WO2014073397A1 - 光照射装置 - Google Patents

光照射装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014073397A1
WO2014073397A1 PCT/JP2013/078986 JP2013078986W WO2014073397A1 WO 2014073397 A1 WO2014073397 A1 WO 2014073397A1 JP 2013078986 W JP2013078986 W JP 2013078986W WO 2014073397 A1 WO2014073397 A1 WO 2014073397A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
lens
kinoform
phase modulation
optical system
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/078986
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
優 瀧口
Original Assignee
浜松ホトニクス株式会社
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 浜松ホトニクス株式会社 filed Critical 浜松ホトニクス株式会社
Priority to FIEP13853886.3T priority Critical patent/FI2919055T3/fi
Priority to US14/441,981 priority patent/US9739992B2/en
Priority to EP13853886.3A priority patent/EP2919055B1/en
Priority to KR1020157014545A priority patent/KR102018412B1/ko
Priority to CN201380058988.0A priority patent/CN104781718B/zh
Publication of WO2014073397A1 publication Critical patent/WO2014073397A1/ja
Priority to US15/639,801 priority patent/US10295812B2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0032Optical details of illumination, e.g. light-sources, pinholes, beam splitters, slits, fibers
    • 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
    • B23K26/062Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • 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
    • B23K26/0652Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising 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
    • 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
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/22Telecentric objectives or lens systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/0004Microscopes specially adapted for specific applications
    • G02B21/002Scanning microscopes
    • G02B21/0024Confocal scanning microscopes (CSOMs) or confocal "macroscopes"; Accessories which are not restricted to use with CSOMs, e.g. sample holders
    • G02B21/0052Optical details of the image generation
    • G02B21/0056Optical details of the image generation based on optical coherence, e.g. phase-contrast arrangements, interference arrangements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/06Means for illuminating specimens
    • G02B21/08Condensers
    • G02B21/14Condensers affording illumination for phase-contrast observation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/06Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the phase of light
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/18Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/0005Adaptation of holography to specific applications
    • 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
    • B23K2101/00Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36Electric or electronic devices
    • B23K2101/40Semiconductor devices
    • 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
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • 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
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/12Function characteristic spatial light modulator
    • 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
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/18Function characteristic adaptive optics, e.g. wavefront correction
    • 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
    • G02F2203/00Function characteristic
    • G02F2203/50Phase-only modulation
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0841Encoding method mapping the synthesized field into a restricted set of values representative of the modulator parameters, e.g. detour phase coding
    • G03H2001/085Kinoform, i.e. phase only encoding wherein the computed field is processed into a distribution of phase differences
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2249Holobject properties
    • G03H2001/2252Location of the holobject
    • G03H2001/2255Holobject out of Fourier or hologram planes

