相位调制装置和相位调制方法

专利名称：相位调制装置和相位调制方法
技术领域：
本发明涉及相位调制装置、相位调制方法、用于执行相位调制方法的程序、以及记录有程序的记录介质。更具体地，本发明涉及利用相位调制空间光调制器对激光束的相位进行调制的相位调制装置和相位调制方法，用于执行该相位调制方法的程序，以及记录有该程序的记录介质。
背景技术：
已经提出了一种相位调制装置，该装置使用相位调制空间光调制器，根据计算机所计算的相位图(phase pattern)来调制激光束的相位。在该相位调制装置中，将相位图写入要被激光束照射的相位调制空间光调制器中，从而生成由该相位图调制的相位调制光。
日本专利No.2,785,427描述了一种利用TN液晶空间光调制元件对光的相位和强度进行调制的方法。在此方法中，考虑到由于施加在TN液晶上的驱动电压导致的相位失真而形成要显示在该TN液晶空间光调制元件上的相位图。

发明内容
在相位调制装置配备有激光源、相位调制空间光调制器、以及用于引导激光束的光学系统的情况中，如果由激光源、相位调制空间光调制器或用于引导激光束的光学系统在激光束中引起了激光束的相位失真，则会生成具有预期之外的相位图的相位调制光。
因此，试图通过装配昂贵的光学系统或者通过改善设置在相位调制空间光调制器的读取侧的基板的平面度来减小相位失真。
为制造具有高平面度的读取侧基板的相位调制空间光调制器，必须使用昂贵的材料，这使空间光调制器的制造变得困难。因此，制造成本非常高。这使得难于大批量生产相位调制装置。
如日本未审专利申请公报No.10-186283所述，对利用相位调制光生成的输出图像进行检测，并且根据所检测的结果对相位调制空间光调制器进行反馈控制。因此，通过对整个光学系统的特性偏移进行补偿从而形成了几乎理想的输出图像。
根据在日本未审专利申请公报No.10-186283中所公开的成像方法，必须重复该反馈环，直到获得期望的输出图像，这将花费大量时间来生成输出图像。在实际中，由于光源的变化，该输出图像会出现随机的波动。如果连同该反馈控制所固有的波动一同检测到了该随机波动，则很难进行精确的反馈控制。
本发明旨在解决上述问题。本发明的一个目的在于提供一种相位调制装置，该相位调制装置可以根据所期望的相位图而精确、容易并且迅速地进行光的相位调制。
本发明的另一目的在于提供一种可以以更低成本制造的相位调制装置。
本发明的再一目的在于提供一种相位调制方法，该相位调制方法可以根据所期望的相位图而精确、容易并且迅速地进行光的相位调制。
本发明的又一目的在于提供一种可以执行上述相位调制方法的相位调制程序，以及存储该程序的记录介质。
为实现上述目的，本发明的特征在于一种相位调制装置，包括发光的光源；叠加装置，该叠加装置将预期的相位图和用于校正光的波阵面失真的波阵面失真校正相位图进行叠加，以生成失真校正后相位图；以及电寻址相位调制空间光调制器，其根据所述失真校正后相位图来对光进行相位调制。
在本发明中，单独地准备用于校正波阵面失真的波阵面失真校正相位图和该预期相位图。然后将这些图形叠加到一起以生成波阵面失真校正后相位图。然后，根据该波阵面失真校正后相位图驱动该电寻址相位调制空间光调制器。可以利用该预期相位图对光进行精确的相位调制，而不会发生光的失真。由于将用于校正波阵面失真的波阵面失真校正相位图和预期相位图叠加在一起，因此该装置可以具有简单的配置，以在短时间内生成波阵面失真校正后图形。因此，根据本发明的相位调制装置可以执行实时控制并且可以低成本地制造。
优选地，该波阵面失真校正相位图包括通过对表示光的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。由于该波阵面失真校正相位图是通过反转波阵面失真相位图的符号而生成的，所以可以可靠地校正该波阵面失真。
优选地，当通过对预期相位图和波阵面失真校正相位图进行叠加而得到的相位值具有负值或者等于或大于2π的值时，该叠加装置生成通过将该相位值除以2π而得到的余数，作为失真校正后相位图。为找到通过将相位值的负值除以2π而得到的余数，要确定该负值的绝对值并且找到一最小正值，使得该绝对值和该最小正值的和等于2π的整数倍。当预期相位图和波阵面失真校正相位图的和具有负值或者等于或大于2π的值时，将该和除以2π而得到的余数生成作为失真校正后相位图。因此，即使电寻址相位调制空间光调制器不能对相位调制量大于2π的光进行相位调制，该电寻址相位调制空间光调制器仍可以进行一相位值(即，通过将该和除以2π而得到的余数)的相位调制。因此，通过进行该余数的相位调制，可认为该装置可以执行等于或者大于2π的相位值的相位调制。
优选地，本发明的相位调制装置还包括存储该波阵面失真校正相位图的存储装置。叠加装置从存储装置中读取波阵面失真校正相位图，然后将该波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加。
由于存储了该波阵面失真校正相位图，所以可以仅通过读取该波阵面失真校正相位图并将其与预期相位图进行叠加，而生成波阵面失真校正后相位图。因此可以在短时间内生成波阵面失真校正后相位图。
在此情况中，优选地，本发明的相位调制装置具有预先保存该预期相位图的保存装置。叠加装置分别读取预期相位图以及波阵面失真校正相位图，并且将它们叠加到一起以生成波阵面失真校正后相位图。因此，可以在短时间内生成波阵面失真校正后相位图。
另选地，本发明的相位调制装置可以具有一用于生成预期相位图的装置。在此情况中，叠加装置仅通过将该预期相位图和所读取的波阵面失真校正相位图进行叠加而生成波阵面失真校正后相位图。因此，可以在短时间内生成用于任何相位图的波阵面失真校正后相位图。
根据本发明的相位调制装置还包括接收波阵面失真校正相位图的输入装置。叠加装置将所接收的波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加。可以仅通过将所接收的波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加而生成波阵面失真校正后相位图。因此，可以在短时间内生成波阵面失真校正后相位图。
另选地，根据本发明的相位调制装置还可以包括测量装置，该测量装置测量光的波阵面失真，以生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图；以及生成装置，该生成装置反转该波阵面失真相位图的符号，以生成波阵面失真校正相位图。可以仅通过测量波阵面失真并且之后将该失真的符号进行反转而生成波阵面失真校正相位图。因此，无需任何复杂计算。并且，可以高精度地迅速获得波阵面失真校正相位图。此外，可以独立于预期相位图而容易地生成波阵面失真校正相位图。
在此情况中，优选地，该测量装置重复对光的波阵面失真进行测量，以生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图。每次测量装置测量到了光的波阵面失真，生成装置反转该波阵面失真相位图的符号，以生成波阵面失真校正相位图。每当生成装置生成了波阵面失真校正相位图，叠加装置将波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，以更新该失真校正后相位图。电寻址相位调制空间光调制器根据所更新的失真校正后相位图重复地进行光的相位调制。
可以实时地测量动态波阵面失真以及静态波阵面失真，从而可以生成可以对包含动态失真的多种波阵面失真进行校正的波阵面失真校正相位图。因此，可以高精度地生成相位调制光。
在此情况中，本发明的相位调制装置具有一用于预先保存预期相位图的保存装置，叠加装置从该保存装置中读取预期相位图，随后将其与重复生成的波阵面失真校正相位图进行叠加，从而重复地更新该波阵面失真校正后相位图。因此，可以精确地生成相位调制光，其中包含动态失真成分的波阵面失真得到了校正。在此情况中，本发明的相位调制装置具有生成预期图形的装置，叠加装置将所生成的预期相位图与重复生成的波阵面失真校正相位图进行叠加，从而更新波阵面失真校正后相位图。因此，可以生成相位调制光，其中包含动态失真成分的波阵面失真得到了校正。
电寻址相位调制空间光调制器具有输入/输出表面，通过它来接收和发射光。该波阵面失真校正相位图包括用于校正由该输入/输出表面所引起的光波阵面失真的相位图。通过对该电寻址相位调制空间光调制器的输出/输出表面所引起的光波阵面失真进行校正，可以实现高精度的相位调制。
在此情况中，优选地，通过对表示从该电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面所发射的光的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成该波阵面失真校正相位图。根据该波阵面失真校正相位图，在从电寻址相位调制空间光调制器(驱动该电寻址相位调制空间光调制器以生成预期的相位图)的输入/输出表面发出的光的波阵面失真中，可以校正由该输入/输出表面引起的波阵面失真。
在此情况中，优选地，根据本发明的相位调制装置还包括一第一光学元件，该第一光学元件将光源发出的光导向该电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面。该波阵面失真校正相位图包括用于对由光源、电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面以及第一光学元件中的至少一个所引起的光波阵面失真进行校正的相位图。由于可以对由构成该相位调制装置的一个或者多个光学元件所引起的光波阵面失真进行校正，所以可以实现高精度的相位调制。
在此情况中，优选地，该波阵面失真校正相位图包括通过将表示由光源、电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面以及第一光学元件中至少一个所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。由于通过反转波阵面失真相位图的符号而生成该波阵面失真校正相位图，所以可以可靠地对光的波阵面失真进行校正。注意可以通过测量由电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面、光源以及第一光学元件中的一个或者多个所引起的波阵面失真来获得波阵面失真校正相位图。
当根据本发明的相位调制装置包括用于对从电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面发出的光进行引导的第二光学元件时，优选地，该波阵面失真校正相位图包括用于对由光源、电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面、第一光学元件以及第二光学元件中的至少一个所引起的光波阵面失真进行校正的相位图。由于可以校正由构成该相位调制装置的一个或者多个光学元件引起的光波阵面失真，所以可以实现更高精度的相位调制。
例如，如果波阵面失真校正相位图是用于对构成相位调制装置的所有光学元件所引起的光波阵面失真进行校正，则可以实现更高精度的相位调制。
在此情况中，优选地，该波阵面失真校正相位图包括通过将表示由光源、电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面、第一光学元件以及第二光学元件中至少一个所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。由于通过反转波阵面失真相位图的符号生成该波阵面失真校正相位图，所以可以可靠地对光的波阵面失真进行校正。注意通过测量由电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面、光源、第一光学元件和第二光学元件中的一个或者多个一起引起的波阵面失真来获得波阵面失真校正相位图。
另选地，优选地该波阵面失真校正相位图包括用于校正由电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面所引起的波阵面失真的第一波阵面失真校正相位图、用于校正由光源所引起的波阵面失真的第二波阵面失真校正相位图、以及用于校正由第一光学元件所引起的波阵面失真的第三波阵面失真校正相位图中的至少一个。叠加装置将第一、第二以及第三波阵面失真校正相位图中的至少一个与预期相位图进行叠加，以生成失真校正后相位图。可以仅通过将该第一至第三波阵面失真校正相位图中的一个或者多个与预期相位图进行叠加，来校正由构成该相位调制装置的一个或者多个光学元件所引起的光波阵面失真。
在此情况中，优选地，第一波阵面失真校正相位图包括通过将表示由电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面所引起的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。优选地，第二波阵面失真校正相位图包括通过将表示由光源所引起的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。优选地，第三波阵面失真校正相位图包括通过将表示由第一光学元件所引起的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。由于通过对波阵面失真相位图的符号进行反转而生成每个波阵面失真校正相位图，所以可以可靠地校正光的波阵面失真。注意可以通过测量由对应的光学元件所引起的波阵面失真而得到每个波阵面失真相位图。
例如，优选地，通过对表示由电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转，生成了第一波阵面失真校正相位图。通过对表示由光源和第一光学元件所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转，生成了第四波阵面失真校正相位图。叠加装置将第一波阵面失真校正相位图和第四波阵面失真相位图与预期相位图进行叠加，以生成失真校正后相位图。可以仅通过将第一波阵面失真校正相位图和第四波阵面失真校正相位图与预期相位图叠加，来对由电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面、光源、以及第一光学元件所引起的光波阵面失真进行校正。
