光調(diào)制控制方法、控制程序、控制裝置以及激光照射裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】在使用了空間光調(diào)制器的激光的聚光照射的控制中，取得激光的波長(zhǎng)數(shù)、各個(gè)波長(zhǎng)的值以及激光的入射條件(步驟S101)，設(shè)定聚光點(diǎn)數(shù)、以及各個(gè)聚光點(diǎn)上的聚光位置、波長(zhǎng)、聚光強(qiáng)度(步驟S104)，對(duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)，設(shè)定賦予激光的聚光控制圖案(步驟S107)。然后，考慮聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案(S108)。另外，在調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)中，使用著眼于一個(gè)像素中的相位值的影響的設(shè)計(jì)法并且在評(píng)價(jià)聚光點(diǎn)上的聚光狀態(tài)的時(shí)候使用加上了聚光控制圖案的相反的相位圖案的傳播函數(shù)。由此，實(shí)現(xiàn)了能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)激光的聚光控制的光調(diào)制控制方法、程序、裝置以及激光照射裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光調(diào)制控制方法、控制程序、控制裝置以及激光照射裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案來(lái)控制向聚光點(diǎn)的激光的聚光照射的光調(diào)制控制方法、控制程序、控制裝置以及使用其的激光照射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以規(guī)定的聚光條件將激光照射到對(duì)象物的激光照射裝置例如可以作為激光加工裝置或者觀察激光的散射以及反射的激光顯微鏡等各種各樣的光學(xué)裝置來(lái)進(jìn)行使用。另外，在這樣的激光照射裝置中使用相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器(SLM:Spatial LightModulator)，并且具有設(shè)定和控制相對(duì)于對(duì)象物的激光的聚光照射條件的構(gòu)成。
[0003]在使用了空間光調(diào)制器的激光照射裝置中，例如通過(guò)將由數(shù)值計(jì)算求得的全息圖(CGH:Computer Generated Hologram)呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器,從而能夠控制相對(duì)于照射對(duì)象物的激光的聚光位置、聚光強(qiáng)度以及聚光形狀等的聚光照射條件(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I~4、非專(zhuān)利文獻(xiàn)I~6)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0006]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2010-58128號(hào)公報(bào)
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)2: 日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2010-75997號(hào)公報(bào)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本專(zhuān)利第4300101號(hào)公報(bào)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2005-84266號(hào)公報(bào)
[0010]非專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011]非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:J.Bengtsson, ^Kinoforms designed to producedifferentfan-out patterns for two wavelengths”，Appl.0pt.Vol.37N0.11 (1998)pp.2011-2020
[0012]非專(zhuān)利文獻(xiàn)2:Υ.0gura et al., “Wavelength-multiplexingdifTractivephase elements: design, fabrication, and performanceevaluation，，, J.0pt.Soc.Am.AVol.18N0.5(2001)pp.1082-1092
[0013]非專(zhuān)利文獻(xiàn)3:N.Yoshikawa et al., “Phase optimization of a kinoform bysimulated annealing”, Appl.0pt.Vol.33N0.5(1994)pp.863-868
[0014]非專(zhuān)利文獻(xiàn)4:Ν.Yoshikawa et al., “Quantized phase optimizationoftwo-dimensional Fourier kinoforms by a genetic algorithm”，Opt.Lett.Vol.20N0.7(1995)pp.752-754
[0015]非專(zhuān)利文獻(xiàn)5:J.Leach et al., “Observation of chromaticeffects near awhite-light vortex，，，New Journal of Physics Vol.5 (2003) pp.154.1-154.7
[0016]非專(zhuān)利文獻(xiàn)6:T.Ando et al., “Modepurities of Laguerre-Gaussian beamsgenerated via comp Iex-amplitude modulationusing phase-only spatial lightmodulators” , Opt.Lett.Vol.34N0.1 (2009) pp.34-36
[0017]非專(zhuān)利文獻(xiàn)7:S.ff.Hell et al., “Breaking thediffraction resolutionlimit by stimulated emission:stimulated-emission—depletion fluorescencemicroscopy”，Opt.Lett.Vol.19N0.11 (1994)pp.780-782
[0018]非專(zhuān)利文獻(xiàn)8:D.Wildanger et al., “A STED microscopealigned bydesign”，Opt.Express Vol.17N0.18(2009)pp.16100-16110

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0020]在如以上所述使用了相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器的激光的聚光照射中，能夠由呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的相位圖案以任意的聚光形狀將激光照射到任意的聚光位置。例如，在想以環(huán)狀的聚光形狀將激光照射到規(guī)定位置的情況下，通過(guò)將加合了以給予使激光聚光于規(guī)定位置的相位分布的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的CGH的相位圖案Φα；Η和用于聚光成環(huán)狀的聚光控制圖案的相位圖案Φμ
[0021]Φ SLM — cS5 CGH+ cS5 pat
[0022]呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器，從而能夠?qū)崿F(xiàn)激光的聚光照射。
[0023]然而，在這樣的方法中會(huì)有不能夠充分獲得關(guān)于激光的聚光狀態(tài)的控制的自由度的情況。作為那樣的例子，在由單一的空間光調(diào)制器將包含多個(gè)波長(zhǎng)的光成分的激光聚光照射到對(duì)象物的情況下，因?yàn)樵谝陨纤龇椒ㄖ型瑯拥木酃饪刂茍D案相對(duì)于各個(gè)波長(zhǎng)的激光成分進(jìn)行作用，所以例如不能夠?qū)崿F(xiàn)將激光的聚光形狀設(shè)定成每個(gè)波長(zhǎng)不同的形狀等的聚光條件。
[0024]另外，在上述構(gòu)成中，關(guān)于作用于激光的相位圖案，因?yàn)槿绻ㄩL(zhǎng)不同的話則賦予激光的相位差會(huì)發(fā)生變化，所以從所希望的聚光控制圖案進(jìn)行變化的相位圖案被賦予每個(gè)波長(zhǎng)。這樣的聚光控制的自由度的問(wèn)題即使是在多個(gè)波長(zhǎng)的激光的聚光照射以外的構(gòu)成中也同樣會(huì)發(fā)生。
