OB上ではX軸に対応するが照明像センサー50上ではZ軸に対応する。照明像センサー50上での値xは、画素に相当するディスクリートな値となる。また、値Nは、光フェーズドアレイ31によって形成され出力されるランダムパターンの個数(自然数)を示す。値Sは、受光素子60の計測値すなわち計測光B3の強度値を示す。値<S>は、ランダムパターンを変更したN回の計測で得られたN個の値Sの平均値を示す。I(x)は、照明像センサー50上の座標値xと、この座標値xに対応する画素での強度値すなわち検出輝度との関係を表す。さらに、Σは、値S,I(x)の変数rを1~Nまで変化させつつ(S-<S>)・I(x)を加算することを意味する。この再構成画像O(x)は、各座標値xに対して再構成画像の輝度値を与える。
Specifically, the information processing unit 71 changes the phase distribution of the illumination light B2 in the one-dimensional arrangement from the optical phased array 31 in the one-dimensional structure, for example, N times, the total signal intensity detected by the light receiving element 560, A reconstructed image O(x) is calculated from the signal intensity at the target position on the illumination image sensor 50 . This reconstructed image O(x) is most simply
O(x)
=(1/N)×Σ{(S r −<S>)·I r (x)} (1)
is given by Here, the value x corresponds to the X-axis on the target OB in the apparatus configuration of FIG. 1, but corresponds to the Z-axis on the illumination image sensor 50. The value x on the illumination image sensor 50 is a discrete value corresponding to a pixel. Also, the value N indicates the number (natural number) of random patterns formed and output by the optical phased array 31 . The value Sr indicates the measured value of the light receiving element 60, that is, the intensity value of the measurement light B3. The value <S> indicates the average value of N values S r obtained by N measurements with different random patterns. I r (x) represents the relationship between the coordinate value x on the illumination image sensor 50 and the intensity value, ie, the detected brightness, at the pixel corresponding to this coordinate value x. Furthermore, Σ means adding (S r −<S>)·I r (x) while varying the variable r of the values S r and I r (x) from 1 to N. This reconstructed image O(x) gives the luminance value of the reconstructed image for each coordinate value x.

以上の式(1)は、照明像センサー50における1次元の画素列に関して再構成画像O(x)を決定するものであるが、光フェーズドアレイ31が2次元構造を有し照明像センサー50が2次元画像を取得する場合、2次元の画素配列に関して再構成画像O(x,y)を決定する処理が行われる。この場合、再構成画像O(x,y)は、
O(x,y)
=(1/N)×Σ{(S-<S>)・I(x,y)} … (2)
で与えられる。ここで、値yは、対象OB上ではY軸に対応し、照明像センサー50上でもY軸に対応する。
The above equation (1) determines the reconstructed image O(x) with respect to a one-dimensional pixel row in the illumination image sensor 50. The optical phased array 31 has a two-dimensional structure and the illumination image sensor 50 is When acquiring a two-dimensional image, processing is performed to determine a reconstructed image O(x,y) with respect to a two-dimensional pixel array. In this case, the reconstructed image O(x,y) is
O(x, y)
=(1/N)×Σ{(S r −<S>)·I r (x, y)} (2)
is given by Here, the value y corresponds to the Y-axis on the object OB and also to the Y-axis on the illumination image sensor 50 .

なお、上記(1)式又は(2)式は、ランダムな照明パターンから対象OBの再構成画像を得る手法(ゴーストイメージング)の一例であり、統計的処理、適正化処理等を付加することができ、或いは別のアルゴリズムによって対象OBの再構成画像を得ることができる。 The above equation (1) or (2) is an example of a technique (ghost imaging) for obtaining a reconstructed image of the target OB from a random illumination pattern, and statistical processing, optimization processing, etc. may be added. Alternatively, another algorithm can obtain the reconstructed image of the object OB.