在此情况中，优选地，根据本发明的相位调制装置还包括输入装置，该输入装置接收一第一波阵面失真校正相位图，该图是通过对表示从未被驱动的电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面所发出的光的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的。该装置包括测量装置，该测量装置测量由光源和第一光学元件所引起的光波阵面失真，以生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图。该装置还包括生成装置，该生成装置反转波阵面失真相位图的符号，以生成第四波阵面失真校正相位图。叠加装置将第一和第四波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，以生成失真校正后相位图。
可以仅反转表示光源和第一光学元件所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号来生成第四波阵面失真校正相位图。因此，可以仅通过将第四波阵面失真校正相位图和第一波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，来校正由光源、第一光学元件以及电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面所引起的光波阵面失真。
本发明提供了一种相位调制方法，包括以下步骤提供预期相位图；提供用于校正光的波阵面失真的波阵面失真校正相位图；将预期相位图与该波阵面失真校正相位图叠加，以生成失真校正后相位图；以及根据该失真校正后相位图来驱动电寻址相位调制空间光调制器，以对光进行相位调制。
根据本发明，分别准备用于校正波阵面失真的波阵面失真校正相位图和预期相位图，并将二者叠加到一起，从而生成波阵面失真校正后相位图。该波阵面失真校正后相位图用于驱动该电寻址相位调制空间光调制器。因此，可以精确地生成利用预期相位图进行相位调制的光，其中的波阵面失真得到了校正。此外，可以仅通过将波阵面失真校正相位图和预期相位图叠加到一起来容易地在短时间内生成波阵面失真校正后相位图。
优选地，提供波阵面失真校正相位图的步骤包括反转表示光波阵面失真的相位的波阵面失真相位图的符号，以生成波阵面失真校正相位图。由于可以仅通过反转该波阵面失真相位图的符号来生成波阵面失真校正相位图，所以不必进行复杂的计算。因此，可以快速地生成波阵面失真校正相位图。
在此情况中，优选地，提供波阵面失真校正相位图的步骤包括接收波阵面失真校正相位图。叠加步骤包括将所接收的波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加。可以仅通过将所接收的波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加而生成波阵面失真校正后相位图，从而可以快速地生成波阵面失真校正后相位图。
优选地，提供波阵面失真校正相位图的步骤包括测量光的波阵面失真并且生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图；并且反转该波阵面失真相位图的符号，以生成波阵面失真校正相位图。叠加步骤包括将所生成的波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加。可以仅通过测量波阵面失真并随后反转该波阵面失真的符号来生成波阵面失真校正相位图。因此，不必进行复杂的计算，从而可以容易且快速地获得波阵面失真校正相位图。
在此情况中，该测量步骤包括重复测量光的波阵面失真，以生成表示波阵面失真的波阵面失真相位图。该反转步骤包括反转波阵面失真相位图的符号，从而重复地生成波阵面失真校正相位图。叠加步骤包括重复地将波阵面失真校正相位图进行叠加，从而重复地更新该波阵面失真校正后相位图。该相位调制步骤包括根据重复更新的失真校正后相位图来重复地驱动该电寻址相位调制空间光调制器，从而对光进行相位调制。不仅静态波阵面失真而且动态波阵面失真都可以进行实时测量。因此，可以生成对包括动态波阵面失真的各种波阵面失真进行校正的波阵面失真校正相位图。由此可以生成具有更高精度的相位调制光。
优选地，提供波阵面失真校正相位图的步骤包括测量从未被驱动的电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面所发出的光的波阵面失真；并且反转表示所测得的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号，从而生成第一波阵面失真校正相位图。该叠加步骤包括将第一波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，从而生成失真校正后相位图。
可以仅通过对表示从未被驱动的电寻址相位调制空间光调制器的输出/输出表面发出的光的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转来生成该第一波阵面失真校正相位图。将该第一波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，从而可以在被驱动的电寻址相位调制空间光调制器的输出/输出表面所发出的光的波阵面失真中，对由该调制器的输入/输出表面所引起的光波阵面失真进行校正，以生成预期相位图。
在此情况中，优选地，提供波阵面失真校正相位图的步骤还包括测量由光源和第一光学元件所引起的光波阵面失真；并且反转表示所测得的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号，从而生成第二波阵面失真校正相位图。叠加步骤包括将第一波阵面失真校正相位图和第二波阵面失真校正相位图与预期相位图叠加，从而生成失真校正后相位图。该相位调制步骤包括将光源的光通过第一光学元件引到电寻址相位调制空间光调制器，然后根据该失真校正后相位图驱动该电寻址相位调制空间光调制器，从而对该光进行相位调制。
可以仅通过将表示由光源和第一光学元件所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转来生成第二波阵面失真校正相位图。因此，可以仅通过将第二波阵面失真校正相位图和第一波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加来校正由光源、第一光学元件以及电寻址相位调制空间光调制器的输入/输出表面所引起的光波阵面失真。
本发明提供了一种由计算机执行的程序，该程序包括准备预期相位图的处理；准备用于校正光的波阵面失真的波阵面失真校正相位图的处理；以及将预期相位图和该波阵面失真校正相位图进行叠加从而生成校正后相位图的处理。
计算机执行该程序，以仅将该波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，从而获得波阵面失真校正后相位图。因此，可以通过执行简单的计算而快速地生成波阵面失真校正后相位图。
优选地，根据本发明的程序还包括以下处理将表示光波阵面失真的相位的波阵面失真相位图的符号进行反转，从而生成波阵面失真校正相位图。由于可以仅通过反转该波阵面失真相位图的符号来生成该波阵面失真校正相位图，所以不需要复杂的计算。可以快速生成波阵面失真校正相位图。
本发明提供了一种存储有由计算机执行的程序的计算机可读记录介质，该计算机可读记录介质存储了以下处理准备预期相位图；准备用于校正光的波阵面失真的波阵面失真校正相位图；以及将预期相位图与波阵面失真校正相位图进行叠加，从而生成失真校正后相位图。当计算机从本发明的记录介质中读取程序时，计算机可以迅速并且精确地生成用以对光进行相位调制的波阵面失真校正相位图。
优选地，根据本发明的记录介质还存储了使计算机执行以下处理的程序将表示光波阵面失真的相位的波阵面失真相位图的符号进行反转，从而生成波阵面失真校正相位图。计算机可以仅通过将波阵面失真相位图的符号进行反转来生成波阵面失真校正相位图。因此，不需要复杂的计算。因此，可以快速地生成波阵面失真校正相位图。
另选地，根据本发明的记录介质最好存储有波阵面失真校正相位图数据。然后，当计算机读取该程序以及该波阵面失真校正相位图数据时，该计算机可以快速地执行将波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加的处理。


图1是显示根据本发明第一实例的激光处理装置的配置的框图；图2是图1所示激光处理装置中的控制器的框图；图3是显示图1所示激光处理装置中所包含的相位调制模块的配置的图；图4是图2所示控制器的功能框图；图5是在本发明的第一实例中将CGH图形H(x，y)和相位失真校正图形C1(x，y)进行叠加以生成波阵面失真校正后图形H′(x，y)的示意图；图6是显示在一给定x坐标位置处相位失真图形Φ1(x，y)在y轴方向的相位分布，以及在一给定x坐标位置处相位失真校正图形C1(x，y)在y轴方向的相位分布的一维示意图；图7(A)是说明在本发明第一实施例中所执行的调制的流程图；图7(B)是说明在图7(A)所示调制过程中所执行的图形叠加处理的流程图；图8是说明在本发明的第一实施例中在激光处理装置中设有光束采样器和波阵面检测器以生成失真校正图形的框图；图9(A)是说明在本发明的第一实施例中生成失真校正图形的处理的流程图；图9(B)是说明在图9(A)所示的失真图形生成处理中失真校正后图形的计算步骤的流程图；图10是说明在本发明第一实施例的第二变型例中在激光处理装置中设有光束采样器和波阵面检测器以生成失真校正图形的框图；
图11是说明在本发明第一实施例的第三至第五变型例中将一测量装置连接到激光处理装置以生成失真校正图形的框图；图12是显示根据本发明第二实施例的激光处理装置的配置和功能的框图；图13是显示根据本发明第三实施例的激光处理装置的配置和功能的框图；图14(A)显示了在本发明的第三实施例中对利用经过了波阵面失真校正的相位失真校正后图形H′(x，y)所生成的相位调制光进行傅立叶变换而得到的图像；图14(B)是显示通过对利用未经过波阵面校正的CGH图形H(x，y)所生成的相位调制光进行傅立叶变换而得到的图形的图像；图15是说明本发明第四实施例中生成失真校正图形和调制光的处理的流程图；以及图16是显示用于根据本发明第五实施例的飞秒激光器中的波形整形装置的配置的框图。
具体实施例方式
下面将结合附图对根据本发明的优选实施例的相位调制装置和相位调制方法进行说明。
在附图中相同的部件采用相同的标记来表示，不再重复说明。
(第一实施例)将结合图1到9(B)对根据本发明第一实施例的激光处理装置和激光处理方法进行说明。
本实施例涉及激光处理装置和激光处理方法，其中利用具有任何预期图形的激光束来对处理目标T进行处理。
如图1所示，根据第一实施例的激光处理装置1包括读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30、相位调制模块40、傅立叶透镜50以及控制器60。
读出光源10由He-Ne激光器构成，以生成相干读出光。从读出光源10发出的读出光在横截面内具有几乎均匀的相位分布。该读出光是偏振面平行于图1平面的线偏振光。
空间滤光片20从读出光中除去多余的衍射波和多余的反射波。空间滤光片20还从该读出光中除去由于缺陷和灰尘所引起的衍射波和散射波。
准直透镜30对从空间滤光片20射出的读出光进行准直以生成平行读出光。
相位调制模块40是电寻址相位调制空间光调制器，用以对从准直透镜30射出的读出光进行相位调制。
傅立叶透镜50对已经由相位调制模块40进行了相位调制的读出光进行空间傅立叶变换。将处理目标T设置在傅立叶透镜50的傅立叶平面上。因此，该读出光被首先从光源10通过空间滤光片20和准直透镜30而导向相位调制模块40。然后读出光从相位调制模块40经过傅立叶透镜50被导向处理目标T。
控制器60包括个人计算机，用以控制相位调制模块40。
如图2所示，控制器60包括硬盘驱动器61、CPU 62、ROM 64、RAM 63、用于从记录介质读取数据的读取设备65、输入/输出(I/O)接口66、以及网络控制单元(NCU)67，它们通过总线相互连接。
硬盘驱动器61预先存储有以下程序用于生成失真校正图形的程序、用于生成失真校正后图形的程序、以及用于驱动该模块的程序。稍后将对这些程序进行说明。
CPU 62控制控制器60的所有操作以执行各种程序，如用于生成失真校正图形的程序、用于生成失真校正后图形的程序、以及用于驱动该模块的程序。
设置RAM 63用以存储当CPU 62执行任何程序时CPU 62所生成的数据。
ROM 64预先存储有各种程序和数据。ROM 64可以存储用于生成失真校正图形的程序、用于生成失真校正后图形的程序、以及用于驱动该模块的程序。
将读取设备65配置为从记录介质(如软盘、CD-ROM、以及DVD)中读取程序和数据，以将这些程序和数据存储在硬盘驱动器61中。例如，将用于生成失真校正图形的程序和用于生成失真校正后图形的程序存储在记录介质中，如软盘、CD-ROM或DVD。在此情况中，读取设备65从记录介质中读取程序，以将这些程序存储在硬盘驱动器61中。
相位调制模块40与输入/输出(I/O)接口66相连。稍后将说明的波阵面检测器210(图8)可以与输入/输出(I/O)接口66相连。另外，诸如键盘和鼠标的输入装置(未示出)以及诸如显示器以及打印机的输出装置(未示出)与输入/输出(I/O)接口66相连。
诸如因特网的网络68连接到网络控制单元。因此，可以从诸如因特网的网络68下载用于生成失真校正图形的程序和用于生成失真校正后图形的程序，并将这些程序存储在硬盘驱动器61中。
将结合图3对相位调制模块40进行说明。
如图3所示，相位调制模块40包括写入光源110、准直透镜120、液晶显示器(下文将其称为“LCD”)130，中继透镜140、以及平行对准式向列型液晶空间光调制器(下文将其称为“PAL-SLM”)150。
将写入光源110设计为生成在横截面内具有均匀强度分布的写入光。例如，由激光二极管(LD)构成写入光源110。
准直透镜120对从写入光源110发出的写入光进行准直，以生成平行光。
