WO2014196449A1 - 補償光学システムの対応関係特定方法、補償光学システム、および補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体 - Google Patents

補償光学システムの対応関係特定方法、補償光学システム、および補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体 Download PDF

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洪欣 黄
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    • G02F2203/18—Function characteristic adaptive optics, e.g. wavefront correction

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a correspondence specifying method of an adaptive optical system, an adaptive optical system, and a recording medium that stores a program for the adaptive optical system.
  • Patent Document 1 describes a technology related to a wavefront sensor that measures the wavefront of a light wave.
  • a feature for example, light intensity
  • image data is obtained from a light receiving element such as a CCD that has received the light.
  • the measurement spot position is calculated from the image data
  • the feature of the condensed spot is detected
  • the reference spot position corresponding to the condensed spot having the feature is associated with the measurement spot position
  • the wavefront is calculated from the reference spot position and the measurement spot position.
  • the adaptive optics technology is a technology that dynamically removes aberrations by measuring optical aberration (wavefront distortion) using a wavefront sensor and controlling the wavefront modulation element (spatial light modulator) based on the result. is there.
  • This adaptive optics technique it is possible to improve the imaging characteristics, the degree of light collection, the SN ratio of the image, and the measurement accuracy.
  • adaptive optics technology has been mainly used in astronomical telescopes and large laser devices.
  • adaptive optics technology is being applied to fundus cameras, scanning laser ophthalmoscopes, optical coherence tomographs, laser microscopes, and the like. Imaging using such an adaptive optics technique enables observation with an unprecedented high resolution.
  • the adaptive optics system for realizing the adaptive optics technique as described above is mainly composed of a spatial light modulator, a wavefront sensor, and a control device for controlling them.
  • the wavefront sensor includes, for example, a plurality of lenses arranged in a two-dimensional manner, and a method of measuring a wavefront based on a positional deviation from a reference position of a focused spot formed by each lens (so-called shack A Hartmann wavefront sensor) can be used.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining the correspondence between the plurality of lenses 101 and the plurality of focused spots P when an optical image having a certain wavefront W is incident on the wavefront sensor.
  • FIG. 22A when the aberration of the wavefront W is small, the positional deviation amount of each focused spot P is small, so that the inside of the plurality of regions 104 on the detection surface 103 that faces the plurality of lenses 101.
  • the condensing spot P formed by the corresponding lens 101 is located.
  • the distance between the position of the condensing spot to be formed when the aberration of the wavefront W is zero, that is, the reference position, and the position of the condensing spot P formed in the same region 104 as the reference position is calculated.
  • the wavefront W has a large aberration
  • the following problem occurs. That is, in such a case, the amount of positional deviation of the focused spot P becomes large, so that the focused spot P is located outside the region 104 facing the lens 101 forming the focused spot P. There is a case. Therefore, there is a situation in which the focused spot P does not exist in a certain area 104 and a plurality of focused spots P exist in another area 104.
  • the condensing spot P formed by each lens 101 is an area adjacent to the area 104 facing each lens 101. 104 may be located.
  • the correspondence between the focused spot P and the lens 101 is unclear, and control is performed based on the position of the focused spot P. It becomes difficult to specify the region on the modulation surface of the spatial light modulator to be performed. Therefore, the accuracy of wavefront distortion compensation is reduced, or the amount of wavefront distortion that can be compensated is limited.
  • the aberration due to the eyeball may vary greatly depending on the person to be measured, and depending on the position of the eyeball and the position of the optical system for correcting myopia or hyperopia May increase the aberration. In those cases, the above problem becomes apparent.
  • Patent Document 1 As a method for adding characteristics to each of light passing through a plurality of lenses of a wavefront sensor, a method in which an optical plate having a different thickness for each region corresponding to each lens is disposed in front of the lens, and each lens 2 shows a system in which an optical plate having a different transmittance for each region corresponding to the above is disposed in front of the lens, and a system in which a liquid crystal shutter is disposed in front of the lens.
  • an optical plate or the like is newly disposed on the optical path of the light to be measured, and the number of parts increases.
  • the wavefront detection accuracy may be reduced. Even if a mechanism capable of inserting and removing an optical plate or the like is provided as needed, it is difficult to adjust the relative position with respect to the lens, and the apparatus becomes large.
  • One aspect of the present invention has been made in view of such a problem, and while suppressing an increase in loss of light to be measured, with a simple configuration, a condensing spot of a wavefront sensor and a position thereof are provided.
  • Corresponding relationship identification method for compensation optical system capable of accurately identifying a correspondence relationship with a region on a modulation surface of a spatial light modulator to be controlled based on the above and accurately compensating for a larger wavefront distortion, compensation
  • An object of the present invention is to provide an optical system and a recording medium for storing a program for an adaptive optical system.
  • a method for specifying a correspondence relationship in an adaptive optics system is a method of entering light incident on a modulation surface including N (N is a natural number) regions arranged two-dimensionally.
  • a spatial light modulator that spatially modulates the phase of an image, a lens array in which N lenses each corresponding to N regions are two-dimensionally arranged, and M (M Is a natural number and has a light detecting element for detecting a light intensity distribution including a condensing spot of M ⁇ N), receives a modulated light image from a spatial light modulator, and transmits the light based on the light intensity distribution.
  • Compensation optical system that compensates for wavefront distortion by controlling the phase pattern displayed on the spatial light modulator based on the wavefront shape, and a wavefront sensor that measures the wavefront shape of the image.
  • the wavefront sensor is displayed in a state where the phase pattern for wavefront distortion compensation is displayed in the specific target region of the spatial light modulator as the first detection step.
  • the light intensity distribution is detected by the light detecting element.
  • a condensing spot corresponding to the specific target region is formed at some position on the light detection element.
  • the light intensity distribution is detected by the light detection element of the wavefront sensor in a state where a spatially nonlinear phase pattern is displayed in the specific target region.
  • this second detection step light is diffused by the non-linear phase pattern displayed in the specific target region, and a condensed spot corresponding to the specific target region is not formed, or the light intensity is weak.
  • the first specifying step when the light intensity distributions obtained in the first detecting step and the second detecting step are compared with each other, the light intensity distribution obtained in the first detecting step corresponds to the specific target region.
  • the light intensity distribution obtained in the second detection step does not include a condensed spot corresponding to the specific target region, or the clarity of the condensed spot is the first detection step. It is inferior to each stage in comparison. Therefore, the focused spot corresponding to the specific target region can be accurately specified based on the change in the light intensity distribution between the first detection step and the second detection step.
  • the focused spot of the wavefront sensor and the region on the modulation plane of the spatial light modulator to be controlled based on the aberration calculated from the position of the focused spot Can be identified accurately. Therefore, it is possible to accurately compensate for a larger wavefront distortion.
  • the adaptive relationship identification method of the adaptive optics system displays a phase pattern for wavefront distortion compensation in a specific target area, and displays a spatially nonlinear phase pattern in a specific target area different from the specific target area. Then, based on the third detection step of detecting the light intensity distribution by the light detection element and the change of the light intensity distribution between the second detection step and the third detection step, the light collection corresponding to another specific target region. You may further comprise the 2nd specific step which specifies a spot. According to such a method, it is possible to efficiently identify the correspondence between each region and the focused spot while sequentially displaying a spatially nonlinear phase pattern in a plurality of regions of the spatial light modulator.
  • the phase pattern for wavefront distortion compensation may be displayed in all N regions in the first detection step. Even with such a method, it is possible to specify the correspondence between the specific target region of the spatial light modulator and the focused spot.
  • the correspondence specifying method of the adaptive optics system may compensate for the wavefront distortion based on the wavefront shape obtained from the light intensity distribution detected in the second detection step. That is, in this method, wavefront distortion is compensated based on the wavefront shape measured in a state where a spatially nonlinear phase pattern is displayed in the specific target region.
  • the phase pattern for wavefront distortion compensation is not displayed in the specific target area, but the specific target area is limited to a small part of the N areas of the spatial light modulator, thereby affecting the influence of the specific target area.
  • the wavefront distortion can be sufficiently compensated.
  • the measured wavefront shape excluding the portion corresponding to the specific target region may be used.
  • the correspondence relationship specifying method of the adaptive optics system is such that the spatially nonlinear phase pattern (that is, the phase pattern having a spatially nonlinear phase profile) displayed in the specific target region in the second detection step is A random distribution in which the size distribution is irregular may be included.
  • the adaptive relationship identification method of the adaptive optics system may include a defocus distribution in which the spatially nonlinear phase pattern displayed in the specific target region in the second detection step expands the focused spot. By including any of these distributions in the phase pattern, a spatially nonlinear phase pattern can be realized.
  • a plurality of areas that are not adjacent to each other among the N areas of the spatial light modulator may be set as the specific target area.
  • the adaptive optics system is a spatial light modulation that spatially modulates the phase of an optical image incident on a modulation surface including N (N is a natural number) regions arranged two-dimensionally. And a lens array in which N lenses respectively corresponding to N regions are two-dimensionally arranged, and M (M is a natural number, M ⁇ N) condensing formed by the lens array
  • N is a natural number
  • M is a natural number, M ⁇ N
  • a wavefront sensor having a light detecting element for detecting a light intensity distribution including a spot, receiving a modulated light image from a spatial light modulator, and measuring a wavefront shape of the light image based on the light intensity distribution;
  • a control unit that compensates the wavefront distortion by controlling the phase pattern displayed on the optical modulator based on the wavefront shape, and the control unit performs N compensation of the spatial light modulator while performing the compensation of the wavefront distortion.
  • Phase for wavefront distortion compensation in a specific target area The first light intensity distribution is acquired from the light detection element with the turn displayed, and the second light intensity distribution is acquired from the light detection element with the spatially nonlinear phase pattern displayed in the specific target region. Then, based on the change between the first light intensity distribution and the second light intensity distribution, the condensing spot corresponding to the specific target region among the M condensing spots is specified.
  • the control unit displays a phase pattern for wavefront distortion compensation in the specific target region of the spatial light modulator, and displays a spatially nonlinear phase pattern in the specific target region.
  • a light intensity distribution is acquired. Therefore, similar to the correspondence identification method described above, it is possible to accurately identify the focused spot corresponding to the specific target area based on the change between these light intensity distributions, and improve the accuracy of wavefront distortion compensation. It becomes possible to make it.
  • new components such as an optical plate, an increase in the number of components can be suppressed, and an increase in loss of light to be measured can be suppressed, and wavefront detection accuracy can be maintained.
  • the adaptive optics system program includes a spatial light modulator that spatially modulates the phase of an optical image incident on a modulation surface including N (N is a natural number) regions arranged two-dimensionally, and N A light intensity including a lens array in which N lenses each corresponding to a region of 2 are two-dimensionally arranged, and M (M is a natural number, M ⁇ N) condensing spots formed by the lens array
  • N N is a natural number
  • M M is a natural number, M ⁇ N
  • a wavefront sensor that has a light-detecting element that detects the distribution and receives the modulated light image from the spatial light modulator, and the wavefront shape of the light image obtained from the light intensity distribution by the phase pattern displayed on the spatial light modulator
  • a control unit that compensates for wavefront distortion by performing control based on the following: a spatial light modulator region and a focused spot formed on the wavefront sensor during compensation of wavefront distortion.
  • a program for identifying a light intensity distribution by a light detection element in a state where a phase pattern for wavefront distortion compensation is displayed in a specific target region among N regions of a spatial light modulator A first detection step; a second detection step of detecting a light intensity distribution by a light detection element in a state where a spatially nonlinear phase pattern is displayed on the specific target region before or after the first detection step; A first specifying step of specifying a condensing spot corresponding to a specific target region among the M condensing spots based on a change in light intensity distribution between the first detection step and the second detection step; To run.
  • a recording medium storing a program for an adaptive optics system that spatially converts a phase of an optical image incident on a modulation surface including N (N is a natural number) regions arranged two-dimensionally.
  • a spatial light modulator that modulates optically, a lens array in which N lenses each corresponding to N regions are arranged two-dimensionally, and M (M is a natural number) formed by the lens array M ⁇ N) having a light detecting element that detects a light intensity distribution including a condensing spot, receives a modulated light image from a spatial light modulator, and changes the wavefront shape of the light image based on the light intensity distribution.
  • a compensation optical system comprising a wavefront sensor to be measured and a control unit that compensates the wavefront distortion by controlling the phase pattern displayed on the spatial light modulator based on the wavefront shape, while compensating for the wavefront distortion
  • the area of spatial light modulators A recording medium for storing a compensation optical system program for causing a control unit to specify a correspondence relationship with a focused spot formed on a wavefront sensor, the compensation optical system program including N pieces of spatial light modulators
  • the control unit is caused to execute the first specifying step of specifying the condensing spot corresponding to the specifying target region among the M condensing spots.
  • the adaptive optics system program and the recording medium for storing the same include a first detection step or a first identification step similar to the correspondence relationship identification method described above. Therefore, the focused spot corresponding to the specific target region can be accurately specified, and the accuracy of wavefront distortion compensation can be improved. In addition, since it is not necessary to add new components such as an optical plate, an increase in the number of components can be suppressed, and an increase in loss of light to be measured can be suppressed, and wavefront detection accuracy can be maintained.
  • the adaptive optics system and the recording medium storing the adaptive optics system program according to one aspect of the present invention, the increase in the number of components and the increase in the loss of light to be measured are suppressed. While accurately identifying the correspondence between the focused spot of the wavefront sensor and the area on the modulation surface of the spatial light modulator to be controlled based on its position, it can accurately compensate for larger wavefront distortion Is possible.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an adaptive optics system according to an embodiment.
  • FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the wavefront sensor of one Embodiment roughly, Comprising: The cross section along the optical axis of the optical image is shown. It is the figure which looked at the lens array with which a wavefront sensor is provided from the optical axis direction of an optical image.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an LCOS type spatial light modulator as an example of the spatial light modulator of one embodiment, showing a cross section along the optical axis of an optical image. It is a figure which simplifies and shows the relationship between a spatial light modulator and a wavefront sensor.
  • phase distribution refers to two-dimensionally distributed phase values
  • phase pattern refers to a phase distribution (two-dimensional phase value) coded based on a certain standard
  • phase profile refers to a distribution of phase values along a certain direction (line) in the phase distribution.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an adaptive optics system 10 according to the present embodiment.
  • the adaptive optics system 10 is incorporated into, for example, an ophthalmic examination apparatus, a laser processing apparatus, a microscope apparatus, or an adaptive optics apparatus.
  • the adaptive optics system 10 includes a spatial light modulator (SLM) 11, a wavefront sensor 12, a control unit 13, a beam splitter 14, relay lenses 15 and 16, and a control circuit unit 17.
  • SLM spatial light modulator
  • the spatial light modulator 11 receives the optical image L1 on the modulation surface 11a that displays the phase pattern, modulates the wavefront shape of the optical image L1, and outputs the result.
  • the light image L1 incident on the spatial light modulator 11 is, for example, light emitted from a laser light source or a super luminescent diode (SLD), or reflected light, scattered light, fluorescence, etc. generated from an observation object irradiated with the light. is there.
  • the wavefront sensor 12 includes information related to the wavefront shape of the optical image L1 that has arrived from the spatial light modulator 11 (typically, it appears due to aberrations of the optical system and represents wavefront distortion, that is, wavefront deviation from the reference wavefront).
  • the data S1 is provided to the control unit 13.
  • the control unit 13 Based on the data S ⁇ b> 1 obtained from the wavefront sensor 12, the control unit 13 generates a control signal S ⁇ b> 2 for causing the spatial light modulator 11 to display an appropriate phase pattern.
  • the control unit 13 includes an input unit that inputs data S1 from the wavefront sensor 12, an aberration calculation unit that calculates aberration from the data S1, a phase pattern calculation unit that calculates a phase pattern to be displayed on the spatial light modulator 11, and A signal generation unit that generates the control signal S2 according to the calculated phase pattern is included.
  • the control circuit unit 17 receives the control signal S2 from the control unit 13 and applies a voltage V1 based on the control signal S2 to the plurality of electrodes of the spatial light modulator 11.
  • the beam splitter 14 is disposed between the wavefront sensor 12 and the spatial light modulator 11 and branches the optical image L1.
  • the beam splitter 14 may be any of a polarization direction independent type, a polarization direction dependent type, or a wavelength dependent type (dichroic mirror) beam splitter.
  • One light image L1 branched by the beam splitter 14 is sent to a light detection element 18 such as a CCD, a photomultiplier tube, or an avalanche photodiode.
  • the light detection element 18 is incorporated in, for example, a scanning laser ophthalmoscope (SLO), an optical tomography apparatus (Optical Coherence Tomography; OCT), a fundus camera, a microscope, a telescope, or the like.
  • SLO scanning laser ophthalmoscope
  • OCT optical Coherence Tomography
  • the other optical image L1 branched by the beam splitter 14 enters the wavefront sensor 12.
  • Relay lenses 15 and 16 are arranged side by side in the optical axis direction between the wavefront sensor 12 and the spatial light modulator 11. By these relay lenses 15 and 16, the wavefront sensor 12 and the spatial light modulator 11 are maintained in an optical conjugate relationship with each other.
  • An optical imaging lens and / or a deflection mirror may be further disposed between the wavefront sensor 12 and the spatial light modulator 11.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the wavefront sensor 12 of the present embodiment, showing a cross section along the optical axis of the optical image L1.
  • FIG. 3 is a diagram of the lens array 120 included in the wavefront sensor 12 as viewed from the optical axis direction of the optical image L1.
  • the wavefront sensor 12 includes an interference type and a non-interference type.
  • a non-interference type Shack-Hartmann type wavefront sensor having a lens array 120 and an image sensor (photodetection element) 122 is used as the wavefront sensor 12.
  • the earthquake resistance is superior to the case where the interference type wavefront sensor 12 is used, and the configuration of the wavefront sensor and the calculation processing of measurement data are simplified. There are advantages you can do.
  • the lens array 120 has N lenses 124 (N is a natural number).
  • the N lenses 124 are arranged in a two-dimensional lattice pattern of Na rows and Nb columns (Na and Nb are integers of 2 or more).
  • the image sensor 122 shown in FIG. 2 has a light receiving surface 122a at a position overlapping the rear focal plane of the N lenses 124 constituting the lens array 120, and M formed by the N lenses 124.
  • the light intensity distribution including the condensing spots P (M is a natural number and M ⁇ N) is detected.
  • M is a natural number and M ⁇ N
  • the focused spot P is formed by the lens 124 irradiated with the input light. Therefore, out of the N lenses 124 constituting the lens array 120, the number N ′ of the lenses 124 existing in the irradiation range of the input light is equal to the number M of the focused spots P.
  • the control unit 13 described later measures the wavefront shape (phase gradient distribution) of the optical image L1 based on the light intensity distribution. That is, the magnitude of the deviation between the position of the focused spot P by the lens 124 and the reference position is proportional to the local wavefront slope of the optical image L1 incident on the lens 124. Therefore, the magnitude of the positional deviation of the condensed spot P from the reference position can be calculated for each lens 124, and the wavefront shape of the optical image L1 can be measured based on the positional deviation of the condensed spot P.
  • each pixel constituting the light receiving surface 122a of the image sensor 122 is also arranged in a two-dimensional lattice, and the horizontal direction and the vertical direction thereof are respectively coincident with the horizontal direction and the vertical direction of the lens array 120.
  • the pixel pitch of the image sensor 122 is sufficiently smaller than the pitch of the lens array 120 so that the magnitude of the deviation of the focused image position from the reference position can be detected with high accuracy.
  • the reference position used for calculating the magnitude of the shift of the focused image position can be a position where the optical axes of the plurality of lenses 124 and the light receiving surface 122a of the image sensor 122 intersect. This position can be easily obtained by calculating the center of gravity using a condensed image obtained by allowing a parallel plane wave to vertically enter each lens 124.
  • the spatial light modulator 11 is an element that receives a light image L1 from a light source or an observation object, modulates the wavefront of the light image L1, and outputs the modulated light wave.
  • the spatial light modulator 11 has a plurality of pixels (control points) arranged in a two-dimensional lattice, and modulates each pixel according to a control signal S2 provided from the control unit 13. The amount (for example, phase modulation amount) is changed.
  • Examples of the spatial light modulator 11 include an LCOS (Liquid Crystal On On Silicon) type spatial light modulator, an electrical address type spatial light modulator formed by combining a liquid crystal display element and an optical address type liquid crystal spatial light modulator, There are such things as micro electro mechanical elements (MEMS).
  • MEMS micro electro mechanical elements
  • the reflective spatial light modulator 11 is shown in FIG. 1, the spatial light modulator 11 may be a transmissive type.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an LCOS type spatial light modulator as an example of the spatial light modulator 11 of the present embodiment, and shows a cross section along the optical axis of the optical image L1.
  • the spatial light modulator 11 includes a transparent substrate 111, a silicon substrate 112, a plurality of pixel electrodes 113, a liquid crystal part (modulation part) 114, a transparent electrode 115, alignment films 116a and 116b, a dielectric mirror 117, and a spacer 118. ing.
  • the transparent substrate 111 is made of a material that transmits the optical image L1 and is disposed along the main surface of the silicon substrate 112.
  • the plurality of pixel electrodes 113 are arranged in a two-dimensional lattice pattern on the main surface of the silicon substrate 112 and constitute each pixel of the spatial light modulator 11.
  • the transparent electrode 115 is disposed on the surface of the transparent substrate 111 facing the plurality of pixel electrodes 113.
  • the liquid crystal unit 114 is disposed between the plurality of pixel electrodes 113 and the transparent electrode 115.
  • the alignment film 116 a is disposed between the liquid crystal part 114 and the transparent electrode 115, and the alignment film 116 b is disposed between the liquid crystal part 114 and the plurality of pixel electrodes 113.
  • the dielectric mirror 117 is disposed between the alignment film 116 b and the plurality of pixel electrodes 113.
  • the dielectric mirror 117 reflects the light image L1 incident from the transparent substrate 111 and transmitted through the liquid crystal unit 114 and emits the light from the transparent substrate 111 again.
  • the spatial light modulator 11 further includes a pixel electrode circuit (active matrix drive circuit) 119 that controls a voltage applied between the plurality of pixel electrodes 113 and the transparent electrode 115.
  • a pixel electrode circuit active matrix drive circuit
  • the liquid crystal unit 114 on the pixel electrode 113 is changed according to the magnitude of the electric field generated between the pixel electrode 113 and the transparent electrode 115.
  • the refractive index of. Therefore, the optical path length of the optical image L1 that passes through the portion of the liquid crystal unit 114 changes, and as a result, the phase of the optical image L1 changes.
  • the spatial distribution of the phase modulation amount can be electrically written, and various wavefront shapes can be realized as necessary. it can.
  • a light image L1 from a light source (not shown) or an observation object enters the spatial light modulator 11 as substantially parallel light.
  • the optical image L1 modulated by the spatial light modulator 11 enters the beam splitter 14 via the relay lenses 15 and 16, and is branched into two optical images.
  • One optical image L1 after branching enters the wavefront sensor 12.
  • the wavefront sensor 12 generates data S1 including the wavefront shape (for example, phase distribution) of the optical image L1, and the data S1 is provided to the control unit 13.
  • the control unit 13 calculates the wavefront shape (phase distribution) of the optical image L1 as necessary based on the data S1 from the wavefront sensor 12, and calculates a phase pattern for appropriately compensating for the wavefront distortion of the optical image L1.
  • the control signal S2 including the signal is output to the spatial light modulator 11. Thereafter, the undistorted optical image L1 compensated by the spatial light modulator 11 is branched by the beam splitter 14, enters the photodetector 18 through an optical system (not shown), and is imaged.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the spatial light modulator 11 and the wavefront sensor 12 in a simplified manner.
  • the wavefront sensor 12 in order for the wavefront sensor 12 to accurately detect the wavefront shape of the optical image L1, M focused spots P formed by each of the N lenses 124, It is necessary to accurately specify the correspondence relationship with the N regions 11b on the modulation surface 11a of the spatial light modulator 11 to be controlled based on the positional deviation information of the M focused spots P.
  • FIG. 6 is a front view of the modulation surface 11 a of the spatial light modulator 11.
  • N regions 11b assumed on the modulation surface 11a are arranged in a two-dimensional shape (for example, Na rows and Nb columns) similarly to the N lenses 124, and each of the N lenses. 124 with a one-to-one correspondence.
  • Each region 11b includes a plurality of pixels.
  • this specifying method is executed, for example, in the control unit 13 during execution of the wavefront distortion compensation operation.
  • this specifying method is stored as a program in the storage area 13a of the control unit 13 shown in FIG. 1, and the control unit 13 reads and executes this program.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining the principle of the specifying method in the present embodiment.
  • the wavefronts W1 and W1 of the optical image incident on the modulation surface 11a the relay lenses 15 and 16
  • the wavefront W2 of the optical image emitted from the modulation surface 11a and the wavefront W3 of the optical image incident on the wavefront sensor 12 are shown.
  • FIG. 7 shows an optical image L1 that is emitted from a certain region 11b on the modulation surface 11a and reaches the lens 124 of the wavefront sensor 12 corresponding to the region 11b.
  • the wavefront distortion compensation operation is being executed, and the wavefront distortion compensation phase pattern is displayed in all the regions 11b on the modulation surface 11a.
  • a wavefront W2 obtained by adding a wavefront corresponding to the phase pattern to the incident wavefront W1 is emitted from the spatial light modulator 11, and the wavefront sensor 12 has a wavefront that has passed through a conjugate optical system including relay lenses 15 and 16. W3 is incident.
  • a spatially nonlinear phase pattern (for example, a distribution of phase magnitudes) is used instead of the phase pattern for wavefront distortion compensation. Random distribution with irregularity, defocus distribution that expands the focused spot, etc.).
  • the wavefront corresponding to the specific target region in the outgoing wavefront W2 is disturbed (portion A1 in FIG. 7).
  • This disturbance of the wavefront also occurs in the portion of the incident wavefront W3 incident on the wavefront sensor 12 that is incident on the lens 124 that has a one-to-one correspondence with the specific target region (portion A2 in FIG. 7).
  • the condensing spot P formed by the lens 124 is diffused, and the condensing spot P is not formed, or the light intensity is weak.
  • FIG. 8 is a diagram conceptually showing the phase pattern displayed on the modulation surface 11a.
  • a region B1 is a region where a phase pattern for wavefront distortion compensation is displayed
  • a region B2 is a region where a spatially nonlinear phase pattern is displayed (that is, a specific target region).
  • a spatially nonlinear phase pattern is displayed in one specific target area B2 among the N areas 11b.
  • FIG. 9 is a diagram conceptually showing light intensity distribution data (Shack-Hartmanngram) detected by the image sensor 122 of the wavefront sensor 12.
  • FIG. 9A shows the light intensity distribution data D1 when the phase pattern for wavefront distortion compensation is displayed in the N regions 11b of the modulation surface 11a
  • FIG. The light intensity distribution data D2 in the case where a spatially nonlinear phase pattern is displayed in one specific target region in the region 11b and the wavefront distortion compensation phase pattern is displayed in the other region is shown.
  • the M condensed spots P corresponding to the areas 11b are distributed in the light intensity distribution. Included in the data.