図15(A)及び15(B)は、実施形態のイメージング装置200を用いたシミュレーション結果を示すチャートである。図15(A)において、実線は、M=16個の射出ポート38をゴロム定規に相当する最小冗長間隔で1次元に配列することによって得られる1次元のランダムな照明パターンを示している。横軸は、画素位置を示し、縦軸は照射強度を示す。なお、破線は、従来の均等配列によって達成される1次元のランダムな照明パターンを示しており、波形が鈍っている。実施例の光フェーズドアレイ31によって1次元のランダムな照明パターンを極めて精密に形成できることが分かる。図15(B)において、実線は、図15(A)の実線に対応し、M=16個の射出ポート38をゴロム定規の最小冗長間隔で配列して得た1次元のランダムな照明パターンを利用して得られる再構成画像を示す。なお、点線は、復元対象である元の波形を示し、実施例の光フェーズドアレイ31によって極めて精密な画像再構成が可能であることが分かる。破線は、図15(B)の破線に対応し、従来の均等配列によって達成されるランダム照明を利用して得られる再構成画像を示す。 15A and 15B are charts showing simulation results using the imaging apparatus 200 of the embodiment. In FIG. 15A, the solid line indicates a one-dimensional random illumination pattern obtained by one-dimensionally arranging M=16 exit ports 38 with a minimum redundant interval corresponding to a Golomb ruler. The horizontal axis indicates pixel positions, and the vertical axis indicates irradiation intensity. Note that the dashed line indicates a one-dimensional random illumination pattern achieved by a conventional uniform array, and the waveform is blunted. It can be seen that the optical phased array 31 of the embodiment can form a one-dimensional random illumination pattern very precisely. In FIG. 15B, the solid line corresponds to the solid line in FIG. 15A, and represents a one-dimensional random illumination pattern obtained by arranging M=16 exit ports 38 at the minimum redundant interval of the Golomb ruler. 2 shows a reconstructed image obtained using; The dotted line indicates the original waveform to be restored, and it can be seen that the optical phased array 31 of the embodiment enables extremely precise image reconstruction. The dashed line corresponds to the dashed line in FIG. 15(B) and shows the reconstructed image obtained using random illumination achieved by conventional uniform arrays.

図16(A)は、M=16個の射出ポート38をコスタス配列に相当する第1タイプの最小冗長間隔で2次元的に配列した場合におけるランダムパターンの生成を示す。この場合、細かなランダムパターンが形成されており、高分解能での画像再構成が可能であることが分かる。図16(B)は、M=16個の射出ポート38をゴロム定規を縦横に繰り返した第2タイプの最小冗長間隔で4×4の2次元アレイ状に配列した場合におけるランダムパターンの形成を示す。この場合、図16(A)よりも粗いが、細かなランダムパターンが形成されており、比較的高分解能での画像再構成が可能であることが分かる。図16(C)は、M=16個の射出ポート38を等間隔で4×4の2次元アレイ状に配列した場合におけるランダムパターンの形成を示す。この場合、粗いパターンしか形成することができず、高分解能の画像再構成が容易でないことが分かる。 FIG. 16A shows generation of a random pattern when M=16 injection ports 38 are two-dimensionally arranged at the first type minimum redundancy interval corresponding to the Costas arrangement. In this case, a fine random pattern is formed, and it can be seen that image reconstruction with high resolution is possible. FIG. 16(B) shows the formation of a random pattern when M=16 injection ports 38 are arranged in a 4×4 two-dimensional array with the second type of minimum redundant spacing in which the Golomb ruler is repeated vertically and horizontally. . In this case, although coarser than in FIG. 16A, fine random patterns are formed, and it can be seen that image reconstruction with relatively high resolution is possible. FIG. 16(C) shows the formation of a random pattern when M=16 injection ports 38 are arranged at equal intervals in a 4×4 two-dimensional array. In this case, only a rough pattern can be formed, and it can be seen that high-resolution image reconstruction is not easy.