LCD 130是透射型电寻址强度调制空间光调制器。当在寻址模式中利用预期图形进行电子驱动时，LCD 30对从准直透镜120发出的写入光进行强度调制，以生成在横截面内具有预期图形的强度分布的强度调制光。
LCD 130由光入射层130a、光传送层130b、像素构造层130c、扭曲向列型液晶层130d以及对向电极层130e构成。像素构造层130c夹在光入射层130a和光传送层130b之间。光入射层130a由透明玻璃基板和玻璃板的外表面上的偏振片组成。同样地，光传送层130b由透明玻璃基板和玻璃板外表面上的偏振片组成。像素构造层130c具有多个透明像素电极。透明像素电极在垂直于准直透镜120的光轴的平面内(该平面是垂直于图3平面的xy平面，其中x轴垂直于图3的平面，而y轴平行于图3的平面)按规定的间距P以二维矩阵形式排列。注意，每个透明像素电极的位置由xy平面内的对应坐标(x，y)确定。
在上述配置的LCD 130中，将光入射层130a设置为面对准直透镜120而将光传送层130b设置为面对中继透镜140。像素构造层130c与控制器60连接。当控制器60的控制单元60g(稍后描述)在寻址模式中利用预期图形对像素构造层130c的透明像素电极进行电子驱动时，该扭曲向列型液晶显示器130d中的液晶分子根据该预期图形而改变其方向。
当从准直透镜120射出的写入光通过光入射层130a的偏振片而入射到该扭曲向列型液晶显示器130d上时，光的偏振发生改变。当该写入光通过光传送层130b的偏振片时该写入光被转变为强度调制光。因此，LCD130可以输出在横截面内具有预期图形的强度分布的强度调制光。
中继透镜140将LCD 130输出的强度调制光传送到PAL-SLM 150。中继透镜140具有位于LCD 130侧的数值孔径NAL。该数值孔径NAL的值满足关系式1/2P＜NAL/λ＜1/P，其中P为LCD 130的像素间距，而λ为写入光源110的写入光的波长。然后，中继透镜140可以消除空间频率1/P的信号分量，其来源于LCD 130的像素构造层130c，并且可以高精度地将LCD 130上所显示的强度图形传给PAL-SLM 150。
该PAL-SLM 150是反射型光寻址相位调制空间光调制器。由中继透镜140所发出的强度调制光对该PAL-SLM 150进行光寻址，以对通过准直透镜30的读出光进行相位调制。因此，该PAL-SLM 150生成在横截面中具有预期图形的相位分布的相位调制光。PAL-SLM 150由写入侧透明基板150a、读出侧透明基板150b、透明电极150c、光电导层150d、反射镜层150e、液晶层150f、以及另一个透明电极150g组成。透明电极150c夹在写入侧透明基板150a和读出侧透明基板150b之间。该读出侧透明基板150b确定了读出光的入射和出射面。该基板150b由诸如玻璃的透明材料制成。
将透明电极150c和150g电连接到AC电源(未示出)。光电导层150d由非晶硅制成。液晶层150f包括向列型液晶，其分子水平朝向。液晶分子根据施加到层150f上的电压而在特定的平面内旋转，从而改变该液晶层150f的折射率。
如此配置的PAL-SLM 150具有面对中继透镜140的写入侧透明基板150a，以及面对准直透镜30和傅立叶透镜50的读出侧透明基板150b。此外，将PAL-SLM 150定位为使得从准直透镜30射出的读出光倾斜地入射在读出侧透明基板150b上。即，读出光相对于入射光的光轴I成预定的入射角θ而倾斜地入射到读出侧透明基板150b上。在读出光被反射镜层150e反射后，读出光以与入射角相同的反射角θ沿反射光轴O从读出侧透明基板150b倾斜地射出，到达傅立叶透镜50。注意将该读出光源10定向为使得该读出光、或者线偏振光P入射到PAL-SAL 150上作为p偏振光束。在该PAL-SLM 150中，将液晶层150f中的液晶分子定向为基本上平行于读出光的偏振面。因此，液晶分子根据施加到该液晶层150f上的电压而旋转的预定平面基本与读出光的法向面平行。(注意该法向面是图3的平面，包含读出光的入射光轴I，其反射光轴O，以及该反射镜层150e的法线。)当从LCD 130发出的强度调制光通过中继透镜140而入射并聚焦在光电导层150d上时，该光电导层150d的非晶硅的晶体结构发生改变，从而改变施加到液晶分子上的电压。因此，该光电导层150d展示出电控双折射(ECB)效应，其中液晶分子发生旋转而改变液晶层150f的双折射率。因此，当通过了准直透镜30的读出光在液晶层150f中传播时，其被进行了相位调制。该读出光在反射镜层150e被反射，再次在液晶层150f中传播，并且作为相位调制光从PAL-SLM射出。该相位调制光的相位分布具有波阵面失真，该波阵面失真对应于从LCD 130射出的强度调制光的强度分布。从该PAL-SLM 150射出的相位调制光在傅立叶透镜50中经过空间傅立叶变换，聚焦在处理目标T上。
例如，在PCT公报WO00/34823中详细说明了PAL-SLM 150和相位调制模块40的结构。
如图4中的功能框图所示，控制器60包括图形存储单元60a、失真图形存储单元60b、失真校正图形生成单元60c、失真校正图形存储单元60d、叠加单元60e、失真校正后图形存储单元60f、控制单元60g、失真图形输入单元60h、图形输入单元60i、以及图形生成单元60j。在硬盘驱动器61中构成了图形存储单元60a、失真图形存储单元60b、失真校正图形存储单元60d以及失真校正后图形存储单元60f。
失真校正图形生成单元60c由CPU 62控制，以执行用于生成失真校正图形的程序，以生成失真校正图形。叠加单元60e由CPU 62控制，以执行用于生成失真校正后图形的程序，从而对各个图形进行叠加(稍后将说明)。控制单元60g由CPU 62来控制，以执行用于驱动该模块的程序，从而驱动相位调制模块40。失真图形输入单元60h包括输入/输出(I/O)接口66。图形输入单元60i包括读取设备65和NCU 67中的任意一个。图形生成单元60j由CPU 62控制，以执行图像生成程序，以生成预期的相位图。
图形存储单元60a用于存储表示预期相位图的数据H(x，y)，根据该预期相位图而对处理目标T进行处理。在本实施例中，预期相位图数据表示计算机生成的全息图(下文称为“CGH图形”)。CGH图形数据H(x，y)表示相位值(即，相位调制量)，根据该相位值，在相位调制模块40的LCD130的像素构造层130c中透明像素电极的各个位置(x，y)对光进行相位调制。
更具体地，CGH图形数据H(x，y)包括用于每个像素(x，y)的相位值，如图5所示。例如，对于左上角的位置(0，0)处的像素的CGH图形数据H(x，y)为2.5π，而对于该像素右侧紧邻的像素的CGH图形数据H(x，y)为3.4π。在图5中，相位值为0的像素具有黑色，相位值为2π的像素具有白色，相位值为0至2π的像素具有灰色。在图5中，任何相位值等于或大于2π或具有负相位值的像素被相位值处于0至2π范围内(这是相位值除以2π而得到的余数)的像素替换。
注意该CGH图形数据H(x，y)是在CPU 62(图形生成单元60j)执行图像程序时所生成的数据。另选地，可以通过图形输入单元60i从外部输入CGH图形数据H(x，y)。在此情况中，CGH图形数据H(x，y)已经存储在诸如软盘、CD-ROM或者DVD的记录介质中，或者已经上载到网络68上。读取设备65或者NCU 67(即图形输入单元60i)从记录介质或者网络68接收该CGH图形数据H(x，y)，以将该数据存储到图形存储单元60a中。
设置失真图形存储单元60b以存储表示已通过准直透镜30的读出光的相位失真图形Φ1(x，y)的数据。从读出光源10发出的读出光在波阵面中具有静态相位失真，该静态相位失真是由读出光源10的结构而引起的。此外，当读出光通过空间滤光片20和准直透镜30时，由于空间滤光片20和准直透镜30的像差，会在读出光的波阵面中发生静态相位失真。因此，由于包括读出光源10、空间滤光片20以及准直透镜30的光学系统，从准直透镜30射出的读出光具有如图4中的曲线所示的波阵面失真。失真图形存储单元60b存储表示波阵面失真的相位失真图形Φ1(x，y)。注意“(x，y)”表示垂直于读出光的光轴的平面中的点。该点(x，y)对应于设置在LCD 130的像素构造层130c中的各透明像素电极的位置。即，相位失真图形Φ1(x，y)表示各个位置(x，y)的相位值，并且定义了读出光的波阵面失真，即波阵面的超前和延迟部分的分布(即图4中的曲线)。
通过输入/输出(I/O)接口66(更确切地，失真图形输入单元60h)输入该相位失真图形Φ1(x，y)的数据。换言之，输入/输出(I/O)接口66(失真图形输入单元60h)从下面描述的波阵面检测器210接收关于相位失真图形Φ1(x，y)的数据，将该数据存储在失真图形存储单元60b中。
失真校正图形生成单元60c根据表示存储在失真图形存储单元60b中的波阵面失真图形Φ1(x，y)的数据来生成相位失真校正图形C1(x，y)的数据，用以消除该波阵面失真图形。更确切地，失真校正图形生成单元60c计算与图形Φ1(x，y)相反的图形-Φ1(x，y)，将相位失真图形-Φ1(x，y)设定为相位失真校正图形C1(x，y)。相应地，相位失真校正图形C1(x，y)表示了各个位置(x，y)的相位值。
如上所述，相位失真校正图形C1(x，y)是用于延迟波阵面Φ1(x，y)的超前部分并且前移其滞后部分的图形，该图形显示为图4中的曲线。假设相位失真图形Φ1(x，y)具有沿y轴方向在给定的x坐标位置处发生失真的分布，如图6所示。然后，生成相位失真校正图形C1(x，y)，从而可以通过将相位失真图形Φ1(x，y)与相位失真校正图形C1(x，y)进行叠加而生成如图6中所示的平面波。如图5所示，相位失真校正图形C1(x，y)在左上角的位置(0，0)具有值3.5π，而在与其相邻的右侧位置(1，0)具有另一值2.1π。
将失真校正图形存储单元60d设计为存储由失真校正图形生成单元60c所生成的相位失真校正图形C1(x，y)的数据。
叠加单元60e将图形存储单元60a中所存储的CGH图形数据H(x，y)与失真校正图形存储单元60d中所存储的相位失真校正图形数据C1(x，y)叠加，以生成相位失真校正后图形H′(x，y)的数据。即，叠加单元60e进行H′(x，y)＝H(x，y)+C1(x，y)的运算。
更具体地，叠加单元60e对于各个像素位置(x，y)将CGH图形数据H(x，y)与相位失真校正图形数据C1(x，y)进行叠加，以生成相位失真校正后图形H′(x，y)，如图5所示。在如此生成的相位失真校正后图形H′(x，y)中，位置(0，0)，或者左上角处，具有相位值6π(＝2.5π+3.5π)，并且位置(1.0)具有相位值5.5π(＝3.4π+2.1π)。
由于读出光是连续的波，所以即使波阵面偏移了一个波长或者2π相位，叠加单元60e的输出也不会发生变化。因此，当相位失真校正后图形数据H′(x，y)对于各个像素(x，y)具有负相位值或者等于或大于2π的相位值时，叠加单元60e执行转换处理(下文中称之为“相位折叠处理”)。在相位折叠处理中，各个像素的相位值替换成了该相位值除以2π而得到的余数。例如，像素位置(0，0)处的相位值H′(0，0)＝6π转换为H′(0，0)＝0。像素位置(1，0)处的相位值H′(1，0)＝5.5π转换为H′(1，0)＝1.5π。为找到将负相位值除以2π得到的余数，首先求得负相位的绝对值，并求得一个最小正值，该最小正值加到该绝对值上时能得到2π的整数倍。例如，如果像素位置(2，0)的相位值H′(2，0)为-0.3π，则相位值H′(2，0)被转换为1.7π。在本实施例中，叠加单元60e进行相位折叠处理。因此，即使PAL-SLM 150不能进行2π或者更大相位值的相位调制，利用将相位值除以2π而得到的余数，PAL-SLM 150还是可以执行基本上相同的相位调制。
失真校正后图形存储单元60f用于存储由叠加单元60e所生成的失真校正后图形数据H′(x，y)。
控制单元60g根据在失真校正后图形存储单元60f中所存储的失真校正后图形数据H′(x，y)而生成驱动信号，以驱动集成在模块40中的LCD130。
下面结合图7(A)对上述配置的激光处理装置1的调制(处理)进行说明。
当用户通过控制器60的输入设备来指示激光处理装置1进行工作时，叠加单元60e开始叠加图形(S1)。
下面结合图7(B)对图形叠加处理(S1)进行说明。
在图形叠加处理中，CPU 62首先从图形存储单元60a中读取预期CGH图形数据H(x，y)(步骤S2)。
CPU 62然后从失真校正图形存储单元60d中读取相位失真校正图形数据C1(x，y)(步骤S3)。
然后，CPU 62将CGH图形数据H(x，y)与相位失真校正图形数据C1(x，y)进行叠加，从而生成相位失真校正后图形数据H′(x，y)(＝H(x，y)+C1(x，y))(步骤S4)。如果各个像素(x，y)的相位失真校正后图形数据H′(x，y)的值是负值或者是等于或大于2π的值，则叠加单元60e执行相位折叠处理，其中该值被替换成了该相位值除以2π而得到的余数。
如上所述，得到了相位失真校正后图形数据H′(x，y)。将此数据存储在失真校正后图形存储单元60f中(步骤S5)。
由此，完成了图形叠加处理(S1)。
此后，在步骤S7中CPU 62执行驱动处理，以驱动相位调制模块40。更具体地，CPU 62根据相位失真校正后图形数据H′(x，y)生成驱动信号，以驱动LCD 130的像素构造层130c中像素位置(x，y)处的各个透明像素电极。同时，打开写入光源110和读出光源10。LCD 130生成具有相位失真校正后图形H′(x，y)的强度分布的强度调制光。该强度调制光通过中继透镜140传播到PAL-SLM 150的光电导层150d。PAL-SLM 150由在横截面内具有相位失真校正后图形H′(x，y)的强度分布的强度调制光进行光寻址。在横截面内具有相位失真图形Φ1(x，y)的波阵面失真的读出光通过准直透镜30到达PAL-SLM 150。PAL-SLM 150利用相位失真校正后图形H′(x，y)对读出光进行相位调制，从而生成具有CGH图形H(x，y)的初始波阵面的相位调制光。