[0025]本發(fā)明是為了解決以上所述問(wèn)題而悉心研究的結(jié)果，其目的在于提供一種能夠以充分的自由度適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)激光的聚光控制的光調(diào)制控制方法、光調(diào)制控制程序、光調(diào)制控制裝置以及使用其的激光照射裝置。
[0026]解決問(wèn)題的技術(shù)手段
[0027]為了達(dá)成這樣的目的，本發(fā)明所涉及的光調(diào)制控制方法的特征為:(1)是使用輸入激光并調(diào)制激光的相位從而輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，由呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案來(lái)控制聚光照射到被設(shè)定的聚光點(diǎn)的激光的聚光照射的光調(diào)制控制方法，具備:(2)照射條件取得步驟，作為激光的照射條件，取得輸入到空間光調(diào)制器的激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)Xt (xt為I以上的整數(shù))、xt個(gè)波長(zhǎng)λ χ (χ = 1，……，xt)以及入射到空間光調(diào)制器的各個(gè)波長(zhǎng)λ x的激光的入射條件；(3)聚光條件設(shè)定步驟，作為激光的聚光條件，設(shè)定聚光照射來(lái)自空間光調(diào)制器的激光的聚光點(diǎn)的個(gè)數(shù)st(st為I以上的整數(shù))、有關(guān)St個(gè)聚光點(diǎn)s ( s = 1，……，st)的各個(gè)的聚光位置、聚光的激光的波長(zhǎng)λ χ、聚光強(qiáng)度；
(4)控制圖案設(shè)定步驟，對(duì)于St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)，作為相對(duì)于波長(zhǎng)λ χ的激光賦予的相位圖案，設(shè)定控制其聚光狀態(tài)的聚光控制圖案；(5)調(diào)制圖案設(shè)計(jì)步驟，考慮由控制圖案設(shè)定步驟設(shè)定的聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案；(6)調(diào)制圖案設(shè)計(jì)步驟中，設(shè)想在空間光調(diào)制器中被二維排列的多個(gè)像素并著眼于呈現(xiàn)于多個(gè)像素的調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予聚光點(diǎn)上的激光的聚光狀態(tài)的影響，以其聚光狀態(tài)接近于所希望的狀態(tài)的方式變更相位值，通過(guò)對(duì)于調(diào)制圖案的所有像素進(jìn)行這樣的相位值的變更操作從而設(shè)計(jì)調(diào)制圖案，并且在評(píng)價(jià)聚光點(diǎn)上的聚光狀態(tài)的時(shí)候，對(duì)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案中的從像素j到聚光點(diǎn)S的波長(zhǎng)λ χ的光的傳播，使用將由控制圖案設(shè)定步驟設(shè)定的聚光控制圖案的相反的相位圖案加到波動(dòng)傳播函數(shù)小^吣的傳播函數(shù)φ&χ’
[0028]= Φ^χ-Φ^-ρ3?,χο
[0029]另外，本發(fā)明所涉及的光調(diào)制控制程序的特征為:(1)是用于在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行光調(diào)制控制的程序，該光調(diào)制控制是使用輸入激光并調(diào)制激光的相位從而輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，由呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案來(lái)控制聚光照射到被設(shè)定的聚光點(diǎn)的激光的聚光照射的光調(diào)制控制；在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行以下處理:(2)照射條件取得處理，作為激光的照射條件，取得輸入到空間光調(diào)制器的激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)xt(xt為I以上的整數(shù))、Xt個(gè)波長(zhǎng)λχ(Χ= 1，……，xt)以及入射到空間光調(diào)制器的各個(gè)波長(zhǎng)
激光的入射條件；(3)聚光條件設(shè)定處理，作為激光的聚光條件，設(shè)定聚光照射來(lái)自空間光調(diào)制器的激光的聚光點(diǎn)的個(gè)數(shù)st (st為I以上的整數(shù))、有關(guān)St個(gè)聚光點(diǎn)s (s = 1，……，st)的各個(gè)的聚光位置、聚光的激光的波長(zhǎng)λ x、聚光強(qiáng)度；(4)控制圖案設(shè)定處理，對(duì)于St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)，作為相對(duì)于波長(zhǎng)λ χ的激光賦予的相位圖案，設(shè)定控制其聚光狀態(tài)的聚光控制圖案；(5)調(diào)制圖案設(shè)計(jì)處理，考慮由控制圖案設(shè)定處理設(shè)定的聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案；(6)調(diào)制圖案設(shè)計(jì)處理中，設(shè)想在空間光調(diào)制器中被二維排列的多個(gè)像素并著眼于呈現(xiàn)于多個(gè)像素的調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予聚光點(diǎn)上的激光的聚光狀態(tài)的影響，以其聚光狀態(tài)接近于所希望的狀態(tài)的方式變更相位值，通過(guò)對(duì)于調(diào)制圖案的所有像素進(jìn)行這樣的相位值的變更操作從而設(shè)計(jì)調(diào)制圖案，并且在評(píng)價(jià)聚光點(diǎn)上的聚光狀態(tài)的時(shí)候，對(duì)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案中的從像素j到聚光點(diǎn)S的波長(zhǎng)λ χ的光的傳播，使用將由控制圖案設(shè)定處理設(shè)定的聚光控制圖案的相反的相位圖案加到波動(dòng)傳播函數(shù)Φ&的傳播函數(shù)Φ&χ’
[0030]= Φ^χ-Φ^-ρ3?,χο
[0031]另外，本發(fā)明所涉及的光調(diào)制控制裝置的特征為:(1)是使用輸入激光并調(diào)制激光的相位從而輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，由呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案來(lái)控制聚光照射到被設(shè)定的聚光點(diǎn)的激光的聚光照射的光調(diào)制控制裝置；具備:(2)照射條件取得單元，作為激光的照射條件，取得輸入到空間光調(diào)制器的激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)xt(xt為I以上的整數(shù))、Xt個(gè)波長(zhǎng)λχ(χ= I,……，Xt)以及入射到空間光調(diào)制器的各個(gè)波長(zhǎng)λ x的激光的入射條件；(3)聚光條件設(shè)定單元，作為激光的聚光條件，設(shè)定聚光照射來(lái)自空間光調(diào)制器的激光的聚光點(diǎn)的個(gè)數(shù)st(st為I以上的整數(shù))、有關(guān)St個(gè)聚光點(diǎn)s(s = 1，……，st)的各個(gè)的聚光位置、聚光的激光的波長(zhǎng)λ χ、聚光強(qiáng)度；(4)控制圖案設(shè)定單元，對(duì)于St個(gè)聚光點(diǎn)s 各個(gè)，作為相對(duì)于波長(zhǎng)為λ χ的激光賦予的相位圖案，設(shè)定控制其聚光狀態(tài)的聚光控制圖案；(5)調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元，考慮由控制圖案設(shè)定單元設(shè)定的聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案；(6)調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元中，設(shè)想在空間光調(diào)制器中被二維排列的多個(gè)像素并著眼于呈現(xiàn)于多個(gè)像素的調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予聚光點(diǎn)上的激光的聚光狀態(tài)的影響，以其聚光狀態(tài)接近于所希望的狀態(tài)的方式變更相位值，通過(guò)對(duì)于調(diào)制圖案的所有像素進(jìn)行這樣的相位值的變更操作從而設(shè)計(jì)調(diào)制圖案，并且在評(píng)價(jià)聚光點(diǎn)上的聚光狀態(tài)的時(shí)候，對(duì)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案中的從像素j到聚光點(diǎn)S的波長(zhǎng)λ χ的光的傳播，使用將由控制圖案設(shè)定單元設(shè)定的聚光控制圖案的相反的相位圖案加到波動(dòng)傳播函數(shù)φ&χ的傳播函數(shù)φ&χ’