〔第6実施形態〕
以下、第6実施形態に係るイメージング装置等について説明する。なお、第6実施形態に係るイメージング装置は、第5実施形態を変形したものであり、特に説明しない部分については、第5実施形態と同様である。
[Sixth embodiment]
An imaging apparatus and the like according to the sixth embodiment will be described below. Note that the imaging apparatus according to the sixth embodiment is a modification of the fifth embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the fifth embodiment.

第6実施形態のイメージング装置では、光フェーズドアレイ(OPA)を動作させるための電極を簡便なものとしている。 In the imaging apparatus of the sixth embodiment, electrodes for operating the optical phased array (OPA) are simplified.

図17に示すように、第6実施形態のイメージング装置に用いる光フェーズドアレイ631は、複数の光路であるM個の導波路36をこれよりも少ない電極33e~33hで動作させる。図示の例では、7個の導波路36を4つの電極33e~33hで動作させる例となっている。この場合、各電極33e~33hに印可する電圧V1~V4の値をランダムに変化させる。これにより、光出力部31dからランダムな位相分布を有する照明光B2を射出させることができる。 As shown in FIG. 17, an optical phased array 631 used in the imaging apparatus of the sixth embodiment operates M waveguides 36, which are a plurality of optical paths, with fewer electrodes 33e to 33h. In the illustrated example, seven waveguides 36 are operated by four electrodes 33e to 33h. In this case, the values of the voltages V1 to V4 applied to the electrodes 33e to 33h are changed randomly. Thereby, illumination light B2 having a random phase distribution can be emitted from the light output portion 31d.

第6実施形態のイメージング装置では、光フェーズドアレイ631において、複数の導波路36に亘って配置されるとともに互いに異なるランダムな形状パターンを有する位相調整用の複数の電極33e~33hを設け、これら複数の電極33e~33hの組み合わせ方によってランダムな位相分布の照明光B2を射出する。この結果、空間分解能を下げないで電極数を大幅に削減することができ、光フェーズドアレイ631の小型化が可能になり、光フェーズドアレイ631の駆動方法を簡素化することができる。 In the imaging apparatus of the sixth embodiment, the optical phased array 631 is provided with a plurality of electrodes 33e to 33h for phase adjustment that are arranged over the plurality of waveguides 36 and have different random shape patterns. Illumination light B2 with a random phase distribution is emitted depending on how the electrodes 33e to 33h are combined. As a result, the number of electrodes can be greatly reduced without lowering the spatial resolution, the size of the optical phased array 631 can be reduced, and the driving method of the optical phased array 631 can be simplified.

〔その他〕
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図示した射出ポート38の配列は単なる例示であり、最小冗長間隔となる様々な配列が可能である。
〔others〕
Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, the illustrated arrangement of exit ports 38 is merely exemplary, and various arrangements that result in minimal redundant spacing are possible.

導波路36については、光ファイバーのような導光路に置き換えることができ、位相調整部31bは、光ファイバーと接続した光位相変調器に置き換えるようなものとできる。 The waveguide 36 can be replaced with an optical waveguide such as an optical fiber, and the phase adjustment section 31b can be replaced with an optical phase modulator connected to the optical fiber.

実施形態のイメージング装置200のうち、3次元画像を取得するものについては、例えばLIDAR(Light Detection and Ranging)の分野に用いることができ、前方に存在する物体を弁別するために用いることができる。さらに、実施形態のイメージング装置200は、バーコードリーダー、生体イメージング、顕微鏡等の分野に用いることもできる。 Of the imaging devices 200 of the embodiment, those that acquire three-dimensional images can be used, for example, in the field of LIDAR (Light Detection and Ranging), and can be used to discriminate objects existing in front. Furthermore, the imaging device 200 of the embodiment can also be used in fields such as barcode readers, biological imaging, and microscopes.