Definitions

  • the present invention relates to a light irradiation device.
  • Non-Patent Document 1 describes a femtosecond laser processing method using holography including multiplexed Fresnel lenses for parallel processing of fine structures at high speed.
  • FIG. 12 is a diagram showing a partial configuration of the apparatus described in this document. As shown in FIG. 12, this apparatus includes a spatial light modulator 102 that modulates the phase of the readout light, and a telecentric optical system 104 that collects the phase-modulated modulated light La.
  • the telecentric optical system 104 has two lenses 106 and 108, and the modulated light La output from the spatial light modulator 102 is once converged between the spatial light modulator 102 and the first stage lens 106, and collected. A light spot P1 is formed.
  • the multiplexed Fresnel lens pattern is displayed on the spatial light modulator 102 so that the modulated light La having a desired intensity distribution is obtained at the condensing point P1. Then, the intensity distribution of the modulated light La at the condensing point P1 is transferred to the target surface F1 via the telecentric optical system 104.
  • a method has the following problems. That is, since the modulated light La is once converged at the condensing point P1, the variable range in the optical axis direction of the condensing point P2 of the modulated light La output from the lens 108 is about the focal depth of the lens 108. Very small.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a light irradiation apparatus capable of easily changing the irradiation position of modulated light in the optical axis direction.
  • a light irradiation apparatus is a light irradiation apparatus for irradiating light to an irradiation object, and includes a light source that outputs readout light and a plurality of two-dimensionally arranged regions.
  • a spatial light modulator that emits modulated light by modulating the phase of the readout light for each of a plurality of regions, and a first optically coupled to the phase modulation surface of the spatial light modulator
  • a double-sided telecentric optical system having a first lens and a second lens optically coupled between the first lens and the irradiation object, and optically coupling the phase modulation surface and the irradiation object
  • the optical distance between the phase modulation surface and the first lens is substantially equal to the focal length of the first lens, and the spatial light modulator displays the Fresnel type kinoform on the phase modulation surface.
  • the irradiation position of the modulated light in the optical axis direction can be easily changed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a light irradiation apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an LCOS type spatial light modulator as an example of the spatial light modulator.
  • 3A is an image showing an example of a Fresnel type kinoform calculated by the calculation method of one embodiment
  • FIG. 3B is a diagram showing the shape of modulated light irradiated to the irradiation object by the kinoform. is there.
  • 4A is an image showing an example of a Fresnel type kinoform calculated by the calculation method according to the embodiment
  • FIG. 4B is a diagram showing the shape of modulated light irradiated to the irradiation object by the kinoform. is there.
  • FIG. 5A is an image showing an example of a Fresnel type kinoform calculated by the calculation method of one embodiment
  • FIG. 5B is a diagram showing a shape of modulated light irradiated on the irradiation object by the kinoform. is there.
  • FIG. 6 is a diagram conceptually illustrating a state in which modulated light is three-dimensionally irradiated on an irradiation target.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the modulated light emitted from the phase modulation surface is collected by the optical system.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a light irradiation apparatus as a first modification.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a light irradiation apparatus as a second modification.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a light irradiation apparatus as a third modification.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a light irradiation apparatus as a fourth modification.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a partial configuration of the apparatus described in Non-Patent Document 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a light irradiation apparatus 1A according to an embodiment of the present invention.
  • 1 A of light irradiation apparatuses of this embodiment are illumination apparatuses for illuminating observation object B (henceforth irradiation object) in an optical microscope.
  • a light irradiation apparatus 1A according to the present embodiment includes a readout light source 10, a front stage optical system 12, a spatial light modulator (SLM) 20, and a bilateral telecentric optical system 30A (hereinafter, referred to as a light source 10A). , Simply referred to as an optical system 30A), a control unit 40, and a stage 50 that supports the irradiation object B.
  • SLM spatial light modulator
  • Read light source 10 outputs read light L1 having a predetermined wavelength.
  • the readout light L1 is preferably monochromatic and has a certain degree of coherency, for example, laser light.
  • the readout light L1 may be light with low coherency such as light from an LED, but when the readout light L1 includes a plurality of wavelength components, correction by a color correction lens or the like may be necessary.
  • the pre-stage optical system 12 is optically coupled to the readout light source 10 and guides the readout light L1 output from the readout light source 10 to the spatial light modulator 20.
  • the pre-stage optical system 12 can include an optical system such as a beam expander or a spatial filter.
  • the front optical system 12 can include various optical components such as a beam splitter, a wave plate, a polarizer, and a lens.
  • the spatial light modulator 20 has a phase modulation surface 20a including a plurality of regions arranged two-dimensionally, and generates the modulated light L2 by modulating the phase of the readout light L1 for each of the plurality of regions.
  • a Fresnel type kinoform is displayed on the phase modulation surface 20 a in accordance with a control signal provided from the control unit 40.
  • the kinoform means phase spatial information.
  • the spatial light modulator 20 provides the modulated light L2 to the optical system 30A. The method for calculating the Fresnel type kinoform will be described later.
  • the optical system 30A includes a front lens 31 (first lens) and a rear lens 32 (second lens).
  • the front lens 31 is a convex lens and is optically coupled to the phase modulation surface 20 a of the spatial light modulator 20.
  • the rear lens 32 is a so-called objective lens, and is disposed between the front lens 31 and the irradiation target B, one surface is optically coupled to the front lens 31, and the other surface is the irradiation target B. And optically coupled.
  • the rear lens 32 may be a convex lens.
  • the optical system 30A optically couples the phase modulation surface 20a and the irradiation object B by having such a configuration.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an LCOS type spatial light modulator as an example of the spatial light modulator 20 of the present embodiment, and shows a cross section along the optical axis of the readout light L1.
  • the spatial light modulator 20 includes a transparent substrate 21, a silicon substrate 22, a plurality of pixel electrodes 23, a liquid crystal layer 24, a transparent electrode 25, alignment films 26 a and 26 b, a dielectric mirror 27, and a spacer 28.
  • the transparent substrate 21 is made of a material that transmits the readout light L ⁇ b> 1 and is disposed along the main surface of the silicon substrate 22.
  • the plurality of pixel electrodes 23 are arranged in a two-dimensional lattice pattern on the main surface of the silicon substrate 22 and constitute each pixel of the spatial light modulator 20.
  • the transparent electrode 25 is disposed on the surface of the transparent substrate 21 that faces the plurality of pixel electrodes 23.
  • the liquid crystal layer 24 is disposed between the plurality of pixel electrodes 23 and the transparent electrode 25.
  • the alignment film 26 a is disposed between the liquid crystal layer 24 and the transparent electrode 25, and the alignment film 26 b is disposed between the liquid crystal layer 24 and the plurality of pixel electrodes 23.
  • the dielectric mirror 27 is disposed between the alignment film 26 b and the plurality of pixel electrodes 23.
  • the dielectric mirror 27 reflects the readout light L1 incident from the transparent substrate 21 and transmitted through the liquid crystal layer 24 and emits it again from the transparent substrate 21.
  • the spatial light modulator 20 further includes a pixel electrode circuit (active matrix drive circuit) 29 that controls a voltage applied between the plurality of pixel electrodes 23 and the transparent electrode 25.
  • a pixel electrode circuit active matrix drive circuit
  • the liquid crystal layer 24 on the pixel electrode 23 depends on the magnitude of the electric field generated between the pixel electrode 23 and the transparent electrode 25.
  • the refractive index of. Therefore, the optical path length of the readout light L1 that passes through the portion of the liquid crystal layer 24 changes, and as a result, the phase of the readout light L1 changes.
  • the spatial distribution of the phase modulation amount can be electrically written, and various kinoforms can be displayed as necessary. it can.
  • the spatial light modulator 20 is not limited to the electrical address type liquid crystal element as shown in FIG. 2, and may be, for example, an optical address type liquid crystal element or a variable mirror type optical modulator. 2 shows the reflective spatial light modulator 20, the spatial light modulator 20 of this embodiment may be a transmissive type.
  • the reproduction image plane of the modulated light L2 modulated by the spatial light modulator 20 is set so as to overlap the irradiation object B. If it is assumed that the modulation light L2 pattern (target pattern) on the reproduction image plane is composed of M (where M is an integer of 2 or more) point light sources, the hologram surface on the phase modulation surface 20a has each point light source. Can be treated as the sum of the wavefront propagation functions from.
  • the wavefront propagation function u m (x a , y b ) of each point light source Is expressed as the following formula (1).
  • i is the imaginary unit
  • is the wavelength of the modulated light L2)
  • z is the distance between the reproduction image plane and the hologram plane
  • a m is the complex amplitude component ( That is, light intensity)
  • ⁇ m is a phase component
  • is an initial phase at each pixel.
  • r m the following equation (2) And represents the distance from each point light source in the reproduced image plane to each pixel on the hologram surface.
  • a total sum u total (x a , y b ) of wavefront propagation functions u m for M point light sources is obtained by the following equation (3). Then, by extracting a phase component from this total u total (x a , y b ), a computer-generated hologram (Computer Generate Kinoform by Generated Hologram (CGH).
  • CGH Computer Generate Kinoform by Generated Hologram
  • phase component is extracted here because the spatial light modulator 20 is a phase modulation type spatial light modulator.
  • the phase difference between the adjacent pixels is ⁇ (rad) so that the folded line of the phase fold does not exceed the Nyquist frequency, that is, in the phase term exp ( ⁇ i ⁇ m ) of the wavefront propagation function u m. Therefore, it is necessary to limit the function region of the wavefront propagation function u m so as not to exceed.
  • FIG. 3 to 5 are (a) an image showing the Fresnel type kinoform calculated by the above calculation method, and (b) the shape (optical axis) of the modulated light L2 irradiated to the irradiation object B by the kinoform. It is a figure which shows perpendicular
  • FIG. 3 shows a case where the shape of the modulated light in the irradiation object B is rectangular.
  • FIG. 4 shows a case where the shape of the modulated light in the irradiation object B is circular.
  • FIG. 5 shows a case where the shape of the modulated light in the irradiation object B is two straight lines parallel to each other.
  • the Fresnel-type kinoform displayed on the phase modulation surface 20a is a kinoform in which the shape of the modulated light L2 on the irradiation object B is circular, rectangular, or linear as described above. It can be a form.
  • the shape of the modulated light L2 in the irradiation object B is not limited to these, and various shapes are possible.
  • FIG. 6 is a diagram conceptually illustrating a state in which the modulated light L2 is three-dimensionally irradiated to the irradiation target B (for example, a cell).
  • a solid line C shown in the drawing represents a portion irradiated with the modulated light L2 on the surface of the irradiation object B.
  • a sufficient numerical aperture (NA) can be maintained by making the light intensity at the central part of the light intensity distribution on the reproduced image plane smaller than the light intensity at the peripheral part of the light intensity distribution. It is possible to adjust the amount of irradiation light. Further, the computational or iterative method performing experimental feedback, may adjust the distribution of light intensity A m.
  • the numerical aperture (NA) may be changed so as not to exceed the Nyquist frequency.
  • the initial phase ⁇ m ′ calculated by the following mathematical expression (4) may be added after calculating the kinoform.
  • the initial phase ⁇ m ′ may be for adjusting aberration correction, beam shaping, beam divergence, and the like.
  • the wavelength (design wavelength) of the modulated light L2 may be a wavelength included in a range that can be modulated by the spatial light modulator 20, and is not limited by other requirements.
  • the intensity value of the readout light L1 used in the above calculation method may be either a theoretical value or an experimental value. However, it is desirable that the intensity distribution in the cross section perpendicular to the optical axis of the readout light L1 is nearly uniform. When the intensity distribution of the readout light L1 is not uniform, it is necessary to design the kinoform by calculation including the intensity distribution information of the readout light L1.
  • the intensity distribution of the readout light L1 at this time is desirably an intensity distribution acquired on a plane conjugate with the phase modulation surface 20a.
  • the kinoform displayed on the phase modulation surface 20a can be calculated by various methods other than the above-described calculation method by back propagation.
  • the kinoform may be calculated using a calculation method in which Fresnel diffraction is applied to a general iterative method (eg, GS method).
  • FIGS. 7A to 7C are diagrams showing how the modulated light L2 emitted from the phase modulation surface 20a is collected by the optical system 30A.
  • the optical distance d1 between the phase modulation surface 20a and the front lens 31 is substantially equal to the focal length of the front lens 31.
  • the optical system 30A of this embodiment is different from the configuration shown in FIG. 12 in this respect.
  • the distance between the phase modulation surface of the spatial light modulator 102 and the lens 106 is the sum of the focal length d of the Fresnel lens displayed on the phase modulation surface and the focal length fa of the lens 106.
  • the Fresnel type kinoform displayed on the phase modulation surface 20a can include a kinoform that reduces (condenses) the modulated light L2 toward the front lens 31.
  • FIGS. 7A and 7B show the modulated light L ⁇ b> 2 whose diameter is reduced toward the front lens 31.