也就是说，PAL-SLM 150利用相位失真校正后图形H′(x，y)对具有相位失真图形Φ1(x，y)的波阵面失真的读出光进行相位调制，以进行相位分布的叠加，该叠加由以下方程(1)表示Φ1(x，y)+H′(x，y)＝Φ1(x，y)+{C1(x，y)+H(x，y)}(1)＝Φ1(x，y)+{-Φ1(x，y)+H(x，y)}＝H(x，y)因此，PAL-LSM 150生成具有预期CGH图形H(x，y)的相位分布的读出光。该读出光通过傅立叶透镜50，在处理目标H上形成对应于CGH图形H(x，y)的预期图形。
注意用于生成失真校正后图形的程序是由执行图形叠加处理(S1)的程序构成的。还应该注意的是，用于驱动该模块的程序是由执行步骤S7的程序构成的。
如上所述，在本实施例中，预先将相位失真校正图形C1(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中。因此，可以仅通过从存储单元60d中读取图形C1(x，y)并将图形C1(x，y)与预期图形H(x，y)叠加来获得相位失真校正后图形H′(x，y)。因此，可以在短时间内获得相位失真校正后图形H′(x，y)。所以可以对相位失真校正后图形H′(x，y)进行实时控制。
即使读出光源10、空间滤光片20以及准直透镜30是不具有高精度的光学元件，当相位调制模块40由相位失真校正后图形H′(x，y)来驱动时，该相位调制模块40仍然可以有效地生成利用预期相位图H(x，y)进行相位调制的光。因此，不需要昂贵的光学元件。此外，可以使激光处理装置1的结构变得简单，从而可以低成本地制造激光处理装置1。
在本实施例中，激光处理装置1在开始处理该处理目标之前执行失真校正图形形成处理。即，测量从准直透镜30射出的读出光的波阵面失真，从而生成相位失真图形数据Φ1(x，y)。然后生成相位失真校正图形数据C1(x，y)＝-Φ1(x，y)，以将其存储在失真校正图形存储单元60d中。
以下将结合图8到图9(B)对失真校正图形形成处理进行说明。
为生成失真校正图形，用户在激光处理装置1中设置光束采样器200和波阵面检测器210，如图8所示。在图8中，为方便理解，仅显示了失真图形输入单元60h和控制单元60g，而没有示出控制器60的其它部件60a到60f、60i以及60j。
将光束采样器200配置为反射一部分入射光，并且允许入射光的其余部分从中通过。在本实施例中，将光束采样器200设置在准直透镜30的下游。光束采样器200反射一部分通过了准直透镜30的读出光，并且使读出光的其余部分可以从中通过到达相位调制模块40。
波阵面检测器210测量入射光的波阵面。例如，检测器210包括公知的Shack-Hartmann传感器。Shack-Hartmann传感器由透镜阵列、二维检测器、以信号处理单元(未示出)构成。该透镜阵列采集光。该二维检测器将会聚在透镜阵列上的光转变成图像信号。信号处理单元处理图像信号，以生成表示光的波阵面图形的数据。将按上述配置的波阵面检测器210设置在能接收光束采样器200所反射的光的位置处。检测器210检测入射光的波阵面，以生成表示波阵面失真的相位失真图形数据。波阵面检测器210的信号处理单元连接到控制器60的输入/输出(I/O)接口66(失真图形输入单元60h)，从而可以将检测器210生成的相位失真图形数据输入到控制器60中。该波阵面检测器210可以由干涉仪构成。
当用户将波阵面检测器210安装在激光处理装置1中后，启动如图9(A)所示的测量处理(步骤S10)。即，用户开始驱动读出光源10。光束采样器200反射一部分从准直透镜30射出的读出光，将所反射的光导向波阵面检测器210。波阵面检测器210测量入射读出光的波阵面，以生成表示光的波阵面失真的相位失真图形数据Φ1(x，y)。然后通过失真图形输入单元60h将该相位失真图形数据Φ1(x，y)存储在失真图形存储单元60b中。当波阵面检测器210完成对读出光的波阵面的测量时，关闭读出光源10。
然后，控制器60启动图形计算处理(步骤S20)。
以下结合图9(B)对图形计算处理进行说明。
在图形计算处理中，失真校正图形生成单元60c从失真图形存储单元60b中读取相位失真图形数据Φ1(x，y)。单元60c然后将相位失真图形数据Φ1(x，y)的符号反转，从而生成相位失真校正图形数据C1(x，y)(步骤S26)。即，失真校正图形生成单元60c执行C1(x，y)＝-Φ1(x，y)的运算，以得到相位失真校正图形C1(x，y)。
将该相位失真校正图形数据C1(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中(步骤S28)。这样，图形计算处理(图9(A)中所示的步骤S20)结束，并且失真校正图形生成处理也结束。用户从激光处理装置1中移去光束采样器200和波阵面检测器210，以使系统返回到如图1所示的状态。
如上所述，在本实施例中，激光处理装置1首先测量相位失真图形数据Φ1(x，y)，然后生成相位失真校正图形C1(x，y)，将所生成的图形C1(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中。
应该注意的是，用于生成失真校正图形的程序包括用于执行图形计算处理S20(即，图9(B)中所示的步骤S20)的程序。
(第一变型例)以下将对本实施例的第一变型例进行说明。
如上所述，激光处理装置1具有如图1所示的结构。仅在执行失真校正图形形成处理(图9(A)、图9(B))时，才在激光处理装置1中加入光束采样器200和波阵面检测器210，如图8所示。另选地，可以使激光处理装置1一直具有图8所示的结构。即，如图8所示，可以将光束采样器200和波阵面检测器210安装在激光处理装置1中。在此情况中，具有如图8所示结构的激光处理装置1执行失真校正图形形成处理(图9(A)、图9(B))，然后执行相位调制(图7(A)、图7(B))。光束采样器200通过大部分读出光并将其导向相位调制模块40，使得相位调制模块40可以对读出光源10发出的大部分读出光进行相位调制。因此，读出光的光路中的光束采样器200不会阻碍目标的处理。
(第二变型例)如图1中的虚线所示，由于设置在PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b低的表面精度，导致读出光的波阵面可能具有静态相位失真。更确切地，当读出光通过PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b时发生失真。考虑到此，可以预先对由于读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及PAL-SLM 150所引起的静态波阵面失真进行测量，并将其消除。
在该变型例中，在生成波阵面失真校正图形的处理中(图9(A))，将光束采样器200设置在相位调制模块40的下游，以将从PAL-SLM 150发出的部分读出光反射到波阵面检测器210，如图10所示。在此情况中，执行如图9(A)所示的测量处理(S10)。和图8一样，在图10中仅显示了失真图形输入单元60h和控制单元60g。没有显示控制器60的其它部件60a到60f、60i以及60j。
当在S10中波阵面检测器210检测波阵面失真时，控制单元60g保持相位调制模块40关闭。即，控制单元60g不向LCD 130提供驱动信号，关闭写入光源110，并且不将来自AC电源(未示出)的电压提供给PAL-SLM 150。这阻止了PAL-SLM 150的液晶层150f对读出光进行相位调制。因此波阵面检测器210可以检测到由于读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的波阵面失真(下文中称其为“Φ2(x，y)”。波阵面检测器210通过失真图形输入单元60h将所检测的相位失真图形Φ2(x，y)存储在失真图形存储单元60b中。
最好不在测量处理S10(图9(A))期间对相位调制模块40进行驱动。假设相位调制模块40是开启的。即，如果将驱动信号提供给LCD 130，从而开启写入光源110，并且将AC电压提供给PAL-SLM 150，则该LCD130将生成表示一种图形的强度调制光，使得该PAL-SLM 150根据该强度调制光来处理读出光的波阵面，以生成对应于该强度调制光的相位图(波阵面失真)。在此情况中，波阵面检测器210对叠加在一起的、由于光学元件10到30以及150而生成的波阵面失真以及由于出现在LCD 130上的图案而导致的波阵面失真进行检测。换言之，检测器210不能独立于由该图案所导致的波阵面失真而仅检测由于元件10到30和150导致的波阵面失真。
在图9(B)的图形计算处理中，在步骤S26中失真校正图形生成单元60c从失真图形存储单元60b中读取相位失真图形数据Φ2(x，y)，以计算图形数据Φ2(x，y)的反转图形C2(x，y)(＝-Φ2(x，y))。在步骤S28中，将反转图形C2(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中，作为相位失真校正图形。这样，在图形计算处理(S20)结束后，将光束采样器200和波阵面检测器210从激光处理装置1中取走。然后该激光处理装置1返回到图1所示的状态。
在相位调制(图7(A)、图7(B))中，叠加单元60e将相位失真校正图形C2(x，y)与预期CGH图形H(x，y)进行叠加，以生成相位失真校正后图形H′(x，y)(S1)。根据所生成的相位失真校正后图形H′(x，y)生成LCD130的驱动信号，以驱动相位调制模块40(S7)。
在此变型例中，波阵面检测器210检测由于读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及PAL-SLM 150的读出侧基板150b所导致的相位失真图形Φ2(x，y)。为消除图形Φ2(x，y)，生成相位失真校正图形C2(x，y)，以将其与预期CGH图形H(x，y)进行叠加，从而得到相位失真校正后图形H′。利用相位失真校正后图形H′(x，y)来驱动相位调制模块40，使得可以产生在横截面内具有预期CGH图形H(x，y)的相位分布的相位调制光而无任何失真。当相位调制光通过傅立叶透镜50时，在处理目标T上可靠地形成了对应于CGH图形H(x，y)的预期图形。
如上所述，在该变型例中，即使PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b具有失真，也可以利用相位失真校正后图形H′(x，y)对LCD 130进行控制。因此，可以高精度地产生利用预期图形H(x，y)进行相位调制的光。相应地，可以低成本地制造激光处理装置1。
在此变型例中，与第一变型例相似地，可以将光束采样器200和波阵面检测器210安装在激光处理装置1中，如图10所示。在此情况中，当激光处理装置1利用图10的配置执行生成失真校正图形的处理(图9(A)、图9(B))之后，执行调制处理(图7(A)、图7(B))。在此调制中，光束采样器200通过大部分入射的读出光并将其导向傅立叶透镜50。该傅立叶透镜50对相位调制光进行傅立叶变换，从而利用该光来对目标进行处理。
(第三变型例)在将相位调制模块40放置到激光处理装置1中之前，仅可以对由PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的波阵面失真进行测量。换言之，配备具有波阵面检测器220的测量设备70，将其连接到控制器60的失真图形输入单元60h(输入/输出(I/O)接口66)。波阵面检测器220具有与波阵面检测器210相同的结构，并且按照与波阵面检测器210相同的方式进行操作。在图11中，与图8和图10相同，仅显示了失真图形输入单元60h和控制单元60g，而未显示控制器60的其它组件60a到60f，60i和60j。
在此情况中，按照下述方式来执行生成失真校正图形的处理(图9(A)、图9(B))。
首先，用户将相位调制模块40作为样本插入测量设备70中。启动测量处理(S10)。即，将相位调制模块40关闭，并且使从预定的读出光源发出并且波阵面失真经过校正的读出光照射到PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b。波阵面检测器220检测从读出侧透明基板150b所发出的读出光的波阵面失真。假设将PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b的相位失真图形确定为相位失真图形Φ150(x，y)。然后，波阵面检测器220通过失真图形输入单元60h将图形数据Φ150(x，y)传送到失真图形存储单元60b。
不是把整个相位调制模块40都设置在测量设备70中，而只是在安装到相位调制模块40中之前把PAL-SLM 150设置到测量设备70中。在此情况中，使PAL-SLM 150保持关闭。更确切地说，不向PAL-SLM 150施加AC电压。没有写入光照射到PAL-SLM 150上。从读出光源发出并校正了波阵面失真的读出光照射在PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b上。此时，波阵面检测器220测量从读出侧透明基板150b所发出的读出光的波阵面失真Φ150(x，y)。
然后，进行图形计算处理(S20)。如图9(B)所示，在步骤S26，失真校正图形生成单元60c从失真图形存储单元60b中读取数据Φ150(x，y)。然后单元60c通过下列方程计算相位失真校正图形Φ150(x，y)，用以校正相位失真图形Φ150(x，y)C150(x，y)＝-Φ150(x，y)(2)将所生成的相位失真校正图形C150(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中(S28)。
在调制处理(图7(A)、图7(B))中，叠加单元60e从失真校正图形存储单元60d中读取相位失真校正图形C150(x，y)(S3)。单元60e将此相位失真校正图形C150(x，y)与预期CGH图形H(x，y)进行叠加，从而生成相位失真校正后图形H′(x，y)(S4)。换言之，叠加单元60e执行H′(x，y)＝H(x，y)+C150(x，y)的运算，从而生成相位失真校正后图形H′(x，y)。