3a…入射端、 3c…射出端、 20…光源部、 21…コヒーレント光源、 22…光源駆動回路、 30…光ビーム形成部、 31…光フェーズドアレイ、 31a…光分岐部、 31b…位相調整部、 31c…光入力部、 31d…光出力部、 32…駆動部、 36…導波路、 36…各導波路、 36…導波路、 37a…電極、 37a…各電極、 37a…電極、 37b…配線、 37b…各配線、 31s…基板、 38…射出ポート、 40…観察光学系、 43…分岐ミラー、 44…第、 50…照明像センサー、 51…感光面、 60…受光素子、 61…感光部、 70…制御装置、 71…情報処理部、 72…インターフェース部、 73…記憶部、 81…駆動部、 82…受光素子駆動部、 91…入出力部、 100…光照射装置、 100c…レンズ、 131d…ポートアレイ、 200…イメージング装置、 B2…照明光、 B21…照明光、 B22…照明光、 B3…計測光、 L1,22,L3…レンズ、 OB…対象、 OBa…表面 3a... Incident end 3c... Ejection end 20... Light source unit 21... Coherent light source 22... Light source drive circuit 30... Light beam forming unit 31... Optical phased array 31a... Optical branching unit 31b... Phase adjusting unit 31c... Optical input section 31d... Optical output section 32... Driving section 36... Waveguide 36... Each waveguide 36... Waveguide 37a... Electrode 37a... Each electrode 37a... Electrode 37b... Wiring , 37b... each wiring, 31s... substrate, 38... exit port, 40... observation optical system, 43... branching mirror, 44... th, 50... illumination image sensor, 51... photosensitive surface, 60... light receiving element, 61... photosensitive section 70... Control device 71... Information processing unit 72... Interface unit 73... Storage unit 81... Driving unit 82... Light receiving element driving unit 91... Input/output unit 100... Light irradiation device 100c... Lens, 131d Port array 200 Imaging device B2 Illumination light B21 Illumination light B22 Illumination light B3 Measurement light L1, 22, L3 Lens OB Object OBa Surface

Claims (17)