  • FIG. 9B when a spatially nonlinear phase pattern is displayed in one specific target region, the light collection corresponding to the other (N ⁇ 1) regions. Although the spot P is formed, the focused spot corresponding to the specific target region is not formed, or even if it is formed, the maximum intensity is reduced (part C in the figure). Therefore, based on the change from the light intensity distribution data D1 shown in FIG. 9A to the light intensity distribution data D2 shown in FIG. The corresponding condensing spot P can be specified.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the adaptive optics system 10 and the wavefront compensation method of the present embodiment.
  • the program stored in the storage area 13a of the control unit 13 is a program for an adaptive optics system that causes the control unit 13 to execute the following method.
  • the control unit 13 may be configured mainly by a computer including a CPU, a RAM and a ROM that are main storage devices, a communication module for performing communication, and hardware resources such as an auxiliary storage device such as a hard disk.
  • the adaptive optics system program is stored in a recording medium that is inserted into the computer and accessed, or a recording medium provided in the computer.
  • a recording medium include a magnetic disk, an optical disk, a CD-ROM, a USB memory, and a memory (storage area 13a) built in the computer.
  • step S11 an initial process of the control unit 13 is performed.
  • this initial processing step S11 for example, a memory area necessary for calculation processing is secured, initial parameter settings, and the like are performed.
  • wavefront measurement (aberration measurement) is performed (step S12).
  • the control unit 13 obtains the wavefront shape based on the light intensity distribution data acquired by the wavefront sensor 12.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the wavefront measurement process executed in the control unit 13.
  • the control unit 13 first acquires light intensity distribution data created by the image sensor 122 of the wavefront sensor 12 (step S21, first detection step in the present embodiment).
  • this light intensity distribution data includes M condensing spots P formed by N lenses 124.
  • the control unit 13 calculates the center of gravity (primary moment of the light intensity) of each of the M focused spots P included in the light intensity distribution data, so that the position coordinates of each of the M focused spots P are calculated. Is specified (step S22).
  • the center of gravity it is also possible to perform the removal of data values smaller than a predetermined threshold, noise reduction processing, and the like.
  • the evaluation values of the M condensing spots P are calculated (step S23). Evaluation values include, for example, the maximum light intensity and spot diameter (expansion) of each focused spot P, the high-order moment of light intensity, the minimum light intensity within the spot diameter, the sum of the light intensity within the spot diameter, and the like.
  • the control unit 13 calculates a wavefront distortion compensation phase pattern (control pattern) to be displayed on the modulation surface 11a of the spatial light modulator 11 (step S13).
  • a phase pattern that approximates the wavefront distortion (aberration) calculated in the previous wavefront measurement step S12 to zero is calculated based on an algorithm of negative feedback control.
  • a control signal S 2 corresponding to the calculated phase pattern is output from the control unit 13 to the control circuit unit 17.
  • the control circuit unit 17 supplies a control voltage V1 corresponding to the control signal S2 to the spatial light modulator 11.
  • step S14 determines whether or not the correspondence relationship between each region 11b of the modulation surface 11a and the focused spot P is specified.
  • step S14 determines whether or not the correspondence relationship between each region 11b of the modulation surface 11a and the focused spot P is specified.
  • step S15 correspondence specifying step.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of a method for specifying the correspondence between the focused spot P and the region 11b on the modulation surface 11a in the correspondence specification step S15.
  • the control unit 13 spatially replaces the phase pattern for wavefront distortion compensation in a specific target region on the modulation surface 11a.
  • a nonlinear phase pattern is displayed (step S31).
  • the control unit 13 acquires light intensity distribution data created by the image sensor 122 of the wavefront sensor 12 in a state where a spatially nonlinear phase pattern is displayed in the specific target region (step S32, this embodiment). Second detection step in the embodiment).
  • the light intensity distribution data is formed by (N ⁇ 1) lenses 124 (M -1) Condensing spots P are included.
  • the control unit 13 obtains the light intensity distribution data (for example, FIG. 9A) acquired in the first detection step S21 and the light intensity distribution data (for example, FIG. 9B) acquired in the second detection step S32. )) Is compared (step S33). This comparison is performed by, for example, the light intensity distribution data (for example, FIG. 9 (a)) acquired in the first detection step S21 and the light intensity distribution data (for example, FIG. 9 (b)) acquired in the second detection step S32.
  • the center of gravity calculation as in step S23 may be performed on each light intensity distribution data, and the feature amount such as the center of gravity of the condensed spot, the spot diameter, and the total light intensity within the spot diameter may be used.
  • the first detection step S21 the light intensity distribution data is acquired in a state where the phase pattern for wavefront distortion compensation is displayed in all of the N areas 11b including the specific target area. Includes a condensing spot P corresponding to the specific target region.
  • Step S34 a first specifying step in the present embodiment.
  • the control unit 13 determines whether or not it is necessary to specify the correspondence relationship with the focused spot for another region on the modulation surface 11a (step S35).
  • step S35 the control unit 13 repeats the above-described steps S31 to S34 for another region.
  • step S35 No
  • the control unit 13 determines that it is not necessary to specify the correspondence between the focused spot P and the region 11b in step S14 after specifying the corresponding relationship between the focused spot P and the region 11b in the corresponding relationship specifying step S15.
  • a command signal as to whether or not to end the wavefront compensation operation is received from the outside (step S16).
  • This command signal is input from a person who operates an apparatus including the adaptive optics system 10, for example.
  • step S16; Yes the process is ended through the end process step S17. If there is no termination command (step S16; No), the aforementioned steps S12 to S16 are repeatedly executed. In the end processing step S17, for example, the memory area of the control unit 13 is released.
  • the light intensity distribution is detected by the image sensor 122 of the wavefront sensor 12 in a state where the phase pattern for wavefront distortion compensation is displayed in the specific target region of the spatial light modulator 11. .
  • a focused spot P corresponding to the specific target region is formed at some position on the image sensor 122.
  • the light intensity distribution is detected by the image sensor 122 of the wavefront sensor 12 in a state where a spatially nonlinear phase pattern is displayed in the specific target region.
  • the light is diffused by the non-linear phase pattern displayed in the specific target region, and the condensed spot P corresponding to the specific target region is not formed, or the light intensity is weak.
  • the first specifying step S34 when the light intensity distributions obtained in the first detecting step S21 and the second detecting step S32 are compared with each other, the light intensity distribution obtained in the first detecting step S21 is specified.
  • the focused spot P corresponding to the target area clearly exists, but the light intensity distribution obtained in the second detection step S32 does not include the focused spot P corresponding to the specific target area, or the focused spot P
  • the clarity is inferior to each stage as compared with the first detection step S21. Therefore, the condensing spot P corresponding to the specific target region can be accurately identified based on the change in the light intensity distribution between the first detection step S21 and the second detection step S32.
  • FIGS. 13 to 16 are diagrams showing examples of such phase patterns.
  • the magnitude of the phase is indicated by light and dark, the phase of the darkest part is 0 (rad), and the brightest part is shown.
  • the phase is 2 ⁇ (rad).
  • FIG. 13 shows a random distribution in which the phase size distribution is irregular.
  • the light image L1 of the portion is diffused, and a clear focused spot P is not formed, or the maximum light intensity is reduced.
  • FIG. 14 shows a defocus distribution in which the diameter of the focused spot P is expanded.
  • the light image L1 of the portion is not condensed but is enlarged on the contrary, so that a clear condensing spot P is not formed or the maximum light intensity is increased. Decrease.
  • FIG. 15 shows a distribution that causes a large spherical aberration in the optical image L1.
  • FIG. 16 shows a distribution that causes an aberration including higher-order aberrations of orders greater than spherical aberration, astigmatism, and coma aberration in the optical image L1. Even when the phase pattern shown in FIG. 15 or FIG. 16 is displayed in the specific target region, a clear focused spot P is not formed.
  • the spatially nonlinear phase pattern may include at least one of these distributions, or may include a composite pattern obtained by superimposing at least one of these distributions and a linear phase pattern, Alternatively, it may include a composite pattern in which at least one of these distributions and a phase pattern for compensating for wavefront distortion measured on the wavefront are superimposed.
  • a spatial light modulator in which a plurality of regular hexagonal pixels are arranged without gaps may be used.
  • the spatial light modulator using liquid crystal has been described as an example.
  • the spatial light modulator using a material having an electro-optic effect other than liquid crystal, or the pixel is formed by a micromirror.
  • a spatial light modulator or a variable mirror that deforms a film mirror with an actuator may be used.
  • the second detection step S32 is performed after the first detection step S21, but this order may be reversed. That is, a spatially nonlinear phase pattern is first displayed in the specific target region, and after detecting the light intensity distribution by the image sensor 122 in this state, the phase pattern for wavefront distortion compensation is displayed in the specific target region. Thus, the light intensity distribution may be detected by the image sensor 122. Even if it is such a form, the effect mentioned above can be acquired similarly.
  • step S33 in the correspondence specifying step S15 the light intensity distribution (FIG. 9 (a)) including all M focused spots P and the specific target region Is compared with the light intensity distribution (FIG. 9B) in which the condensing spot P corresponding to is not formed.
  • step S33 it is sufficient to compare the light intensity distribution in which the focused spot P corresponding to the specific target region is formed with the light intensity distribution in which the focused spot P is not formed. Therefore, for example, when steps S31 to S34 are repeatedly executed for a plurality of specific target areas, the light intensity distribution acquired in step S32 before the previous time may be used as a comparison target.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the operation of the control unit 13 of the adaptive optics system 10 according to this modification and the correspondence relationship specifying method.
  • the flowchart shown in FIG. 17 differs from FIG. 12 in that steps S36 to S40 are provided after the branch of step S35.
  • steps S36 to S40 are executed.
  • step S36 in the specific target region different from the specific target region selected in step S31, the control unit 13 displays a spatially nonlinear phase pattern instead of the phase pattern for wavefront distortion compensation.
  • the control unit 13 displays a phase pattern for wavefront distortion compensation instead of the spatially nonlinear phase pattern.
  • step S37 the control unit 13 acquires light intensity distribution data created by the image sensor 122 of the wavefront sensor 12 in a state where the phase pattern is displayed (third detection step in the present modification). ). And the control part 13 compares the light intensity distribution data acquired in 3rd detection step S37, and the light intensity distribution data acquired in 2nd detection step S32 (step S38). The control unit 13 identifies the condensing spot P in which the light intensity and the spot diameter have changed significantly in this comparison, and determines that the condensing spot P is a condensing spot corresponding to the other specific target region. (Step S39, 2nd specific step in this embodiment).
  • control unit 13 determines whether or not it is necessary to specify the correspondence relationship with the focused spot for another specific target region on the modulation surface 11a (step S40).
  • step S40 determines whether or not it is necessary to specify (step S40; Yes).
  • step S40 repeats the above-described steps S36 to S39 for another specific target region.
  • steps S36 to S39 are repeated, the light intensity distribution data obtained in step S37 for the specified specific target region in step S38 and the light obtained in step S37 for the specific target region to be specified. You may compare with intensity distribution data.
  • the control part 13 complete
  • a third detection step S37 and a second specifying step S38 are further provided. Accordingly, the correspondence relationship between each region 11b and the focused spot P can be efficiently identified while sequentially displaying the spatially nonlinear phase pattern on the plurality of regions 11b of the spatial light modulator 11.
  • step S12 of the above-described embodiment light intensity distribution data (FIG. 9A) including all M focused spots P is acquired in step S21, and this light intensity distribution is obtained.
  • the wavefront shape is measured using the data (steps S22 to S25).
  • the wavefront measurement step S12 uses the light intensity distribution data acquired in the second detection step S32 of the correspondence specifying step S15, and the wavefront The shape may be measured. According to this method, step S21 of wavefront measurement step S12 can be omitted.
  • FIG. 18 is a flowchart showing wavefront measurement steps according to this modification.
  • the control unit 13 first includes light intensity distribution data (see, for example, FIG. 9B) acquired in the second detection step S ⁇ b> 32 of the correspondence relationship specifying step S ⁇ b> 15 that has already been executed.
  • the position coordinates of each of the N or less focused spots P are specified (step S51).
  • evaluation values of N or less condensing spots P are calculated (step S52), and the distance (positional deviation amount) between the position coordinates of each condensing spot P and the reference position is calculated for each condensing spot P.
  • Step S53 The details of steps S52 and S53 are the same as in the above embodiment.
  • the wavefront distortion (aberration) is calculated by applying the positional deviation amount of each focused spot P calculated in step S53 to the wavefront equation (step S54).
  • wavefront distortion is compensated based on the wavefront shape obtained from the light intensity distribution data detected in the second detection step S32. That is, in the method of this modification, wavefront distortion is compensated based on the wavefront shape measured in a state where a spatially nonlinear phase pattern is displayed in the specific target region. In this case, the phase pattern for wavefront distortion compensation is not displayed in the specific target region, but by limiting the specific target region to a small portion of the N regions 11b of the spatial light modulator 11, the specific target region The wavefront distortion can be sufficiently compensated by suppressing the influence.
  • the measured wavefront shape excluding the portion corresponding to the specific target region may be used. Alternatively, the entire calculated wavefront shape may be used, and in the specific target region of the spatial light modulator 11, a spatially nonlinear phase pattern may be synthesized with the measured wavefront shape to constitute the entire phase pattern. .
  • FIG. 19 is a flowchart showing the operation of the adaptive optics system 10 and the wavefront compensation method in such a case.
  • step S11 initial processing
  • step S12 wavefront measurement
  • step S13 calculation of a phase pattern for wavefront distortion compensation
  • step S14 the control unit 13 determines whether to specify the correspondence between each region 11b of the modulation surface 11a and the focused spot P.
  • step S14 the control unit 13 performs the correspondence specifying step S15 (see FIG. 12), and then includes a second step including steps S51 to S54 shown in FIG.
  • the wavefront measurement step S61 is performed. Based on the wavefront distortion measured in the second wavefront measurement step S61, the calculation of the phase pattern for wavefront distortion compensation is performed again (step S62).
