JPH06138424A - 空間光変調装置 - Google Patents

空間光変調装置

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JPH06138424A
JPH06138424A JP4287896A JP28789692A JPH06138424A JP H06138424 A JPH06138424 A JP H06138424A JP 4287896 A JP4287896 A JP 4287896A JP 28789692 A JP28789692 A JP 28789692A JP H06138424 A JPH06138424 A JP H06138424A
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JP
Japan
Prior art keywords
phase
spatial light
light modulator
mask
distribution
Prior art date
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Pending
Application number
JP4287896A
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English (en)
Inventor
Atsushi Amako
淳 尼子
Hirotsuna Miura
弘綱 三浦
Tomio Sonehara
富雄 曽根原
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Publication of JPH06138424A publication Critical patent/JPH06138424A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コヒーレント光波面を制御する空間光変調装
置を提供する。 【構成】 少なくとも、位相変調型空間光変調器と前記
位相変調型空間光変調器の出射側に配置された位相マス
クとを備え、前記位相変調型空間光変調器に記録する位
相分布は、前記位相マスクに記録された位相分布の複素
共役な位相分布と所望の像を再生する位相分布との積で
与えられることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コヒーレント光波面を
制御するための空間光変調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、コヒーレント光の位相を変調する
手段として、液晶空間光変調器が広く利用されている。
例えば、Appl. Opt., 28(1989)4845-4852、Appl. Opt.,
30(1991)4622-4628、などでは、計算機ホログラムの記
録と再生についての実験結果が報告されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、空間光変調器
の位相変調特性の非線形性のゆえに変調誤差が発生し、
空間光変調器からの再生波面には、必ずといってよいほ
ど、非回折成分が含まれる。この非回折成分は、像再生
に使用するレンズの集光作用により、フーリエ再生面上
でピークノイズを発生させる。ピークノイズは光軸上に
現れるため、所望の再生像に重なり、再生像の一部が認
識できなくなってしまう。
【0004】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、その目的は、簡便な手段により非回折成分を
変調して、再生面上のピークノイズを除くことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の空間光変
調装置装置は、コヒーレント光波面を制御する技術に関
し、少なくとも、位相変調型空間光変調器と、前記位相
型空間光変調器の出射側に配置された位相マスクとを備
え、前記位相変調型空間光変調器に記録する位相分布
は、前記位相マスクに記録された位相分布の複素共役な
位相分布と所望の像を再生する位相分布との積で与えら
れることを特徴とする。
【0006】本発明の第2の空間光変調装置は、コヒー
レント光波面を制御する技術に関し、少なくとも、振幅
変調型空間光変調器と、位相変調型空間光変調器と、前
記位相変調型空間光変調器の出射側に配置された位相マ
スクとを備え、前記位相変調型空間光変調器に記録する
位相分布は、前記位相マスクに記録された位相分布の複
素共役な位相分布と所望の像を再生する位相分布との積
で与えられることを特徴とする。
【0007】本発明の第3の空間光変調装置は、前記第
1ないし第2の光学装置において、前記位相マスクのひ
とつのセルを前記位相変調型空間光変調器のひとつの画
素に対応させて配置したことを特徴とする。
【0008】本発明の第4の空間光変調装置は、前記第
1ないし第2の光学装置において、前記位相マスクのひ
とつのセルを前記位相変調型空間光変調器の複数の画素
に対応させて配置したことを特徴とする。
【0009】本発明の第5の空間光変調装置は、前記第
1ないし第2の光学装置において、前記位相マスクに記