光をそれぞれ通過させる複数の導光部と、
前記複数の導光部に設けた複数の射出ポートから射出させる光の位相を調整する位相調整部とを備え、
前記複数の射出ポートは、最小冗長間隔で配列され
前記複数の射出ポートからの光の相互の干渉により一つの波面を形成する、光照射装置。
a plurality of light guides each passing light;
a phase adjustment unit that adjusts the phase of light emitted from the plurality of emission ports provided in the plurality of light guides;
The plurality of injection ports are arranged at minimum redundant intervals ,
A light irradiation device that forms one wavefront by mutual interference of light from the plurality of exit ports .
前記複数の射出ポートに対向して遠視野像を形成する光学系を有する、請求項1に記載の光照射装置 2. The light irradiation device according to claim 1, comprising an optical system that forms a far-field image facing said plurality of exit ports . 前記複数の射出ポートからの光の相互の干渉によりスポット状のビームを形成する、請求項1に記載の光照射装置 2. The light irradiation device according to claim 1, wherein a spot beam is formed by mutual interference of light from said plurality of exit ports. 前記複数の射出ポートから同時並列的に光を射出させる、請求項1~3のいずれか一項に記載の光照射装置。 4. The light irradiation device according to any one of claims 1 to 3 , wherein light is emitted from the plurality of emission ports simultaneously in parallel. 前記複数の射出ポートから選択可能な一対の射出ポートの組合せを全て抽出することによって得られる前記一対の射出ポートの間隔又は間隔ベクトルの集合は、略一様な重複度に設定されている、請求項1~4のいずれか一項に記載の光照射装置。 The interval between the pair of injection ports or a set of interval vectors obtained by extracting all the combinations of the pair of injection ports that can be selected from the plurality of injection ports is set to a substantially uniform degree of redundancy. Item 5. The light irradiation device according to any one of Items 1 to 4 . 前記複数の射出ポートの配列は、前記複数の射出ポートの個数を固定した場合に空間的な自己相関を略均一な密度で最大限広域にする、請求項1~のいずれか一項に記載の光照射装置。 6. The arrangement of the plurality of injection ports according to any one of claims 1 to 5 , wherein the spatial autocorrelation is maximized with a substantially uniform density when the number of the plurality of injection ports is fixed. light irradiation device. 前記複数の射出ポートは、ゴロム定規を構成するように1次元に配列されている、請求項4及び5のいずれか一項に記載の光照射装置。 6. The light irradiation device according to any one of claims 4 and 5 , wherein the plurality of exit ports are arranged one-dimensionally to form a Golomb ruler. 前記複数の射出ポートは、コスタス配列を構成するように2次元に配列されている、請求項4及び5のいずれか一項に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to any one of claims 4 and 5 , wherein the plurality of exit ports are two-dimensionally arranged to form a Costas array. 前記複数の導光部は、複数の導波路である、請求項1~のいずれか一項に記載の光照射装置。 The light irradiation device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the plurality of light guide portions are a plurality of waveguides. 光源部と、前記光源部からの光を分岐して前記複数の導光部に入射させる光分岐部とをさらに備える、請求項1~のいずれか一項に記載の光照射装置。 10. The light irradiation device according to any one of claims 1 to 9 , further comprising: a light source section; and a light branching section for branching the light from the light source section to enter the plurality of light guide sections. 前記位相調整部に対して制御信号を出力することによって前記複数の射出ポートから射出させる光の合成状態を制御する制御装置をさらに備える、請求項10に記載の光照射装置。 11. The light irradiation device according to claim 10 , further comprising a control device that controls a combined state of the light emitted from the plurality of emission ports by outputting a control signal to the phase adjustment section. 前記光源部は、連続波レーザー、もしくは、パルスレーザーを有する、請求項10及び11のいずれか一項に記載の光照射装置。 12. The light irradiation device according to any one of claims 10 and 11 , wherein said light source unit has a continuous wave laser or a pulse laser. 請求項1~12のいずれか一項に記載の光照射装置と、
前記光照射装置から射出された光によって照明された対象からの計測光の強度を検出する計測センサーと、
前記計測センサーによって得た検出情報から対象の状態に関する像を抽出する処理を行う情報処理部と
を備えるイメージング装置。
A light irradiation device according to any one of claims 1 to 12 ,
a measurement sensor that detects the intensity of measurement light from an object illuminated by the light emitted from the light irradiation device;
An imaging apparatus comprising an information processing unit that performs processing for extracting an image regarding the state of a target from detection information obtained by the measurement sensor.
前記光照射装置は、前記複数の射出ポートの組み合わせを切り替えることによってスポット状のビームを順次形成し、
前記計測センサーは、前記複数の射出ポートの組み合わせの切り替えに応じて前記対象からの計測光の強度を検出する、請求項13に記載のイメージング装置
The light irradiation device sequentially forms a spot-shaped beam by switching the combination of the plurality of exit ports,
14. The imaging apparatus according to claim 13, wherein said measurement sensor detects the intensity of measurement light from said object according to switching of a combination of said plurality of exit ports..
前記光照射装置から射出された光の照射強度分布を検出する照明像センサーをさらに備え、前記光照射装置は、ランダムな位相分布の照明光を射出する、請求項13に記載のイメージング装置。 14. The imaging apparatus according to claim 13 , further comprising an illumination image sensor for detecting an irradiation intensity distribution of light emitted from said light irradiation device, wherein said light irradiation device emits illumination light having a random phase distribution. 請求項1~12のいずれか一項に記載の光照射装置と、
前記位相調整部に対して制御信号を出力することによって前記複数の射出ポートから射出させる光の合成状態を制御する制御装置と
を備えるレーザー加工装置。
A light irradiation device according to any one of claims 1 to 12 ,
and a control device for controlling a combined state of the light emitted from the plurality of emission ports by outputting a control signal to the phase adjustment unit.
光源部と、前記光源部からの光を分岐して前記複数の導光部に入射させる光分岐部とをさらに備える、請求項16に記載のレーザー加工装置。 17. The laser processing apparatus according to claim 16 , further comprising: a light source section; and a light branching section for branching light from the light source section and causing the light to enter the plurality of light guide sections.
JP2019000901A 2019-01-07 2019-01-07 Light irradiation device, imaging device, and laser processing device Active JP7281064B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019000901A JP7281064B2 (en) 2019-01-07 2019-01-07 Light irradiation device, imaging device, and laser processing device
PCT/JP2020/000162 WO2020145266A1 (en) 2019-01-07 2020-01-07 Light irradiation device, imaging device, and laser processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019000901A JP7281064B2 (en) 2019-01-07 2019-01-07 Light irradiation device, imaging device, and laser processing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020112582A JP2020112582A (en) 2020-07-27
JP7281064B2 true JP7281064B2 (en) 2023-05-25