[0032]= Φ^χ-Φ^-ρ3?,χο
[0033]在以上所述的光調(diào)制控制方法、控制程序以及控制裝置中，關(guān)于使用了空間光調(diào)制器的聚光照射到聚光點(diǎn)的激光的聚光照射，取得激光的波長(zhǎng)數(shù)Xt、波長(zhǎng)λ χ的值以及各個(gè)波長(zhǎng)λ χ的激光的入射到空間光調(diào)制器的入射條件(例如入射振幅、入射相位)的信息并且設(shè)定包括激光的聚光點(diǎn)數(shù)st、以及各個(gè)聚光點(diǎn)s上的聚光位置、聚光的激光的波長(zhǎng)λ χ、聚光強(qiáng)度的聚光條件。然后，關(guān)于各個(gè)聚光點(diǎn)S,設(shè)定相對(duì)于波長(zhǎng)λ χ的激光賦予的聚光控制用的相位圖案并考慮其聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)調(diào)制圖案。由此，能夠適當(dāng)?shù)乜刂票痪酃庥诟鱾€(gè)聚光點(diǎn)S的波長(zhǎng)λ χ的激光的聚光照射條件。
[0034]再有，關(guān)于調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)，具體來(lái)說(shuō)，設(shè)想在空間光調(diào)制器中取決于多個(gè)像素的像素構(gòu)造。然后，使用著眼于調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予聚光點(diǎn)s上的激光的聚光狀態(tài)的影響的設(shè)計(jì)方法，并且在波長(zhǎng)λ χ的激光的聚光狀態(tài)的評(píng)價(jià)中不是就這樣使用從空間光調(diào)制器的像素j到聚光點(diǎn)S的傳播函數(shù)Φ，而是使用加上了聚光控制圖案Φ^-Ρ3?,χ的相反的相位圖案的傳播函數(shù)φ&χ’來(lái)評(píng)價(jià)聚光狀態(tài)。
[0035]根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠可靠地使相對(duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)以及波長(zhǎng)λ χ進(jìn)行設(shè)定的聚光控制圖案反映到最終獲得的調(diào)制圖案并且能夠以充分的自由度適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)激光的聚光控制。還有，作為空間光調(diào)制器，在使用具有被二維排列的多個(gè)像素的空間光調(diào)制器的情況下，能夠就這樣將其像素構(gòu)造適用于調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)。 [0036]本發(fā)明所涉及的激光照射裝置的特征為具備:(a)激光光源，提供Xt個(gè)(Xt為I以上的整數(shù))波長(zhǎng)λχ的激光；(b)相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，輸入激光并調(diào)制激光的相位從而輸出相位調(diào)制后的激光；(C)上述構(gòu)成的光調(diào)制控制裝置，由呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案來(lái)控制聚光照射到被設(shè)定的St個(gè)(st為I以上的整數(shù))聚光點(diǎn)s的各個(gè)波長(zhǎng)入χ的激光的聚光照射。
[0037]根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)由光調(diào)制控制裝置使相對(duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)s以及波長(zhǎng)入!￡進(jìn)行設(shè)定的聚光控制圖案可靠地反映于最終獲得的調(diào)制圖案，從而能夠以充分的自由度適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)激光的聚光控制，并且能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)相對(duì)于由照射對(duì)象物設(shè)定的聚光點(diǎn)s的激光的聚光照射和由其決定的對(duì)象物的加工以及觀察等的操作。這樣的激光照射裝置能夠作為例如激光加工裝置、激光顯微鏡等來(lái)進(jìn)行使用。還有，作為空間光調(diào)制器優(yōu)選使用具有被二維排列的多個(gè)像素并且在多個(gè)像素的各個(gè)中調(diào)制激光的相位的構(gòu)成的空間光調(diào)制器。
[0038]發(fā)明的效果
[0039]根據(jù)本發(fā)明的光調(diào)制控制方法、控制程序、控制裝置以及使用這些構(gòu)件的激光照射裝置，對(duì)于使用了空間光調(diào)制器的聚光照射到聚光點(diǎn)的激光的聚光照射，取得激光的波長(zhǎng)數(shù)、波長(zhǎng)的值以及各個(gè)波長(zhǎng)的激光的入射到空間光調(diào)制器的入射條件并且設(shè)定激光的聚光點(diǎn)數(shù)、以及各個(gè)聚光點(diǎn)上的聚光位置、聚光的激光的波長(zhǎng)、聚光強(qiáng)度；對(duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)設(shè)定相對(duì)于聚光的波長(zhǎng)的激光賦予的聚光控制圖案并且考慮其聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)調(diào)制圖案，并且在調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)中使用著眼于調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予聚光點(diǎn)上的激光的聚光狀態(tài)的影響的設(shè)計(jì)方法，在激光的聚光狀態(tài)的評(píng)價(jià)中通過(guò)使用加上了聚光控制圖案的相反的相位圖案的波動(dòng)傳播函數(shù)從而能夠以充分的自由度適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)激光的聚光控制。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1是表示激光照射裝置的一個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成的示意圖。
[0041]圖2是表示光調(diào)制控制裝置的構(gòu)成一個(gè)例子的方塊圖。
[0042]圖3是表示光調(diào)制控制方法的一個(gè)例子的流程圖。
[0043]圖4是表示調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)方法的一個(gè)例子的流程圖。
[0044]圖5是表示用于確認(rèn)實(shí)驗(yàn)的激光照射裝置的構(gòu)成的示意圖。
[0045]圖6是表示空間光調(diào)制器中的聚光控制圖案的一個(gè)例子的示意圖。
[0046]圖7是表示由激光照射裝置進(jìn)行的激光的聚光控制的一個(gè)例子的示意圖。
[0047]圖8是表示調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)方法的其他例子的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]以下，與附圖一起對(duì)本發(fā)明所涉及的光調(diào)制控制方法、控制程序、控制裝置以及激光照射裝置的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。還有，在附圖的說(shuō)明中將相同符號(hào)標(biāo)注于相同要素，省略重復(fù)的說(shuō)明。另外，附圖的尺寸比例并不一定與說(shuō)明的對(duì)象物相一致。
[0049]首先，關(guān)于成為光調(diào)制控制的對(duì)象的包含空間光調(diào)制器的激光照射裝置的基本構(gòu)成，與其構(gòu)成例一起進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示包含光調(diào)制控制裝置的激光照射裝置的一個(gè)實(shí)施方式的構(gòu)成的示意圖。本實(shí)施方式所涉及的激光照射裝置1A是相對(duì)于照射對(duì)象物42聚光照射激光的裝置，并且具備激光光源單元10、空間光調(diào)制器20、可動(dòng)臺(tái)40。
[0050]在圖1所表示的構(gòu)成中，照射對(duì)象物42被載置于在X方向、Y方向(水平方向)以及Z方向(垂直方向)上能夠移動(dòng)地進(jìn)行構(gòu)成的可動(dòng)臺(tái)40上。另外，在本裝置1A中，相對(duì)于該照射對(duì)象物42將用于進(jìn)行觀察以及加工等的聚光點(diǎn)設(shè)定于規(guī)定位置，并且相對(duì)于該聚光點(diǎn)進(jìn)行激光的聚光照射。