録された位相分布は、フーリエ再生面上で、ほぼ一様な
強度分布を再生する作用を有することを特徴とする。
【0010】本発明の第6の空間光変調装置は、前記第
1ないし第2の光学装置において、前記位相マスクに記
録された位相分布は、フーリエ再生面上で、所望の再生
像から十分に離れた場所へ所望の強度分布を再生する作
用を有することを特徴とする。
【0011】本発明の第7の空間光変調装置は、前記第
1ないし第2の光学装置において、前記位相マスクは、
前記位相変調型空間光変調器の出射側基板の一部に形成
されていることを特徴とする。
【0012】本発明の第8の空間光変調装置は、前記第
1ないし第2の光学装置において、前記位相マスクは、
前記位相変調型空間光変調器の出射側基板とは別の基板
の一部に形成されていることを特徴とする。
【0013】本発明の第9の空間光変調装置は、前記第
1ないし第2の光学装置において、前記位相マスクは表
面レリーフ型位相格子であることを特徴とする。
【0014】本発明の第10の空間光変調装置は、前記
第1ないし第2の光学装置において、前記位相マスクは
分布屈折率構造であることを特徴とする。
【0015】本発明の第11の空間光変調装置は、前記
第1ないし第2の光学装置において、前記空間光変調器
は液晶空間光変調器であることを特徴とする。
【0016】
【実施例】以下では実施例にもとづき、本発明の内容に
ついて詳しく説明する。
【0017】(実施例1)図1に構成を示す。コリメー
トされたレーザビームで位相変調型空間光変調器101
を照明する。位相変調型空間光変調器101の出射側基
板104の表面には位相マスク105が形成されてい
る。位相マスクを通過した再生波面はレンズ106のフ
ーリエ変換作用により、再生面上に像を再生する。図中
の102は入射側基板、103(斜線部)は液晶層であ
る。
【0018】本実施例で使用した位相変調型空間光変調
器は、ホモジニアス配向の液晶空間光変調器である(第
51回応物秋季講演会、26a-H-10参照)。この液晶空間光
変調器の位相変調特性を図5に示す。2π以上の位相変
化は得られているが、非線形性が存在する。この非線形
性が位相変調誤差につながり、非回折成分すなわちピー
クノイズを発生させる。
【0019】このピークノイズを除くために、本発明で
は、液晶空間光変調器ならびに位相マスクへ記録する位
相分布を以下のように定めた。
【0020】まず、位相マスクの位相分布をφmask、そ
の直後の波面をWmaskとすると、 Wmask=exp(jφmask) と書ける。ここで、jは虚数単位である。
【0021】次に、再生したい像に対応する位相分布を
φimageとして、液晶空間光変調器に記録すべき位相分
布φLCを、次式の関係を満足するように与える。
【0022】φLC=φimage−φmask この時、液晶空間光変調器の直後の回折波面すなわち変
調された成分WLCは、 WLC=exp[j(φimage−φmask)] と書ける。
【0023】したがって、液晶空間光変調器を通過した
回折波面は位相マスクの直後では、exp(j
φimage)となり、他方非回折波面は、exp(jφ
mask)となる。
【0024】本実施例で使用した位相マスクには、次に
2種類の位相分布を与えた。
【0025】(1)ランダム位相分布 再生面上で非回折波面の強度を散らして、ピーク強度を
十分に小さくした。
【0026】(2)キノフォーム フーリエ反復計算(Opt. Eng., 23(1984)241-246参照)
により、回折波面が再生する像から十分離れた場所に非
回折波面の強度がくるように位相分布を計算した。
【0027】(1)、(2)いずれの場合にも、格子周
期は画素ピッチの整数倍にとって、いろいろと変えて試
してみた。
【0028】位相マスクは、図3(a)に示すように、
表面レリーフ型位相格子として作製した。液晶空間光変
調器の基板に石英を用いて、この石英基板に、前もっ
て、反応性イオンエッチングにより位相格子を形成し
た。なお、図3(b)に示すように、ガラス内部へのイ
オン交換等の手法により、屈折率分布構造として作製す
ることも可能である。
【0029】再生面上の強度分布の様子を図4に示し
た。図4(a)は、ランダム位相分布型の位相マスクを
使用した時の結果である。再生像を中央に得て、非回折
波面をほぼ再生領域いっぱいに広げることができた。図
4(b)は、キノフォーム型の位相マスクを使用した時
の結果である。再生像を中央に得て、非回折波面を再生
像から離れた場所(再生領域の隅)に集中させることが
できた。この非回折波面がつくる強度分布は、開口マス
クにより除くことができる。図中の強度分布の断面図で
は、非回折波面がつくる強度分布を斜線で示した。
【0030】本実施例では、空間光変調器から発生する
非回折波面の位相を変調することにより、フーリエ再生
像面に現れるピークノイズを除くことができた。
【0031】(実施例2)図2に構成を示す。コリメー
トされたレーザビームで振幅位相同時変調型空間光変調
器201を照明する。この振幅位相同時変調型空間光変
調器は、振幅変調型空間光変調器202と位相変調型空
間光変調器203が対応する画素をそろえて直列に接続
した構成である(第52回応物秋季講演会、10a-ZK-2参
照)。
【0032】位相変調型空間光変調器203の出射側基