  • step S16 A command signal indicating whether or not to end the compensation operation is received from the outside (step S16). This command signal is input from a person who operates an apparatus including the adaptive optics system 10, for example.
  • step S16; Yes the process is ended through the end process step S17. If there is no end command (step S16; No), it is selected whether or not to perform wavefront distortion compensation with correspondence specification (step S63). If the process proceeds to step S12 and is executed (step S63; Yes), the process proceeds to step S15 described above.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example in which a plurality of specific target areas B2 are set at one time.
  • a region B1 is a region where a phase pattern for wavefront distortion compensation is displayed.
  • a plurality of regions 11b that are not adjacent to each other are set as the specific target region B2, and a spatially nonlinear phase pattern is displayed.
  • the correspondence relationship between the plurality of specific target regions B2 of the spatial light modulator 11 and the plurality of condensing spots P can be specified at a time, and thus the time required for specifying the correspondence relationship can be shortened.
  • the interval between the plurality of specific target regions B2 may be set longer as the aberration of the optical image L1 is larger.
  • the measurement accuracy of the wavefront shape is smaller as the number of the specific target regions B2 is smaller. Will improve.
  • the correspondence relationship specifying method, the compensation optical system, the compensation optical system program, and the recording medium for storing the compensation optical system program according to one aspect of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and may be various other types. Deformation is possible.
  • the lens array 120 of the wavefront sensor 12 is illustrated as having a plurality of lenses 124 arranged in a two-dimensional lattice pattern as shown in FIG.
  • the lens array of the sensor 12 is not limited to such a form.
  • the lens array 120 may have a honeycomb structure in which a plurality of regular hexagonal lenses 128 are arranged without gaps.
  • the adaptive optics system the adaptive optics system program, and the recording medium storing the adaptive optics system program according to one aspect of the present invention
  • the increase in the number of parts and the measurement target light Larger wavefront distortion by accurately identifying the correspondence between the focused spot of the wavefront sensor and the area on the modulation surface of the spatial light modulator to be controlled based on its position, while suppressing the increase in loss Can be accurately compensated.
  • SYMBOLS 10 Compensation optical system, 11 ... Spatial light modulator, 11a ... Modulation surface, 11b ... Area

Abstract

　二次元状に配列されたＮ個の領域を含む変調面に入射した光像の位相を空間的に変調する空間光変調器と、前記Ｎ個の領域に各々対応するＮ個のレンズが二次元状に配列されたレンズアレイ、並びに該レンズアレイによって形成されたＭ個の集光スポットを含む光強度分布を検出する光検出素子を有し、前記空間光変調器から変調後の前記光像を受ける波面センサとを備え、前記空間光変調器に表示される位相パターンを、前記光強度分布から得られる前記光像の波面形状に基づいて制御することにより波面歪みを補償する補償光学システムにおいて、前記波面歪みの補償を実行中に、前記空間光変調器の前記領域と、前記波面センサに形成される前記集光スポットとの対応関係を特定する

Description

補償光学システムの対応関係特定方法、補償光学システム、および補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体
　本発明の一側面は、補償光学システムの対応関係特定方法、補償光学システム、および補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体に関するものである。
　特許文献１には、光波の波面を計測する波面センサに関する技術が記載されている。この波面センサでは、複数のレンズを通る光のそれぞれに特徴（例えば、光強度）を付加し、これらの光を受けたＣＣＤ等の受光素子から画像データを得る。そして、この画像データから計測スポット位置を演算するとともに、集光スポットの特徴を検出し、その特徴を有する集光スポットに対応する基準スポット位置と計測スポット位置とを対応付けし、対応付けされた基準スポット位置と計測スポット位置とから波面を演算する。
特開平９－１５０５７号公報
　補償光学技術は、波面センサを用いて光学的な収差（波面歪み）を計測し、その結果を基に波面変調素子（空間光変調器）を制御することで動的に収差を除去する技術である。この補償光学技術によって、結像特性や集光度、画像のＳＮ比、計測精度を向上させることができる。従来、補償光学技術は、主として天体望遠鏡や大型レーザ装置に使われていた。近年になって、補償光学技術は、眼底カメラ、走査型レーザ検眼鏡、光干渉断層装置、レーザ顕微鏡などにも応用されつつある。このような補償光学技術を用いたイメージングは、従来にない高い分解能での観察を可能にする。例えば、眼の奥（眼底）を観察する眼底イメージング装置に補償光学技術を適用することによって、眼球による収差が除去され、例えば視細胞、神経繊維、毛細血管といった眼底の微細構造を鮮明に描出することができる。眼疾患だけでなく、循環器系疾病の早期診断にも応用することができる。
　上記のような補償光学技術を実現するための補償光学システムは、空間光変調器、波面センサ、及びこれらを制御する制御装置によって主に構成される。そして、波面センサとして、例えば二次元状に配列された複数のレンズを備え、各レンズによって形成される集光スポットの基準位置からの位置ずれに基づいて、波面を計測する方式のもの（いわゆるシャックハルトマン型波面センサ）を用いることができる。
　このような補償光学システムでは、波面センサの複数のレンズと、検出された複数の集光スポットとの対応関係を正確に知ることが重要である。図２２は、或る波面Ｗを有する光像が波面センサに入射したときの、複数のレンズ１０１と複数の集光スポットＰとの対応関係について説明するための図である。図２２（ａ）に示されるように、波面Ｗの収差が小さい場合、各集光スポットＰの位置ずれ量が小さいため、複数のレンズ１０１と対向する検出面１０３上の複数の領域１０４の内部に、対応するレンズ１０１により形成された集光スポットＰが位置することとなる。この場合、波面Ｗの収差がゼロであるときに形成されるべき集光スポットの位置、すなわち基準位置と、該基準位置と同じ領域１０４内に形成された集光スポットＰの位置との距離（位置ずれ量）に基づいて、当該領域における収差が算出される。
　しかしながら、図２２（ｂ）に示されるように、波面Ｗの収差が大きい場合、次の問題が生じる。すなわち、このような場合には集光スポットＰの位置ずれ量が大きくなるので、該集光スポットＰを形成しているレンズ１０１に対向する領域１０４の外に、該集光スポットＰが位置する場合がある。したがって、或る領域１０４には集光スポットＰが存在せず、また別の領域１０４には複数の集光スポットＰが存在するといった状況が生じてしまう。また、図２２（ｃ）に示されるように、波面Ｗが大きく傾斜している場合には、各レンズ１０１により形成される集光スポットＰが、各レンズ１０１に対向する領域１０４に隣接する領域１０４内に位置する場合がある。
　図２２（ｂ）や図２２（ｃ）に例示されたような状況下では、集光スポットＰとレンズ１０１との対応関係が不明確となるので、その集光スポットＰの位置に基づいて制御されるべき空間光変調器の変調面上の領域を特定することが困難となる。したがって、波面歪み補償の精度が低下するか、或いは、補償可能な波面歪みの大きさが制限されてしまう。例えば眼底イメージング装置に補償光学システムを適用する場合には、眼球による収差が測定対象者毎に大きく異なる場合があり、また、眼球の位置や、近視若しくは遠視を補正するための光学系の位置によっては、収差が大きくなる場合がある。それらの場合には、上記の問題が顕在化することとなる。
　なお、特許文献１に記載された方式では、次の問題がある。特許文献１には、波面センサの複数のレンズを通る光のそれぞれに特徴を付加する方式として、各レンズに対応する領域毎に厚さが異なる光学板をレンズの前方に配置する方式、各レンズに対応する領域毎に透過率が異なる光学板をレンズの前方に配置する方式、及び液晶シャッタをレンズの前方に配置する方式が示されている。しかし、これらの方式では、被計測光の光路上に光学板等を新たに配置することとなり、部品点数が増加してしまう。また、光学板等を通過する際に被計測光に損失が生じるため、波面検出精度が低下するおそれがある。また、仮に、光学板等を必要に応じて挿抜し得る機構を設けたとしても、レンズとの相対位置を調整することは難しく、装置も大型化してしまう。
　本発明の一側面は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、被計測光の損失の増加を抑制しつつ、簡易な構成でもって、波面センサの集光スポットと、その位置に基づいて制御されるべき空間光変調器の変調面上の領域との対応関係を正確に特定して、より大きな波面歪みを精度良く補償することが可能な補償光学システムの対応関係特定方法、補償光学システム、および補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体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、本発明の一側面に係る補償光学システムの対応関係特定方法は、二次元状に配列されたＮ個（Ｎは自然数）の領域を含む変調面に入射した光像の位相を空間的に変調する空間光変調器と、Ｎ個の領域に各々対応するＮ個のレンズが二次元状に配列されたレンズアレイ、並びに該レンズアレイによって形成されたＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ≦Ｎ）の集光スポットを含む光強度分布を検出する光検出素子を有し、空間光変調器から変調後の光像を受けて、光強度分布に基づいて該光像の波面形状を計測する波面センサとを備え、空間光変調器に表示される位相パターンを波面形状に基づいて制御することにより波面歪みを補償する補償光学システムにおいて、波面歪みの補償を実行中に、空間光変調器の領域と、波面センサに形成される集光スポットとの対応関係を特定する方法であって、空間光変調器のＮ個の領域のうちの特定対象領域に、波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で、光検出素子により光強度分布を検出する第１検出ステップと、第１検出ステップの前又は後に、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域に表示させた状態で、光検出素子により光強度分布を検出する第２検出ステップと、第１検出ステップと第２検出ステップとの間の光強度分布の変化に基づいて、Ｍ個の集光スポットのうち特定対象領域に対応する集光スポットを特定する第１特定ステップとを備える。
　上記の方法では、空間光変調器及び波面センサを備える補償光学システムにおいて、第１検出ステップとして、空間光変調器の特定対象領域に波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で、波面センサの光検出素子において光強度分布を検出する。この第１検出ステップでは、特定対象領域に対応する集光スポットが、光検出素子上の何処かの位置に形成される。また、その前又は後に、第２検出ステップとして、上記特定対象領域に空間的に非線形な位相パターンを表示させた状態で、波面センサの光検出素子において光強度分布を検出する。この第２検出ステップでは、特定対象領域に表示された非線形の位相パターンによって光が拡散し、特定対象領域に対応する集光スポットが形成されないか、或いはその光強度が微弱となる。
　その後、第１特定ステップにおいて、第１検出ステップ及び第２検出ステップのそれぞれにおいて得られた光強度分布を相互に比較すると、第１検出ステップで得られた光強度分布には特定対象領域に対応する集光スポットが明瞭に存在するが、第２検出ステップで得られた光強度分布には特定対象領域に対応する集光スポットが存在しないか、集光スポットの明瞭さが第１検出ステップと比較して各段に劣ることとなる。したがって、第１検出ステップと第２検出ステップとの間の光強度分布の変化に基づいて、特定対象領域に対応する集光スポットを正確に特定することができる。