[0051]激光光源單元10作為提供XtA (xt為1以上的整數(shù))波長(zhǎng)λx的激光(λx =A1,……，λxt)的激光光源來(lái)發(fā)揮功能。在本實(shí)施方式中，激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)設(shè)定成Xt =
2。另外，激光光源單元10對(duì)應(yīng)于該波長(zhǎng)數(shù)而由提供波長(zhǎng)λ 1的激光的第1激光光源11和提供波長(zhǎng)λ 2的激光的第2激光光源12來(lái)構(gòu)成。
[0052]來(lái)自激光光源11的波長(zhǎng)λ 1的激光在被光束擴(kuò)展器13擴(kuò)展之后透過(guò)分色鏡15。另外，來(lái)自激光光源12的波長(zhǎng)λ 2的激光在被光束擴(kuò)展器14擴(kuò)展并被反射鏡16反射之后被分色鏡15反射。由此，來(lái)自激光光源11、12的光束在分色鏡15上被合波，并成為包含波長(zhǎng)λρ λ2的波長(zhǎng)成分的激光。來(lái)自分色鏡15的激光通過(guò)棱鏡18的第1反射面18a被輸入到空間光調(diào)制器(SLM) 20。
[0053]空間光調(diào)制器20是相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，例如在其二維的調(diào)制面的各部對(duì)激光的相位實(shí)施調(diào)制并輸出相位調(diào)制后的激光。在此，如果將被輸入到空間光調(diào)制器20的激光的相位設(shè)為Φin并且將在空間光調(diào)制器20上被賦予的相位值設(shè)為的話則被輸出的激光的相位成為:
[0054]Φ out = Φ SLM+ Φ in。[0055]作為該空間光調(diào)制器20優(yōu)選使用具有被二維排列的多個(gè)像素并且在多個(gè)像素的各個(gè)中調(diào)制激光的相位的空間光調(diào)制器。在這樣的構(gòu)成中，在空間光調(diào)制器20上例如呈顯有CGH等的調(diào)制圖案，由該調(diào)制圖案控制聚光照射到被設(shè)定的聚光點(diǎn)的激光的聚光照射。另外，空間光調(diào)制器20通過(guò)光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)裝置28而被光調(diào)制控制裝置30驅(qū)動(dòng)控制。關(guān)于光調(diào)制控制裝置30的具體構(gòu)成等在后文中進(jìn)行敘述。另外，作為空間光調(diào)制器20也可以使用不具備以上所述的像素構(gòu)造的空間光調(diào)制器。
[0056]該空間光調(diào)制器20可以是反射型的空間光調(diào)制器也可以是透過(guò)型的空間光調(diào)制器。在圖1中反射型的空間光調(diào)制器被表示為空間光調(diào)制器20。另外，作為空間光調(diào)制器20可以列舉折射率改變材料型SLM(例如使用液晶的調(diào)制器中，LC0S(Liquid Crystal onSilicon) LCD (Liquid Crystal Display)型)、Segment Mirror 型 SLM、ContinuousDeformable Mirror 型 SLM、D0E(Diffractive Optical Element)等。還有，在 DOE 中包含離散性地表現(xiàn)相位的構(gòu)件、或者使用后文所述方法來(lái)設(shè)計(jì)圖案并由濾除(smoothing)等轉(zhuǎn)換成連續(xù)圖案的構(gòu)件。
[0057]作為調(diào)制圖案進(jìn)行設(shè)計(jì)的CGH對(duì)應(yīng)于空間光調(diào)制器20的構(gòu)成，例如使用電子束曝光和蝕刻并在DOE上進(jìn)行表現(xiàn)，或者在將相位圖案改變成電壓分布并具有像素構(gòu)造的SLM上進(jìn)行表示。還有，在用一個(gè)SLM來(lái)調(diào)制多個(gè)波長(zhǎng)的激光的情況下，在現(xiàn)有的例子中主要使用能夠作為固定圖案來(lái)進(jìn)行利用的D0E。
[0058]包含由空間光調(diào)制器20而被相位調(diào)制成規(guī)定的圖案并被輸出的波長(zhǎng)λ 1、λ 2的波長(zhǎng)成分的激光在棱鏡18的第2反射面18b上被反射，并被由反射鏡21以及透鏡22、23構(gòu)成的4f光學(xué)系統(tǒng)傳播到由單一透鏡或者多個(gè)透鏡構(gòu)成的物鏡25。于是，激光被該物鏡25聚光照射到被設(shè)定于臺(tái)40上的照射對(duì)象物42的表面或者內(nèi)部的單一或者多個(gè)聚光點(diǎn)上。
[0059]另外，本實(shí)施方式的激光照射裝置IA除了以上所述構(gòu)成之外還進(jìn)一步具備檢測(cè)部45、透鏡46、分色鏡47。分色鏡47在激光照射光學(xué)系統(tǒng)中被設(shè)置于構(gòu)成4f光學(xué)系統(tǒng)的透鏡23與物鏡25之間。另外，成為由分色鏡47進(jìn)行反射的來(lái)自照射對(duì)象物42的光通過(guò)透鏡46而入射到檢測(cè)部45的構(gòu)成。
[0060]由此，圖1的激光照射裝置IA作為將激光照射于照射對(duì)象物42即觀察樣品并且由檢測(cè)部45對(duì)來(lái)自樣品的反射光、散射光或者熒光等進(jìn)行觀察的激光掃描顯微鏡來(lái)進(jìn)行構(gòu)成。還有，關(guān)于相對(duì)于樣品的激光掃描，在圖1中為由可動(dòng)臺(tái)40使照射對(duì)象物42移動(dòng)的構(gòu)成，但是也可以是例如固定該臺(tái)并將可動(dòng)機(jī)構(gòu)、檢流計(jì)反射鏡(galvanometermirror)等設(shè)置于光學(xué)系統(tǒng)側(cè)的構(gòu)成。另外，作為激光光源11、12優(yōu)選使用例如飛秒激光光源等、提供脈沖激光的脈沖激光光源。另外，作為激光光源11、12也可以使用CW(Continuous Wave)激光光源。
[0061]另外，關(guān)于激光照射裝置IA中的光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成，具體來(lái)說(shuō)，并不限定于圖1所表示的構(gòu)成，可以使用各種各樣的構(gòu)成。例如，在圖1中是由光束擴(kuò)展器13、14來(lái)對(duì)激光實(shí)施擴(kuò)展的構(gòu)成，但是也可以是使用空間頻率濾波器與準(zhǔn)直透鏡的組合的構(gòu)成。另外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)裝置28也可以是與空間光調(diào)制器20 —體設(shè)置的構(gòu)成。另外，關(guān)于由透鏡22、23構(gòu)成的4f光學(xué)系統(tǒng)，一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)選使用由多個(gè)透鏡構(gòu)成的雙遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)。
[0062]另外，關(guān)于被用于激光的提供的激光光源單元10，例示了由分別輸出波長(zhǎng)λ” λ2的激光的激光光源11、12得到的構(gòu)成，但是關(guān)于激光光源的構(gòu)成，具體來(lái)說(shuō)，也可以使用各種各樣的構(gòu)成。例如，關(guān)于激光的波長(zhǎng)數(shù)Xt可以設(shè)定為3以上。另外，也可以將激光作為單一波長(zhǎng)(xt = D并使用單一的激光光源。
[0063]另外，在上述實(shí)施方式中，例示了被用于細(xì)胞觀察等的激光掃描顯微鏡的構(gòu)成，但是本激光照射裝置除了被用于激光掃描顯微鏡等激光顯微鏡之外還能夠適用于例如由相對(duì)于照射對(duì)象物42的激光的聚光照射而對(duì)對(duì)象物42的內(nèi)部進(jìn)行激光加工的激光加工裝置等各種各樣的裝置。另外，在由激光的聚光照射來(lái)對(duì)對(duì)象物42進(jìn)行加工的情況下，作為其例子，存在由玻璃的內(nèi)部加工進(jìn)行的光學(xué)集成電路的制作等，但是關(guān)于對(duì)象物42的材質(zhì)并不限于玻璃介質(zhì)，例如能夠?qū)⒐鑳?nèi)部或SiC等各種各樣的材質(zhì)作為加工對(duì)象物。在上述構(gòu)成中能夠?qū)崿F(xiàn)單一波長(zhǎng)下的激光加工或者多個(gè)波長(zhǎng)下同時(shí)進(jìn)行的激光加工等。
[0064]在圖1所表示的激光照射裝置IA中，例示了通過(guò)單一的空間光調(diào)制器20將包含2個(gè)波長(zhǎng)λ P λ 2的光成分的激光聚光照射于對(duì)象物42的構(gòu)成。在這樣的構(gòu)成中，在現(xiàn)有的光調(diào)制控制方法中，因?yàn)橄鄬?duì)于激光的各個(gè)波長(zhǎng)成分呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器20的同一聚光控制圖案發(fā)生作用，所以會(huì)有例如不能夠?qū)⒓す獾木酃庑螤钤O(shè)定為每個(gè)波長(zhǎng)不同的形狀的等、不能夠充分獲得聚光控制的自由度的情況。另外，還有這樣的聚光控制的自由度的問(wèn)題即使是在多個(gè)波長(zhǎng)的激光的聚光照射以外的構(gòu)成中也會(huì)發(fā)生的情況。