  • the focal length by the Fresnel kinoform is longer than the optical distance d1 between the phase modulation surface 20a and the front lens 31.
  • the focal length by the Fresnel kinoform is shorter than the optical distance d1 between the phase modulation surface 20a and the front lens 31.
  • the Fresnel type kinoform displayed on the phase modulation surface 20 a may include a kinoform that expands the laser beam diameter toward the front lens 31.
  • FIG. 7C shows the modulated light L ⁇ b> 2 whose diameter is expanded toward the front lens 31.
  • the outline of the modulated light L3 emitted as parallel light from the phase modulation surface 20a is indicated by a broken line.
  • the position of the condensing point P0 in the optical axis direction changes depending on the form of the modulated light L2 emitted from the phase modulation surface 20a. That is, the distance ⁇ z between the condensing point P0 and the focal plane F of the rear lens 32 is determined by the Fresnel type kinoform displayed on the phase modulation surface 20a.
  • the condensing point When illuminating the irradiation object B, when the condensing point is large and the irradiation region is wide, such an optical system 30A can be omitted.
  • the condensing point In the light irradiation with a microscope, the condensing point is used. It is necessary to reduce the light intensity and to efficiently collect light in a narrow area.
  • the phase resolution type spatial light modulator 20 alone may not have sufficient phase resolution and spatial resolution. In such a case, it is difficult to generate a sufficiently small condensing point. Therefore, it is desirable to configure the optical system 30A using a lens having a high numerical aperture (NA).
  • NA numerical aperture
  • Optical system 30A of the present embodiment is at an Keplerian afocal system, the optical distance d2 between the front lens 31 and the rear lens 32, the focal length f 2 of the focal length f 1 and the rear lens 32 of the front lens 31 Is substantially equal to the sum of (f 1 + f 2 ). Further, since such an optical system 30A is a bilateral telecentric optical system, the focal plane of the objective lens (the rear lens 32) is in a conjugate relationship with the phase modulation surface 20a of the spatial light modulator 20. Note that although the zero-order light component of the Fourier optical system remains as background noise, in the optical system 30A of the present embodiment, such noise is small enough to be ignored compared to the focal point.
  • the reduction magnification M of the 4f optical system is obtained by the following equation (5).
  • the distance L from the spatial light modulator 20 to the conjugate plane is Therefore, the optimal combination of the front lens 31 and the rear lens 32 can be determined based on these mathematical formulas (5) and (6), and the optical system can be optimized.
  • the focal length of the Fresnel kinoform displayed on the phase modulation surface 20 a is f SLM
  • the focal length of the front lens 31 is f 1
  • the focal length of the rear lens 32 is f 2
  • the distance between the phase modulation surface 20 a and the front lens 31 is f 1 + f 2
  • the combined focal length f ′ of the Fresnel kinoform and the front lens 31 is calculated by the following equation (7).
  • the synthetic focal length f ′ and the synthetic focal length f of the rear lens 32 are calculated by the following formula (8).
  • ⁇ z is calculated by the following equation (9).
  • each of the front lens 31 and the rear lens 32 may be composed of a single lens, or may be composed of a plurality of lenses.
  • the optical system 30A may include another lens in addition to the front lens 31 and the rear lens 32. In that case, the focal length of another lens may be included in the calculation of the composite focal length f.
  • the optical system 30A may include optical components other than the lens (for example, a beam splitter, a wave plate, a polarizer, a scanner, etc.) to such an extent that large wavefront aberration does not occur. Good.
  • the modulated light La is once converged at the condensing point P1 as shown in FIG.
  • the variable range of the condensing point P2 in the optical axis direction is about the focal depth of the lens 108 and is extremely small. Therefore, in order to make the irradiation position of the modulated light La in the optical axis direction variable, it is necessary to move the telecentric optical system 104 and the irradiation object in the optical axis direction, which complicates the structure of the apparatus.
  • the telecentric optical system is such that the distance between the spatial light modulator 102 and the lens 106 is d + fa. 104 must be moved by a stage or the like. If the focal length of the lens 108 is fb, it is necessary to dispose the object at a position separated from the lens 108 by the distance fb. Therefore, the position of the object must be moved simultaneously with the telecentric optical system 104. .
  • the modulated light in the optical axis direction is moved only by changing the kinoform displayed on the phase modulation surface 20a without moving the optical system 30A.
  • the irradiation position of L2 (that is, the position of the condensing point, ⁇ z) can be changed. Therefore, according to the light irradiation apparatus 1A, the irradiation position of the modulated light L2 in the optical axis direction can be easily changed with a simple configuration, and the apparatus can be downsized.
  • the Fresnel type kinoform is adopted as the kinoform displayed on the phase modulation surface 20a, the variable range of the irradiation position of the modulated light L2 can be sufficiently widened. Even if the light intensity distribution or wavelength of the readout light L1 varies, the irradiation position of the modulated light L2 can be adjusted only by changing the kinoform without moving the optical system 30A.
  • the optical system 30A is changed without moving only by changing the kinoform displayed on the phase modulation surface 20a. be able to. Therefore, such an optical axis change can be easily performed. Furthermore, the numerical aperture (NA) can be easily changed without replacing the optical system 30A. Further, it is easy to adjust the light amount of the modulated light L2 irradiated to the irradiation object B.
  • this light irradiation apparatus 1A even when the objective lens (the rear lens 32) is changed in order to change the magnification of the microscope, the shape of the modulated light L2 is maintained only by changing the kinoform. It is possible to eliminate the need to change the optical system.
  • this light irradiation apparatus 1A it is possible to easily realize illumination light having a continuous cross-sectional shape such as a straight line with high intensity uniformity, which is difficult to realize with a Fourier type kinoform. Moreover, according to this light irradiation apparatus 1A, the area
  • this light irradiation device 1A since the Fresnel type kinoform is adopted as the kinoform displayed on the phase modulation surface 20a, the influence of the 0th-order light component can be suppressed as described above. Therefore, for example, when this light irradiation apparatus 1A is applied to a fluorescence microscope, fading (Photobleach) can be suppressed small.
  • the light intensity distribution of the modulated light L2 may be experimentally measured, and the measurement result may be fed back to the kinoform design. As a result, it is possible to perform illumination in a manner that meets the demands of the user and has high versatility. Note that when measuring the light intensity distribution of the modulated light L2, a measuring instrument may be disposed at a position where the same image plane as the condensing surface of the modulated light L2 can be observed.
  • a reference light source and a wavefront sensor may be further provided in addition to the readout light source 10, thereby optically compensating the modulated light L2.
  • the compensation wavefront calculated from the detection result of the wavefront sensor may be given as an initial value when calculating the kinoform described above.
  • the light irradiation apparatus 1A is a SIM (Structured Illumination) that has been actively studied in recent years. Microscopy) is also possible.
  • SIM Structured Illumination
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a light irradiation device 1B as a first modification of the embodiment.
  • This light irradiation device 1B includes an optical system 30B instead of the optical system 30A of the above embodiment.
  • optical system 30B instead of the optical system 30A of the above embodiment.
  • the other structure except the optical system 30B it is the same as that of the said embodiment.
  • the optical system 30 ⁇ / b> B of this modification includes a front lens 31 and a rear lens 33.
  • the front lens 31 and the rear lens 33 form a so-called Galilei type afocal system, and the rear lens 33 is a concave lens.
  • the same operational effects as those of the light irradiation apparatus 1A described above can be achieved.
  • ⁇ z is calculated in the same manner as in the above embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a light irradiation apparatus 1C as a second modification of the embodiment.
  • This light irradiation apparatus 1C includes an observation optical system 40A in addition to the configuration of the light irradiation apparatus 1A of the above embodiment.
  • the observation optical system 40A is disposed on the same side as the irradiation object B with respect to the stage 50 that supports the irradiation object B.
  • the observation optical system 40A of this modification includes a beam splitter 41 and an image acquisition sensor 42.
  • the beam splitter 41 is optically coupled between the phase modulation surface 20a and the front lens 31.
  • the beam splitter 41 transmits the modulated light L ⁇ b> 2 emitted from the phase modulation surface 20 a toward the front lens 31 and an optical image L ⁇ b> 4 related to the irradiation target B obtained through the rear lens 32 and the front lens 31. Reflected toward the acquisition sensor 42.
  • the image acquisition sensor 42 has a light detection surface optically coupled to the beam splitter 41, and captures a light image L4 to generate image data.
  • the optical distance from the front lens 31 to the image acquisition sensor 42 is preferably substantially equal to or close to the focal length of the front lens 31.
  • An optical system such as a relay lens or an optical component such as a filter may be provided between the beam splitter 41 and the image acquisition sensor 42.
  • the image acquisition sensor 42 may be any one of a one-dimensional sensor, a two-dimensional image sensor, and a spectroscope, or a combination thereof.
  • a pinhole may be arranged between the front lens 31 and the image acquisition sensor 42 to constitute a confocal system.
  • the image acquisition sensor 42 preferably has a position adjustment mechanism that makes the position of the light detection surface variable.
  • the light detection surface of the image acquisition sensor 42 is preferably located on the light collection surface of the light image L4.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a light irradiation apparatus 1D as a third modification of the embodiment.
  • This light irradiation apparatus 1D includes an observation optical system 40B in addition to the configuration of the light irradiation apparatus 1A of the above embodiment.
  • the observation optical system 40B is arranged on the same side as the irradiation target B with respect to the stage 50 that supports the irradiation target B.
  • the observation optical system 40B of this modification has an imaging lens 43 in addition to the configuration (beam splitter 41 and image acquisition sensor 42) of the observation optical system 40A of the second modification.
  • the imaging lens 43 is optically coupled between the beam splitter 41 and the light detection surface of the image acquisition sensor 42.
  • the optical distance from the imaging lens 43 to the image acquisition sensor 42 is preferably substantially equal to or close to the focal length of the imaging lens 43.
  • An optical system such as a relay lens or an optical component such as a filter may be further provided between the beam splitter 41 and the image acquisition sensor 42.
  • the light detection surface of the image acquisition sensor 42 is preferably located on the light collection surface of the light image L4.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a light irradiation apparatus 1E as a fourth modification of the embodiment.
  • This light irradiation apparatus 1E includes an observation optical system 40C in addition to the configuration of the light irradiation apparatus 1A of the above embodiment.
  • the observation optical system 40C is disposed on the opposite side of the irradiation target B with respect to the stage 50 that supports the irradiation target B, and observes the light image L4 transmitted through the stage 50.
  • the observation optical system 40C includes an imaging lens 44, an objective lens 45, and an image acquisition sensor 46.
  • the imaging lens 44 is optically coupled to the light detection surface of the image acquisition sensor 46.
  • the objective lens 45 is disposed between the imaging lens 44 and the irradiation object B, one surface is optically coupled to the imaging lens 44, and the other surface is optically coupled to the irradiation object B.
  • the observation optical system 40C has such a configuration, and thus captures a light image L4 related to the irradiation target B and generates image data.
  • the optical distance from the imaging lens 44 to the image acquisition sensor 46 is preferably substantially equal to or close to the focal distance of the imaging lens 44.
  • An optical system such as a relay lens or an optical component such as a filter may be provided between the imaging lens 44 and the image acquisition sensor 46.
  • the image acquisition sensor 46 may be any one of a one-dimensional sensor, a two-dimensional image sensor, and a spectroscope, or a combination thereof.
  • a pinhole may be disposed between the imaging lens 44 and the image acquisition sensor 46 to constitute a confocal system.
  • the image acquisition sensor 46 preferably has a position adjustment mechanism that makes the position of the light detection surface variable.
  • the light detection surface of the image acquisition sensor 46 is preferably located on the light collection surface of the optical image L4.
  • the present invention is not necessarily limited to the above embodiment, and can be used as a light illumination device such as a laser processing device. Various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
  • the light irradiation apparatus is a light irradiation apparatus for irradiating light to an irradiation object, and includes a light source that outputs readout light and a phase modulation surface including a plurality of two-dimensionally arranged regions.
  • a spatial light modulator that emits modulated light by modulating the phase of readout light for each of a plurality of regions, a first lens optically coupled to a phase modulation surface of the spatial light modulator, and a first A second lens optically coupled between the lens and the irradiation object, and a double-sided telecentric optical system that optically couples the phase modulation surface and the irradiation object.
  • the optical distance to the first lens is substantially equal to the focal length of the first lens, and the spatial light modulator displays the Fresnel kinoform on the phase modulation surface.
  • the Fresnel type kinoform may include a kinoform that reduces the diameter of the modulated light toward the first lens.
  • the light irradiation device may have a configuration in which the Fresnel type kinoform includes a kinoform that expands the modulated light toward the first lens.
  • the light irradiation device may be configured such that the Fresnel type kinoform is a kinoform in which the shape of the modulated light in the irradiation object is circular, rectangular, or linear.
  • the present invention can be used as a light irradiation device capable of easily changing the irradiation position of the modulated light in the optical axis direction.

