(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
複数の変調画素が２次元に配列された変調面を有し、前記レンズの瞳面に第１の光点及び第２の光点を形成するために、前記変調面に第１の変調パターンを呈示して第１の変調光を出力する空間光変調器と、
複数の光電変換画素が２次元に配列された撮像面を有し、前記撮像面において前記第１の変調光によって前記レンズの焦点面に形成された第１の縞パターン像を撮像し、前記第１の縞パターン像の光強度分布を表す第１の画像データを生成する撮像装置と、
前記第１の画像データに基づいて、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第１のパラメータを算出する算出部と、
前記第１のパラメータに基づいて、前記レンズの光軸と前記変調面の基準座標との相対位置のずれを求める解析部と、
前記相対位置のずれが減少するように、前記変調面における前記基準座標の原点位置を変更する変更部と、
を備える、空間光変調器の制御装置。
【請求項２】
前記レンズの光軸と前記変調面の基準座標との相対位置のずれと、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルを記憶する記憶部を更に備え、
前記解析部は、前記相対位置のずれを算出するために、前記第１のパラメータと前記データテーブルとを照合する、請求項１に記載の空間光変調器の制御装置。
【請求項３】
前記空間光変調器は、第３の光点及び第４の光点を形成するために、前記変調面に第２の変調パターンを呈示して第２の変調光を更に出力し、
前記撮像装置は、前記撮像面において前記第２の変調光によって前記レンズの焦点面に形成された第２の縞パターン像を撮像し、前記第２の縞パターン像の光強度分布を表す第２の画像データを更に生成し、
前記算出部は、前記第２の画像データに基づいて、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第２のパラメータを算出し、
前記解析部は、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに基づいて、前記相対位置のずれを求める、請求項１に記載の空間光変調器の制御装置。
【請求項４】
前記レンズの光軸と前記変調面の基準座標との相対位置のずれと、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルを記憶する記憶部を更に備え、
前記解析部は、前記相対位置のずれを算出するために、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータと前記データテーブルとを照合する、請求項３に記載の空間光変調器の制御装置。
【請求項５】
前記第１の光点及び前記第２の光点のうち一方の位置と、前記第３の光点及び前記第４の光点のうち一方の位置とが互いに等しい、請求項３または４に記載の空間光変調器の制御装置。
【請求項６】
レンズの瞳面に第１の光点及び第２の光点を形成するために、空間光変調器の変調面に第１の変調パターンを呈示して第１の変調光を出力するステップと、
撮像装置の撮像面において前記第１の変調光によって前記レンズの焦点面に形成された第１の縞パターン像を撮像し、前記第１の縞パターン像の光強度分布を表す第１の画像データを生成するステップと、
前記第１の画像データから、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第１のパラメータを算出するステップと、
前記第１のパラメータに基づいて、前記レンズの光軸と前記変調面の基準座標との相対位置のずれを求めるステップと、
前記相対位置のずれが減少するように、前記変調面における前記基準座標の原点位置を変更するステップと、
を含む、空間光変調器の制御方法。
【請求項７】
前記相対位置のずれを求めるステップでは、前記相対位置のずれを算出するために、前記レンズの光軸と前記変調面の基準座標との相対位置のずれと、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルと、前記第１のパラメータとを照合する、請求項６に記載の空間光変調器の制御方法。
【請求項８】