[0065]相對(duì)于此，圖1的激光照射裝置IA是通過(guò)在光調(diào)制控制裝置30中恰當(dāng)?shù)卦O(shè)定經(jīng)由驅(qū)動(dòng)裝置28而呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器20的調(diào)制圖案的CGH，從而增大聚光控制的自由度并且適當(dāng)?shù)乜刂凭酃恻c(diǎn)上的激光的聚光照射條件的激光照射裝置。另外，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的激光照射裝置IA以及光調(diào)制控制裝置30，如后文所述那樣，即使是在進(jìn)行多個(gè)波長(zhǎng)的激光的聚光照射的情況下也能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)各個(gè)波長(zhǎng)的激光的聚光照射條件的控制。
[0066]圖2是表示被適用于圖1所表示的激光照射裝置IA的光調(diào)制控制裝置30的構(gòu)成的一個(gè)例子的方塊圖。本構(gòu)成例所涉及的光調(diào)制控制裝置30具備照射條件取得部31、聚光條件設(shè)定部32、聚光控制圖案設(shè)定部33、調(diào)制圖案設(shè)計(jì)部34、光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)控制部35來(lái)進(jìn)行構(gòu)成。還有，這樣的光調(diào)制控制裝置30例如能夠由計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行構(gòu)成。另外，在該控制裝置30上連接有被用于關(guān)于光調(diào)制控制所必要的信息以及指示等的輸入的輸入裝置37、以及被用于相對(duì)于操作者的信息的顯示的顯示裝置38。
[0067]照射條件取得部31是取得與相對(duì)于照射對(duì)象物42的激光的照射條件相關(guān)的信息的照射條件取得單元。具體來(lái)說(shuō)，照射條件取得部31作為激光的照射條件，取得輸入到空間光調(diào)制器20的激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)Xt (在圖1所表示的例子中Xt = 2)、Xt個(gè)波長(zhǎng)λχ(χ=1，……，xt)的各個(gè)的值以及入射到空間光調(diào)制器20的各個(gè)波長(zhǎng)λ χ的激光的入射條件(例如入射強(qiáng)度分布、入射相位分布)(照射條件取得步驟)。波長(zhǎng)數(shù)Xt被設(shè)定為I以上的整數(shù)，另外，在多個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)照射的情況下被設(shè)定為2以上的整數(shù)。
[0068]聚光條件設(shè)定部32是設(shè)定相對(duì)于照射對(duì)象物42的激光的聚光條件的聚光條件設(shè)定單元。具體來(lái)說(shuō)，聚光條件設(shè)定部32作為激光的聚光條件，設(shè)定關(guān)于聚光照射從空間光調(diào)制器20輸出的激光的聚光點(diǎn)的個(gè)數(shù)St以及St個(gè)聚光點(diǎn)s (s = 1，……，st)的各個(gè)的聚光位置、聚光的激光的波長(zhǎng)λ χ、聚光強(qiáng)度(聚光條件設(shè)定步驟)。聚光點(diǎn)數(shù)St被設(shè)定為I以上的整數(shù)，另外，在多點(diǎn)同時(shí)照射的情況下被設(shè)定為2以上的整數(shù)。
[0069]還有，由取得部31 進(jìn)行的照射條件的取得以及由設(shè)定部32進(jìn)行的聚光條件的設(shè)定根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備于光調(diào)制控制裝置30的信息、從輸入裝置37進(jìn)行輸入的信息或者從外部被提供的信息等，自動(dòng)或者由操作者手動(dòng)地進(jìn)行。
[0070]控制圖案設(shè)定部33是對(duì)于St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)設(shè)定作為相對(duì)于波長(zhǎng)λ χ的激光賦予的相位圖案的控制其聚光狀態(tài)的聚光控制圖案的控制圖案設(shè)定單元。在此，例如在打算在聚光點(diǎn)s上以所希望的聚光圖案(強(qiáng)度分布圖案)聚光照射波長(zhǎng)λ χ的激光的情況下，設(shè)定對(duì)應(yīng)于其聚光圖案的相位圖案(控制圖案設(shè)定步驟)。該聚光控制用的相位圖案的設(shè)定對(duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)、各個(gè)波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)對(duì)應(yīng)于必要而進(jìn)行。
[0071]調(diào)制圖案設(shè)計(jì)部34是考慮由控制圖案設(shè)定部33進(jìn)行設(shè)定的聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器20的成為調(diào)制圖案的CGH的調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元。具體來(lái)說(shuō)，調(diào)制圖案設(shè)計(jì)部34參照由取得部31取得的照射條件、由設(shè)定部32設(shè)定的聚光條件以及由設(shè)定部33設(shè)定的聚光控制圖案并根據(jù)這些條件來(lái)設(shè)計(jì)使所希望的波長(zhǎng)的激光聚光照射到所希望的聚光點(diǎn)的調(diào)制圖案(調(diào)制圖案設(shè)計(jì)步驟)。
[0072]特別是在本實(shí)施方式中的調(diào)制圖案設(shè)計(jì)部34中，使用如下設(shè)計(jì)方法:在呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器20的調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)中，對(duì)于空間光調(diào)制器20設(shè)想被二維排列的多個(gè)像素并且著眼于呈現(xiàn)于多個(gè)像素的調(diào)制圖案的一個(gè)像素(在空間光調(diào)制器20中被設(shè)想的一個(gè)像素，在空間光調(diào)制器20具有由二維排列的多個(gè)像素構(gòu)成的像素構(gòu)造的情況下，對(duì)應(yīng)于該一個(gè)像素)中的相位值的變更給予聚光點(diǎn)s上的激光的聚光狀態(tài)的影響。然后，通過(guò)以該聚光狀態(tài)接近于所希望的狀態(tài)的方式變更一個(gè)像素的相位值并且對(duì)于調(diào)制圖案的所有像素(至少光入射的所有像素)進(jìn)行這樣的相位值的變更操作，從而設(shè)計(jì)最適合的調(diào)制圖案。
[0073]另外，在該調(diào)制圖案設(shè)計(jì)部34中，在上述各個(gè)像素中的相位值的變更操作中，在評(píng)價(jià)聚光點(diǎn)上的激光的聚光狀態(tài)的時(shí)候?qū)τ诳臻g光調(diào)制器20的調(diào)制圖案中的從像素j到聚光點(diǎn)s的波長(zhǎng)λ x的光的傳播，不是就這樣使用波動(dòng)傳播函數(shù)Φ&χ而是使用相對(duì)于傳播函數(shù)Φ&χ加上由控制圖案設(shè)定部33設(shè)定的聚光控制圖案(jijs_pat，x的相反的相位圖案的由下述式給出的傳播函數(shù)Φ&χ’
[0074](j5Js χ，= Φ^χ-Φ^ρ3?；χ
[0075]。由此，相對(duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)、各個(gè)波長(zhǎng)設(shè)定的聚光控制圖案被反映于調(diào)制圖案以及取決于此的激光的聚光照射條件。
[0076]光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)控制部35是通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置28來(lái)驅(qū)動(dòng)控制空間光調(diào)制器20并將由調(diào)制圖案設(shè)計(jì)部34設(shè)計(jì)的調(diào)制圖案呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器20的多個(gè)像素的驅(qū)動(dòng)控制單元。這樣的驅(qū)動(dòng)控制部35在光調(diào)制控制裝置30被包含于激光照射裝置IA的情況下對(duì)應(yīng)于必要而設(shè)置。