Landscapes

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

Abstract

 光照射装置1Aは、照射対象物Bを照らすための装置であって、読み出し光L1を出力する光源10と、読み出し光L1の位相を変調して変調光L2を出射する空間光変調器20と、空間光変調器20の位相変調面20aと光学的に結合されたレンズ31、及びレンズ31と照射対象物Bとの間に光学的に結合されたレンズ32を有し、位相変調面20aと照射対象物Bとを光学的に結合する両側テレセントリック光学系30Aとを備える。位相変調面20aとレンズ31との光学距離はレンズ31の焦点距離と実質的に等しい。空間光変調器20は、フレネル型キノフォームを位相変調面20aに表示する。これにより、光軸方向における変調光の照射位置を容易に変化させることが可能な光照射装置が実現される。

Description

光照射装置
 本発明は、光照射装置に関するものである。
 非特許文献1には、微細構造を高速に並列加工するための、多重化したフレネルレンズを含むホログラフィーを用いたフェムト秒レーザー加工方法が記載されている。図12は、この文献に記載された装置の一部の構成を示す図である。図12に示されるように、この装置は、読み出し光の位相を変調する空間光変調器102と、位相変調された変調光Laを集光するテレセントリック光学系104とを備えている。テレセントリック光学系104は2つのレンズ106及び108を有しており、空間光変調器102から出力された変調光Laは、空間光変調器102と初段のレンズ106との間において一旦収束され、集光点P1を形成する。
Satoshi Hasegawa, Yoshio Hayasaki, and Nobuo Nishida, "Holographicfemtosecond laser processing with multiplexed phase Fresnel lenses", Optics Letters,Vol. 31, No. 11, June 1, 2006
 非特許文献1に記載された装置では、集光点P1において所望の強度分布を有する変調光Laが得られるように、多重化したフレネルレンズパターンを空間光変調器102に表示させている。そして、集光点P1における変調光Laの強度分布を、テレセントリック光学系104を介してターゲット面F1に転写している。しかしながら、このような方式には次のような問題がある。すなわち、集光点P1において変調光Laを一旦収束させているため、レンズ108から出力される変調光Laの集光点P2の光軸方向における可変範囲は、レンズ108の焦点深度程度であり、極めて小さい。したがって、光軸方向における変調光Laの照射位置を可変とするためには、テレセントリック光学系104や照射対象物を光軸方向に移動させる必要があり、装置の構造が複雑になってしまう。
 本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、光軸方向における変調光の照射位置を容易に変化させることが可能な光照射装置を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決するために、本発明による光照射装置は、照射対象物に光を照射するための光照射装置であって、読み出し光を出力する光源と、二次元配列された複数の領域を含む位相変調面を有し、複数の領域毎に読み出し光の位相を変調することにより変調光を出射する空間光変調器と、空間光変調器の位相変調面と光学的に結合された第1のレンズ、及び第1のレンズと照射対象物との間に光学的に結合された第2のレンズを有し、位相変調面と照射対象物とを光学的に結合する両側テレセントリック光学系とを備え、位相変調面と第1のレンズとの光学距離が第1のレンズの焦点距離と実質的に等しく、空間光変調器が、フレネル型キノフォームを位相変調面に表示することを特徴とする。
 本発明による光照射装置によれば、光軸方向における変調光の照射位置を容易に変化させることが可能となる。
図1は、一実施形態に係る光照射装置の構成を示す図である。 図2は、空間光変調器の一例として、LCOS型の空間光変調器を概略的に示す断面図である。 図3は、(a)一実施形態の計算方法により算出されたフレネル型キノフォームの例を示す画像、及び(b)そのキノフォームによって照射対象物に照射される変調光の形状を示す図である。 図4は、(a)一実施形態の計算方法により算出されたフレネル型キノフォームの例を示す画像、及び(b)そのキノフォームによって照射対象物に照射される変調光の形状を示す図である。 図5は、(a)一実施形態の計算方法により算出されたフレネル型キノフォームの例を示す画像、及び(b)そのキノフォームによって照射対象物に照射される変調光の形状を示す図である。 図6は、照射対象物に対して変調光を立体的に照射している様子を概念的に示す図である。 図7は、位相変調面から出射される変調光が光学系によって集光される様子を示す図である。 図8は、第1変形例としての光照射装置の構成を示す図である。 図9は、第2変形例としての光照射装置の構成を示す図である。 図10は、第3変形例としての光照射装置の構成を示す図である。 図11は、第4変形例としての光照射装置の構成を示す図である。 図12は、非特許文献1に記載された装置の一部の構成を示す図である。
 以下、添付図面を参照しながら本発明による光照射装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
 図1は、本発明の一実施形態に係る光照射装置1Aの構成を示す図である。本実施形態の光照射装置1Aは、光学顕微鏡において観察対象物B(以下、照射対象物という)を照らすための照明装置である。図1に示されるように、本実施形態の光照射装置1Aは、読み出し光源10と、前段光学系12と、空間光変調器(Spatial Light Modulator;SLM)20と、両側テレセントリック光学系30A(以下、単に光学系30Aという)と、制御部40と、照射対象物Bを支持するステージ50とを備えている。
 読み出し光源10は、所定波長の読み出し光L1を出力する。読み出し光L1は、単色且つ或る程度のコヒーレンシーを有することが好ましく、例えばレーザ光である。また、読み出し光L1としては、LEDからの光などのコヒーレント性が低い光でもよいが、読み出し光L1に複数の波長成分が含まれる場合、色補正レンズなどによる補正が必要になる場合がある。
 前段光学系12は、読み出し光源10と光学的に結合されており、読み出し光源10から出力された読み出し光L1を、空間光変調器20へ導く。前段光学系12は、例えばビームエキスパンダや空間フィルタなどの光学系を含むことができる。また、前段光学系12は、例えばビームスプリッタ、波長板、偏光子、及びレンズといった種々の光学部品を含むことができる。
 空間光変調器20は、二次元配列された複数の領域を含む位相変調面20aを有し、その複数の領域毎に読み出し光L1の位相を変調することにより、変調光L2を生成する。位相変調面20aには、制御部40から提供される制御信号に応じて、フレネル型キノフォームが表示される。なお、キノフォームとは、位相の空間情報を意味する。空間光変調器20は、変調光L2を、光学系30Aに提供する。なお、フレネル型キノフォームの算出方法については後述する。
 光学系30Aは、前段レンズ31(第1のレンズ)及び後段レンズ32(第2のレンズ)を有している。前段レンズ31は、凸レンズであって、空間光変調器20の位相変調面20aと光学的に結合されている。また、後段レンズ32は、いわゆる対物レンズであり、前段レンズ31と照射対象物Bとの間に配置され、一方の面が前段レンズ31と光学的に結合され、他方の面が照射対象物Bと光学的に結合されている。なお、後段レンズ32は凸レンズであってもよい。光学系30Aは、このような構成を有することにより、位相変調面20aと照射対象物Bとを光学的に結合する。
 図2は、本実施形態の空間光変調器20の一例として、LCOS型の空間光変調器を概略的に示す断面図であって、読み出し光L1の光軸に沿った断面を示している。この空間光変調器20は、透明基板21、シリコン基板22、複数の画素電極23、液晶層24、透明電極25、配向膜26a及び26b、誘電体ミラー27、並びにスペーサ28を備えている。
 透明基板21は、読み出し光L1を透過する材料からなり、シリコン基板22の主面に沿って配置される。複数の画素電極23は、シリコン基板22の主面上において二次元格子状に配列され、空間光変調器20の各画素を構成する。透明電極25は、複数の画素電極23と対向する透明基板21の面上に配置される。液晶層24は、複数の画素電極23と透明電極25との間に配置される。配向膜26aは液晶層24と透明電極25との間に配置され、配向膜26bは液晶層24と複数の画素電極23との間に配置される。誘電体ミラー27は配向膜26bと複数の画素電極23との間に配置される。誘電体ミラー27は、透明基板21から入射して液晶層24を透過した読み出し光L1を反射して、再び透明基板21から出射させる。
 また、空間光変調器20は、複数の画素電極23と透明電極25との間に印加される電圧を制御する画素電極回路(アクティブマトリクス駆動回路)29を更に備えている。画素電極回路29から何れかの画素電極23に電圧が印加されると、該画素電極23と透明電極25との間に生じた電界の大きさに応じて、該画素電極23上の液晶層24の屈折率が変化する。したがって、液晶層24の当該部分を透過する読み出し光L1の光路長が変化し、ひいては、読み出し光L1の位相が変化する。そして、複数の画素電極23に様々な大きさの電圧を印加することによって、位相変調量の空間的な分布を電気的に書き込むことができ、必要に応じて様々なキノフォームを表示することができる。
 なお、空間光変調器20は、図2に示されたような電気アドレス型の液晶素子に限られず、例えば光アドレス型の液晶素子や、可変鏡型の光変調器であってもよい。また、図2には反射型の空間光変調器20が示されているが、本実施形態の空間光変調器20は透過型であってもよい。
 以下、空間光変調器20に表示されるフレネル型キノフォームの算出方法の例として、逆伝搬による計算方法について説明する。
 本実施形態では、空間光変調器20によって変調された変調光L2の再生像面が、照射対象物Bと重なるように設定される。この再生像面における変調光L2のパターン(ターゲットパターン)がM個(但しMは2以上の整数)の点光源によって構成されていると仮定すると、位相変調面20aにおけるホログラム面は、各点光源からの波面伝搬関数の総和として扱うことができる。
 そして、再生像面における各点光源の座標を(x,y)(但し、m=0,1,・・・,M-1)とすると、ホログラム面の各画素の座標(x,y)(但し、a,b=0,1,・・・,N-1、Nはx方向及びy方向における画素数)における各点光源の波面伝搬関数u(x,y)は、次の数式(1)のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