　このように、上記の対応関係特定方法によれば、波面センサの集光スポットと、該集光スポットの位置から算出される収差に基づいて制御されるべき空間光変調器の変調面上の領域との対応関係を正確に特定することができる。したがって、より大きな波面歪みを精度良く補償することが可能となる。また、上記の対応関係特定方法によれば、特許文献１に記載された構成のように光学板等の新たな部品を追加する必要がないので、部品点数の増加を抑制できるとともに、被計測光の損失の増加を抑制して波面検出精度を維持することができる。
　また、補償光学システムの対応関係特定方法は、波面歪み補償用の位相パターンを特定対象領域に表示させ、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域とは別の特定対象領域に表示させた状態で、光検出素子により光強度分布を検出する第３検出ステップと、第２検出ステップと第３検出ステップとの間の光強度分布の変化に基づいて、別の特定対象領域に対応する集光スポットを特定する第２特定ステップとを更に備えてもよい。このような方法によれば、空間的に非線形な位相パターンを空間光変調器の複数の領域に順次表示させながら、各領域と集光スポットとの対応関係を効率良く特定することができる。
　また、補償光学システムの対応関係特定方法は、第１検出ステップにおいて、Ｎ個の領域全てに波面歪み補償用の位相パターンを表示させてもよい。このような方法であっても、空間光変調器の特定対象領域と集光スポットとの対応関係を特定することができる。
　また、補償光学システムの対応関係特定方法は、第２検出ステップにおいて検出された光強度分布から得られる波面形状に基づいて波面歪みを補償してもよい。すなわち、この方法では、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域に表示させた状態で計測された波面形状に基づいて、波面歪みを補償する。この場合、特定対象領域には波面歪み補償用の位相パターンは表示されないが、特定対象領域を空間光変調器のＮ個の領域のうち僅かな部分に限定することにより、特定対象領域による影響を抑えて波面歪みを十分に補償することができる。また、この場合、空間光変調器に表示させる位相パターンを算出する際に、計測された波面形状のうち特定対象領域に対応する部分を除いたものを用いてもよい。
　また、補償光学システムの対応関係特定方法は、第２検出ステップにおいて特定対象領域に表示される空間的に非線形な位相パターン（すなわち、空間的に非線形な位相プロファイルを有する位相パターン）が、位相の大きさの分布が不規則であるランダム分布を含んでもよい。或いは、補償光学システムの対応関係特定方法は、第２検出ステップにおいて特定対象領域に表示される空間的に非線形な位相パターンが、集光スポットを拡径するデフォーカス分布を含んでもよい。これらのうち何れかの分布を位相パターンが含むことにより、空間的に非線形な位相パターンを実現することができる。
　また、補償光学システムの対応関係特定方法は、空間光変調器のＮ個の領域のうち互いに隣接しない複数の領域を特定対象領域に設定してもよい。これにより、空間光変調器の複数の特定対象領域と複数の集光スポットとの対応関係を一度に特定できるので、対応関係の特定に要する時間を短縮することができる。
　また、本発明の一側面に係る補償光学システムは、二次元状に配列されたＮ個（Ｎは自然数）の領域を含む変調面に入射した光像の位相を空間的に変調する空間光変調器と、Ｎ個の領域に各々対応するＮ個のレンズが二次元状に配列されたレンズアレイ、並びに該レンズアレイによって形成されたＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ≦Ｎ）の集光スポットを含む光強度分布を検出する光検出素子を有し、空間光変調器から変調後の光像を受けて、光強度分布に基づいて該光像の波面形状を計測する波面センサと、空間光変調器に表示される位相パターンを波面形状に基づいて制御することにより波面歪みを補償する制御部とを備え、制御部が、波面歪みの補償を実行中に、空間光変調器のＮ個の領域のうちの特定対象領域に波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で光検出素子より第１の光強度分布を取得し、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域に表示させた状態で光検出素子より第２の光強度分布を取得し、第１の光強度分布と第２の光強度分布との間の変化に基づいて、Ｍ個の集光スポットのうち特定対象領域に対応する集光スポットを特定する。
　この補償光学システムによれば、制御部が、空間光変調器の特定対象領域に波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態、および特定対象領域に空間的に非線形な位相パターンを表示させた状態のそれぞれにおいて、光強度分布を取得する。したがって、前述した対応関係特定方法と同様に、これらの光強度分布の間の変化に基づいて、特定対象領域に対応する集光スポットを正確に特定することができ、波面歪み補償の精度を向上させることが可能となる。また、光学板等の新たな部品を追加する必要がないので、部品点数の増加を抑制でき、また被計測光の損失の増加を抑制して波面検出精度を維持することができる。
　また、補償光学システム用プログラムは、二次元状に配列されたＮ個（Ｎは自然数）の領域を含む変調面に入射した光像の位相を空間的に変調する空間光変調器と、Ｎ個の領域に各々対応するＮ個のレンズが二次元状に配列されたレンズアレイ、並びに該レンズアレイによって形成されたＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ≦Ｎ）の集光スポットを含む光強度分布を検出する光検出素子を有し、空間光変調器から変調後の光像を受ける波面センサと、空間光変調器に表示される位相パターンを、光強度分布から得られる光像の波面形状に基づいて制御することにより波面歪みを補償する制御部とを備える補償光学システムにおいて、波面歪みの補償を実行中に、空間光変調器の領域と、波面センサに形成される集光スポットとの対応関係を制御部に特定させるためのプログラムであって、空間光変調器のＮ個の領域のうちの特定対象領域に、波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で、光検出素子により光強度分布を検出する第１検出ステップと、第１検出ステップの前又は後に、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域に表示させた状態で、光検出素子により光強度分布を検出する第２検出ステップと、第１検出ステップと第２検出ステップとの間の光強度分布の変化に基づいて、Ｍ個の集光スポットのうち特定対象領域に対応する集光スポットを特定する第１特定ステップと、を制御部に実行させる。
　また、本発明の一側面に係る補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体は、二次元状に配列されたＮ個（Ｎは自然数）の領域を含む変調面に入射した光像の位相を空間的に変調する空間光変調器と、Ｎ個の領域に各々対応するＮ個のレンズが二次元状に配列されたレンズアレイ、並びに該レンズアレイによって形成されたＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ≦Ｎ）の集光スポットを含む光強度分布を検出する光検出素子を有し、空間光変調器から変調後の光像を受けて、光強度分布に基づいて該光像の波面形状を計測する波面センサと、空間光変調器に表示される位相パターンを波面形状に基づいて制御することにより波面歪みを補償する制御部とを備える補償光学システムにおいて、波面歪みの補償を実行中に、空間光変調器の領域と、波面センサに形成される集光スポットとの対応関係を制御部に特定させるための補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体であって、補償光学システム用プログラムは、空間光変調器のＮ個の領域のうちの特定対象領域に、波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で、光検出素子により光強度分布を検出する第１検出ステップと、第１検出ステップの前又は後に、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域に表示させた状態で、光検出素子により光強度分布を検出する第２検出ステップと、第１検出ステップと第２検出ステップとの間の光強度分布の変化に基づいて、Ｍ個の集光スポットのうち特定対象領域に対応する集光スポットを特定する第１特定ステップとを制御部に実行させる。
　この補償光学システム用プログラム及びそれを記憶すする記録媒体は、前述した対応関係特定方法と同様の第１検出ステップないし第１特定ステップを備えている。したがって、特定対象領域に対応する集光スポットを正確に特定することができ、波面歪み補償の精度を向上させることが可能となる。また、光学板等の新たな部品を追加する必要がないので、部品点数の増加を抑制でき、また被計測光の損失の増加を抑制して波面検出精度を維持することができる。
　本発明の一側面に係る補償光学システムの対応関係特定方法、補償光学システム、および補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体によれば、部品点数の増加および被計測光の損失の増加を抑制しつつ、波面センサの集光スポットと、その位置に基づいて制御されるべき空間光変調器の変調面上の領域との対応関係を正確に特定して、より大きな波面歪みを精度良く補償することが可能となる。
一実施形態に係る補償光学システムの構成を概略的に示す図である。 一実施形態の波面センサの構成を概略的に示す断面図であって、光像の光軸に沿った断面を示している。 波面センサが備えるレンズアレイを光像の光軸方向から見た図である。 一実施形態の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って、光像の光軸に沿った断面を示している。 空間光変調器と波面センサとの関係を簡略化して示す図である。 空間光変調器の変調面の正面図である。 変調面上の領域と集光スポットとの対応関係を特定する方法の原理を説明するための概念図である。 変調面に表示される位相パターンを概念的に示す図である。 波面センサのイメージセンサによって検出される光強度分布データ（シャックハルトマングラム）を概念的に示す図である。 一実施形態の補償光学システムの動作および波面補償方法を示すフローチャートである。 制御部において実行される波面計測処理の一例を示すフローチャートである。 対応関係特定ステップにおいて、集光スポットと、変調面上の領域との対応関係を特定する方法の一例を示すフローチャートである。 空間的に非線形な位相パターンの例として、位相の大きさの分布が不規則であるランダム分布を示す図である。 空間的に非線形な位相パターンの例として、集光スポットを拡径するデフォーカス分布を示す図である。 空間的に非線形な位相パターンの例として、光像に大きな球面収差を生じさせる分布を示す図である。 空間的に非線形な位相パターンの例として、光像に大きな高次収差を生じさせる分布を示す図である。 第１変形例に係る補償光学システムの制御部の動作および対応関係特定方法を示すフローチャートである。 第２変形例に係る波面計測ステップを示すフローチャートである。 補償光学システムの動作および波面補償方法を示すフローチャートである。 特定対象領域が一度に複数個設定された例を示す図である。 レンズアレイの変形例を示す図である。 或る波面を有する光像が波面センサに入射したときの、複数のレンズと複数の集光スポットとの対応関係について説明するための図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明の一側面に係る対応関係特定方法、補償光学システム、補償光学システム用プログラム、及び補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体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。また、以下の説明において、「位相分布」とは、二次元に分布する位相値を指し、「位相パターン」とは、位相分布（二次元の位相値）を、ある基準を基にコード化したものを指し、「位相プロファイル」とは、位相分布における或る方向（線）に沿った位相値の分布を指すものとする。
　図１は、本実施形態に係る補償光学システム１０の構成を概略的に示す図である。補償光学システム１０は、例えば眼科検査装置、レーザ加工装置、顕微鏡装置、または補償光学装置などに組み込まれる。この補償光学システム１０は、空間光変調器（Spatial Light Modulator；ＳＬＭ）１１、波面センサ１２、制御部１３、ビームスプリッタ１４、リレーレンズ１５及び１６、並びに制御回路部１７を備えている。
　空間光変調器１１は、位相パターンを表示する変調面１１ａに光像Ｌ１を受け、光像Ｌ１の波面形状を変調して出力する。空間光変調器１１に入射する光像Ｌ１は、例えばレーザ光源やスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）から発する光、或いは、光が照射された観察物から発生した反射光、散乱光、蛍光等である。波面センサ１２は、空間光変調器１１から到達した光像Ｌ１の波面形状（典型的には光学系の収差によって現れ、波面の歪み、すなわち基準波面からの波面のずれを表す）に関する情報を含むデータＳ１を制御部１３に提供する。制御部１３は、波面センサ１２から得られたデータＳ１に基づいて、空間光変調器１１に適切な位相パターンを表示させるための制御信号Ｓ２を生成する。一例では、制御部１３は、波面センサ１２からデータＳ１を入力する入力部、データＳ１から収差を算出する収差算出部、空間光変調器１１に表示させる位相パターンを算出する位相パターン算出部、及び算出した位相パターンに応じて制御信号Ｓ２を生成する信号生成部を含む。制御回路部１７は、制御部１３から制御信号Ｓ２を受けて、この制御信号Ｓ２に基づく電圧Ｖ１を空間光変調器１１の複数の電極に与える。
　ビームスプリッタ１４は、波面センサ１２と空間光変調器１１との間に配置され、光像Ｌ１を分岐する。ビームスプリッタ１４は偏光方向非依存型、偏光方向依存型、或いは、波長依存型（ダイクロイックミラー）のビームスプリッタのいずれでもよい。ビームスプリッタ１４によって分岐された一方の光像Ｌ１は、例えばＣＣＤや光電子増倍管、アバランシェ・フォトダイオードといった光検出素子１８に送られる。光検出素子１８は、例えば走査型レーザ検眼鏡（Scanning Laser Ophthalmoscope；ＳＬＯ）、光断層撮影装置（Optical Coherence Tomography；ＯＣＴ）、眼底カメラ、顕微鏡、望遠鏡等に組み込まれたものである。また、ビームスプリッタ１４によって分岐された他方の光像Ｌ１は、波面センサ１２に入射する。
　リレーレンズ１５及び１６は、波面センサ１２と空間光変調器１１との間において光軸方向に並んで配置される。これらのリレーレンズ１５，１６によって、波面センサ１２と空間光変調器１１とが、互いに光学的な共役関係に保たれる。なお、波面センサ１２と空間光変調器１１との間には、光学結像レンズ及び／又は偏向ミラーなどが更に配置されてもよい。
　図２は、本実施形態の波面センサ１２の構成を概略的に示す断面図であって、光像Ｌ１の光軸に沿った断面を示している。また、図３は、波面センサ１２が備えるレンズアレイ１２０を光像Ｌ１の光軸方向から見た図である。
　波面センサ１２には干渉型と非干渉型とがあるが、本実施形態では、波面センサ１２として、レンズアレイ１２０及びイメージセンサ（光検出素子）１２２を有する非干渉型のシャックハルトマン型波面センサを用いる。このような非干渉型の波面センサ１２を用いると、干渉型の波面センサ１２を用いる場合と比較して、耐震性が優れており、また、波面センサの構成及び計測データの演算処理を簡易にできる利点がある。
　図３に示されるように、レンズアレイ１２０は、Ｎ個（Ｎは自然数）のレンズ１２４を有する。Ｎ個のレンズ１２４は、例えばＮａ行Ｎｂ列（Ｎａ，Ｎｂは２以上の整数）の二次元格子状に配置されている。