(第四变型例)可以使用测量设备70来测量分别事先由读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的波阵面失真。更具体地说，如图11所示，在失真校正图形形成处理(图9(A)、图9(B))中，将测量设备70与控制器60相连。在测量处理(S10)中，将读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30、相位调制模块40以及PAL-SLM 150依次放置于测量设备70中，从而测量到由于各个部件所引起的波阵面失真。针对读出光源10，波阵面检测器220检测出由于读出光源10而引起的波阵面失真。波阵面检测器220检测从空间滤光片20发出的读出光的波阵面失真。和空间滤光片20一样，测量出由于准直透镜30所引起的波阵面失真。至于相位调制模块40和PAL-LSM 150，采用与第三变型例中相同的方式测量出波阵面失真。
假设对于读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30、以及PAL-SLM150分别测量到相位失真图形Φ10(x，y)、Φ20(x，y)、Φ30(x，y)和Φ150(x，y)。然后，将这些相位失真图形Φ10(x，y)、Φ20x，y)、Φ30(x，y)和Φ150(x，y)通过失真图形输入单元60h发送到失真图形存储单元60b(S10)。
在图形计算处理S20(图9(B))中，失真校正图形生成单元60c从失真图形存储单元60b中读取数据Φ10(x，y)、Φ20(x，y)、Φ30(x，y)和Φ150(x，y)。然后，单元60c根据以下方程(2)生成相位失真校正图形C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)，用于校正相位失真图形C10(x，y)＝-Φ10(x，y)C20(x，y)＝-Φ20(x，y)(2)C30(x，y)＝-Φ30(x，y)C150(x，y)＝-Φ150(x，y)将所求出的相位失真校正图形C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中(S28)。
在调制处理(图7(A)、图7(B))中，叠加单元60e从失真校正图形存储单元60d中读取所有的相位失真校正图形数据C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)。单元60e将所有的相位失真校正图形数据C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)叠加到预期CGH图形H(x，y)上，从而生成相位失真校正后图形H′(x，y)(S4)。换言之，叠加单元60e执行H′(x，y)＝H(x，y)+C10(x，y)+C20(x，y)+C30(x，y)+C150(x，y)的运算，从而生成相位失真校正后图形H′(x，y)。
(第五变型例)在此变型例中，如图11所示，设置测量设备70，以生成相位失真校正图形C150(x，y)(＝-Φ150(x，y))，用于校正PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的波阵面失真Φ150(x，y)。将相位调制模块40或者PAL-SLM150放置在测量设备70中，从而执行失真校正图形生成处理(图9(A)和图9(B))，以生成相位失真校正图形C150(x，y)。为生成用于校正读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30所引起的波阵面失真Φ1(x，y)的相位失真校正图形C1(x，y)(＝-Φ1(x，y))，首先如图8所示设置波阵面检测器210。然后，进行图9(A)和9(B)的失真校正图形生成处理，从而生成相位失真校正图形C1(x，y)。结果，将相位失真校正图形C150(x，y)作为第一相位失真校正图形存储在失真校正图形存储单元60d中。将相位失真校正图形C1(x，y)作为第二相位失真校正图形存储在失真校正图形存储单元60d中。
在调制处理(图7(A)、图7(B))中，叠加单元60e从失真校正图形存储单元60d中读取第一相位失真校正图形C1(x，y)和第二相位失真校正图形C150(x，y)(S3)，将第一和第二相位失真校正图形C1(x，y)和C150(x，y)与预期CGH图形H(x，y)进行叠加，从而生成相位失真校正后图形H′(x，y)(S4)。换言之，叠加单元60e执行H′(x，y)＝C1(x，y)+C150(x，y)+H(x，y)的运算，从而生成相位失真校正后图形H′(x，y)。
在该变型例中，可以把光束采样器200和波阵面检测器210从激光处理装置1中移去。另选地，可以如第一变型例那样，将光束采样器200和波阵面检测器210安装在装置1中。
(第二实施例)下面将结合图12对根据本发明的第二实施例的激光处理装置1和激光处理方法进行说明。
在本实施例中，如图12所示，控制器60还包括失真校正图形输入单元60k。该失真校正图形输入单元60k由记录介质读取设备65或NCU67构成。单元60k从网络68或者诸如软盘、CD-ROM或者DVD的记录介质74接收失真校正图形C(x，y)，将该失真校正图形存储在失真校正图形存储单元60d中。在本实施例中，控制器60不具有失真图形输入单元60h、失真图形存储单元60b以及失真校正图形生成单元60c。控制器60不执行在第一实施例中执行的失真校正图形生成处理(图9(A)、图9(B))，而是由激光处理装置1的制造商在操作激光处理装置1之前执行失真校正图形生成处理(图9(A)、图9(B))。在此情况中，制造商准备与控制器60分离的计算机72。制造商准备测量设备70，以将测量设备70中的波阵面检测器220与计算机72连接。
更确切地说，在本实施例中，在布置读出光源10、空间滤光片20以及准直透镜30以制造激光处理装置1之前，激光处理装置1的制造商生成用于校正由这些光学元件10、20和30所引起的波阵面失真Φ1(x，y)的波阵面失真校正图形C1(x，y)。即，制造商首先按照与图1所示激光处理装置1中的这些光学元件相同的位置关系来布置读出光源10、空间滤光片20以及准直透镜30，然后，将这些元件作为样本插入到测量设备70中。利用计算机72，制造商执行生成失真校正图形的处理(图9(A)、图9(B))。
更具体地，首先执行图9(A)中所示的测量处理(S10)。将读出光源10开启，波阵面检测器220测量从准直透镜30发出的光的相位失真图形Φ1(x，y)。将所测得的图形Φ1(x，y)存储在计算机72中。计算机72执行图9(B)中所示的图形计算处理(S20)，以计算相位失真校正图形C1(x，y)＝-Φ1(x，y)(S26)。在步骤S28中，计算机72将相位失真校正图形数据C1(x，y)存储在诸如软盘、CD-ROM、或者DVD的记录介质74中。另选地，计算机72将数据C1(x，y)和用于生成失真校正后图形的程序作为综合包存储在记录介质中。制造商向用户提供激光处理装置1和记录介质74的组合。通过失真校正图形输入单元60k，用户将来自记录介质74的相位失真校正图形数据C1(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中。用户可以通过读取设备65读取用于生成失真校正后图形的程序，以将这些程序存储在硬盘驱动器61中。
在步骤S28，计算机72可以将相位失真校正图形数据C1(x，y)或者由数据C1(x，y)和用于生成失真校正后图形的程序构成的综合包上载到网络68。在此情况中，用户通过失真校正图形输入单元60k从网络68下载相位失真校正图形数据C1(x，y)，以将所下载的数据存储在失真校正图形存储单元60d中。用户可以通过NCU 67从网络68下载该用于生成失真校正后图形的程序，并存储这些程序。
按照上述方式提供给用户的激光处理装置1采用与第一实施例中相同的方式来进行图7(A)和7(B)的调制处理。即，从图形存储单元60a读取预期CGH图形H(x，y)，并且从失真校正图形存储单元60d读取相位失真校正图形C1(x，y)。然后，将这些图形叠加到一起，以生成相位失真校正后图形H′(x，y)，然后将该图形H′(x，y)用于相位调制处理。
(第一变型例)在布置读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及相位调制模块40以制造激光处理装置1之前，制造商可以取得一失真校正图形C2(x，y)，用于校正由光学元件10、20、30以及150b所引起的波阵面失真Φ2(x，y)。换言之，制造商首先采用与激光处理装置1中相同的方式(图1)来布置读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及相位调制模块40，然后将上述元件作为样本放入测量设备70中。然后，启动如图9(A)中所示的测量处理(S10)。开启读出光源10，然后波阵面检测器220测量由PAL-SLM 150所发出的光的相位失真图形Φ2(x，y)。当波阵面检测器220测量图形Φ2(x，y)时，相位调制模块40保持关闭。即，写入光源110保持关闭。不对LCD 130提供驱动信号，并且不对PAL-SLM 150提供AC电压。将测量的结果存储在计算机72中。计算机72执行如图9(B)中所示的图形计算处理(S20)，以计算相位失真校正图形C2(x，y)＝-Φ2(x，y)(S26)。计算机72仅将相位失真校正图形数据C2(x，y)存储在诸如软盘、CD-RM或者DVD的记录介质74中(S28)。另选地，计算机72将由数据C2(x，y)和用于生成失真校正后图形的程序(如图7(B)中所示的图形叠加处理S1)所组成的综合包存储在记录介质74中。制造商向用户提供激光处理装置1和记录介质74的组合。
另选地，计算机72可以仅将相位失真校正图形数据C2(x，y)，或者将由数据C2(x，y)和用于生成失真校正后图形的程序所组成的综合包上载到网络68。在此情况中，用户通过失真校正图形输入单元60k将来自记录介质74或者网络68的相位失真校正图形数据C2(x，y)存储到失真校正图形存储单元60d中。此外，用户可以将来自网络68或者记录介质74的用于生成失真校正后图形的程序存储在硬盘驱动器61中。
按照上述方式提供给用户的激光处理装置1采用与第一实施例中的第二变型例相同的方式来执行图7(A)和7(B)中的相位调制处理。即，从图形存储单元60a读取预期CGH图形H(x，y)，从失真校正图形存储单元60d读取相位失真校正图形C2(x，y)。然后，将这些图形叠加到一起，以生成用于相位调制处理的失真校正后图形H′(x，y)。
(第二变型例)在布置相位调制模块40以制造激光处理装置1之前，制造商可以取得一失真校正图形C150(x，y)，用于校正由PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的波阵面失真Φ150(x，y)。即，制造商首先采用与第一实施例中的第三变型例相同的方式在测量设备70中布置相位调制模块40或PAL-SLM 150。然后，执行如图9(A)中所示的测量处理(S10)，从而波阵面检测器220测量出从未被激活的PSL-SLM 150发出的光的相位失真图形Φ150(x，y)。测量结果Φ150(x，y)存储在计算机72中。计算机72执行如图9(B)中所示的图形计算处理(S20)，以计算相位失真校正图形C150(x，y)＝-Φ150(x，y)(S26)。计算机72将相位失真校正图形数据C150(x，y)单独地存储在诸如软盘、CD-ROM或者DVD的记录介质74中(S28)。另选地，计算机72可以将由数据C150(x，y)和用于生成失真校正后图形的程序(如图7(B)中所示的图形叠加处理S1)所组成的综合包存储在记录介质74中。制造商向用户提供激光处理装置1和记录介质74的组合。另选地，计算机72可以单独地将相位失真校正图形数据C150(x，y)，或者将由数据C150(x，y)和用于生成失真校正后图形的程序所组成的综合包上载到网络68。用户通过失真校正图形输入单元60k将来自记录介质74或者网络68的相位失真校正图形数据C150(x，y)存储到失真校正图形存储单元60d中。另选地，用户可以将来自记录介质74或者网络68的用于生成失真校正后图形的程序存储在硬盘驱动器61中。
按照上述方式提供给用户的激光处理装置1采用与第一实施例中的第三变型例相同的方式来执行图7(A)和7(B)的相位调制处理。即，从图形存储单元60a读取预期CGH图形H(x，y)，并且从失真校正图形存储单元60d读取相位失真校正图形C150(x，y)。然后，将这些图形叠加到一起，以生成用于相位调制处理的失真校正后图形H′(x，y)。
(第三变型例)
在布置读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及相位调制模块40以制造激光处理装置1之前，制造商可以取得失真校正图形C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)，用于校正分别由光学元件10、20、30以及150b所引起的波阵面失真Φ10(x，y)、Φ20(x，y)、Φ30(x，y)和Φ150(x，y)。即，制造商采用与第一实施例中的第四变型例相同的方式在测量设备70中依次布置读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及未被激活的相位调制模块40和PAL-SLM 150两者中任一。然后，执行如图9(A)中所示的测量处理(S10)，从而使用波阵面检测器220测量出波阵面失真Φ10(x，y)、Φ20(x，y)、Φ30(x，y)和Φ150(x，y)。将测量的结果Φ10(x，y)、Φ20(x，y)、Φ30(x，y)和Φ150(x，y)存储在计算机72中。计算机72执行如图9(B)中所示的图形计算处理(S20)，以获得相位失真校正图形C10(x，y)＝-Φ10(x，y)、C20(x，y)＝-Φ20(x，y)、C30(x，y)＝-Φ30(x，y)、C150(x，y)＝-Φ150(x，y)(S26)。计算机72将相位失真校正图形数据C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)单独地存储在诸如软盘、CD-ROM或者DVD的记录介质74中。另选地，计算机72可以将由这些数据和用于生成失真校正后图形的程序(如图7(B)中所示的图形叠加处理S1)所组成的综合包存储在记录介质74中(S28)。制造商向用户提供激光处理装置1和记录介质74的组合。另选地，在步骤S28中计算机72可以单独地将相位失真校正图形数据C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)，或者将由这些数据和用于生成失真校正后图形的程序所组成的综合包上载到网络68。用户通过失真校正图形输入单元60k将来自记录介质74或者网络68的相位失真校正图形数据C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)存储到失真校正图形存储单元60d中。此外，用户可以将来自网络68或者记录介质74的用于生成失真校正后图形的程序存储在硬盘驱动器61中。