[0077]對(duì)應(yīng)于在圖2所表示的光調(diào)制控制裝置30中執(zhí)行的控制方法的處理能夠由用于在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行光調(diào)制控制的光調(diào)制控制程序來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。例如，光調(diào)制控制裝置30能夠由使光調(diào)制控制的處理所必要的各個(gè)軟件程序工作的CPU、記憶上述軟件程序等的ROM、在程序執(zhí)行中暫時(shí)記憶數(shù)據(jù)的RAM來(lái)進(jìn)行構(gòu)成。在這樣的構(gòu)成中，通過(guò)由CPU執(zhí)行規(guī)定的控制程序從而能夠?qū)崿F(xiàn)以上所述的光調(diào)制控制裝置30。
[0078]另外，使用了空間光調(diào)制器20的光調(diào)制控制，特別是用于由CPU來(lái)執(zhí)行用于設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器20的調(diào)制圖案的各個(gè)處理的上述程序，能夠被記錄頒布于可計(jì)算機(jī)讀取的記錄介質(zhì)。對(duì)于這樣的記錄介質(zhì)來(lái)說(shuō)，包含例如硬盤(pán)以及軟盤(pán)等的磁介質(zhì)、CD-ROM以及DVD-ROM等的光學(xué)介質(zhì)、光磁軟盤(pán)等的磁性光學(xué)介質(zhì)、或者以執(zhí)行或容納程序命令的方式特別配置的例如RAM、ROM以及半導(dǎo)體非揮發(fā)性?xún)?chǔ)存器等的硬件設(shè)備等。
[0079]對(duì)本實(shí)施方式所涉及的光調(diào)制控制方法、光調(diào)制控制程序、光調(diào)制控制裝置30以及激光照射裝置IA的效果進(jìn)行說(shuō)明。
[0080]在圖1、圖2所表示的光調(diào)制控制方法、控制程序以及控制裝置30中，關(guān)于使用了空間光調(diào)制器20的激光的聚光照射，取得激光的波長(zhǎng)數(shù)xt、xt個(gè)波長(zhǎng)λ x的各個(gè)的值以及各個(gè)波長(zhǎng)激光的入射到空間光調(diào)制器20的入射條件(例如入射振幅、入射相位)的信息并且設(shè)定包括激光的聚光點(diǎn)數(shù)st、以及各個(gè)聚光點(diǎn)s上的聚光位置、聚光的激光的波長(zhǎng)λ x、聚光強(qiáng)度的聚光條件。然后，在控制圖案設(shè)定部33，對(duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)s設(shè)定相對(duì)于波長(zhǎng)λ x的激光賦予的聚光控制用的相位圖案并且在調(diào)制圖案設(shè)計(jì)部34中考慮其聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)調(diào)制圖案。由此，能夠分別適當(dāng)?shù)乜刂聘鱾€(gè)聚光點(diǎn)s上進(jìn)行聚光的波長(zhǎng)λ χ的激光的聚光照射條件。
[0081]再有，關(guān)于這樣的構(gòu)成中的調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)，具體來(lái)說(shuō)，在空間光調(diào)制器20中設(shè)想由被二維排列的多個(gè)像素構(gòu)成的像素構(gòu)造。然后，使用著眼于調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予聚光點(diǎn)s上的激光的聚光狀態(tài)的影響的設(shè)計(jì)方法并且在波長(zhǎng)λχ的激光的聚光狀態(tài)的評(píng)價(jià)中，不是就這樣使用從空間光調(diào)制器的像素j到聚光點(diǎn)s的傳播函數(shù)小^-而是使用加上了聚光控制圖案的相反的相位圖案的傳播函數(shù)Φ&χ’來(lái)評(píng)價(jià)聚光狀態(tài)。
[0082]根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠?qū)⑾鄬?duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)S、波長(zhǎng)λ χ進(jìn)行設(shè)定的聚光控制圖案分別可靠地反映到最終獲得的調(diào)制圖案并且能夠以充分的自由度適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)激光的聚光控制。還有，關(guān)于在空間光調(diào)制器20中被設(shè)想的像素構(gòu)造，作為空間光調(diào)制器20，在使用具有被二維排列的多個(gè)像素的空間光調(diào)制器的情況下，能夠就這樣將該像素構(gòu)造適用于調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)。
[0083]另外，在圖1所表示的激光照射裝置IA中，使用作為提供Xt個(gè)波長(zhǎng)λ χ的激光的激光光源而發(fā)揮功能的激光光源單元10、相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器20以及上述構(gòu)成的光調(diào)制控制裝置30來(lái)構(gòu)成激光照射裝置1Α。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠通過(guò)由控制裝置30可靠地使相對(duì)于各個(gè)聚光點(diǎn)S、波長(zhǎng)λ !￡進(jìn)行設(shè)定的聚光控制圖案反映到最終獲得的調(diào)制圖案從而以充分的自由度適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)激光的聚光控制，并且能夠適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)相對(duì)于由照射對(duì)象物42設(shè)定的聚光點(diǎn)s的激光的聚光照射、以及由此進(jìn)行的對(duì)象物42的加工、觀察等的操作。另外，這樣的激光照射裝置如以上所述能夠作為例如激光加工裝置、激光顯微鏡等來(lái)進(jìn)行使用。
[0084]在此，關(guān)于聚光控制圖案的相反的相位圖案的向傳播函數(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。到達(dá)空間光調(diào)制器(SLM)上的某個(gè)像素j的激光在SLM上被相位調(diào)制并進(jìn)一步被傳播從而到達(dá)某個(gè)聚光點(diǎn)S。在將聚光控制圖案的相反的相位圖案賦予表示從像素j到聚光點(diǎn)s的光的傳播的波動(dòng)傳播函數(shù)的情況下，因?yàn)樽兂膳c理想的傳播不同的傳播，所以光不會(huì)就這樣到達(dá)所希望的聚光點(diǎn)S。
[0085]為了使光到達(dá)所希望的聚光點(diǎn)S，不得不消除賦予傳播函數(shù)的聚光控制圖案的相反的相位圖案。因此，消除相反的相位圖案的聚光控制圖案被賦予。由此，在CGH的設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)特意將聚光控制圖案的相反的相位圖案加到傳播函數(shù)從而能夠設(shè)計(jì)聚光控制圖案被組入了的CGH。[0086]另外，在這樣的構(gòu)成中，例如如果考慮多個(gè)波長(zhǎng)的激光的聚光控制，則在每個(gè)波長(zhǎng)如果改變聚光控制圖案的話，則相反的相位圖案被賦予的傳播函數(shù)在每個(gè)波長(zhǎng)不同。因此，在使用賦予了聚光控制圖案的相反的相位圖案的傳播函數(shù)的波長(zhǎng)的光中，消除其的聚光控制圖案被施加，另一方面，例如使用了理想的傳播函數(shù)的波長(zhǎng)的光不會(huì)受到相位圖案的影響而進(jìn)行聚光。
[0087]在上述構(gòu)成的光調(diào)制控制裝置30以及激光照射裝置IA中，關(guān)于取得部31上的照射條件的取得，能夠使用將激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)Xt設(shè)定為多個(gè)的構(gòu)成。如以上所述使用加上了聚光控制圖案的相反的相位圖案的傳播函數(shù)φ&χ’來(lái)設(shè)計(jì)調(diào)制圖案的方法在如以上所述包含多個(gè)波長(zhǎng)λ” λ2,……，λxt的光成分的激光的聚光照射條件的控制中在能夠在每個(gè)波長(zhǎng)控制聚光照射條件等的方面是特別有效的。
[0088]另外，在進(jìn)行如以上所述包含多個(gè)波長(zhǎng)成分的激光的聚光照射的情況下，在設(shè)計(jì)部34中的調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)中，能夠使用考慮空間光調(diào)制器20中的折射率的波長(zhǎng)分散來(lái)設(shè)計(jì)調(diào)制圖案的構(gòu)成。由此，對(duì)于互相不同的各個(gè)波長(zhǎng)λx來(lái)說(shuō)能夠更加精度良好地控制各個(gè)聚光點(diǎn)s上的波長(zhǎng)λ χ的激光的聚光照射條件。