Family

ID=71521625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019000901A Active JP7281064B2 (en) 2019-01-07 2019-01-07 Light irradiation device, imaging device, and laser processing device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7281064B2 (en)
WO (1) WO2020145266A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11994808B2 (en) * 2019-09-27 2024-05-28 Asml Holding N.V. Lithographic apparatus, metrology systems, phased array illumination sources and methods thereof
TWI760103B (en) * 2021-02-09 2022-04-01 國立臺灣科技大學 Adjustable optical phase array
JPWO2023027104A1 (en) 2021-08-25 2023-03-02

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018124285A1 (en) 2016-12-29 2018-07-05 国立大学法人東京大学 Imaging device and imaging method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9726818B1 (en) * 2013-05-30 2017-08-08 Hrl Laboratories, Llc Multi-wavelength band optical phase and amplitude controller
EP3106828B1 (en) * 2015-06-16 2023-06-07 Academisch Medisch Centrum Common-path integrated low coherence interferometry system and method therefor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018124285A1 (en) 2016-12-29 2018-07-05 国立大学法人東京大学 Imaging device and imaging method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DRAKAKIS ET AL.,"The Triple Autocorrelation of an m-Sequence is a Lampel Costas Array",IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY,vol. 58, no. 9,IEEE,2012年06月13日,pages 6047 - 6053,DOI: 10.1109/TIT.2012.2204541

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020145266A1 (en) 2020-07-16
JP2020112582A (en) 2020-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6765687B2 (en) Imaging equipment and methods
US11448729B2 (en) Optical deflection device and LIDAR apparatus
JP7281064B2 (en) Light irradiation device, imaging device, and laser processing device
JP7062013B2 (en) Wavelength division multiplexing communication LIDAR
US9739600B1 (en) Chromatic confocal device and method for 2D/3D inspection of an object such as a wafer
JP2020502503A (en) Estimating the spatial profile of the environment
KR102326133B1 (en) Common-path integrated low coherence interferometry system and method therefor
CN108369313B (en) Optical phase control device and LiDAR system
JP2020532714A (en) Light beam director
CN111220965B (en) Multi-beam surface emitting waveguide phased array
KR20220116297A (en) Apparatus, laser system and method for coupling a coherent laser beam
JP6828062B2 (en) Rider device
JP2018180116A (en) Optical deflection device and lidar device
JPH07505745A (en) Phase-controlled segmented laser system
US11506839B2 (en) Beam deflection device
KR20200094789A (en) Devices for deflection of the laser beam
JP2024019680A (en) Scanning device and light detection device
KR101533994B1 (en) Measuring Apparatus For Linewidth And Depth Of Fine Pattern By Using Optical Fiber And Measuring Method Of The Same
CN111913164A (en) Laser detection system and detection method thereof
JP7021061B2 (en) Exit pupil dilator that distributes light to the LCD variable retarder
JP5548505B2 (en) Device for uniformizing coherent radiation
Zhang et al. Impact of Spatial Variations on Splitter-Tree-Based Integrated Optical Phased Arrays
RU2723890C1 (en) Multichannel confocal image spectrum analyzer
US20220146686A1 (en) Laser emission apparatus and lidar-based surround sensor having a laser emission apparatus
KR20230163873A (en) Fast beamforming method for beam scanning device using optical waveguide phased array

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220824

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20221021

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221223

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230405

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230419

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7281064

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150