但し、iは虚数単位であり、kは波数(=2π/λ、λは変調光L2の波長)であり、zは再生像面とホログラム面との距離であり、Aは複素振幅成分(すなわち光の強さ)であり、θは位相成分であり、δは各画素での初期位相である。
 また、rは次の数式(2)
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
により定義される数値であって、再生像面内の各点光源からホログラム面の各画素までの距離を表している。
 本方法では、M個の点光源に関する波面伝搬関数uの総和utotal(x,y)を次の数式(3)によって求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
そして、この総和utotal(x,y)から位相成分を抽出することにより、計算機合成ホログラム(Computer
Generated Hologram;CGH)によるキノフォーム(Kinoform)を作成する。
 なお、ここで位相成分を抽出するのは、空間光変調器20が位相変調型の空間光変調器であることから、波面伝搬関数uに含まれる振幅情報を無視するためである。また、この計算の際、位相折り畳みの折り返し線がナイキスト周波数を越えないように、すなわち波面伝搬関数uの位相項exp(-iθ)において、隣接する画素との位相差がπ(rad)を越えないように、波面伝搬関数uの関数領域を制限する必要がある。
 図3~図5は、(a)上記の計算方法により算出されたフレネル型キノフォームを示す画像と、(b)そのキノフォームによって照射対象物Bに照射される変調光L2の形状(光軸に垂直な断面形状)を示す図である。図3は、照射対象物Bにおける変調光の形状が矩形状である場合を示している。図4は、照射対象物Bにおける変調光の形状が円形状である場合を示している。図5は、照射対象物Bにおける変調光の形状が、互いに平行な2本の直線状である場合を示している。
 上記の計算方法によれば、位相変調面20aに表示されるフレネル型キノフォームを、これらのように、照射対象物Bにおける変調光L2の形状を円形状、矩形状、又は直線状とするキノフォームとすることが可能である。なお、照射対象物Bにおける変調光L2の形状はこれらに限られず、様々な形状が可能である。
 また、上記の計算方法を用いると、照射対象物Bに対して立体的に(三次元的に)変調光L2を照射することができるキノフォームも計算可能である。図6は、照射対象物B(例えば細胞)に対して変調光L2を立体的に照射している様子を概念的に示す図である。図中に示された実線Cは、照射対象物Bの表面において変調光L2が照射される部分を表している。
 なお、上記の計算方法において、再生像面における光強度分布の中心部分の光強度を、該光強度分布の周囲部分の光強度よりも小さくすることにより、十分な開口数(NA)を維持しつつ照射光量を調整することができる。また、計算的もしくは実験的なフィードバックを行う反復法によって、光強度Aの分布を調整してもよい。
 また、上記の計算方法において、開口数(NA)を、ナイキスト周波数を超えない程度に変更してもよい。これにより、照射対象物Bに照射される変調光L2の光強度、及び集光点の大きさを任意に変更することができる。
 また、上記の計算方法における数式の中に初期値を含めても良いが、次の数式(4)によって算出される初期位相θ’を、キノフォーム算出後に加算してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
なお、この初期位相θ’は、収差補正、ビーム整形、ビーム拡がりなどを調整するためのものであってもよい。
 また、上記の計算方法において、変調光L2の波長(設計波長)は、空間光変調器20が変調し得る範囲に含まれる波長であればよく、他の要件によっては何ら制限されない。
 また、上記の計算方法において使用される読み出し光L1の強度の値は、理論値及び実験値の何れでもよい。但し、読み出し光L1の光軸に垂直な断面における強度分布は、均一に近いことが望ましい。読み出し光L1の強度分布が均一ではない場合には、読み出し光L1の強度分布情報を含めた計算によりキノフォームを設計する必要がある。このときの読み出し光L1の強度分布は、位相変調面20aと共役な面において取得された強度分布であることが望ましい。
 なお、位相変調面20aに表示されるキノフォームは、上述した逆伝搬による計算方法以外にも、様々な方法により算出されることができる。例えば、一般的な反復法(例えばGS法)などにフレネル回折を適用した計算方法を用いて、キノフォームを計算してもよい。
 続いて、位相変調面20aに表示されるフレネル型キノフォームおよび光学系30Aの構成について、詳細に説明する。図7(a)~図7(c)は、位相変調面20aから出射される変調光L2が光学系30Aによって集光される様子を示す図である。本実施形態において、位相変調面20aと前段レンズ31との光学距離d1は、前段レンズ31の焦点距離と実質的に等しい。本実施形態の光学系30Aは、このような点において図12に示された構成とは相違している。図12の構成では、空間光変調器102の位相変調面とレンズ106との距離は、位相変調面に表示されるフレネルレンズの焦点距離dと、レンズ106の焦点距離faとの和となる。
 本実施形態において、位相変調面20aに表示されるフレネル型キノフォームは、前段レンズ31に向けて変調光L2を縮径させる(集光する)キノフォームを含むことができる。図7(a)及び図7(b)は、前段レンズ31に向けて縮径される変調光L2を示している。図7(a)に示される形態では、フレネル型キノフォームによる焦点距離は、位相変調面20aと前段レンズ31との光学距離d1よりも長い。また、図7(b)に示される形態では、フレネル型キノフォームによる焦点距離は、位相変調面20aと前段レンズ31との光学距離d1よりも短い。
 また、本実施形態において、位相変調面20aに表示されるフレネル型キノフォームは、前段レンズ31に向けてレーザ光を拡径させるキノフォームを含んでもよい。図7(c)は、前段レンズ31に向けて拡径される変調光L2を示している。なお、比較のため、図7(a)~図7(c)には、位相変調面20aから平行光として出射された変調光L3の輪郭が破線で示されている。
 図7(a)~図7(c)に示されるように、位相変調面20aから出射される変調光L2の形態によって、光軸方向における集光点P0の位置が変化する。すなわち、集光点P0と後段レンズ32の焦平面Fとの距離Δzは、位相変調面20aに表示されるフレネル型キノフォームによって決定される。
 照射対象物Bを照明する際、集光点が大きく照射領域が広い場合には、このような光学系30Aは省略されることも可能であるが、顕微鏡での光照射においては、集光点を小さくし、且つ狭い領域に効率良く集光させる必要がある。しかし、位相変調型の空間光変調器20のみでは、その位相分解能及び空間分解能が十分ではない場合があり、そのような場合には十分に小さな集光点を生成することが難しい。したがって、高い開口数(NA)を有するレンズを用いて光学系30Aを構成することが望ましい。
 そして、このような場合、ケプラー型アフォーカル光学系(4f光学系)を用い、且つ、この光学系の後段レンズを対物レンズとすることが望ましい。本実施形態の光学系30Aはケプラー型アフォーカル系を成しており、前段レンズ31と後段レンズ32との光学距離d2が、前段レンズ31の焦点距離fと後段レンズ32の焦点距離fとの和(f+f)と実質的に等しい。また、このような光学系30Aは両側テレセントリックな光学系であるため、対物レンズ(後段レンズ32)の焦平面は、空間光変調器20の位相変調面20aと共役な関係にある。なお、フーリエ光学系の0次光成分はバックグラウンドノイズとして残留するが、本実施形態の光学系30Aでは、このようなノイズは集光点に比べて無視できる程度に小さい。
 ここで、4f光学系の縮小倍率Mは、次の数式(5)によって求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
空間光変調器20から共役面までの距離Lは
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
であるため、これらの数式(5)及び(6)に基づいて、最適な前段レンズ31及び後段レンズ32の組み合わせを決定することができ、光学系の最適化を図ることができる。
 一方、光軸方向における集光点の位置は、キノフォーム設計値及び縮小倍率Mによって一義的に決定される。すなわち、キノフォームの設計焦点距離をzとすると、集光点は、後段レンズ32の焦平面からΔz(=z×M)の距離に位置することとなる(図7(a)~図7(c)を参照)。この関係は、zが負である場合であっても同様に成り立つ。
 なお、後段レンズ32と位相変調面20aとの間隔が変化しても上記の関係は成り立つが、この間隔が大きく変化する場合には、合成焦点距離の計算を含めてΔzを求めることが好ましい。これは、光学系30Aがケプラー型アフォーカル系を構成する場合であっても同様である。このようなΔzは、例えば次のようにして求められる。
 位相変調面20aに表示されるフレネル型キノフォームの焦点距離をfSLM、前段レンズ31の焦点距離をf、後段レンズ32の焦点距離をf、位相変調面20aと前段レンズ31との距離をf、前段レンズ31と後段レンズ32との距離をf+fとすると、フレネル型キノフォームと前段レンズ31との合成焦点距離f’は、次の数式(7)によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
これと同様に、合成焦点距離f’と後段レンズ32との合成焦点距離fは、次の数式(8)によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
そして、Δzは次の数式(9)によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 なお、本実施形態の光学系30Aにおいて、前段レンズ31及び後段レンズ32は、それぞれが単一のレンズから成ってもよく、また、それぞれが複数のレンズから成ってもよい。また、光学系30Aは、前段レンズ31及び後段レンズ32に加えて、別のレンズを含んでもよい。その場合、別のレンズの焦点距離を上記の合成焦点距離fの計算に含めるとよい。また、光学系30Aは、前段レンズ31及び後段レンズ32に加えて、レンズ以外の光学部品(例えば、ビームスプリッタ、波長板、偏光子、スキャナなど)を、大きな波面収差が生じない程度に含んでもよい。
 以上に説明した、本実施形態による光照射装置1Aによって得られる効果について説明する。