[0089]另外，關(guān)于設(shè)計(jì)部34中的調(diào)制圖案的設(shè)計(jì)，優(yōu)選將入射到空間光調(diào)制器20的像素j的波長(zhǎng)λχ的激光的入射振幅設(shè)為Α」_?η，χ，將相位設(shè)為Φ」_?η，χ，將相對(duì)于像素j中的波長(zhǎng)λχ的激光的相位值設(shè)為Φ。，從而由下述式
【權(quán)利要求】
1.一種光調(diào)制控制方法，其特征在于: 是使用輸入激光并調(diào)制所述激光的相位從而輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，由呈現(xiàn)于所述空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案，控制向被設(shè)定的聚光點(diǎn)的所述激光的聚光照射的光調(diào)制控制方法， 具備: 照射條件取得步驟，作為所述激光的照射條件，取得輸入到所述空間光調(diào)制器的所述激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)Xt、Xt個(gè)波長(zhǎng)λ x以及向所述空間光調(diào)制器的各個(gè)波長(zhǎng)的所述激光的入射條件，其中，Xt為I以上的整數(shù)； 聚光條件設(shè)定步驟，作為所述激光的聚光條件，設(shè)定聚光照射來(lái)自所述空間光調(diào)制器的所述激光的所述聚光點(diǎn)的個(gè)數(shù)St、以及有關(guān)St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)的聚光位置、聚光的所述激光的波長(zhǎng)λ x、聚光強(qiáng)度，其中，St為I以上的整數(shù)； 控制圖案設(shè)定步驟，對(duì)于所述St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)，作為相對(duì)于波長(zhǎng)λ χ的所述激光賦予的相位圖案，設(shè)定控制其聚光狀態(tài)的聚光控制圖案； 調(diào)制圖案設(shè)計(jì)步驟，考慮由所述控制圖案設(shè)定步驟設(shè)定的所述聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于所述空間光調(diào)制器的所述調(diào)制圖案， 所述調(diào)制圖 案設(shè)計(jì)步驟中，設(shè)想在所述空間光調(diào)制器中被二維排列的多個(gè)像素，著眼于呈現(xiàn)于所述多個(gè)像素的所述調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予所述聚光點(diǎn)上的所述激光的聚光狀態(tài)的影響，以其聚光狀態(tài)接近于所希望的狀態(tài)的方式變更所述相位值，通過(guò)對(duì)于所述調(diào)制圖案的所有像素進(jìn)行這樣的相位值的變更操作從而設(shè)計(jì)所述調(diào)制圖案， 并且在評(píng)價(jià)所述聚光點(diǎn)上的所述聚光狀態(tài)的時(shí)候，對(duì)于所述空間光調(diào)制器的所述調(diào)制圖案中的從像素j到所述聚光點(diǎn)s的波長(zhǎng)λχ的光的傳播，使用將由所述控制圖案設(shè)定步驟設(shè)定的所述聚光控制圖案的相反的相位圖案加到波動(dòng)傳播函數(shù)^^吣的傳播函數(shù) 4).，
^ JS, X
js, χ — js, χ js-pat, x°
2.如權(quán)利要求1所述的光調(diào)制控制方法，其特征在于: 所述照射條件取得步驟中，將所述激光的所述波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)Xt作為多個(gè)來(lái)進(jìn)行設(shè)定。
3.如權(quán)利要求2所述的光調(diào)制控制方法，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)步驟中，考慮所述空間光調(diào)制器中的折射率的波長(zhǎng)分散來(lái)設(shè)計(jì)所述調(diào)制圖案。
4.如權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制方法，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)步驟中，將向所述空間光調(diào)制器的所述像素j的波長(zhǎng)所述激光的入射振幅設(shè)為~_in，x，將相位設(shè)為c^_in，x，將所述像素j中的相對(duì)于波長(zhǎng)所述激光的相位值設(shè)為Φ。，由下述式Us,χ = As；xexp(i Φ3；χ)
=2jAj-1n，xexp(i Φ」3，χ，)
Χθχρ(?(Φ^ χ+Φ^?η；χ)) 來(lái)求得表示所述聚光點(diǎn)s上的波長(zhǎng)λ χ的所述激光的所述聚光狀態(tài)的復(fù)振幅。
5.如權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制方法,其特征在于:所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)步驟中，在所述調(diào)制圖案的所述像素j中的相位值的變更中，由基于表示所述聚光點(diǎn)s上的波長(zhǎng)所述激光的所述聚光狀態(tài)的復(fù)振幅的相位Φ。、所述傳播函數(shù)Φ」3，χ’、所述像素j中的變更前的相位值Φ」，χ以及所述激光的入射相位小爿吣解析求得的值，變更所述相位值。
6.如權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制方法,其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)步驟中，在所述調(diào)制圖案的所述像素j中的相位值的變更中，由使用爬山法、模擬退火法或者遺傳算法中的任意一種方法探索求得的值，變更所述相位值。
7.一種光調(diào)制控制程序，其特征在于: 是用于在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行光調(diào)制控制的程序，該光調(diào)制控制是使用輸入激光并調(diào)制所述激光的相位從而輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型空間光調(diào)制器，由呈現(xiàn)于所述空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案來(lái)控制向被設(shè)定的聚光點(diǎn)的所述激光的聚光照射的光調(diào)制控制， 在計(jì)算機(jī)中執(zhí)行以下處理: 照射條件取得處理，作為所述激光的照射條件，取得輸入到所述空間光調(diào)制器的所述激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)xt、xt個(gè)波長(zhǎng)λ x以及向所述空間光調(diào)制器的各個(gè)波長(zhǎng)的所述激光的入射條件，其中，Xt為I以上的整數(shù)； 聚光條件設(shè)定處理，作為所述激光的聚光條件，設(shè)定聚光照射來(lái)自所述空間光調(diào)制器的所述激光的所述聚光點(diǎn)的個(gè)數(shù)St、以及有關(guān)St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)的聚光位置、聚光的所述激光的波長(zhǎng)λ x、聚光強(qiáng)度，其中，St為I以上的整數(shù)； 控制圖案設(shè)定處理，對(duì)于所述St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)，作為相對(duì)于波長(zhǎng)λ χ的所述激光賦予的相位圖案，設(shè)定控制其聚光狀態(tài)的聚光控制圖案； 調(diào)制圖案設(shè)計(jì)處理，考慮由所述控制圖案設(shè)定處理設(shè)定的所述聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于所述空間光調(diào)制器的所述調(diào)制圖案， 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)處理中，設(shè)想在所述空間光調(diào)制器中被二維排列的多個(gè)像素，著眼于呈現(xiàn)于所述多個(gè)像素的所述調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予所述聚光點(diǎn)上的所述激光的聚光狀態(tài)的影響，以其聚光狀態(tài)接近于所希望的狀態(tài)的方式變更所述相位值，通過(guò)對(duì)于所述調(diào)制圖案的所有像素進(jìn)行這樣的相位值的變更操作從而設(shè)計(jì)所述調(diào)制圖案， 并且在評(píng)價(jià)所述聚光點(diǎn)上的聚光狀態(tài)的時(shí)候，對(duì)于所述空間光調(diào)制器的所述調(diào)制圖案中的從像素j到所述聚光點(diǎn)s的波長(zhǎng)λ χ的光的傳播，使用將由所述控制圖案設(shè)定處理設(shè)定的所述聚光控制圖案的相反的相位圖案加到波動(dòng)傳播函數(shù)Φ&χ的傳播函數(shù)1，
φJ(rèn)S, χ — js, χ js-pat, x°