前記レンズの瞳面に第３の光点及び第４の光点を形成するために、前記変調面に第２の変調パターンを呈示して第２の変調光を出力するステップと、
前記撮像装置の前記撮像面において前記第２の変調光によって前記レンズの焦点面に形成された第２の縞パターン像を撮像し、前記第２の縞パターン像の光強度分布を表す第２の画像データを生成するステップと、
を更に含み、
前記パラメータを算出するステップでは、前記第２の画像データに基づいて、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第２のパラメータを算出し、
前記相対位置のずれを求めるステップでは、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに基づいて、前記相対位置のずれを求める、請求項６に記載の空間光変調器の制御方法。
【請求項９】
前記相対位置のずれを求めるステップでは、前記相対位置のずれを算出するために、前記レンズの光軸と前記変調面の基準座標との相対位置のずれと、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルと、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータとを照合する、請求項８に記載の空間光変調器の制御方法。
【請求項１０】
前記第１の光点及び前記第２の光点のうち一方の位置と、前記第３の光点及び前記第４の光点のうち一方の位置とが互いに等しい、請求項８または９に記載の空間光変調器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、空間光変調器の制御装置及び制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、対物レンズの瞳面に形成される光点の位置に応じて、対物レンズの焦点面に形成される縞パターン像のコントラストが変化することを開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Kevin O’ Holleran and Michael Shaw, “Polarization effects oncontrast in structured illumination microscopy”, Optics Letters, Vol. 37, Issue22, pp. 4603-4605 (2012)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、例えば光学顕微鏡などの分野において、対象物に照射される照明光の条件（例えば面照明、点照明、構造化照明、パターン照明など）を制御する技術が研究されている。例えば、対物レンズの瞳面における変調光の強度や位相を制御することにより、全反射照明などの様々な照明方式が実現され得る。しかし、このような照明方式をレンズ等の光学部品のみによって構成すると、照明条件を変更する際に、光学部品の組み込みや切替えに伴う機械的な制御が必要となり、照明条件が制限され、また装置が大型化してしまう。
【０００５】
このような問題を解決するために、空間光変調器（Spatial Light Modulator；ＳＬＭ）を利用することが考えられる。すなわち、レンズに入力する光をＳＬＭによって変調することにより、レンズの瞳面における光の強度や位相を制御する。これにより、機械的な動作を必要としない電気的な照明方式を実現できるので、照明条件が自在に切り替え可能となり、且つ、装置の小型化に寄与できる。
【０００６】
しかしながら、このような方式には次の課題がある。レンズの瞳面における光の強度や位相をＳＬＭにより制御して所望の照明条件を実現するためには、レンズの光軸と、ＳＬＭに呈示される変調パターンの基準座標軸との相対位置が精度良く合致していることが望ましい。図２１は、レンズの瞳面１０１と、ＳＬＭの変調面１０２との相対位置関係を概念的に表す。瞳面１０１にはη−ξ直交座標系が定義されており、変調面１０２にはｘ−ｙ直交座標系が定義されている。変調面１０２の変調パターンはこのｘ−ｙ直交座標系を基準座標として作成されるが、ｘ−ｙ直交座標系の原点とη−ξ直交座標系の原点とが互いにずれている場合（図２１にはこれらの原点が一致している場合を示す）、瞳面１０１に形成される像は本来の像に対してずれてしまう。従って、レンズの焦点面において所望の照明条件を精度良く実現することができない。なお、このような問題を解決するためにＳＬＭ及びレンズの取り付け位置を機械的に調整することも考えられるが、そのような機械的な調整では多大な手間を要し、また精度において限度がある。