　また、図２に示されるイメージセンサ１２２は、レンズアレイ１２０を構成するＮ個のレンズ１２４の後焦点面と重なる位置に受光面１２２ａを有しており、Ｎ個のレンズ１２４によって形成されるＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ≦Ｎ）の集光スポットＰを含む光強度分布を検出する。一般的には、レンズアレイ１２０に照射される光は、レンズアレイ１２０の一部のレンズ１２４に入力されるため、集光スポットＰは入力光が照射されたレンズ１２４によって形成される。従って、レンズアレイ１２０を構成するＮ個のレンズ１２４のうち、入力光の照射範囲内に存在するレンズ１２４の個数Ｎ’は、集光スポットＰの個数Ｍと等しい。もちろん、レンズアレイ１２０全体に入力光が照射される場合には、個数Ｎと個数Ｎ’とが等しくなり、Ｎ＝Ｍとなる。後述する制御部１３では、この光強度分布に基づいて、光像Ｌ１の波面形状（位相勾配の分布）が計測される。すなわち、レンズ１２４による集光スポットＰの位置と基準位置とのずれの大きさは、レンズ１２４に入射する光像Ｌ１の局所的な波面の傾きに比例する。したがって、基準位置からの集光スポットＰの位置ずれの大きさをレンズ１２４毎に算出し、この集光スポットＰの位置ずれに基づいて、光像Ｌ１の波面形状を計測することができる。
　なお、イメージセンサ１２２の受光面１２２ａを構成する各画素も二次元格子状に配置されており、その水平方向および垂直方向はレンズアレイ１２０の水平方向および垂直方向とそれぞれ一致する。但し、イメージセンサ１２２の画素ピッチは、基準位置からの集光像位置のずれの大きさを高い精度で検出できるように、レンズアレイ１２０のピッチよりも十分に小さくなっている。
　また、集光像位置のずれの大きさを計算する為に用いられる基準位置としては、複数のレンズ１２４それぞれの光軸と、イメージセンサ１２２の受光面１２２ａとが交わる位置とすることができる。この位置は、平行平面波を各レンズ１２４に垂直入射させて得られる集光像を用いて、重心計算により容易に求められる。
　空間光変調器１１は、光源若しくは観察対象物からの光像Ｌ１を受け、その光像Ｌ１の波面を変調して出力する素子である。具体的には、空間光変調器１１は、二次元格子状に配列された複数の画素（制御点）を有しており、制御部１３から提供される制御信号Ｓ２に応じて各画素の変調量（例えば位相変調量）を変化させる。空間光変調器１１には、例えば、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）型空間光変調器、液晶表示素子と光アドレス式液晶空間光変調器とが結合されて成る電気アドレス式の空間光変調器、微小電気機械素子（Micro Electro Mechanical Systems；ＭＥＭＳ）、といったものがある。なお、図１には反射型の空間光変調器１１が示されているが、空間光変調器１１は透過型であってもよい。
　図４は、本実施形態の空間光変調器１１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、光像Ｌ１の光軸に沿った断面を示している。この空間光変調器１１は、透明基板１１１、シリコン基板１１２、複数の画素電極１１３、液晶部（変調部）１１４、透明電極１１５、配向膜１１６ａ及び１１６ｂ、誘電体ミラー１１７、並びにスペーサ１１８を備えている。
　透明基板１１１は、光像Ｌ１を透過する材料からなり、シリコン基板１１２の主面に沿って配置される。複数の画素電極１１３は、シリコン基板１１２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１１の各画素を構成する。透明電極１１５は、複数の画素電極１１３と対向する透明基板１１１の面上に配置される。液晶部１１４は、複数の画素電極１１３と透明電極１１５との間に配置される。配向膜１１６ａは液晶部１１４と透明電極１１５との間に配置され、配向膜１１６ｂは液晶部１１４と複数の画素電極１１３との間に配置される。誘電体ミラー１１７は配向膜１１６ｂと複数の画素電極１１３との間に配置される。誘電体ミラー１１７は、透明基板１１１から入射して液晶部１１４を透過した光像Ｌ１を反射して、再び透明基板１１１から出射させる。
　また、空間光変調器１１は、複数の画素電極１１３と透明電極１１５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）１１９を更に備えている。画素電極回路１１９から何れかの画素電極１１３に電圧が印加されると、該画素電極１１３と透明電極１１５との間に生じた電界の大きさに応じて、該画素電極１１３上の液晶部１１４の屈折率が変化する。したがって、液晶部１１４の当該部分を透過する光像Ｌ１の光路長が変化し、ひいては、光像Ｌ１の位相が変化する。そして、複数の画素電極１１３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の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波面形状を実現することができる。
　再び図１を参照する。この補償光学システム１０では、まず、図示しない光源若しくは観察対象物からの光像Ｌ１が、ほぼ平行な光として空間光変調器１１に入射する。そして、空間光変調器１１によって変調された光像Ｌ１は、リレーレンズ１５及び１６を経てビームスプリッタ１４に入射し、２つの光像に分岐される。分岐後の一方の光像Ｌ１は、波面センサ１２に入射する。そして、波面センサ１２において光像Ｌ１の波面形状（例えば位相分布）を含むデータＳ１が生成され、データＳ１は制御部１３に提供される。制御部１３は、波面センサ１２からのデータＳ１に基づいて、必要に応じて光像Ｌ１の波面形状（位相分布）を算出し、光像Ｌ１の波面歪みを適切に補償するための位相パターンを含む制御信号Ｓ２を空間光変調器１１へ出力する。その後、空間光変調器１１によって補償された歪みのない光像Ｌ１は、ビームスプリッタ１４により分岐され、図示しない光学系を経て光検出素子１８に入射し、撮像される。
　ここで、図５は、空間光変調器１１と波面センサ１２との関係を簡略化して示す図である。上記の構成を備える補償光学システム１０において、波面センサ１２において光像Ｌ１の波面形状を正確に検出するためには、Ｎ個のレンズ１２４のそれぞれによって形成されるＭ個の集光スポットＰと、Ｍ個の集光スポットＰの位置ずれ情報に基づいてそれぞれ制御されるべき空間光変調器１１の変調面１１ａ上のＮ個の領域１１ｂとの対応関係を正確に特定する必要がある。
　なお、図６は、空間光変調器１１の変調面１１ａの正面図である。図６に示されるように、変調面１１ａ上に想定されるＮ個の領域１１ｂは、Ｎ個のレンズ１２４と同様に二次元状（例えばＮａ行Ｎｂ列）に配列され、それぞれＮ個のレンズ１２４と一対一で対応している。また、各領域１１ｂには、複数の画素が含まれている。
　以下、Ｍ個の集光スポットＰと、変調面１１ａ上のＮ個の領域１１ｂとの対応関係を特定する方法について詳細に説明する。なお、この特定方法は、例えば制御部１３において、波面歪み補償動作の実行中に併せて実行される。具体的には、図１に示された制御部１３の記憶領域１３ａの内部にこの特定方法がプログラムとして記憶され、制御部１３がこのプログラムを読み出して実行する。
　図７は、本実施形態における特定方法の原理を説明するための概念図である。図７には、空間光変調器１１の変調面１１ａ及び波面センサ１２（レンズアレイ１２０及びイメージセンサ１２２）に加えて、リレーレンズ１５及び１６、変調面１１ａへ入射される光像の波面Ｗ１、変調面１１ａから出射される光像の波面Ｗ２、波面センサ１２に入射される光像の波面Ｗ３が示されている。また、図７には、変調面１１ａ上の或る領域１１ｂから出射して、当該領域１１ｂに対応する波面センサ１２のレンズ１２４に達する光像Ｌ１が示されている。
　いま、波面歪み補償動作の実行中であり、変調面１１ａ上の全ての領域１１ｂにおいて、波面歪み補償用の位相パターンが表示されているとする。このとき、入射波面Ｗ１に、その位相パターンに応じた波面が加えられた波面Ｗ２が空間光変調器１１から出射され、波面センサ１２には、リレーレンズ１５及び１６を含む共役光学系を経た波面Ｗ３が入射される。
　ここで、変調面１１ａ上の或る領域１１ｂ（以下、特定対象領域と称する）において、波面歪み補償用の位相パターンに代えて、空間的に非線形な位相パターン（例えば、位相の大きさの分布が不規則であるランダム分布や、集光スポットを拡径するデフォーカス分布など）を表示させる。すると、出射波面Ｗ２のうち特定対象領域に相当する部分の波面が乱れる（図７の部分Ａ１）。そして、この波面の乱れは、波面センサ１２への入射波面Ｗ３のうち、特定対象領域と一対一で対応するレンズ１２４に入射する部分にも生じることとなる（図７の部分Ａ２）。これにより、当該レンズ１２４によって形成されていた集光スポットＰが拡散し、集光スポットＰが形成されないか、或いはその光強度が微弱となる。
　図８は、変調面１１ａに表示される位相パターンを概念的に示す図である。図８において、領域Ｂ１は波面歪み補償用の位相パターンが表示される領域であり、領域Ｂ２は空間的に非線形な位相パターンが表示される領域（すなわち特定対象領域）である。このように、本実施形態では、Ｎ個の領域１１ｂのうち或る一つの特定対象領域Ｂ２において、空間的に非線形な位相パターンが表示される。
　図９は、波面センサ１２のイメージセンサ１２２によって検出される光強度分布データ（シャックハルトマングラム）を概念的に示す図である。図９（ａ）は、変調面１１ａのＮ個の領域１１ｂにおいて波面歪み補償用の位相パターンが表示されている場合の光強度分布データＤ１を示しており、図９（ｂ）は、Ｎ個の領域１１ｂのうち一つの特定対象領域において空間的に非線形な位相パターンが表示され、他の領域において波面歪み補償用の位相パターンが表示されている場合の光強度分布データＤ２を示している。
　図９（ａ）に示されるように、Ｎ個の領域１１ｂに波面歪み補償用の位相パターンが表示されている場合には、各領域１１ｂに対応するＭ個の集光スポットＰが光強度分布データに含まれる。一方、図９（ｂ）に示されるように、一つの特定対象領域において空間的に非線形な位相パターンが表示されている場合には、他の（Ｎ－１）個の領域に対応する集光スポットＰが形成されるが、特定対象領域に対応する集光スポットは、形成されないか、或いは形成されてもその最大強度が減少したものとなる（図中のＣ部分）。従って、図９（ａ）に示された光強度分布データＤ１から、図９（ｂ）に示された光強度分布データＤ２への変化（または、逆の変化）に基づいて、特定対象領域に対応する集光スポットＰを特定することができる。
　以上に説明した、変調面１１ａの各領域１１ｂと集光スポットＰとの対応関係を特定する方法を含む、補償光学システム１０の動作および波面補償方法について図１０を参照しつつ説明する。図１０は、本実施形態の補償光学システム１０の動作および波面補償方法を示すフローチャートである。なお、制御部１３の記憶領域１３ａの内部に記憶されたプログラムは、以下の方法を制御部１３に実行させる補償光学システム用プログラムである。なお、制御部１３は、ＣＰＵ、主記憶装置であるＲＡＭ及びＲＯＭ、通信を行うための通信モジュール、並びに、ハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェア資源を備えるコンピュータを主体として構成され得る。補償光学システム用プログラムは、そのコンピュータに挿入されてアクセスされる記録媒体、或いは、そのコンピュータが備える記録媒体に記憶されている。このような記録媒体としては、例えば、磁気ディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、コンピュータに内蔵されるメモリ（記憶領域１３ａ）等が該当する。
　補償光学システム１０では、まず、制御部１３の初期処理が行われる（ステップＳ１１）。この初期処理ステップＳ１１では、例えば計算処理に必要なメモリ領域の確保や、パラメータの初期設定などが行われる。
　次に、波面計測（収差計測）を行う（ステップＳ１２）。この波面計測ステップＳ１２では、波面センサ１２によって取得された光強度分布データに基づいて、制御部１３が波面形状を求める。ここで、図１１は、制御部１３において実行される波面計測処理の一例を示すフローチャートである。図１１に示されるように、制御部１３は、先ず、波面センサ１２のイメージセンサ１２２によって作成される光強度分布データを取得する（ステップＳ２１、本実施形態における第１検出ステップ）。図９（ａ）に示されたように、この光強度分布データには、Ｎ個のレンズ１２４によって形成されたＭ個の集光スポットＰが含まれている。次に、制御部１３は、光強度分布データに含まれるＭ個の集光スポットＰそれぞれの重心（光強度の１次モーメント）を計算することによって、Ｍ個の集光スポットＰそれぞれの位置座標を特定する（ステップＳ２２）。この重心計算の際、所定の閾値よりも小さいデータ値の排除や、ノイズ低減処理等を併せて行ってもよい。続いて、Ｍ個の集光スポットＰの評価値を算出する（ステップＳ２３）。評価値とは、例えば各集光スポットＰの最大光強度やスポット径（拡がり具合）、光強度の高次モーメント、スポット径内の最小の光強度、スポット径内の光強度の総和などといった、各集光スポットＰの信頼性を表す数値である。以降のステップでは、この評価値が所定の条件を満たす集光スポットＰに関する情報のみが計算に使用される。続いて、各集光スポットＰの位置座標と基準位置との距離（位置ずれ量）を集光スポットＰ毎に算出する（ステップＳ２４）。その後、ステップＳ２４において算出された各集光スポットＰの位置ずれ量を波面方程式に適用することにより、波面歪み（収差）を算出する（ステップＳ２５）。
　再び図１０を参照する。続いて、制御部１３は、空間光変調器１１の変調面１１ａに表示させるべき波面歪み補償用の位相パターン（制御パターン）の計算を行う（ステップＳ１３）。このステップＳ１３では、例えば、先の波面計測ステップＳ１２において算出された波面歪み（収差）をゼロに近づける位相パターンが、負帰還制御のアルゴリズムを基にして算出される。そして、算出された位相パターンに応じた制御信号Ｓ２が制御部１３から制御回路部１７へ出力される。制御回路部１７は、この制御信号Ｓ２に応じた制御電圧Ｖ１を空間光変調器１１に供給する。
　続いて、制御部１３は、変調面１１ａの各領域１１ｂと集光スポットＰとの対応関係の特定を行うか否かの判断を行う（ステップＳ１４）。この対応関係の特定を行う場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、制御部１３は、図１２に示される処理を行う（ステップＳ１５、対応関係特定ステップ）。図１２は、対応関係特定ステップＳ１５において、集光スポットＰと、変調面１１ａ上の領域１１ｂとの対応関係を特定する方法の一例を示すフローチャートである。
　図１２に示されるように、先ず、制御部１３は、図８に示されたように、変調面１１ａ上の或る特定対象領域において、波面歪み補償用の位相パターンに代えて、空間的に非線形な位相パターンを表示させる（ステップＳ３１）。次に、制御部１３は、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域に表示させた状態で、波面センサ１２のイメージセンサ１２２によって作成される光強度分布データを取得する（ステップＳ３２、本実施形態における第２検出ステップ）。図９（ｂ）に示されたように、特定対象領域に対応する集光スポットが形成されない場合は、この光強度分布データには、（Ｎ－１）個のレンズ１２４によって形成された（Ｍ－１）個の集光スポットＰが含まれる。なお、特定対象領域に対応する集光スポットが弱い強度で形成された場合であっても、ステップＳ２３で計算される評価値が十分に大きい場合には、この光強度分布データに含まれる集光スポットＰの数は、Ｍ個となる。続いて、制御部１３は、第１検出ステップＳ２１において取得された光強度分布データ（例えば図９（ａ））と、第２検出ステップＳ３２において取得された光強度分布データ（例えば図９（ｂ））とを比較する（ステップＳ３３）。この比較は、例えば、第１検出ステップＳ２１において取得された光強度分布データ（例えば図９（ａ））と、第２検出ステップＳ３２において取得された光強度分布データ（例えば図９（ｂ））との差分あるいは比を計算すれば良い。または、それぞれの光強度分布データにステップＳ２３のような重心演算を施し、これによって算出される集光スポットの重心やスポット径、スポット径内の光強度の総和などの特徴量を用いてもよい。なお、第１検出ステップＳ２１では、特定対象領域を含むＮ個の領域１１ｂの全てに波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で光強度分布データを取得するので、その光強度分布データには、特定対象領域に対応する集光スポットＰが含まれている。そして、この比較において光強度分布データの光強度や特徴量が顕著に変化した集光スポットＰを特定し、その集光スポットＰを、特定対象領域に対応する集光スポットであると判定する（ステップＳ３４、本実施形態における第１特定ステップ）。その後、制御部１３は、変調面１１ａ上の更に別の領域について集光スポットとの対応関係を特定する必要があるか否かを判断する（ステップＳ３５）。特定する必要がある場合（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、制御部１３は、上述したステップＳ３１～Ｓ３４を別の領域について繰り返す。また、特定する必要がない場合（ステップＳ３５；Ｎｏ）、制御部１３は処理を終了する。