按照上述方式提供给用户的激光处理装置1采用与第一实施例中的第四变型例相同的方式来执行图7(A)和7(B)中的相位调制处理。即，从图形存储单元60a读取预期CGH图形H(x，y)，并且从失真校正图形存储单元60d读取相位失真校正图形C10(x，y)、C20(x，y)、C30(x，y)和C150(x，y)。然后，将这些图形叠加到一起，以生成用于相位调制处理的失真校正后图形H′(x，y)。
(第三实施例)下面将结合图13对根据本发明的第三实施例的激光处理装置1和激光处理方法进行说明。
在本实施例中，如图13所示，与第二实施例相同，控制器60具有失真校正图形输入单元60k。和第一实施例一样，控制器60具有失真图形输入单元60h、失真图形存储单元60b以及失真校正图形生成单元60c。
在本实施例中，与第二实施例中的第二变型例一样，在布置相位调制模块40以制造激光处理装置1之前，制造商获取一相位失真校正图形C150(x，y)，用于校正由PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的波阵面失真Φ150(x，y)(＝-C150(x，y))。即，制造商首先在测量设备70中布置相位调制模块40或PAL-SLM 150。制造商利用计算机72执行用于生成失真校正图形的处理(图9(A)、图9(B))。单独地将所得到的第一失真校正图形C150(x，y)，或者将由图形C150(x，y)和用于生成失真校正后图形的程序(如图7(B)中所示的图形叠加处理S1)和用于生成失真校正图形(如图9(B)所示的S20)的程序之一所组成的综合包存储在诸如软盘、CD-ROM或者DCD的记录介质74中，或者上载到网络68。
用户将第一相位失真校正图形数据C150(x，y)从记录介质74或者网络68存储到失真校正图形存储单元60d中。注意，用户将用于生成失真校正后图形的程序和用于生成失真校正图形的程序存储在控制器60中。
如第一实施例中的第五变型例中的情况，用户将光束采样器200和波阵面检测器210设置在准直透镜30的下游，以进行生成失真校正图形的处理(图9(A)、图9(B))。因此，波阵面检测器210测量出读出光源10、空间滤光片20、以及准直透镜30所引起的波阵面失真Φ1(x，y)。通过失真图形输入单元60h将波阵面失真数据Φ1(x，y)存储在失真图形存储单元60b中。失真校正图形生成单元60c取得一相位失真校正图形C1(x，y)，用于校正此波阵面失真数据Φ1(x，y)(＝-C1(x，y))。将数据C1(x，y)作为第二相位失真校正图形存储在失真校正图形存储单元60d中。
在此变型例中，采用与第一实施例的第五变型例相同的方式来执行图7(A)和7(B)中的调制处理。即，从图形存储单元60a读取预期CGH图形H(x，y)，并且从失真校正图形存储单元60d中读取相位失真校正图形数据C1(x，y)和C150(x，y)。然后，将这些图形叠加到一起，以生成在相位调制处理中使用的相位失真校正后图形H′(x，y)。
例如，为在处理目标上形成字母“イ”的图像，叠加单元60e从图形存储单元60a中读取用于形成字母“イ”的CGH图形数据H(x，y)。叠加单元60e从失真校正图形存储单元60d中读取相位失真校正图形数据C1(x，y)和C150(x，y)。叠加单元60e将CGH图形数据H(x，y)和相位失真校正图形数据C1(x，y)和C150(x，y)叠加在一起以生成相位失真校正后图形数据H′(x，y)。相位调制模块40根据相位失真校正后图形数据H′(x，y)来执行相位调制处理。因此，在处理目标T上形成了无任何失真的字母“イ”，如图14(A)所示。
如果没有将用于形成字母“イ”的CGH图形H(x，y)与相位失真校正图形C1(x，y)和/或相位失真校正图形C150(x，y)进行叠加，且相位调制模块40根据CGH图形数据H(x，y)来执行相位调制处理，则字母“イ”聚焦在处理目标T上形成的图像具有由读出光的波阵面失真所引起的失真，如图14(B)所示。注意图14(A)和14(B)显示的是由放置在应该放置处理目标T的位置上的CCD设备所拍摄的图像。
在本实施例中，可以将光束采样器200和波阵面检测器210可拆卸地与激光处理装置1连接，如同第一实施例中的情况，或者可以将其固定在激光处理装置1中，如同第一实施例的第一变型例中的情况。
如同第二实施例中的情况，激光处理装置1的制造商可以预先使用测量设备70和计算机72得到相位失真校正图形C1x，y)，用于校正由读出光源10、空间滤光片20以及准直透镜30所引起的波阵面失真数据Φ1(x，y)(＝-C1(x，y))。在此情况中，可以将相位失真校正图形数据C1(x，y)和C150(x，y)中的任一个或者二者的组合单独地或者作为这些图形数据和用于生成失真校正后图形的程序的综合包而存储在记录介质74中，或者上载到网络68。
(第四实施例)下面将结合图8和图15对根据发明的第四实施例的激光处理装置和激光处理方法进行说明。
在本实施例的激光处理装置1中，和图8所示的第一实施例中的第一变型例一样安装光束采样器200和波阵面检测器210。换言之，根据本实施例的激光处理装置1包括读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30、相位调制模块40、傅立叶透镜50、控制器60、光束采样器200、以及波阵面检测器210，如图8所示。将光束采样器200设置在准直透镜30的下游以反射部分入射光，并且将所反射的光导向波阵面检测器210。控制器60具有与第一实施例中相同的配置(图2和图4)。在图8中，仅显示了控制器60的部件60g和60h，而省略了其他部件60a至60f、60i和60j。
本实施例不同于第一实施例之处在于，在硬盘驱动器61或ROM 64(图2)中存储用于生成失真校正图形并执行如图15所示的调制处理的程序，而不是存储用于生成失真校正图形的程序(图9(A)和9(B))以及用于执行调制的程序(图7(A)和7(B))。可以将用于生成失真校正图形和执行调制的程序预先存储在记录介质中，然后通过读取设备65将其存储在硬盘驱动器61中。另选地，可以将该程序上载到网络68，然后通过NCU 67来下载。
在激光处理装置1中，来自读出光源10的激光有时具有动态波动。此外，在从读出光源10通过空间滤光片20到准直透镜30的光路中的空气可能会振动。在这些情况中，出现在准直透镜30下游的波阵面失真(即由图8中的曲线所表示的失真)包含动态波阵面失真，和由读出光源10、空间滤光片20以及准直透镜30的结构所引起的静态波阵面失真。
因此，在本实施例中，为去除动态波阵面失真和静态波阵面失真，在相位调制过程中重复测量读出光的波阵面的相位失真Φ1(x，y)，以将测量结果周期地发送到控制器60。控制器60根据所接收的测量结果Φ1(x，y)来生成相位失真校正图形数据C1(x，y)，然后将该相位失真校正图形数据C1(x，y)和预期CGH图形数据H(x，y)进行叠加，以得到经过失真校正的图形数据H′(x，y)。因此，通过根据相位失真Φ1(x，y)的最新测量结果而重复更新相位失真校正后图形H′(x，y)来进行调制。
具体而言，在本实施例中，波阵面检测器210对出现在准直透镜30的下游的波阵面失真进行实时测量，以将所得到的相位失真图形数据Φ1(x，y)重复地发送到控制器60。在此实施例中，注意所得到的相位失真图形Φ1(x，y)同时包含由设置在光束采样器200的上游的多个光学元件(读出光源10、空间滤光片20以及准直透镜30)所引起的静态失真和动态失真。注意光束采样器200通过大部分的入射光，并将其导向相位调制模块40，从而可以使用读出光源10所发出的大部分读出光来进行目标处理。
下面将结合图15对本实施例的激光处理装置1的操作(失真校正图形的生成和相位调制)进行说明。
在指示控制器60来执行生成失真校正图形和相位调制(目标处理)之前，用户开始驱动读出光源10和写入光源110。同时，用户指示波阵面检测器210来以规定的间隔重复地对波阵面进行检测。根据上述指示，波阵面检测器210对波阵面进行第一检测，将所得到的相位失真图形数据Φ1(x，y)输入到控制器60。
然后，用户指示控制器60执行目标处理。然后控制器60从图形存储单元60a中读取用于目标处理的CGH图形H(x，y)(S50)。
然后，判定控制器60是否从波阵面检测器210接收到最新测得的失真图形Φ1(x，y)。在此情况中，由于控制器60接收到第一波阵面检测的结果(在步骤S52中为是)，所以将相位失真图形数据Φ1(x，y)存储在失真图形存储单元60b中(S54)。
然后，失真校正图形生成单元60c生成相位失真校正图形C1(x，y)＝-Φ1(x，y)(S56)，以将图形C1(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中(S58)。
然后，叠加单元60e将CGH图形H(x，y)与相位失真校正图形C1(x，y)进行叠加(S62)。如果叠加的结果是负值或者是等于或者大于2π的其它值，则和第一实施例中的步骤S4一样，叠加单元60e执行相位折叠处理。叠加单元60e将所得到的相位失真校正后图形H′(x，y)存储在失真校正后图形存储单元60f中(S64)。
控制单元60g根据相位失真校正后图形H′(x，y)生成驱动信号，并且开始将该驱动信号提供给LCD 130以启动驱动处理(S66)。
当按照上述方式来开始驱动操作(即，处理)时，判定该目标处理是否结束，即，从启动驱动处理开始是否超过了预订的处理时间(S68)。如果没有超过该预定处理时间(在步骤S68中为否)，则操作返回S52。注意，控制单元60g持续将步骤S66中所生成的驱动信号提供给LCD130，直到该驱动信号在下一次被更新。
波阵面检测器210以规定的间隔重复检测波阵面。该间隔明显短于上述预定处理时间，并且长于控制器60执行一系列步骤S52到S68所需要的时间。每当波阵面检测器210执行一次波阵面检测时，波阵面检测器210将所得到的相位失真图形数据Φ1(x，y)发送到控制器60。
当处理返回到步骤S52时，控制器60确定是否已经从波阵面检测器210输入了所测得的最新相位失真图形数据Φ1(x，y)。如果没有输入该数据(在步骤S52中为否)，则控制器60等待，直到输入了该数据。如果已经输入了该数据(在步骤S52中为是)，则存储发送到控制器60的最新相位失真图形Φ1(x，y)，以更新相位失真校正图形数据C1(x，y)(S56、S58)。叠加单元60e将更新后的相位失真校正图形C1(x，y)与预期相位图数据H(x，y)进行叠加，以生成新的相位失真校正后图形H′(x，y)(S62、S64)。控制单元60g根据新的相位失真校正后图形H′(x，y)来更新驱动信号(S66)。控制单元60g将上述更新后的驱动信号提供给相位调制模块40，以持续执行驱动处理(目标处理)。因此，重复由步骤S56至S68组成的操作。
如上所述，每次控制器60从波阵面检测器210接收到所测量的最新相位失真图形数据Φ1(x，y)时，更新相位失真校正图形C1(x，y)。将所更新的相位失真校正图形C1(x，y)与预期相位图数据H(x，y)进行叠加，以生成相位失真校正后图形H′(x，y)。根据相位失真校正后图形H′(x，y)来更新驱动信号，从而根据该更新后的驱动信号而继续进行目标处理。因此，每次接收到最新测量的相位失真图形数据Φ1(x，y)时，将驱动信号更新并且将其提供给LCD 130。
如果从驱动处理(目标处理)的启动开始经过了所述预定处理时间，并且达到应该结束该驱动处理的时刻(在步骤S68中为是)，则控制单元60g停止提供驱动信号，以终止驱动处理(S70)，然后终止目标处理。关闭读出光源10和写入光源110。
因此，根据本实施例，可以利用该相位失真校正后图形H′(x，y)来驱动相位调制模块40，该相位失真校正后图形H′(x，y)已经对最新测量的波阵面失真Φ1(x，y)进行了校正。因此，静态失真和动态失真都可以得到可靠的校正，从而可以以更高的精度生成具有预期CGH图形H(x，y)的相位调制光。
此外，在本实施例中，每次控制器60接收到由波阵面检测器210所测得的相位失真图形Φ1(x，y)时，更新相位失真校正图形C1(x，y)，并且更新相位失真校正后图形H′(x，y)。根据更新后的相位失真校正后图形H′(x，y)来继续目标处理。即，每次波阵面检测器210执行一次检测操作而生成相位失真图形Φ1(x，y)时，控制器60更新相位失真校正后图形H′(x，y)，以修正目标处理。因此，可以高精度地实现实时控制。
在上述说明中，波阵面检测器210的检测周期长于控制器60执行一系列步骤S52到S68的周期。然而，如果将波阵面检测器210的检测周期和定时设为与控制器60执行步骤S52至S68所需的时间和定时相同，则步骤S52中所进行的判定可以一直为“是”。
(第一变型例)下面将对本实施例的第一变型例进行说明。
在本变型例中，控制器60与第三实施例一样具有图13所示的配置。注意将光束采样器200和波阵面检测器210固定在激光处理装置1中。
在本变型例中，如第三实施例中的情况那样，在布置相位调制模块40以制造激光处理装置1之前，制造商使用测量设备70来测量由PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的失真图形Φ150(x，y)。然后制造商使用计算机72来获得相位失真校正图形C150(x，y)(＝-Φ150(x，y))。计算机72将相位失真校正图形数据C150(x，y)作为第一相位失真校正图形记录在诸如软盘、CD-ROM或者DVD的记录介质74中。可以将第一相位失真校正图形数据C150(x，y)和用于生成失真校正图形和执行调制的程序一起记录成包的形式。制造商向用户提供激光处理装置1和记录介质74的组合。另选地，制造商可以单独地将第一相位失真校正图形C150(x，y)，或者将包括图形C150(x，y)和用于生成失真校正图形和执行调制的程序(图15)的综合包上载到网络68。用户通过读取设备65或者NCU 67(失真校正图形输入单元60k)将第一相位失真校正图形数据C150(x，y)存储在失真校正图形存储单元60d中。