【０００７】
本発明の一側面は、レンズの光軸と、ＳＬＭに呈示される変調パターンの基準座標軸との相対位置を精度良く合致させることができる空間光変調器の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明の一側面による空間光変調器の制御装置は、レンズと、複数の変調画素が２次元に配列された変調面を有し、レンズの瞳面に第１の光点及び第２の光点を形成するために、変調面に第１の変調パターンを呈示して第１の変調光を出力する空間光変調器と、複数の光電変換画素が２次元に配列された撮像面を有し、撮像面において第１の変調光によってレンズの焦点面に形成された第１の縞パターン像を撮像し、第１の縞パターン像の光強度分布を表す第１の画像データを生成する撮像装置と、第１の画像データに基づいて、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第１のパラメータを算出する算出部と、第１のパラメータに基づいて、レンズの光軸と変調面の基準座標との相対位置のずれを求める解析部と、相対位置のずれが減少するように、変調面における基準座標の原点位置を変更する変更部とを備える。
【０００９】
また、本発明の一側面による空間光変調器の制御方法は、レンズの瞳面に第１の光点及び第２の光点を形成するために、空間光変調器の変調面に第１の変調パターンを呈示して第１の変調光を出力するステップと、撮像装置の撮像面において第１の変調光によってレンズの焦点面に形成された第１の縞パターン像を撮像し、第１の縞パターン像の光強度分布を表す第１の画像データを生成するステップと、第１の画像データから、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第１のパラメータを算出するステップと、第１のパラメータに基づいて、レンズの光軸と変調面の基準座標との相対位置のずれを求めるステップと、相対位置のずれが減少するように、変調面における基準座標の原点位置を変更するステップとを含む。
【００１０】
これらの装置及び方法では、ＳＬＭを用いてレンズの瞳面に少なくとも２つの光点を形成することにより、レンズの焦点面に縞パターン像を形成する。このとき、ＳＬＭの変調面における基準座標とレンズの光軸との相対位置のずれに応じて、この縞パターン像が有するパラメータ（強度振幅、位相シフト量、及び強度平均）が変化することを本発明者は見出した。そして、本発明者は、このような現象を利用し、縞パターン像が有するパラメータに基づいて、これらの相対位置のずれを知ることが可能であることに想い到った。そこで、上記の装置及び方法では、縞パターン像に関する画像データから、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第１のパラメータを算出し、該第１のパラメータに基づいて、これらの相対位置のずれを求める。これにより、これらの相対位置のずれを容易に且つ精度良く検出できる。そして、上記の装置及び方法のように、相対位置のずれが減少するようにＳＬＭの基準座標の原点位置を変更することにより、これらの相対位置を精度良く合致させることができる。
【００１１】
上記装置は、レンズの光軸と変調面の基準座標との相対位置のずれと、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルを記憶する記憶部を更に備え、解析部は、相対位置のずれを算出するために、第１のパラメータとデータテーブルとを照合してもよい。同様に、上記方法において、相対位置のずれを求めるステップでは、相対位置のずれを算出するために、レンズの光軸と変調面の基準座標との相対位置のずれと、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルと、第１のパラメータとを照合してもよい。これにより、パラメータとの相関を精密に照合することが可能となるので、相対位置のずれを更に精度良く検出できる。
【００１２】