8.如權(quán)利要求7所述的光調(diào)制控制程序，其特征在于: 所述照射條件取得處理中，將所述激光的所述波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)Xt作為多個(gè)來(lái)進(jìn)行設(shè)定。
9.如權(quán)利要求8所述的光調(diào)制控制程序，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)處理中，考慮所述空間光調(diào)制器中的折射率的波長(zhǎng)分散來(lái)設(shè)計(jì)所述調(diào)制圖案。
10.如權(quán)利要求7~9中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制程序，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)處理中，將向所述空間光調(diào)制器的所述像素j的波長(zhǎng)λχ的所述激光的入射振幅設(shè)為~_in，x，將相位設(shè)為ΦΜη，χ，將所述像素j中的相對(duì)于波長(zhǎng)所述激光的相位值設(shè)為Φ。，由下述式
11.如權(quán)利要求7~10中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制程序，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)處理中，在所述調(diào)制圖案的所述像素j中的相位值的變更中，由基于表示所述聚光點(diǎn)s上的波長(zhǎng)所述激光的所述聚光狀態(tài)的復(fù)振幅的相位Φ。、所述傳播函數(shù)Φ」3，χ’、所述像素j中的變更前的相位值Φ」，χ以及所述激光的入射相位小爿吣解析求得的值，變更所述相位值。
12.如權(quán)利要求7~10中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制程序，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)處理中，在所述調(diào)制圖案的所述像素j中的相位值的變更中，由使用爬山法、模擬退火法或者遺傳算法中的任意一種方法探索求得的值，變更所述相位值。
13.—種光調(diào)制控制裝置，其特征在于: 是使用輸入激光并調(diào)制所述激光的相位從而輸出相位調(diào)制后的激光的相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，由呈現(xiàn)于所述空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案來(lái)控制向被設(shè)定的聚光點(diǎn)的所述激光的聚光照射的光調(diào)制控制裝置， 具備: 照射條件取得單元，作為所述激光的照射條件，取得輸入到所述空間光調(diào)制器的所述激光的波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)Xt、Xt個(gè)波長(zhǎng)λ x以及向所述空間光調(diào)制器的各個(gè)波長(zhǎng)的所述激光的入射條件，其中，Xt為I以上的整數(shù)； 聚光條件設(shè)定單元，作為所述激光的聚光條件，設(shè)定聚光照射來(lái)自所述空間光調(diào)制器的所述激光的所述聚光點(diǎn)的個(gè)數(shù)St、以及有關(guān)St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)的聚光位置、聚光的所述激光的波長(zhǎng)λ x、聚光強(qiáng)度，其中，St為I以上的整數(shù)； 控制圖案設(shè)定單元，對(duì)于所述St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)，作為相對(duì)于波長(zhǎng)λ χ的所述激光賦予的相位圖案，設(shè)定控制其聚光狀態(tài)的聚光控制圖案； 調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元，考慮由所述控制圖案設(shè)定單元設(shè)定的所述聚光控制圖案來(lái)設(shè)計(jì)呈現(xiàn)于所述空間光調(diào)制器的所述調(diào)制圖案， 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元中，設(shè)想在所述空間光調(diào)制器中被二維排列的多個(gè)像素，著眼于呈現(xiàn)于所述多個(gè)像素的所述調(diào)制圖案的一個(gè)像素中的相位值的變更給予所述聚光點(diǎn)上的所述激光的聚光狀態(tài)的影響，以其聚光狀態(tài)接近于所希望的狀態(tài)的方式變更所述相位值，通過(guò)對(duì)于所述調(diào)制圖案的所有像素進(jìn)行這樣的相位值的變更操作從而設(shè)計(jì)所述調(diào)制圖案， 并且在評(píng)價(jià)所述聚光點(diǎn)上的所述聚光狀態(tài)的時(shí)候，對(duì)于所述空間光調(diào)制器的所述調(diào)制圖案中的從像素j到所述聚光點(diǎn)s的波長(zhǎng)λχ的光的傳播，使用將由所述控制圖案設(shè)定單元設(shè)定的所述聚光控制圖案的相反的相位圖案加到波動(dòng)傳播函數(shù)^^吣的傳播函數(shù) 4).，
14.如權(quán)利要求13所述的光調(diào)制控制裝置，其特征在于: 所述照射條件取得單元中，將所述激光的所述波長(zhǎng)的個(gè)數(shù)Xt作為多個(gè)來(lái)進(jìn)行設(shè)定。
15.如權(quán)利要求14所述的光調(diào)制控制裝置，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元中，考慮所述空間光調(diào)制器中的折射率的波長(zhǎng)分散來(lái)設(shè)計(jì)所述調(diào)制圖案。
16.如權(quán)利要求13~15中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制裝置，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元中，將向所述空間光調(diào)制器的所述像素j的波長(zhǎng)所述激光的入射振幅設(shè)為~_in，x，將相位設(shè)為ΦΜη，χ，將所述像素j中的相對(duì)于波長(zhǎng)所述激光的相位值設(shè)為Φ。，由下述式
17.如權(quán)利要求13~16中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制裝置，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元中，在所述調(diào)制圖案的所述像素j中的相位值的變更中，由基于表示所述聚光點(diǎn)s上的波長(zhǎng)所述激光的所述聚光狀態(tài)的復(fù)振幅的相位Φ。、所述傳播函數(shù)Φ」3，χ’、所述像素j中的變更前的相位值Φ」，χ以及所述激光的入射相位小爿吣解析求得的值，變更所述相位值。
18.如權(quán)利要求13~16中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制裝置，其特征在于: 所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元中，在所述調(diào)制圖案的所述像素j中的相位值的變更中，由使用爬山法、模擬退火法或者遺傳算法中的任意一種方法探索求得的值，變更所述相位值。
19.如權(quán)利要求13~18中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制裝置，其特征在于: 具備驅(qū)動(dòng)控制所述空間光調(diào)制器并將由所述調(diào)制圖案設(shè)計(jì)單元設(shè)計(jì)的所述調(diào)制圖案呈現(xiàn)于所述空間光調(diào)制器的光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)控制單元。
20.一種激光照射裝置，其特征在于: 具備: 激光光源，提供xt個(gè)波長(zhǎng)λ x的激光，其中，xt為I以上的整數(shù)； 相位調(diào)制型的空間光調(diào)制器，輸入所述激光并調(diào)制所述激光的相位從而輸出相位調(diào)制后的激光； 權(quán)利要求13~19中的任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制控制裝置，由呈現(xiàn)于所述空間光調(diào)制器的調(diào)制圖案，控制向被設(shè)定的St個(gè)聚光點(diǎn)s的各個(gè)波長(zhǎng)λ x的所述激光的聚光照射，其中，st為I以上的整數(shù)。
【文檔編號(hào)】B23K26/06GK103907048SQ201280053042
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月26日
【發(fā)明者】松本直也, 瀧口優(yōu), 安藤太郎, 大竹良幸, 井上卓, 大津知子, 豐田晴義 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社