　再び図１０を参照する。制御部１３は、対応関係特定ステップＳ１５において集光スポットＰと領域１１ｂとの対応関係を特定したのち、若しくはステップＳ１４において集光スポットＰと領域１１ｂとの対応関係の特定が不要であると判断した場合に、波面補償動作を終了するか否かの指令信号を外部から受け付ける（ステップＳ１６）。この指令信号は、例えば補償光学システム１０を含む装置を操作する者から入力される。そして、終了指令があった場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、終了処理ステップＳ１７を経て終了する。また、終了指令がない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、前述したステップＳ１２～Ｓ１６を繰り返し実行する。なお、終了処理ステップＳ１７では、例えば制御部１３のメモリ領域の開放などが行われる。
　以上に説明した本実施形態の補償光学システム１０、その対応関係特定方法、補償光学システム用プログラム、及び補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体によって得られる効果について説明する。
　本実施形態では、第１検出ステップＳ２１において、空間光変調器１１の特定対象領域に波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で、波面センサ１２のイメージセンサ１２２において光強度分布を検出する。この第１検出ステップＳ２１では、特定対象領域に対応する集光スポットＰが、イメージセンサ１２２上の何処かの位置に形成される。また、第２検出ステップＳ３２として、上記特定対象領域に空間的に非線形な位相パターンを表示させた状態で、波面センサ１２のイメージセンサ１２２において光強度分布を検出する。この第２検出ステップＳ３２では、特定対象領域に表示された非線形の位相パターンによって光が拡散し、特定対象領域に対応する集光スポットＰが形成されないか、或いはその光強度が微弱となる。
　その後、第１特定ステップＳ３４において、第１検出ステップＳ２１及び第２検出ステップＳ３２のそれぞれにおいて得られた光強度分布を相互に比較すると、第１検出ステップＳ２１で得られた光強度分布には特定対象領域に対応する集光スポットＰが明瞭に存在するが、第２検出ステップＳ３２で得られた光強度分布には特定対象領域に対応する集光スポットＰが存在しないか、集光スポットＰの明瞭さが第１検出ステップＳ２１と比較して各段に劣ることとなる。したがって、第１検出ステップＳ２１と第２検出ステップＳ３２との間の光強度分布の変化に基づいて、特定対象領域に対応する集光スポットＰを正確に特定することができる。
　このように、本実施形態の補償光学システム１０、その対応関係特定方法、補償光学システム用プログラム、及び補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体によれば、波面センサ１２の集光スポットＰと、該集光スポットＰの位置から算出される収差に基づいて制御されるべき空間光変調器１１の変調面１１ａ上の領域１１ｂとの対応関係を、波面補償動作を実行中に正確に特定することができる。したがって、補償光学システム１０が組み込まれる装置の動作を継続しながら、より大きな波面歪みを精度良く補償することが可能となる。また、特許文献１に記載された構成のように光学板等の新たな部品を追加する必要がないので、部品点数の増加を抑制できるとともに、光像Ｌ１の損失の増加を抑制して波面検出精度を維持することができる。
　ここで、ステップＳ３１において変調面１１ａに表示される「空間的に非線形な位相パターン」の例を示す。図１３～図１６は、このような位相パターンの例を示す図であって、位相の大きさが明暗によって示されており、最も暗い部分の位相は０（ｒａｄ）であり、最も明るい部分の位相は２π（ｒａｄ）である。
　図１３は、位相の大きさの分布が不規則であるランダム分布を示している。このような位相パターンが特定対象領域に表示されると、当該部分の光像Ｌ１が拡散し、明瞭な集光スポットＰが形成されなくなるか、最大の光強度が減少する。また、図１４は、集光スポットＰを拡径するデフォーカス分布を示している。このような位相パターンが特定対象領域に表示されると、当該部分の光像Ｌ１が集光されず逆に拡大されるので、明瞭な集光スポットＰが形成されなくなるか、最大の光強度が減少する。また、図１５は、光像Ｌ１に大きな球面収差を生じさせる分布を示している。球面収差を生じる位相パターンの代わりに、大きな非点収差やコマ収差を生じる位相パターンを用いてもよい。図１６は、光像Ｌ１に球面収差・非点収差・コマ収差より大きな次数の高次収差を含む収差を生じさせる分布を示している。図１５や図１６に示された位相パターンが特定対象領域に表示された場合にも、明瞭な集光スポットＰが形成されなくなる。空間的に非線形な位相パターンは、これらの分布のうち少なくとも一つを含んでもよく、或いは、これらの分布のうち少なくとも一つと、線形な位相パターンとを重ね合わせた合成パターンを含んでもよいし、或いは、これらの分布のうち少なくとも一つと、波面計測された波面歪みを補償するための位相パターンとを重ね合わせた合成パターンを含んでも良い。
　また、空間光変調器としては、正六角形の複数の画素が隙間無く並んでいるようなものを用いても良い。また、上述した実施形態は、液晶を用いた空間光変調器を例に説明したが、液晶以外の電気光効果を有する材料を用いた空間光変調器や、画素が微小ミラーで形成されている空間光変調器、あるいは膜ミラーをアクチュエーターで変形させる可変鏡などを用いても良い。
　本実施形態では第１検出ステップＳ２１の後に第２検出ステップＳ３２を行っているが、この順序は逆であってもよい。すなわち、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域に先ず表示させ、その状態でイメージセンサ１２２により光強度分布を検出したのち、波面歪み補償用の位相パターンを特定対象領域に表示させ、その状態でイメージセンサ１２２により光強度分布を検出してもよい。このような形態であっても、上述した効果を同様に得ることができる。
　（第１の変形例）上記の実施形態では、対応関係特定ステップＳ１５内のステップＳ３３において、Ｍ個の集光スポットＰが全て含まれる光強度分布（図９（ａ））と、特定対象領域に対応する集光スポットＰが形成されない光強度分布（図９（ｂ））とを比較している。しかしながら、ステップＳ３３では、特定対象領域に対応する集光スポットＰが形成されている光強度分布と、形成されていない光強度分布とを比較すれば足りる。したがって、例えば複数の特定対象領域のためにステップＳ３１～Ｓ３４が繰り返し実行される場合には、前回以前のステップＳ３２において取得された光強度分布を比較対象に用いてもよい。
　図１７は、本変形例に係る補償光学システム１０の制御部１３の動作および対応関係特定方法を示すフローチャートである。図１７に示されたフローチャートにおいて図１２と異なる点は、ステップＳ３５の分岐後にステップＳ３６～Ｓ４０を備える点である。すなわち、本変形例では、先ずステップＳ３１～Ｓ３４を実行したのち、別の領域について対応関係を特定する場合には（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、ステップＳ３６～Ｓ４０を実行する。
　ステップＳ３６では、ステップＳ３１において選択された特定対象領域とは別の特定対象領域において、制御部１３が、波面歪み補償用の位相パターンに代えて、空間的に非線形な位相パターンを表示させる。同時に、ステップＳ３１において選択された特定対象領域を含む他の領域１１ｂにおいて、制御部１３が、空間的に非線形な位相パターンに代えて、波面歪み補償用の位相パターンを表示させる。
　次に、ステップＳ３７では、制御部１３が、上記の位相パターンを表示させた状態で、波面センサ１２のイメージセンサ１２２によって作成される光強度分布データを取得する（本変形例における第３検出ステップ）。そして、制御部１３は、第３検出ステップＳ３７において取得された光強度分布データと、第２検出ステップＳ３２において取得された光強度分布データとを比較する（ステップＳ３８）。制御部１３は、この比較において光強度やスポット径が顕著に変化した集光スポットＰを特定し、その集光スポットＰを、上記別の特定対象領域に対応する集光スポットであると判定する（ステップＳ３９、本実施形態における第２特定ステップ）。その後、制御部１３は、変調面１１ａ上の更に別の特定対象領域について集光スポットとの対応関係を特定する必要があるか否かを判断する（ステップＳ４０）。特定する必要がある場合（ステップＳ４０；Ｙｅｓ）、制御部１３は、上述したステップＳ３６～Ｓ３９を更に別の特定対象領域について繰り返す。なお、ステップＳ３６～Ｓ３９を繰り返す際には、ステップＳ３８において、特定済みの特定対象領域に関してステップＳ３７において得られた光強度分布データと、特定しようとする特定対象領域に関してステップＳ３７において得られた光強度分布データとを比較してもよい。なお、特定する必要がない場合（ステップＳ４０；Ｎｏ）、制御部１３は処理を終了する。
　本変形例では、上記実施形態の対応関係特定方法に加えて、更に第３検出ステップＳ３７および第２特定ステップＳ３８を備えている。これにより、空間的に非線形な位相パターンを空間光変調器１１の複数の領域１１ｂに順次表示させながら、各領域１１ｂと集光スポットＰとの対応関係を効率良く特定することができる。
　（第２の変形例）上記実施形態の波面計測ステップＳ１２では、ステップＳ２１においてＭ個の集光スポットＰが全て含まれる光強度分布データ（図９（ａ））を取得し、この光強度分布データを使用して波面形状を計測している（ステップＳ２２～Ｓ２５）。しかしながら、対応関係特定ステップＳ１５が既に一回以上行われている場合には、波面計測ステップＳ１２において、対応関係特定ステップＳ１５の第２検出ステップＳ３２において取得された光強度分布データを使用し、波面形状を計測してもよい。この方法によれば、波面計測ステップＳ１２のステップＳ２１を省略することができる。
　図１８は、本変形例に係る波面計測ステップを示すフローチャートである。図１８に示されるように、制御部１３は、先ず、既に実行された対応関係特定ステップＳ１５の第２検出ステップＳ３２において取得された光強度分布データ（例えば図９（ｂ）を参照）に含まれる（Ｍ－１）個の集光スポットＰそれぞれの重心を計算することによって、Ｎ個以下の集光スポットＰそれぞれの位置座標を特定する（ステップＳ５１）。続いて、Ｎ個以下の集光スポットＰの評価値を算出し（ステップＳ５２）、各集光スポットＰの位置座標と基準位置との距離（位置ずれ量）を集光スポットＰ毎に算出する（ステップＳ５３）。なお、ステップＳ５２及びＳ５３の詳細は、上記実施形態と同様である。その後、ステップＳ５３において算出された各集光スポットＰの位置ずれ量を波面方程式に適用することにより、波面歪み（収差）を算出する（ステップＳ５４）。
　本変形例では、第２検出ステップＳ３２において検出された光強度分布データから得られる波面形状に基づいて、波面歪みを補償する。すなわち、本変形例の方法では、空間的に非線形な位相パターンを特定対象領域に表示させた状態で計測された波面形状に基づいて、波面歪みを補償する。この場合、特定対象領域には波面歪み補償用の位相パターンは表示されないが、特定対象領域を空間光変調器１１のＮ個の領域１１ｂのうち僅かな部分に限定することにより、特定対象領域による影響を抑えて波面歪みを十分に補償することができる。また、本変形例では、空間光変調器１１に表示させる位相パターンを算出する際に、計測された波面形状のうち特定対象領域に対応する部分を除いたものを用いてもよい。或いは、計算された波面形状の全部を用い、空間光変調器１１の特定対象領域においては、計測された波面形状に空間的非線形な位相パターンを合成して全体の位相パターンを構成しても良い。
　また、上記実施形態において、波面計測ステップＳ１２とは別に、対応関係の特定（ステップＳ１５）の後、改めて図１８に示された波面計測ステップを行ってもよい。図１９は、そのような場合の補償光学システム１０の動作および波面補償方法を示すフローチャートである。
　図１９に示される方法では、まず、上記実施形態と同様に、初期処理（ステップＳ１１）、波面計測（ステップＳ１２）、及び波面歪み補償用の位相パターンの計算（ステップＳ１３）が行われる。続いて、制御部１３が、変調面１１ａの各領域１１ｂと集光スポットＰとの対応関係の特定を行うか否かの判断を行う（ステップＳ１４）。この対応関係の特定を行う場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、制御部１３は、対応関係特定ステップＳ１５（図１２を参照）を行ったのち、図１８に示されたステップＳ５１～Ｓ５４を含む第２の波面計測ステップＳ６１を行う。そして、この第２の波面計測ステップＳ６１において計測された波面歪みに基づいて、波面歪み補償用の位相パターンの計算を再び行う（ステップＳ６２）。
　制御部１３は、ステップＳ６２において波面歪み補償用の位相パターンの計算を行ったのち、若しくはステップＳ１４において集光スポットＰと領域１１ｂとの対応関係の特定が不要であると判断した場合に、波面補償動作を終了するか否かの指令信号を外部から受け付ける（ステップＳ１６）。この指令信号は、例えば補償光学システム１０を含む装置を操作する者から入力される。そして、終了指令があった場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、終了処理ステップＳ１７を経て終了する。また、終了指令がない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、対応関係特定付きの波面歪み補償を実行するか否かを選択し（ステップＳ６３）、実行しない場合には（ステップＳ６３；Ｎｏ）前述したステップＳ１２に移行し、実行する場合には（ステップＳ６３；Ｙｅｓ）前述したステップＳ１５に移行する。
　（第３の変形例）上記実施形態では、図８に示されたように、変調面１１ａにおいて特定対象領域Ｂ２を一つだけ設定しているが、特定対象領域Ｂ２は、一度に複数個設定されてもよい。図２０は、特定対象領域Ｂ２が一度に複数個設定された例を示す図である。なお、図２０において、領域Ｂ１は波面歪み補償用の位相パターンが表示される領域である。図２０に示されるように、本変形例では、互いに隣接しない複数の領域１１ｂが特定対象領域Ｂ２に設定され、空間的に非線形な位相パターンが表示される。
　本変形例によれば、空間光変調器１１の複数の特定対象領域Ｂ２と複数の集光スポットＰとの対応関係を一度に特定できるので、対応関係の特定に要する時間を短縮することができる。なお、複数の特定対象領域Ｂ２間の間隔は、光像Ｌ１の収差が大きいほど長く設定されてもよい。また、第２変形例のように対応関係特定ステップＳ１５において取得された光強度分布データを使用して波面形状を計測する場合には、特定対象領域Ｂ２の数が少ないほど、波面形状の計測精度が向上する。
　本発明の一側面に係る対応関係特定方法、補償光学システム、補償光学システム用プログラム、及び補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、前述した実施形態および各変形例では、波面センサ１２のレンズアレイ１２０として、図３に示されたように、複数のレンズ１２４が二次元格子状に配列された形態を例示したが、波面センサ１２のレンズアレイはこのような形態に限られない。例えば、図２１に示されるように、レンズアレイ１２０は、正六角形の複数のレンズ１２８が隙間無く並んだハニカム構造を有していてもよい。