上記装置において、空間光変調器は、第３の光点及び第４の光点を形成するために、変調面に第２の変調パターンを呈示して第２の変調光を更に出力し、撮像装置は、撮像面において第２の変調光によってレンズの焦点面に形成された第２の縞パターン像を撮像し、第２の縞パターン像の光強度分布を表す第２の画像データを更に生成し、算出部は、第２の画像データに基づいて、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第２のパラメータを算出し、解析部は、第１のパラメータ及び第２のパラメータに基づいて、相対位置のずれを求めてもよい。同様に、上記方法は、レンズの瞳面に第３の光点及び第４の光点を形成するために、変調面に第２の変調パターンを呈示して第２の変調光を出力するステップと、撮像装置の撮像面において第２の変調光によってレンズの焦点面に形成された第２の縞パターン像を撮像し、第２の縞パターン像の光強度分布を表す第２の画像データを生成するステップとを更に含み、パラメータを算出するステップでは、第２の画像データに基づいて、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類の第２のパラメータを算出し、相対位置のずれを求めるステップでは、第１のパラメータ及び第２のパラメータに基づいて、相対位置のずれを求めてもよい。これらの装置及び方法によれば、互いに異なる２つの縞パターン像のパラメータに基づいて相対位置のずれを求めるので、相対位置のずれを更に精度良く検出できる。
【００１３】
上記装置は、  レンズの光軸と変調面の基準座標との相対位置のずれと、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルを記憶する記憶部を更に備え、解析部は、相対位置のずれを算出するために、第１のパラメータ及び第２のパラメータとデータテーブルとを照合してもよい。同様に、上記方法において、相対位置のずれを求めるステップでは、相対位置のずれを算出するために、レンズの光軸と変調面の基準座標との相対位置のずれと、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルと、第１のパラメータ及び第２のパラメータとを照合してもよい。これにより、互いに異なる２つの縞パターン像のパラメータとの相関を精密に照合することが可能となるので、相対位置のずれを更に精度良く検出できる。
【００１４】
上記装置及び方法において、第１の光点及び第２の光点のうち一方の位置と、第３の光点及び第４の光点のうち一方の位置とは互いに等しくてもよい。このような場合であっても、上記の装置及び方法による効果を好適に得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の一側面による空間光変調器の制御装置及び制御方法によれば、レンズの光軸と、ＳＬＭに呈示される変調パターンの基準座標軸との相対位置を精度良く合致させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置の構成を示す。
【図２】図２は、焦点面に形成される縞パターン像の一例である。
【図３】図３は、図２に示された縞パターン像の破線に沿った光強度変化の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、瞳面上における第１の光点と第２の光点との相対位置関係、及び、これらの光点と、瞳面に定義されるη−ξ直交座標系との相対位置関係を示す。
【図５】図５は、座標ξ1をゼロに固定し、角度α及び座標η1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を示すグラフである。
【図６】図６は、座標ξ1をゼロに固定し、角度α及び座標η1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を示すグラフである。
【図７】図７は、座標η1をゼロに固定し、角度α及び座標ξ1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を表したグラフである。
【図８】図８は、座標η1をゼロに固定し、角度α及び座標ξ1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を表したグラフである。