 前述したように、非特許文献1に記載された装置では、図12に示されたように、集光点P1において変調光Laを一旦収束させているため、レンズ108から出力される変調光Laの集光点P2の光軸方向における可変範囲は、レンズ108の焦点深度程度であり、極めて小さい。したがって、光軸方向における変調光Laの照射位置を可変とするためには、テレセントリック光学系104や照射対象物を光軸方向に移動させる必要があり、装置の構造が複雑になってしまう。つまり、空間光変調器102に表示されるフレネルレンズの焦点距離をd、レンズ106の焦点距離をfaとすると、空間光変調器102とレンズ106との距離がd+faとなるように、テレセントリック光学系104をステージなどによって移動させなくてはならない。また、レンズ108の焦点距離をfbとすると、レンズ108から距離fbを隔てた位置に対象物を配置する必要があるので、テレセントリック光学系104と同時に対象物の位置をも移動させなくてはならない。
 このような問題点に対し、本実施形態の光照射装置1Aでは、位相変調面20aに表示されるキノフォームを変更することのみによって、光学系30Aを移動させることなく、光軸方向における変調光L2の照射位置(すなわち集光点の位置、Δz)を変化させることができる。したがって、この光照射装置1Aによれば、光軸方向における変調光L2の照射位置の変化を、簡易な構成によって容易に行うことができ、装置の小型化が可能となる。また、位相変調面20aに表示されるキノフォームとしてフレネル型キノフォームを採用しているので、変調光L2の照射位置の可変範囲を十分に広くすることができる。また、読み出し光L1の光強度分布や波長が変動した場合であっても、光学系30Aを移動させることなく、キノフォームの変更のみによって変調光L2の照射位置を調整することができる。
 また、照射対象物Bに照射される変調光L2の光軸を変更する場合においても、位相変調面20aに表示されるキノフォームを変更することのみによって、光学系30Aを移動させることなく変更することができる。したがって、このような光軸の変更も容易に行うことができる。更には、光学系30Aを交換することなく、開口数(NA)を変更することも容易にできる。また、照射対象物Bに照射される変調光L2の光量の調整も容易である。
 また、この光照射装置1Aによれば、顕微鏡の拡大倍率を変更するために対物レンズ(後段レンズ32)が交換された場合であっても、キノフォームの変更のみによって変調光L2の形状を維持することができ、光学系の変更を不要とすることができる。
 また、この光照射装置1Aによれば、フーリエ型キノフォームでは実現困難な、強度均一性の高い直線などの連続した断面形状を有する照明光を容易に実現することができる。また、この光照射装置1Aによれば、同時に照明される照射対象物Bの領域は平面的な領域に限られず、立体的な領域を同時に照明することもできる。
 また、この光照射装置1Aによれば、位相変調面20aに表示されるキノフォームとしてフレネル型キノフォームを採用しているので、前述したように0次光成分による影響を抑えることができる。したがって、例えばこの光照射装置1Aが蛍光顕微鏡に適用される場合には、退色(Photobleach)を小さく抑えることができる。
 また、この光照射装置1Aでは、変調光L2の光強度分布を実験的に計測し、その計測結果をキノフォームの設計にフィードバックしてもよい。これにより、使用者側の需要に適合し且つ汎用性の高い態様での照明が可能となる。なお、変調光L2の光強度分布を計測する際には、変調光L2の集光面と同じ像面を観察可能な位置に計測器を配置するとよい。
 また、この光照射装置1Aでは、読み出し光源10とは別に参照用光源及び波面センサを更に設けることにより、変調光L2に対して光学的な補償を行ってよい。このとき、波面センサの検出結果から算出された補償用波面は、上述したキノフォーム算出の際の初期値として与えられるとよい。
 なお、この光照射装置1Aは、近年盛んに研究されているSIM(Structured Illumination
Microscopy)への適用も可能である。
 (第1の変形例)
 図8は、上記実施形態の第1変形例として、光照射装置1Bの構成を示す図である。この光照射装置1Bは、上記実施形態の光学系30Aに代えて、光学系30Bを備えている。なお、光学系30Bを除く他の構成については、上記実施形態と同様である。
 本変形例の光学系30Bは、前段レンズ31と、後段レンズ33とを有する。前段レンズ31及び後段レンズ33は、いわゆるガリレイ型アフォーカル系を成しており、後段レンズ33は凹レンズである。このような構成を備える光照射装置1Bであっても、上述した光照射装置1Aと同様の作用効果を奏することができる。但し、本変形例では、位相変調面20aに表示されるキノフォームの位相分布の正負を反転する必要があり、また、後段レンズ33は凹レンズとなるので通常の対物レンズを使用することができない。なお、本変形例において、Δzの算出方法は上記実施形態と同様である。
 (第2の変形例)
 図9は、上記実施形態の第2変形例として、光照射装置1Cの構成を示す図である。この光照射装置1Cは、上記実施形態の光照射装置1Aの構成に加えて、観察光学系40Aを備えている。この観察光学系40Aは、照射対象物Bを支持するステージ50に対して照射対象物Bと同じ側に配置されている。
 本変形例の観察光学系40Aは、ビームスプリッタ41と、画像取得用センサ42とを有する。ビームスプリッタ41は、位相変調面20aと前段レンズ31との間に光学的に結合されている。ビームスプリッタ41は、位相変調面20aから出射された変調光L2を前段レンズ31に向けて透過するとともに、後段レンズ32及び前段レンズ31を介して得られる照射対象物Bに関する光像L4を、画像取得用センサ42に向けて反射する。画像取得用センサ42は、ビームスプリッタ41と光学的に結合された光検出面を有し、光像L4を撮像して画像データを生成する。前段レンズ31から画像取得用センサ42までの光学距離は、前段レンズ31の焦点距離と略等しいか、その焦点距離に近いことが好ましい。なお、ビームスプリッタ41と画像取得用センサ42との間に、リレーレンズといった光学系や、フィルタなどの光学部品が設けられてもよい。
 画像取得用センサ42は、一次元センサ、二次元イメージセンサ、及び分光器のうちの何れであってもよく、或いはこれらを併用してもよい。画像取得用センサ42が一次元センサである場合には、前段レンズ31と画像取得用センサ42との間にピンホールを配置し、共焦点系を構成してもよい。なお、画像取得用センサ42は、光検出面の位置を可変にする位置調整機構を有することが好ましい。また、画像取得用センサ42の光検出面は、光像L4の集光面に位置することが好ましい。
 (第3の変形例)
 図10は、上記実施形態の第3変形例として、光照射装置1Dの構成を示す図である。この光照射装置1Dは、上記実施形態の光照射装置1Aの構成に加えて、観察光学系40Bを備えている。この観察光学系40Bは、照射対象物Bを支持するステージ50に対して照射対象物Bと同じ側に配置されている。
 本変形例の観察光学系40Bは、第2変形例の観察光学系40Aの構成(ビームスプリッタ41及び画像取得用センサ42)に加えて、結像レンズ43を有する。結像レンズ43は、ビームスプリッタ41と画像取得用センサ42の光検出面との間に光学的に結合されている。結像レンズ43から画像取得用センサ42までの光学距離は、結像レンズ43の焦点距離と略等しいか、その焦点距離に近いことが好ましい。なお、ビームスプリッタ41と画像取得用センサ42との間に、リレーレンズといった光学系や、フィルタなどの光学部品が更に設けられてもよい。また、画像取得用センサ42の光検出面は、光像L4の集光面に位置することが好ましい。
 (第4の変形例)
 図11は、上記実施形態の第4変形例として、光照射装置1Eの構成を示す図である。この光照射装置1Eは、上記実施形態の光照射装置1Aの構成に加えて、観察光学系40Cを備えている。この観察光学系40Cは、照射対象物Bを支持するステージ50に対して照射対象物Bとは反対側に配置されており、ステージ50を透過した光像L4を観察する。
 観察光学系40Cは、結像レンズ44と、対物レンズ45と、画像取得用センサ46とを有する。結像レンズ44は、画像取得用センサ46の光検出面と光学的に結合されている。また、対物レンズ45は、結像レンズ44と照射対象物Bとの間に配置され、一方の面が結像レンズ44と光学的に結合され、他方の面が照射対象物Bと光学的に結合されている。観察光学系40Cは、このような構成を有することにより、照射対象物Bに関する光像L4を撮像して画像データを生成する。
 結像レンズ44から画像取得用センサ46までの光学距離は、結像レンズ44の焦点距離と略等しいか、その焦点距離に近いことが好ましい。なお、結像レンズ44と画像取得用センサ46との間に、リレーレンズといった光学系や、フィルタなどの光学部品が設けられてもよい。
 画像取得用センサ46は、一次元センサ、二次元イメージセンサ、及び分光器のうちの何れであってもよく、或いはこれらを併用してもよい。画像取得用センサ46が一次元センサである場合には、結像レンズ44と画像取得用センサ46との間にピンホールを配置し、共焦点系を構成してもよい。なお、画像取得用センサ46は、光検出面の位置を可変にする位置調整機構を有することが好ましい。また、画像取得用センサ46の光検出面は、光像L4の集光面に位置することが好ましい。
 以上、本発明に係る光照射装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に限られず、レーザー加工装置などの光照明装置としても用いることができる。また、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
 上記実施形態による光照射装置では、照射対象物に光を照射するための光照射装置であって、読み出し光を出力する光源と、二次元配列された複数の領域を含む位相変調面を有し、複数の領域毎に読み出し光の位相を変調することにより変調光を出射する空間光変調器と、空間光変調器の位相変調面と光学的に結合された第1のレンズ、及び第1のレンズと照射対象物との間に光学的に結合された第2のレンズを有し、位相変調面と照射対象物とを光学的に結合する両側テレセントリック光学系とを備え、位相変調面と第1のレンズとの光学距離が第1のレンズの焦点距離と実質的に等しく、空間光変調器が、フレネル型キノフォームを位相変調面に表示する構成としている。
 また、光照射装置は、フレネル型キノフォームが、第1のレンズに向けて変調光を縮径させるキノフォームを含む構成としてもよい。
 或いは、光照射装置は、フレネル型キノフォームが、第1のレンズに向けて変調光を拡径させるキノフォームを含む構成としてもよい。
 また、光照射装置は、フレネル型キノフォームが、照射対象物における変調光の形状を、円形状、矩形状、又は直線状とするキノフォームである構成としてもよい。
 本発明は、光軸方向における変調光の照射位置を容易に変化させることが可能な光照射装置として利用可能である。
 1A~1E…光照射装置、10…光源、12…前段光学系、20…空間光変調器、20a…位相変調面、30A,30B…(両側テレセントリック)光学系、31…前段レンズ、32,33…後段レンズ、40…制御部、40A~40C…観察光学系、41…ビームスプリッタ、42,46…画像取得用センサ、43,44…結像レンズ、45…対物レンズ、50…ステージ、B…照射対象物、F1…ターゲット面、L1…読み出し光、L2,L3…変調光、L4…光像。