　本発明の一側面に係る補償光学システムの対応関係特定方法、補償光学システム、補償光学システム用プログラム、及び補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体によれば、部品点数の増加および被計測光の損失の増加を抑制しつつ、波面センサの集光スポットと、その位置に基づいて制御されるべき空間光変調器の変調面上の領域との対応関係を正確に特定して、より大きな波面歪みを精度良く補償することが可能となる。
　１０…補償光学システム、１１…空間光変調器、１１ａ…変調面、１１ｂ…領域、１２…波面センサ、１３…制御部、１３ａ…記憶領域、１４…ビームスプリッタ、１５，１６…リレーレンズ、１７…制御回路部、１８…光検出素子、１２０…レンズアレイ、１２２…イメージセンサ、１２４…レンズ、Ｌ１…光像、Ｐ…集光スポット。

Claims (9)

  1. 　二次元状に配列されたＮ個（Ｎは自然数）の領域を含む変調面に入射した光像の位相を空間的に変調する空間光変調器と、前記Ｎ個の領域に各々対応するＮ個のレンズが二次元状に配列されたレンズアレイ、並びに該レンズアレイによって形成されたＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ≦Ｎ）の集光スポットを含む光強度分布を検出する光検出素子を有し、前記空間光変調器から変調後の前記光像を受ける波面センサとを備え、前記空間光変調器に表示される位相パターンを、前記光強度分布から得られる前記光像の波面形状に基づいて制御することにより波面歪みを補償する補償光学システムにおいて、前記波面歪みの補償を実行中に、前記空間光変調器の前記領域と、前記波面センサに形成される前記集光スポットとの対応関係を特定する方法であって、
    　前記空間光変調器の前記Ｎ個の領域のうちの特定対象領域に、波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で、前記光検出素子により前記光強度分布を検出する第１検出ステップと、
    　前記第１検出ステップの前又は後に、空間的に非線形な位相パターンを前記特定対象領域に表示させた状態で、前記光検出素子により前記光強度分布を検出する第２検出ステップと、
    　前記第１検出ステップと前記第２検出ステップとの間の前記光強度分布の変化に基づいて、前記Ｍ個の集光スポットのうち前記特定対象領域に対応する集光スポットを特定する第１特定ステップと、
    　を備える補償光学システムの対応関係特定方法。
  2. 　波面歪み補償用の位相パターンを前記特定対象領域に表示させ、空間的に非線形な位相パターンを前記特定対象領域とは別の特定対象領域に表示させた状態で、前記光検出素子により前記光強度分布を検出する第３検出ステップと、
    　前記第２検出ステップと前記第３検出ステップとの間の前記光強度分布の変化に基づいて、前記別の特定対象領域に対応する集光スポットを特定する第２特定ステップと、
    　を更に備える請求項１に記載の補償光学システムの対応関係特定方法。
  3. 　前記第１検出ステップにおいて、前記Ｎ個の領域全てに波面歪み補償用の位相パターンを表示させる請求項１または２に記載の補償光学システムの対応関係特定方法。
  4. 　前記第２検出ステップにおいて検出された前記光強度分布から得られる前記波面形状に基づいて波面歪みを補償する請求項１～３のいずれか一項に記載の補償光学システムの対応関係特定方法。
  5. 　前記第２検出ステップにおいて前記特定対象領域に表示される空間的に非線形な位相パターンが、位相の大きさの分布が不規則であるランダム分布を含む請求項１～４のいずれか一項に記載の補償光学システムの対応関係特定方法。
  6. 　前記第２検出ステップにおいて前記特定対象領域に表示される空間的に非線形な位相パターンが、前記集光スポットを拡径するデフォーカス分布を含む請求項１～４のいずれか一項に記載の補償光学システムの対応関係特定方法。
  7. 　前記空間光変調器の前記Ｎ個の領域のうち互いに隣接しない複数の領域を前記特定対象領域に設定する請求項１～６のいずれか一項に記載の補償光学システムの対応関係特定方法。
  8. 　二次元状に配列されたＮ個（Ｎは自然数）の領域を含む変調面に入射した光像の位相を空間的に変調する空間光変調器と、
    　前記Ｎ個の領域に各々対応するＮ個のレンズが二次元状に配列されたレンズアレイ、並びに該レンズアレイによって形成されたＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ≦Ｎ）の集光スポットを含む光強度分布を検出する光検出素子を有し、前記空間光変調器から変調後の前記光像を受ける波面センサと、
    　前記空間光変調器に表示される位相パターンを、前記光強度分布から得られる前記光像の波面形状に基づいて制御することにより波面歪みを補償する制御部と、
    　を備え、
    　前記制御部が、前記波面歪みの補償を実行中に、前記空間光変調器の前記Ｎ個の領域のうちの特定対象領域に波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で前記光検出素子より第１の前記光強度分布を取得し、空間的に非線形な位相パターンを前記特定対象領域に表示させた状態で前記光検出素子より第２の前記光強度分布を取得し、前記第１の光強度分布と前記第２の光強度分布との間の変化に基づいて、前記Ｍ個の集光スポットのうち前記特定対象領域に対応する集光スポットを特定する補償光学システム。
  9. 　二次元状に配列されたＮ個（Ｎは自然数）の領域を含む変調面に入射した光像の位相を空間的に変調する空間光変調器と、前記Ｎ個の領域に各々対応するＮ個のレンズが二次元状に配列されたレンズアレイ、並びに該レンズアレイによって形成されたＭ個（Ｍは自然数であり、Ｍ≦Ｎ）の集光スポットを含む光強度分布を検出する光検出素子を有し、前記空間光変調器から変調後の前記光像を受ける波面センサと、前記空間光変調器に表示される位相パターンを、前記光強度分布から得られる前記光像の波面形状に基づいて制御することにより波面歪みを補償する制御部とを備える補償光学システムにおいて、前記波面歪みの補償を実行中に、前記空間光変調器の前記領域と、前記波面センサに形成される前記集光スポットとの対応関係を前記制御部に特定させるための補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体であって、
    　前記補償光学システム用プログラムは、
    　前記空間光変調器の前記Ｎ個の領域のうちの特定対象領域に、波面歪み補償用の位相パターンを表示させた状態で、前記光検出素子により前記光強度分布を検出する第１検出ステップと、
    　前記第１検出ステップの前又は後に、空間的に非線形な位相パターンを前記特定対象領域に表示させた状態で、前記光検出素子により前記光強度分布を検出する第２検出ステップと、
    　前記第１検出ステップと前記第２検出ステップとの間の前記光強度分布の変化に基づいて、前記Ｍ個の集光スポットのうち前記特定対象領域に対応する集光スポットを特定する第１特定ステップと、
    　を前記制御部に実行させる、
    　補償光学システム用プログラムを記憶する記録媒体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018185740A1 (en) * 2017-04-06 2018-10-11 Yoav Berlatzky Wavefront sensor and method of using it
CN110389119A (zh) * 2019-07-19 2019-10-29 浙江大学 基于机器学习的快速自适应光学扫描显微成像系统与方法
CN110657960A (zh) * 2019-10-31 2020-01-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种大视场空间天文望远镜稳像精度检测光路系统

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6539052B2 (ja) * 2015-01-20 2019-07-03 浜松ホトニクス株式会社 画像取得装置および画像取得方法
JP6431400B2 (ja) * 2015-02-18 2018-11-28 株式会社トプコン 眼科撮影装置および眼科装置
WO2016167259A1 (ja) * 2015-04-15 2016-10-20 シャープ株式会社 センサ回路
CN104949763B (zh) * 2015-06-16 2018-07-10 四川大学 一种基于逆哈特曼原理的透镜波前像差测量方法
JP6650819B2 (ja) * 2016-04-15 2020-02-19 株式会社 資生堂 色ムラ部位の評価方法、色ムラ部位評価装置及び色ムラ部位評価プログラム
US10760956B2 (en) * 2016-07-05 2020-09-01 Canon Kabushiki Kaisha Wavefront control apparatus, wavefront control method, information acquiring apparatus, and storage medium
JP6836468B2 (ja) * 2016-07-11 2021-03-03 日本電信電話株式会社 光偏向器
WO2018105549A1 (ja) 2016-12-09 2018-06-14 日本電信電話株式会社 波長掃引光源、波長掃引光源のための駆動データ作成方法および光偏向器
CN109124564B (zh) * 2017-06-28 2021-05-04 中国移动通信有限公司研究院 一种眼底光场成像方法及装置
CN107795952B (zh) * 2017-10-31 2024-04-02 马瑞利汽车零部件(芜湖)有限公司 实现自适应远光功能的矩阵式聚光透镜
JP6524357B1 (ja) * 2018-06-21 2019-06-05 三菱電機株式会社 波面センサ、波面計測装置および波面計測方法
CN113218630B (zh) 2018-12-03 2024-02-13 江苏慧光电子科技有限公司 光学检测方法、系统及光学器件制造系统
CN111432202B (zh) * 2019-01-09 2023-03-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 图像传感器传递函数测试装置及测试方法
CN113348497B (zh) * 2019-01-18 2023-11-28 杜比实验室特许公司 用于降噪的衰减波前确定
CN109683312B (zh) * 2019-01-22 2021-03-12 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种自适应光学系统像传递关系的调节方法
DE102019201280A1 (de) * 2019-01-31 2020-08-06 Trumpf Laser Gmbh Anordnung und Verfahren zum Formen eines Laserstrahls
CN110346340B (zh) * 2019-07-19 2020-08-14 浙江大学 基于波前传感器的机器学习快速像差测量系统与方法
AU2020326397A1 (en) 2019-08-06 2022-01-20 Alcon Inc. Adaptive optics systems and methods for vitreoretinal surgery
JP7386672B2 (ja) 2019-11-15 2023-11-27 株式会社ディスコ レーザー加工装置及び位相パターンの調整方法
CN111090215A (zh) * 2020-01-09 2020-05-01 上海慧希电子科技有限公司 组装设备、方法及组装系统
CN111256956A (zh) * 2020-02-14 2020-06-09 上海慧希电子科技有限公司 波前测量设备及波前测量方法
JP2023145943A (ja) * 2022-03-29 2023-10-12 浜松ホトニクス株式会社 空間光変調装置、加工装置、及び、位置推定方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009162614A (ja) * 2008-01-07 2009-07-23 Mitsubishi Electric Corp 光波面計測装置
JP2010530615A (ja) * 2007-06-14 2010-09-09 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置及び方法
JP2010261810A (ja) * 2009-05-07 2010-11-18 Mitsubishi Electric Corp 波面センサ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4305666A (en) 1979-10-24 1981-12-15 Massachusetts Institute Of Technology Optical heterodyne detection system and method
JPH0915057A (ja) 1995-06-26 1997-01-17 Mitsubishi Electric Corp 波面センサ並びに波面計測方法
JP5139832B2 (ja) 2008-02-14 2013-02-06 浜松ホトニクス株式会社 観察装置
JP5451979B2 (ja) 2008-03-31 2014-03-26 三菱電機株式会社 波面センサ、および光位相分布制御装置
JP2010201810A (ja) 2009-03-04 2010-09-16 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 印刷装置および印刷方法
EP2656781A1 (en) * 2012-04-24 2013-10-30 Popovic, Zoran Guide star generation
CN102944932A (zh) 2012-11-27 2013-02-27 清华大学 激光聚焦光斑控制方法及装置
JP6074241B2 (ja) * 2012-11-29 2017-02-01 キヤノン株式会社 補償光学装置、撮像装置、補償光学装置の制御方法およびプログラム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010530615A (ja) * 2007-06-14 2010-09-09 エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． リソグラフィ装置及び方法
JP2009162614A (ja) * 2008-01-07 2009-07-23 Mitsubishi Electric Corp 光波面計測装置
JP2010261810A (ja) * 2009-05-07 2010-11-18 Mitsubishi Electric Corp 波面センサ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018185740A1 (en) * 2017-04-06 2018-10-11 Yoav Berlatzky Wavefront sensor and method of using it
US11293806B2 (en) 2017-04-06 2022-04-05 Pxe Computational Imagimg Ltd Wavefront sensor and method of using it
CN110389119A (zh) * 2019-07-19 2019-10-29 浙江大学 基于机器学习的快速自适应光学扫描显微成像系统与方法
CN110657960A (zh) * 2019-10-31 2020-01-07 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种大视场空间天文望远镜稳像精度检测光路系统

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