【図９】図９は、座標η1を０．１４９に固定し、角度α及び座標ξ1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を表したグラフである。
【図１０】図１０は、座標η1を０．１４９に固定し、角度α及び座標ξ1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を表したグラフである。
【図１１】図１１は、制御装置の動作及び制御方法に含まれる各ステップを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第１変形例による制御装置の構成を示す。
【図１３】図１３は、光点の形成位置の例を示す図である。
【図１４】図１４は、第１変形例による制御装置の動作、及び第１変形例による制御方法に含まれる各ステップを示すフローチャートである。
【図１５】図１５（ａ）は、瞳面上のη−ξ直交座標系における光点の位置を示す。図１５（ｂ）は、焦点面に形成される縞パターン像を示す。
【図１６】図１６（ａ）は、瞳面上のη−ξ直交座標系における光点の位置を示す。図１６（ｂ）は、焦点面に形成される縞パターン像を示す。
【図１７】図１７（ａ）は、図１５（ｂ）に示された縞パターン像の破線に沿った光強度変化の一例を示すグラフである。図１７（ｂ）は、図１６（ｂ）に示された縞パターン像の破線に沿った光強度変化の一例を示すグラフである。
【図１８】図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、η1またはξ1の変化量と非対称度数との関係を示すグラフである。
【図１９】図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、２つの光点の中点（η１，ξ１）が何れの軸上にも存在しない場合に、非対称度数とξ1の変化量との関係を示すグラフである。
【図２０】図２０は、第２変形例において相対位置のずれを求める工程の一例を示すフローチャートである。
【図２１】図２１は、レンズの瞳面と、ＳＬＭの変調面との相対位置関係を概念的に表す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の一側面による空間光変調器の制御装置及び制御方法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。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置１Ａの構成を示す。図１に示されるように、制御装置１Ａは、ＳＬＭ１０と、レンズ２０と、撮像装置３０と、制御部４０とを備える。
【００１９】
ＳＬＭ１０は、例えば位相変調型のＳＬＭ又は強度（振幅）変調型のＳＬＭであって、複数の変調画素が２次元に配列され、任意の位相変調パターン又は任意の強度（振幅）変調パターンを呈示することができる変調面１１を有する。ＳＬＭ１０は、光源と光学的に結合される。ＳＬＭ１０は、光源（例えばレーザ光源）から出力される被変調光Ｌ１を変調面１１において変調し、変調光Ｌ２（第１の変調光）を出力する。後述するように、変調面１１は、レンズ２０の瞳面２１に第１の光点Ｐ１及び第２の光点Ｐ２を形成するための第１の変調パターンを呈示する。瞳面２１における第１の光点Ｐ１及び第２の光点Ｐ２の形成位置は任意であり、互いに異なる。ＳＬＭ１０には制御部４０が電気的に接続されており、このような変調パターンをＳＬＭ１０に呈示するための信号Ｓ１が、制御部４０からＳＬＭ１０に提供される。
【００２０】
レンズ２０は、ＳＬＭ１０と光学的に結合される。レンズ２０は、変調面１１と撮像装置３０との間の光軸上に配置されている。レンズ２０は、例えば対物レンズとして用いられる集光レンズであって、ＳＬＭ１０から出力された変調光Ｌ２を焦点面２２に集光する。これにより、２つの光点Ｐ１，Ｐ２を形成後の変調光Ｌ２は、焦点面２２において一つの領域に照射され、干渉して縞パターン像を形成する。図２は、焦点面２２に形成される縞パターン像の一例であって、光強度が大きい部分は明るく、光強度が小さい部分は暗く示されている。なお、レンズ２０は、複数のレンズから構成されてもよい。
【００２１】