根据用户的目标处理指令，控制器60使激光处理装置1中的光束采样器200和波阵面检测器210实时地对准直透镜30的下游出现的失真Φ1(x，y)进行重复测量。因此，作为第二相位失真校正图形的相位失真校正图形C1(x，y)被重复地更新。
即，控制器60执行图15所示的生成失真校正图形和执行调制的处理，以下将对此进行说明。
如果从波阵面检测器210接收到相位失真图形Φ1(x，y)(在步骤S52中为是)，则将相位失真图形数据Φ1(x，y)存储在失真图形存储单元60b中(S54)。此后，得到作为第二相位失真校正图形的相位失真校正图形数据C1(x，y)(＝-Φ1(x，y))(S56)，将其存储在失真校正图形存储单元60d中(S58)。
已经将用于校正由PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的静态失真的相位失真校正图形数据C150(x，y)作为第一相位失真校正图形而存储在失真校正图形存储单元60d中。因此，在步骤S62中，叠加单元60e将第一相位失真校正图形数据C150(x，y)和第二相位失真校正图形数据C1(x，y)与预期CGH图形数据H(x，y)进行叠加。因此得到相位失真校正后图形数据H′(x，y)，并且更新驱动信号。将相位失真校正后图形数据H′(x，y)和更新后的驱动信号提供给LCD 130。
在本变型例中，可以可靠地消除由光学元件10至30所引起的静态失真、由PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的静态失真，以及由光学元件10至30确定的光路所引起的动态失真。因此，可以高精度地生成相位调制光。
(第二变型例)在本变型例中，控制器60具有图10所示的配置，如同第一实施例的第二变型例中一样。将光束采样器200和波阵面检测器210放置并固定在激光处理装置1中。
在激光处理装置1中，如果在沿光学元件30和40的光路中空气出现振动，则相位调制模块40的下游出现的波阵面失真(即由图10中的曲线所表示的失真)包含动态失真。当如图10所示那样将光束采样器200布置在相位调制模块40的下游时，为消除这种动态失真，执行生成失真校正图形和执行本实施例的调制的处理(图15)既可。在此变型例中，可以可靠地消除由光学元件10至30以及150b的结构所引起的静态失真，以及由沿光学元件10到40的光路所引起的动态失真。因此可以高精度地生成利用预期相位图H(x，y)进行相位调制的光。
在本变型例中为执行图15所示的生成失真校正图形和执行调制的处理，在波阵面检测器210工作的同时控制单元60g保持相位调制模块40关闭。即，控制单元60g暂停向LCD 130提供驱动信号，关闭写入光源110，并且暂停向PAL-SLM 150施加AC电压。当波阵面检测器210在相位调制模块40保持开启的同时进行操作时，所检测的波阵面图形可能包含由于相位调制模块40上显示的CGH图形而导致的波阵面失真。在此情况中，无法独立于该CGH图形所引起的波阵面失真而对仅由光学元件和光路引起的波阵面失真进行检测。
如果在光路中除相位调制模块40之外的任何位置出现了动态失真，则可以布置光束采样器200和波阵面检测器210，以检测在该位置的动态失真，然后执行生成失真校正图形以及进行调制的处理(图15)。可以通过实时地测量动态失真并且重复地向控制器60提供所测得的动态失真来消除该动态失真。
(第五实施例)上述第一到第四实施例是将根据本发明的相位调制装置和相位调制方法应用于激光处理装置和激光处理方法。然而，可以将本发明的相位调制装置和相位调制方法应用于任何使用相位调制模块40来对读出光进行相位调制的相位调制装置和相位调制方法，以及激光处理装置和方法。可以实时地或预先测量由诸如相位调制模块40的光学元件和光路所引起的波阵面失真，以计算用于校正所测得的波阵面失真的波阵面失真校正图形，然后将所计算的波阵面失真校正图形和预期相位图进行叠加。
更具体地，在相位调制模块40出厂之前，该相位调制模块40的制造商使用测量设备70来生成由各相位调制模块40的PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的波阵面失真图形Φ150(x，y)。测量波阵面失真图形Φ150(x，y)的方法与第二实施例中的第二变型例的方法(图12)相同。计算机72根据测量结果Φ150(x，y)来计算相位失真校正图形C150(x，y)＝-Φ150(x，y)。将所得到的相位失真校正图形数据C150(x，y)与用于生成失真校正后图形的程序(图7(B)中所示的图形叠加处理S1)以及驱动程序(图7(A)中所示的驱动处理S7)一起以综合包的形式存储在诸如软盘、CD-ROM以及DVD的记录介质74中。然后制造商将记录介质74与相位调制模块40一起提供给用户。
用户利用相位调制模块40组装起预期的相位调制装置。该相位调制装置可以具有与图12中所示的激光处理装置1相同的配置。可以通过将处理目标T放置在傅立叶变换透镜50的傅立叶平面上或者通过放置诸如用于获取傅立叶变换图像的成像装置的预期设备来形成该相位调制装置。注意控制器60具有例如如图12所示的结构。用户将相位失真校正图形数据C150(x，y)、用于生成失真校正后图形的程序(图7(B)中的图形叠加处理S1)、以及驱动程序(图7(A)中所示的驱动处理S7)存储在控制器60中。这样，控制器60可以执行图7(A)和7(B)中的相位调制。换言之，控制器60将预期CGH图形H(x，y)和相位失真校正图形C150(x，y)叠加在一起，以生成相位失真校正后图形数据H′(x，y)，从而执行相位调制。
如上所述，记录介质74存储了相位调制模块40中的PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所固有的相位失真校正图形C150(x，y)、用于生成失真校正后图形(图7(B))的程序以及驱动程序。通过将上述记录介质74和相位调制模块40进行组合，当利用集成有PAL-SLM 150的相位调制装置进行光的相位调制时，用户可以根据失真校正后图形而迅速快捷地对光进行相位调制，而无需测量PAL-SLM 150的入射光的波阵面失真。
利用这种相位调制模块40，用户可以制造各种相位调制装置，诸如用于生成全息图再现图形的装置，或者配合飞秒激光器使用的波形整形装置。
以下结合图16对利用相位调制模块40来制造配合飞秒激光器使用的波形整形装置的情况进行说明。
注意该配合飞秒激光器使用的波形整形装置将飞秒激光束分离成多个光谱，以在光谱平面内对各光谱进行调制，从而对脉冲波形或脉冲宽度进行整形。
配合飞秒激光束使用的波形整形装置300包括第一光栅310、第一柱面镜320、相位调制模块40、第二柱面镜330、第二光栅340、输出镜350以及控制器60。相位调制模块40具有如图3所示相同的配置。控制器60具有如图12所示相同的配置。在制造配合飞秒激光器使用的波形整形装置300后，用户将来自记录介质74或者网络68的相位失真校正图形数据C150(x，y)存储在控制器60中的失真校正图形存储单元60d中。用户生成预期相位图H(x，y)，将该预期相位图H(x，y)存储在图形存储单元60a中。
通过第一光栅310将飞秒激光束分成多个光谱，由第一柱面镜320反射，并且以与图3所示的情况相同的方式将其导向相位调制模块40的PAL-SLM 150。即，经过空间分解的飞秒激光束的波长分量入射到PAL-SLM 150上。注意在图形存储单元60a中所存储的预期相位图H(x，y)用于以特定方式在xy平面上对所分解的各波长分量进行相位调制。控制器60中的叠加单元60e将相位图H(x，y)和相位失真校正图形C150(x，y)叠加到一起，以生成相位失真校正后图形H′(x，y)。根据该相位失真校正后图形H′(x，y)，控制单元60g生成LCD驱动信号，以驱动相位调制模块40。因此，该飞秒激光束被相位调制。由于根据相位失真校正图形C150(x，y)和预期相位图H(x，y)叠加而得到的相位失真校正后图形H′(x，y)来驱动该相位调制模块40，所以可以高精度地以预期方式对各波长分量进行相位调制。因此，可以高精度地生成所期望的输出图形。当该经过相位调制的飞秒激光束被第二柱面镜330反射后，第二光栅340将该经过相位调制的飞秒激光束从分散状态改变为会聚状态。然后输出镜350对该经过相位调制的飞秒激光束进行反射，并且发射到外部。因此，可以发出具有经过整形的脉冲波形或者脉冲宽度的飞秒激光束。
注意控制器60可以具有如图4、8以及10到13所示的任何一种结构。分别对由第一光栅3 10、第一柱面镜320、第二柱面镜330、第二光栅340以及输出镜350所引起的相位失真Φ(x，y)进行测量。并且，可以将相位失真校正图形C(x，y)(即所测得的相位失真图形(-Φ(x，y))的反转图形)和相位失真校正图形C150(x，y)一起叠加到预期相位图H(x，y)上。另选地，可以一起测量由光学元件310到340以及元件150中的至少一个或者多个所引起的相位失真Φ(x，y)。然后可以将(多个)相位失真校正图形C(x，y)，即所测得的相位失真(-Φ(x，y))的反转图形，与预期相位图H(x，y)进行叠加，另选地，可以实时地重复该相位失真Φ(x，y)的测量，从而可以将测量结果发送到控制器60。
根据本发明的相位调制装置和相位调制方法不限于上述实施例。在权利要求的范围内可以进行各种变化和修改。
例如，可以测量由图1的激光处理装置1的傅立叶透镜50所引起的相位失真Φ50(x，y)，以得到相位失真校正图形C50(x，y)(＝-Φ50(x，y))。例如将傅立叶透镜50与其他光学元件分立地设置在测量设备70中，以测量相位失真Φ50(x，y)，从而得到相位失真校正图形C50(x，y)(＝-Φ50(x，y))。可以将相位失真校正图形C50(x，y)与预期相位图H(x，y)以及光学元件10到30和150的相位失真校正图形进行叠加。另选地，可以将光束采样器200放在傅立叶透镜50的下游，以测量由光学元件10、20、30、150以及50共同引起的相位失真Φ(x，y)。得到相位失真校正图形C(x，y)(＝-Φ(x，y))，将其与预期相位图H(x，y)进行叠加。在此情况中，可以和第一至第三实施例一样预先测量相位失真Φ(x，y)。另选地，可以和第四实施例一样实时地重复测量相位失真Φ(x，y)，以将相位失真Φ(x，y)提供给控制器60。
在上述实施例中，当测量相位失真Φ2(x，y)或者由相位调制模块40的PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的相位失真Φ150(x，y)时，不向LCD 130提供驱动信号，将写入光源110关闭，并且不对PAL-SLM 150施加AC电压，以使相位调制模块40停止工作。然而，至少不对LCD 130提供驱动信号即可。可以将写入光源110开启，并且可以将AC电压施加到PAL-SLM 150。
类似地，在上述实施例中，当将PAL-SLM 150设置在测量设备70中，并且对由读出侧透明基板150b所引起的相位失真Φ150(x，y)进行测量时，不对该PAL-SLM 150提供AC电压，并且不发出写入光，以使PAL-SLM 150停止工作。然而，只需至少抑制写入光的射入。可以将AC电压提供给PAL-SLM 150。
在第一实施例的第四变型例中，首先利用测量设备70分别测量出由读出光源10、空间滤光片20、准直透镜30以及PAL-SLM 150的读出侧透明基板150b所引起的波阵面失真，以得到用于校正这些波阵面失真的多个校正图形，然后将这些校正图形与预期相位图进行叠加。然而，可以首先利用测量设备70分别测得由读出光源10、空间滤光片20以及准直透镜30所引起的波阵面失真。然后可以获得用于校正这些波阵面失真的多个校正图形，将这些校正图形与预期相位图进行叠加。
在上述实施例中，在将CGH图形H(x，y)和相位失真校正图形C(x，y)叠加到一起时执行相位折叠处理(图7(B)中的S4和图15中的S62)。然而，可以在生成相位失真校正图形C(x，y)(图9(B)中的S26以及图15中的S56)时和叠加图形时执行相位折叠处理。即，将相位失真图形Φ(x，y)的符号进行反转以生成相位失真校正图形C(x，y)。并且，当任意像素(x，y)的相位值C等于或者大于2π或者小于0时，可以用该相位值C除以2π而得到的余数来代替给定像素(x，y)的相位值C(x，y)。此外，可以预先对CGH图形H(x，y)进行相位折叠处理。并且当给定像素(x，y)的相位值H(x，y)等于或者大于2π或者小于0时，可以用相位值H除以2π所得到的余数来替换相位值H。
在第一到第四实施例中，预期相位图H(x，y)为全息图。除全息图形外，该预期相位图H(x，y)可以是其他任意类型的相位图。
相位调制模块40的配置不限于上述情况。例如，如国际公开No.WO99/66368中所公开的，可以通过光纤面板(optical fiber plate)而不是中继透镜140来将LCD 130和PAL-SLM连接在一起。即，从PAL-SLM 150中去除写入侧透明基板150a，并且通过光纤面板将透明电极150c连接到LCD 130的光传送层130b。在此情况中，假设光纤面板的数值孔径NAFOP具有nG·P/d＜NAFOP＜2nG·P/d的关系，其中P为LCD 130中的像素点距，d是光传送层130b的厚度，而nG是层130b对写入光源110所发出的波长为λ的光的折射率，则光纤面板可以精确地将LCD 130上显示的相位失真校正后图形H′(x，y)传播到PAL-SLM 150，同时消除由于LCD 130的像素构造层130c所引起的信号分量。
此外，LCD 130的配置并不限于上述情况。可以将任意类型的液晶显示器用作为LCD 130。