Claims (4)

  1.  照射対象物に光を照射するための光照射装置であって、
     読み出し光を出力する光源と、
     二次元配列された複数の領域を含む位相変調面を有し、前記複数の領域毎に前記読み出し光の位相を変調することにより変調光を出射する空間光変調器と、
     前記空間光変調器の前記位相変調面と光学的に結合された第1のレンズ、及び前記第1のレンズと前記照射対象物との間に光学的に結合された第2のレンズを有し、前記位相変調面と前記照射対象物とを光学的に結合する両側テレセントリック光学系と
    を備え、
     前記位相変調面と前記第1のレンズとの光学距離が前記第1のレンズの焦点距離と実質的に等しく、
     前記空間光変調器が、フレネル型キノフォームを前記位相変調面に表示することを特徴とする、光照射装置。
  2.  前記フレネル型キノフォームが、前記第1のレンズに向けて前記変調光を縮径させるキノフォームを含むことを特徴とする、請求項1に記載の光照射装置。
  3.  前記フレネル型キノフォームが、前記第1のレンズに向けて前記変調光を拡径させるキノフォームを含むことを特徴とする、請求項1に記載の光照射装置。
  4.  前記フレネル型キノフォームは、前記照射対象物における前記変調光の形状を、円形状、矩形状、又は直線状とするキノフォームであることを特徴とする、請求項1~3のいずれか一項に記載の光照射装置。
PCT/JP2013/078986 2012-11-12 2013-10-25 光照射装置 WO2014073397A1 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FIEP13853886.3T FI2919055T3 (fi) 2012-11-12 2013-10-25 Valosäteilytyslaite
US14/441,981 US9739992B2 (en) 2012-11-12 2013-10-25 Light irradiation device
EP13853886.3A EP2919055B1 (en) 2012-11-12 2013-10-25 Light irradiation device
KR1020157014545A KR102018412B1 (ko) 2012-11-12 2013-10-25 광조사 장치
CN201380058988.0A CN104781718B (zh) 2012-11-12 2013-10-25 光照射装置
US15/639,801 US10295812B2 (en) 2012-11-12 2017-06-30 Light irradiation device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012248443A JP5951451B2 (ja) 2012-11-12 2012-11-12 光照射装置、顕微鏡装置及びレーザ加工装置
JP2012-248443 2012-11-12