撮像装置３０は、レンズ２０と光学的に結合される。撮像装置３０は、複数の光電変換画素が２次元に配列され、焦点面２２に配置された撮像面３１を有する。撮像装置３０は、例えば、ＣＣＤエリアイメージセンサ又はＣＭＯＳエリアイメージセンサなどのエリアイメージセンサを有する。撮像装置３０は、変調光Ｌ２によって焦点面２２に形成された縞パターン像を撮像面３１において撮像する。これにより、縞パターン像の光強度分布を表す画像データＤａ（第１の画像データ）を生成する。撮像装置３０は、制御部４０と電気的に接続されており、生成した画像データＤａを制御部４０に提供する。
【００２２】
制御部４０は、例えばプロセッサ及びメモリを含むコンピュータで構成され、ＳＬＭ１０と電気的に接続されており、ＳＬＭ１０に呈示される変調パターンを示す信号Ｓ１を出力する。本実施形態の制御部４０は、算出部４１、記憶部４２、解析部４３、変更部４４、及び作成部４５を含む。制御部４０は、算出部４１としての機能、記憶部４２としての機能、解析部４３としての機能、変更部４４としての機能、及び作成部４５としての機能をプロセッサによって実現する。なお、制御部４０は、各機能を同じプロセッサで実現してもよいし、異なるプロセッサで実現してもよい。また、各機能をプロセッサで実現させるためのプログラムは、コンピュータ内のメモリ、若しくはコンピュータに電気的に接続された外部記憶装置に記憶される。
【００２３】
算出部４１は、撮像装置３０から提供された画像データＤａから、縞パターン像の強度振幅、縞パターン像の位相シフト量、及び縞パターン像の強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータを算出する。ここで、図３は、図２に示された縞パターン像の破線ｇ0に沿った光強度変化の一例を示すグラフである。図３において、横軸は焦点面２２における位置を示し、縦軸は光強度（任意単位）を示す。縞パターン像の光強度変化は、図３に示されるように正弦波状となる。強度振幅とは、図中のAmp0、すなわち干渉縞の光強度の極大値と極小値との差を意味する。また、位相シフト量とは、図中のPhase0、すなわち或る基準位相からの位相のずれ量を意味する。また、強度平均とは、図中のAve0、すなわち干渉縞の光強度の平均値を意味する。算出部４１は、これらのうち少なくとも１種類のパラメータ（第１のパラメータ）を算出し、算出したパラメータを解析部４３に提供する。
【００２４】
解析部４３は、上記少なくとも１種類のパラメータに基づいて、レンズ２０の光軸２３と変調面１１の基準座標（例えば図２１に示されたｘ−ｙ座標系）との相対位置のずれの大きさ及び方向を求める。一例では、解析部４３は、記憶部４２からデータテーブルを読み出す。記憶部４２は、例えば不揮発性の記憶装置からなり、レンズ２０の光軸２３と変調面１１の基準座標との相対位置のずれと、上記少なくとも１種類のパラメータとの既知の相関を示すデータテーブルを記憶する。記憶部４２は、制御部４０に電気的に接続される外部記憶装置であってもよい。解析部４３は、算出部４１から提供されたパラメータとデータテーブルとを照合することにより、相対位置のずれの大きさ及び方向を求める。
【００２５】
変更部４４は、解析部４３によって得られた、変調面１１の基準座標と光軸２３との相対位置のずれが減少するように、変調面１１における基準座標の原点位置を変更する。
【００２６】
作成部４５は、変更された原点位置に基づく新たな座標を基準として、ＳＬＭ１０に呈示させる変調パターンを作成する。または、作成部４５は、変調パターンをＳＬＭ１０に呈示するための信号Ｓ１を、変更された原点位置に基づく新たな座標に基づいて修正する。
【００２７】
ここで、レンズ２０の光軸２３と変調面１１の基準座標との相対位置のずれと、縞パターン像の強度振幅、縞パターン像の位相シフト量、及び縞パターン像の強度平均との相関について説明する。図４は、瞳面２１上における第１の光点Ｐ１と第２の光点Ｐ２との相対位置関係、及び、これらの光点Ｐ１，Ｐ２と、瞳面２１に定義されるη−ξ直交座標系との相対位置関係を示す。ここで、光点Ｐ１と光点Ｐ２との距離をＮＡとし、光点Ｐ１と光点Ｐ２との中心位置の座標を（η1，ξ1）とする。また、光点Ｐ１と光点Ｐ２とを結ぶ直線のη軸に対する角度をαとする。
【００２８】
これらの光点Ｐ１，Ｐ２は、干渉による縞パターン像（図２を参照）をレンズ２０の焦点面２２に形成する。縞パターン像の或る位置での電場強度Ｉｔは、次の数式（１）のようにｘ成分Ｅｘ、ｙ成分Ｅｙ、及びｚ成分Ｅｚに成分分解して表すことができる。なお、ｘ、ｙ、及びｚはレンズ２０の焦点面２２における座標であり、ｚは光軸方向と平行である。