例如，可以使用具有设置在光入射层130a上的微透镜阵列的LCD作为LCD 130。在此情况中，该微透镜阵列具有多个微透镜，这些微透镜与像素构造层130c的透明像素电极一一对应。如果采用这种LCD 130，则可以通过沿光轴调节中继透镜140的位置来消除由于LCD 130的像素构造层130c引起的任何信号分量。因此，可以高精度地将LCD 130生成的相位失真校正后图形H′(x，y)传送到PAL-SLM 150。
另外，可以用任何其他类型的电寻址强度调制空间光调制器来代替LCD 130。该空间光调制器可以是发射型或者反射型的。
PAL-SLM 150的配置不限于上述情况。PAL-SLM 150可以替换为任何其他类型的具有其它配置的光寻址相位调制空间光调制器。该光寻址相位调制空间光调制器可以是发射型或者反射型的。
相位调制模块40可以替换为一种电寻址相位调制空间光调制器、发射或反射相位调制型的液晶显示器、或者可变形反射镜。
读出光源10可以是He-Ne激光器之外的任何其他类型的激光器。读出光源10可以是激光器之外的任何其他光源。
写入光源110可以是激光二极管之外的任何其他类型的激光束源。写入光源110可以是激光二极管之外的任何其他光源。
工业实用性可以将本发明广泛应用于激光处理装置和激光处理方法、生成全息图再现图的全息图再现图发生器和方法、以及波形整形装置和波形整形方法中光的相位调制。
权利要求
1.一种相位调制装置，包括发光的光源(10)；叠加装置(60e)，该叠加装置将预期相位图和用于校正光的波阵面失真的波阵面失真校正相位图进行叠加，以生成失真校正后相位图；以及电寻址相位调制空间光调制器(40)，其根据所述失真校正后相位图来对光进行相位调制。
2.根据权利要求1所述的相位调制装置，其中所述波阵面失真校正相位图包括通过将表示光的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。
3.根据权利要求1所述的相位调制装置，其中当预期相位图和波阵面失真校正相位图叠加得到的相位值是负值或者是等于或大于2π的值时，所述叠加装置(60e)生成通过将该相位值除以2π而得到的余数，作为所述失真校正后相位图。
4.根据权利要求1所述的相位调制装置，还包括存储所述波阵面失真校正相位图的存储装置(60d)，其中所述叠加装置(60e)从所述存储装置(60d)中读取所述波阵面失真校正相位图，然后将该波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加。
5.根据权利要求1所述的相位调制装置，还包括输入装置(60k)，该输入装置接收所述波阵面失真校正相位图，其中所述叠加装置将所接收的波阵面失真校正相位图和预期相位图进行叠加。
6.根据权利要求1所述的相位调制装置，还包括测量装置(200、210、70、220)，其测量光的波阵面失真，以生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图；以及生成装置(60c)，其反转该波阵面失真相位图的符号，以生成所述波阵面失真校正相位图。
7.根据权利要求6所述的相位调制装置，其中所述测量装置(200、210)重复对光的波阵面失真进行测量，以生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图；每次所述测量装置对光的波阵面失真进行测量时，所述生成装置(60c)反转该波阵面失真相位图的符号，以生成所述波阵面失真校正相位图；每次所述生成装置生成所述波阵面失真校正相位图时，所述叠加装置(60e)将该波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，以更新所述波阵面失真校正后相位图；并且所述电寻址相位调制空间光调制器(40)反复地根据更新后的失真校正后相位图对光进行相位调制。
8.根据权利要求1所述的相位调制装置，其中所述电寻址相位调制空间光调制器(40)具有输入/输出表面(150b)，通过该输入/输出表面来接收和发射光；并且所述波阵面失真校正相位图包括用于校正由该输入/输出表面(150b)所引起的光波阵面失真的相位图。
9.根据权利要求8所述的相位调制装置，其中所述波阵面失真校正相位图包括通过将表示从所述电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)发出的光的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。
10.根据权利要求9所述的相位调制装置，还包括第一光学元件(20、30)，其将光源(10)发出的光导向所述电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)；其中所述波阵面失真校正相位图包括用于对由光源(10)、电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)以及第一光学元件(20、30)中至少一个所引起的光波阵面失真进行校正的相位图。
11.根据权利要求10所述的相位调制装置，其中所述波阵面失真校正相位图包括通过将表示由光源(10)、电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)以及第一光学元件(20、30)中至少一个所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。
12.根据权利要求10所述的相位调制装置，还包括第二光学元件(50)，其引导从电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)发出的光；其中所述波阵面失真校正相位图包括用于对由光源(10)、电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)、第一光学元件(20、30)以及第二光学元件(50)中至少一个所引起的光波阵面失真进行校正的相位图。
13.根据权利要求12所述的相位调制装置，其中所述波阵面失真校正相位图包括通过将表示由光源(10)、电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)、第一光学元件(20、30)以及第二光学元件(50)中至少一个引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。
14.根据权利要求10所述的相位调制装置，其中所述波阵面失真校正相位图包括第一波阵面失真校正相位图、第二波阵面失真校正相位图和第三波阵面失真校正相位图中的至少一个，所述第一波阵面失真校正相位图用于校正由电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)所引起的波阵面失真，所述第二波阵面失真校正相位图用于校正光源(10)所引起的波阵面失真，所述第三波阵面失真校正相位图用于校正第一光学元件(20、30)所引起的波阵面失真；并且所述叠加装置(60e)将第一、第二以及第三波阵面失真校正相位图中的至少一个与预期相位图进行叠加，以生成失真校正后相位图。
15.根据权利要求14所述的相位调制装置，其中所述第一波阵面失真校正相位图包括通过将表示由电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)所引起的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图，所述第二波阵面失真校正相位图包括通过将表示由光源(10)所引起的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图，以及所述第三波阵面失真校正相位图包括通过将表示由第一光学元件(20、30)所引起的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的相位图。
16.根据权利要求10所述的相位调制装置，其中通过将表示由电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成第一波阵面失真校正相位图，通过将表示由光源(10)和第一光学元件(20、30)所引起的光波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成第四波阵面失真校正相位图，所述叠加装置(60e)将所述第一波阵面失真校正相位图和所述第四波阵面失真相位图与所述预期相位图进行叠加，以生成所述失真校正后相位图。
17.根据权利要求16所述的相位调制装置，还包括输入装置(60k)，其接收第一波阵面失真校正相位图，该第一波阵面失真校正相位图是通过对表示从未被驱动的电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)发出的光的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号进行反转而生成的；测量装置(200、210、70、220)，其测量由光源(10)和第一光学元件(20、30)所引起的光波阵面失真，以生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图；以及生成装置(60c)，其反转所述波阵面失真相位图的符号，以生成所述第四波阵面失真校正相位图；其中所述叠加装置(60e)将所述第一和第四波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，以生成所述失真校正后相位图。
18.一种相位调制方法，包括以下步骤提供预期相位图；提供用于校正光的波阵面失真的波阵面失真校正相位图；将所述预期相位图和所述波阵面失真校正相位图进行叠加，以生成失真校正后相位图；以及根据所述失真校正后相位图驱动电寻址相位调制空间光调制器(40)，从而对光进行相位调制。
19.根据权利要求18所述的相位调制方法，其中所述提供波阵面失真校正相位图的步骤包括反转表示光波阵面失真的相位的波阵面失真相位图的符号，以生成所述波阵面失真校正相位图。
20.根据权利要求18所述的相位调制方法，其中所述提供波阵面失真校正相位图的步骤包括接收波阵面失真校正相位图；其中所述叠加步骤包括将所接收的波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加。
21.根据权利要求18所述的相位调制方法，其中所述提供波阵面失真校正相位图的步骤包括测量光的波阵面失真并且生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图；并且反转该波阵面失真相位图的符号，以生成所述波阵面失真校正相位图，其中所述叠加步骤包括将所生成的波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加。
22.根据权利要求21所述的相位调制方法，其中所述测量步骤包括重复测量光的波阵面失真，以生成表示该波阵面失真的波阵面失真相位图；所述反转步骤包括反转所述波阵面失真相位图的符号，从而重复生成波阵面失真校正相位图；所述叠加步骤包括重复地叠加波阵面失真校正相位图，从而重复地更新所述波阵面失真校正后相位图；并且所述相位调制步骤包括根据重复更新的失真校正后相位图来重复地驱动该电寻址相位调制空间光调制器(40)，从而对光进行相位调制。
23.根据权利要求18所述的相位调制方法，其中所述提供波阵面失真校正相位图的步骤包括测量从未被驱动的电寻址相位调制空间光调制器(40)的输入/输出表面(150b)发出的光的波阵面失真；反转表示所测得的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号，从而生成第一波阵面失真校正相位图，并且所述叠加步骤包括将所述第一波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，从而生成所述失真校正后相位图。
24.根据权利要求23所述的相位调制方法，其中提供所述波阵面失真校正相位图的步骤还包括测量由光源(10)和第一光学元件(20、30)所引起的光波阵面失真；并且反转表示所测得的波阵面失真的波阵面失真相位图的符号，从而生成第二波阵面失真校正相位图，所述叠加包括将第一波阵面失真校正相位图和第二波阵面失真校正相位图与预期相位图进行叠加，从而生成所述失真校正后相位图，并且所述相位调制包括通过第一光学元件(20、30)将来自光源(10)的光导向电寻址相位调制空间光调制器(40)，然后根据所述失真校正后相位图驱动该电寻址相位调制空间光调制器(40)，从而对该来自光源(10)的光进行相位调制。
25.一种由计算机执行的程序，包括准备预期相位图的处理；准备用于校正光的波阵面失真的波阵面失真校正相位图的处理；以及将预期相位图和波阵面失真校正相位图进行叠加，从而生成失真校正后相位图的处理。
26.根据权利要求25所述的程序，还包括将表示光的波阵面失真的相位的波阵面失真相位图的符号进行反转，从而生成所述波阵面失真校正相位图的处理。
27.一种存储有由计算机执行的程序的计算机可读记录介质，存储有准备预期相位图的处理；准备用于校正光的波阵面失真的波阵面失真校正相位图的处理；以及将预期相位图与波阵面失真校正相位图进行叠加，从而生成失真校正后相位图的处理。
28.根据权利要求27所述的记录介质，还存储有使计算机执行以下处理的程序将表示光的波阵面失真的相位的波阵面失真相位图的符号进行反转，从而生成所述波阵面失真校正相位图。
29.根据权利要求27所述的记录介质，还存储有所述波阵面失真校正相位图的数据。
全文摘要
叠加单元(60e)从图形存储单元(60a)中读取预期CGH图形，并且从失真校正图形存储单元(60d)中读取相位失真校正图形，并且将这两个图形叠加在一起，从而生成经过相位失真校正的图形。控制单元(60g)根据相位失真校正后的图形来控制相位调制模块(40)。因此，可以精确、容易且快速地根据预期相位图来对光进行相位调制。
文档编号G03H1/08GK1575432SQ02821209
公开日2005年2月2日 申请日期2002年10月25日 优先权日2001年10月25日
发明者伊介崎泰则, 福智昇央 申请人:滨松光子学株式会社