板204の表面には位相マスク205が形成されてい
る。位相マスクを通過した再生波面はレンズ106のフ
ーリエ変換作用により、再生面上に像を再生する。
【0033】本実施例で使用した位相変調型空間光変調
器は、実施例1と同じく、ホモジニアス配向の液晶空間
光変調器である(第51回応物秋季講演会、26a-H-10参
照)。この液晶空間光変調器の位相変調特性を図5に示
す。2π以上の位相変化は得られているが、非線形性が
存在する。この非線形性が位相変調誤差につながり、非
回折成分すなわちピークノイズを発生させる。
【0034】ピークノイズを除くための手段、原理につ
いては実施例1と同じであるので説明を省略する。
【0035】本実施例では、空間光変調器から発生する
非回折波面の位相を変調することにより、フーリエ再生
像面に現れるピークノイズを除くことができた。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、空間光変調器から発生
する非回折波面の位相を変調することにより、フーリエ
再生像面に現れるピークノイズを除くことができる。本
発明の空間光変調装置は、とくに、レーザマーキングの
ようなパターン再生の用途へ幅広く応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の構成を示す平面図であ
る。
【図2】 本発明の実施例2の構成を示す平面図であ
る。
【図3】 位相マスクの形態を示す断面図である。
【図4】 位相マスクによるピークノイズ除去の効果を
説明する図である。
【図5】 空間光変調器の位相変調特性を説明する図で
ある。
【符号の説明】
101・・・・・・位相変調型空間光変調器 102・・・・・・入射側基板 103・・・・・・液晶層 104・・・・・・出射側基板 105・・・・・・位相マスク 106・・・・・・レンズ 201・・・・・・振幅位相同時変調型空間光変調器 202・・・・・・振幅変調型空間光変調器 203・・・・・・位相変調型空間光変調器 204・・・・・・出射側基板 205・・・・・・位相マスク

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コヒーレント光波面を制御する技術に関
    し、少なくとも、位相変調型空間光変調器と、前記位相
    型空間光変調器の出射側に配置された位相マスクとを備
    え、前記位相変調型空間光変調器に記録する位相分布
    は、前記位相マスクに記録された位相分布の複素共役な
    位相分布と所望の像を再生する位相分布との積で与えら
    れることを特徴とする空間光変調装置。
  2. 【請求項2】コヒーレント光波面を制御する技術に関
    し、少なくとも、振幅変調型空間光変調器と、位相変調
    型空間光変調器と、前記位相変調型空間光変調器の出射
    側に配置された位相マスクとを備え、前記位相変調型空
    間光変調器に記録する位相分布は、前記位相マスクに記
    録された位相分布の複素共役な位相分布と所望の像を再
    生する位相分布との積で与えられることを特徴とする空
    間光変調装置。
  3. 【請求項3】前記位相マスクのひとつのセルを前記位相
    変調型空間光変調器のひとつの画素に対応させて配置し
    たことを特徴とする請求項1または2に記載の空間光変
    調装置。
  4. 【請求項4】前記位相マスクのひとつのセルを前記位相
    変調型空間光変調器の複数の画素に対応させて配置した
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の空間光変調
    装置。
  5. 【請求項5】前記位相マスクに記録された位相分布は、
    フーリエ再生面上で、ほぼ一様な強度分布を再生する作
    用を有することを特徴とする請求項1または2に記載の
    空間光変調装置。
  6. 【請求項6】前記位相マスクに記録された位相分布は、
    フーリエ再生面上で、所望の再生像から十分に離れた場
    所へ所望の強度分布を再生する作用を有することを特徴
    とする請求項1または2に記載の空間光変調装置。
  7. 【請求項7】前記位相マスクは、前記位相変調型空間光
    変調器の出射側基板の一部に形成されていることを特徴
    とする請求項1または2に記載の空間光変調装置。
  8. 【請求項8】前記位相マスクは、前記位相変調型空間光
    変調器の出射側基板とは別の基板の一部に形成されてい
    ることを特徴とする請求項1または2に記載の空間光変
    調装置。
  9. 【請求項9】前記位相マスクは表面レリーフ型位相格子
    であることを特徴とする請求項1または2に記載の空間
    光変調装置。
  10. 【請求項10】前記位相マスクは分布屈折率構造である
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の空間光変調
    装置。
  11. 【請求項11】前記空間光変調器は液晶空間光変調器で
    あることを特徴とする請求項1または2に記載の空間光
    変調装置。
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