Ｉｔ＝｜Ｅｘ｜2＋｜Ｅｙ｜2＋｜Ｅｚ｜2  ・・・（１）
【００２９】
この数式（１）は、ｘ成分Ｅｘ、ｙ成分Ｅｙ、及びｚ成分Ｅｚによりそれぞれ形成される３つの光強度分布の和により最終的な干渉縞パターン像が生成されることを示している。そして、ｘ成分Ｅｘ、ｙ成分Ｅｙ、及びｚ成分Ｅｚによって形成される干渉縞パターン像の相対的な位相差や強度振幅は、瞳面２１に入力する変調光Ｌ２の偏光方向、角度α、及び距離ＮＡに依存して変化する。従って、ｘ成分Ｅｘ、ｙ成分Ｅｙ、及びｚ成分Ｅｚの和により表現される電場強度Ｉｔの位相シフト量、強度振幅、及び強度平均もまた、光点Ｐ１，Ｐ２の偏光方向、角度α、及び距離ＮＡに依存して変化することとなる。つまり、角度αの関数として電場強度Ｉｔの分布（干渉縞パターン像）を解析すると、縞パターン像の回転だけが単純に生じるのではなく、光点Ｐ１，Ｐ２の角度α及び距離ＮＡに応じて、位相シフト量、強度振幅、及び強度平均に変化が生じる。なお、一般的にＮＡは開口数を意味するが、ＮＡは距離[ｍｍ]に換算できる指標として扱うことができる。以下の説明においても同様に、ＮＡ（開口数）を距離ＮＡとして扱うこととする。
【００３０】
ここで、光点Ｐ１と光点Ｐ２との中心位置の座標（η1，ξ1）及び角度αと、位相シフト量、強度振幅、及び強度平均との相関の一例について説明する。なお、以下に示す相関は、レンズ２０として油浸対物レンズを用い、屈折率１．５１５の媒質と屈折率１．０の媒質との境界面を焦点面２２とする光学系を仮定して計算されたものである。但し、レンズ２０による偏光解消効果及び強度損失は生じないものと仮定している。
【００３１】
図５及び図６は、座標ξ1をゼロに固定し（すなわち光点Ｐ１，Ｐ２の中心がη軸上）、角度α及び座標η1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を示すグラフである。図５は距離ＮＡが０．８である場合を示し、図６は距離ＮＡが０．６である場合を示す。これらの図においては、強度振幅、強度平均、及び位相シフト量の値が色の濃淡で表されており、値が小さいほど濃く、値が大きいほど淡く表示されている。また、これらの図において、縦軸は座標η1の変化量（移動距離、ＮＡ相当）を示し、横軸は角度αを示す。
【００３２】
図５及び図６を参照すると、縞パターン像の強度振幅、強度平均、及び位相シフト量の何れも、角度α及び座標η1の変化に応じて変化していることがわかる。特に、距離ＮＡが大きい図５では、距離ＮＡが小さい図６と比較して、その変化が顕著である。これらの相関から、画像データＤａに示される縞パターン像の強度振幅、強度平均、及び位相シフト量のうち少なくとも一つの値が定まると、座標η1を特定できる。
【００３３】
図７及び図８は、座標η1をゼロに固定し（すなわち光点Ｐ１，Ｐ２の中心がξ軸上）、角度α及び座標ξ1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を表したグラフである。図７は距離ＮＡが０．８である場合を示し、図８は距離ＮＡが０．６である場合を示す。これらの図においても、強度振幅、強度平均、及び位相シフト量の値が色の濃淡で表されており、値が小さいほど濃く、値が大きいほど淡く表示されている。また、これらの図において、縦軸は座標ξ1の変化量（移動距離）を示し、横軸は角度αを示す。
【００３４】
図７及び図８を参照すると、縞パターン像の強度振幅、強度平均、及び位相シフト量の何れも、角度α及び座標ξ1の変化に応じて変化していることがわかる。特に、距離ＮＡが大きい図７では、距離ＮＡが小さい図８と比較して、その変化が顕著である。これらの相関から、画像データＤａに示される縞パターン像の強度振幅、強度平均、及び位相シフト量のうち少なくとも一つの値が定まると、座標ξ1を特定できる。
【００３５】
図９及び図１０は、座標η1を０．１４９に固定し（すなわち光点Ｐ１，Ｐ２の中心がη軸上及びξ軸上の何れにもない）、角度α及び座標ξ1を変化させたときの（ａ）強度振幅、（ｂ）強度平均、及び（ｃ）位相シフト量の変化を表したグラフである。図９は距離ＮＡが０．８である場合を示し、図１０は距離ＮＡが０．６である場合を示す。これらの図においても、強度振幅、強度平均、及び位相シフト量の値が色の濃淡で表されており、値が小さいほど濃く、値が大きいほど淡く表示されている。また、これらの図において、縦軸は座標ξ1の変化量（移動距離）を示し、横軸は角度αを示す。