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/441,981 A-371-Of-International US9739992B2 (en) 2012-11-12 2013-10-25 Light irradiation device
US15/639,801 Continuation US10295812B2 (en) 2012-11-12 2017-06-30 Light irradiation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014073397A1 true WO2014073397A1 (ja) 2014-05-15

Family

ID=50684507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/078986 WO2014073397A1 (ja) 2012-11-12 2013-10-25 光照射装置

Country Status (7)

Country Link
US (2) US9739992B2 (ja)
EP (1) EP2919055B1 (ja)
JP (1) JP5951451B2 (ja)
KR (1) KR102018412B1 (ja)
CN (1) CN104781718B (ja)
FI (1) FI2919055T3 (ja)
WO (1) WO2014073397A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2529808A (en) * 2014-08-26 2016-03-09 M Solv Ltd Apparatus and methods for performing laser ablation on a substrate
CN110114632A (zh) * 2016-11-30 2019-08-09 布莱克莫尔传感器和分析公司 用于对光学啁啾距离检测进行多普勒检测和多普勒校正的方法和系统

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5951451B2 (ja) 2012-11-12 2016-07-13 浜松ホトニクス株式会社 光照射装置、顕微鏡装置及びレーザ加工装置
JP6259491B2 (ja) * 2016-06-08 2018-01-10 浜松ホトニクス株式会社 光照射装置、顕微鏡装置、レーザ加工装置、及び光照射方法
JP6596527B2 (ja) * 2018-03-09 2019-10-23 浜松ホトニクス株式会社 空間光変調器、光変調装置、及び空間光変調器の駆動方法
US20220101807A1 (en) * 2019-01-18 2022-03-31 Dolby Laboratories Licensing Corporation Attenuating wavefront determination for noise reduction
CN110303244B (zh) * 2019-07-25 2020-11-27 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种快速制备表面周期结构方法
CN110543090B (zh) * 2019-08-16 2022-01-28 北京钛极科技有限公司 一种光学加工系统及光学加工方法
JP7111678B2 (ja) * 2019-09-30 2022-08-02 浜松ホトニクス株式会社 光変調装置、及び空間光変調器の駆動方法
DE102020123785A1 (de) 2020-09-11 2022-03-17 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Verfahren zum Bearbeiten eines Materials
JP7090135B2 (ja) 2020-10-23 2022-06-23 浜松ホトニクス株式会社 レーザ装置
CN113608353A (zh) * 2021-07-14 2021-11-05 上海大学 一种基于阵列光源的全息近眼显示系统及眼瞳箱扩展方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326860A (ja) * 1998-05-18 1999-11-26 Olympus Optical Co Ltd 波面変換素子及びそれを用いたレーザ走査装置
JP2006072279A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Hamamatsu Photonics Kk 光パターン形成方法および装置、ならびに光ピンセット装置
JP2009541785A (ja) * 2006-06-19 2009-11-26 ダンマークス テクニスク ユニバーシテット 光ビームの生成

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1573366B1 (en) 2002-08-24 2016-11-09 Chime Ball Technology Co., Ltd. Continuous direct-write optical lithography
JP2004335639A (ja) * 2003-05-06 2004-11-25 Fuji Photo Film Co Ltd 投影露光装置
GB2448132B (en) 2007-03-30 2012-10-10 Light Blue Optics Ltd Optical Systems
WO2009036761A1 (en) 2007-09-17 2009-03-26 Danmarks Tekniske Universitet An electromagnetic beam converter
JP5180021B2 (ja) * 2008-10-01 2013-04-10 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP5775265B2 (ja) * 2009-08-03 2015-09-09 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法及び半導体装置の製造方法
JP5951451B2 (ja) 2012-11-12 2016-07-13 浜松ホトニクス株式会社 光照射装置、顕微鏡装置及びレーザ加工装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11326860A (ja) * 1998-05-18 1999-11-26 Olympus Optical Co Ltd 波面変換素子及びそれを用いたレーザ走査装置
JP2006072279A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Hamamatsu Photonics Kk 光パターン形成方法および装置、ならびに光ピンセット装置
JP2009541785A (ja) * 2006-06-19 2009-11-26 ダンマークス テクニスク ユニバーシテット 光ビームの生成

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SATOSHI HASEGAWA ET AL.: "Holographic femtosecond laser processing with multiplexed phase Fresnel lenses", OPTICS LETTERS, vol. 31, no. 11, 1 June 2006 (2006-06-01), pages 1705 - 1707, XP001242583 *
SATOSHI HASEGAWA; YOSHIO HAYASAKI; NOBUO NISHIDA: "Holographic femtosecond laser processing with multiplexed phase Fresnel lenses", OPTICS LETTERS, vol. 31, no. 11, 1 June 2006 (2006-06-01)
See also references of EP2919055A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2529808A (en) * 2014-08-26 2016-03-09 M Solv Ltd Apparatus and methods for performing laser ablation on a substrate
GB2529808B (en) * 2014-08-26 2018-07-25 M Solv Ltd Apparatus and methods for performing laser ablation on a substrate
CN110114632A (zh) * 2016-11-30 2019-08-09 布莱克莫尔传感器和分析公司 用于对光学啁啾距离检测进行多普勒检测和多普勒校正的方法和系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP5951451B2 (ja) 2016-07-13
US10295812B2 (en) 2019-05-21
US20170307865A1 (en) 2017-10-26
FI2919055T3 (fi) 2024-01-18
CN104781718B (zh) 2017-12-22
EP2919055A4 (en) 2016-07-20
EP2919055B1 (en) 2023-11-01
JP2014095863A (ja) 2014-05-22
KR102018412B1 (ko) 2019-09-04
US20150316758A1 (en) 2015-11-05
CN104781718A (zh) 2015-07-15
EP2919055A1 (en) 2015-09-16
KR20150085823A (ko) 2015-07-24
US9739992B2 (en) 2017-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5951451B2 (ja) 光照射装置、顕微鏡装置及びレーザ加工装置
JP6010450B2 (ja) 光観察装置及び光観察方法
JP6622154B2 (ja) 波面制御器を用いた3次元屈折率映像撮影および蛍光構造化照明顕微鏡システムと、これを利用した方法
JP4786291B2 (ja) 光ピンセット装置
JP6302403B2 (ja) ビーム整形装置
Kelner et al. Optical sectioning using a digital Fresnel incoherent-holography-based confocal imaging system
US9360611B2 (en) System, method and apparatus for contrast enhanced multiplexing of images
WO2014073611A1 (ja) 位相変調方法および位相変調装置
CN104111590B (zh) 基于复合涡旋双瓣聚焦光斑的激光直写装置
JP2004239660A (ja) 顕微鏡
US20170205610A1 (en) Image-forming optical system, illuminating device, and observation apparatus
Zhu et al. Direct laser writing breaking diffraction barrier based on two-focus parallel peripheral-photoinhibition lithography
US11947098B2 (en) Multi-focal light-sheet structured illumination fluorescence microscopy system
Hofmann et al. Extended holographic wave front printer setup employing two spatial light modulators
JP6259491B2 (ja) 光照射装置、顕微鏡装置、レーザ加工装置、及び光照射方法
US20170205609A1 (en) Image-forming optical system, illumination apparatus, and microscope apparatus
US10545458B2 (en) Optical sectioning using a phase pinhole
JP6539391B2 (ja) 顕微鏡装置及び画像取得方法
Zhang et al. Self-addressed diffractive lens schemes for the characterization of LCoS displays
JP2013195802A (ja) ホログラフィックステレオグラム記録装置及び方法
Zheng et al. Digital micromirror device-based high-speed and high-resolution quantitative phase imaging
Gang et al. Super-Resolution Fluorescence Microscopy System by Structured Illumination Based on Laser Interference [J]
JP2019086562A (ja) 観察装置
Khonina et al. Exploring Diffractive Optical Elements and Their Potential in Free Space Optics and imaging‐A Comprehensive Review

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13853886

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14441981

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157014545

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013853886

Country of ref document: EP