【００３６】
図９及び図１０を参照すると、縞パターン像の強度振幅、強度平均、及び位相シフト量の何れも、角度α及び座標ξ1の変化に応じて変化していることがわかる。特に、距離ＮＡが大きい図９では、距離ＮＡが小さい図１０と比較して、その変化が顕著である。これらの相関から、画像データＤａに示される縞パターン像の強度振幅、強度平均、及び位相シフト量のうち少なくとも一つの値が定まると、座標ξ1を特定できる。なお、同様の原理により、座標ξ1を任意の値に固定し、角度α及び座標η1を変化させた場合に得られる相関を用いて、座標η1を特定できる。
【００３７】
ここで、本実施形態による制御装置１Ａの動作とともに、空間光変調器の制御方法について説明する。図１１は、制御装置１Ａの動作及び制御方法に含まれる各ステップを示すフローチャートである。
【００３８】
まず、レンズ２０の瞳面２１に光点Ｐ１，Ｐ２を形成するために、ＳＬＭ１０は、変調面１１に変調パターンを呈示して、被変調光Ｌ１を変調面１１において変調し、変調光Ｌ２を出力する（ステップＳ１１）。これにより、レンズ２０の焦点面２２には、図２に示された縞パターン像が形成される。次に、撮像装置３０は、この縞パターン像（第１の縞パターン）を撮像し、縞パターン像の光強度分布を表す画像データＤａを生成する（ステップＳ１２）。そして、算出部４１は、画像データＤａから、縞パターン像の強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータ（第１のパラメータ）を算出する（ステップＳ１３）。
【００３９】
続いて、解析部４３は、レンズ２０の光軸２３と変調面１１の基準座標（例えば図２１に示されたｘ−ｙ座標系）との相対位置のずれを求める（ステップＳ１４）。このとき、解析部４３は、算出されたパラメータに基づいて、光軸２３と基準座標との相対位置のずれを求める。また、このとき、解析部４３は、ステップＳ１３により算出された少なくとも１種類のパラメータと、記憶部４２に記憶された既知の相関を示すデータテーブルとを照合することにより、光軸２３と基準座標との相対位置のずれを求めてもよい。続いて、変更部４４は、ステップＳ１４において求められた相対位置のずれが減少するように、変調面１１における基準座標の原点位置を変更する（ステップＳ１５）。さらに、作成部４５は、ステップＳ１５において変更された基準座標の原点位置に基づいて、ＳＬＭ１０に呈示される変調パターンを作成するか、もしくは、変調パターンをＳＬＭ１０に呈示するための信号Ｓ１を、変更された原点位置に基づく新たな座標に基づいて修正する（ステップＳ１６）。
【００４０】
以上に説明した本実施形態によるＳＬＭの制御方法及び制御装置１Ａ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、ＳＬＭ１０を用いてレンズ２０の瞳面に少なくとも２つの光点Ｐ１，Ｐ２を形成することにより、レンズ２０の焦点面２２に縞パターン像を形成する。このとき、ＳＬＭ１０の変調面１１における基準座標とレンズ２０の光軸２３との相対位置のずれに応じて、この縞パターン像が有するパラメータ（強度振幅、位相シフト量、及び強度平均）が変化することを本発明者は見出した。そして、本発明者は、このような現象を利用し、縞パターン像が有する上記パラメータに基づいて、これらの相対位置のずれを知ることが可能であることに想い到った。そこで、本実施形態では、縞パターン像に関する画像データＤａから、強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータを算出し、該パラメータとの相関に基づいて、これらの相対位置のずれを求める。これにより、これらの相対位置のずれを容易に且つ精度良く検出できる。そして、本実施形態のように、相対位置のずれが減少するようにＳＬＭ１０の基準座標の原点位置を変更することにより、これらの相対位置を精度良く合致させることができる。
【００４１】
また、本実施形態のように、制御装置１Ａは、既知の上記相関を示すデータテーブルを記憶する記憶部４２を備え、解析部４３は、相対位置のずれを算出するために、算出部４１により算出された少なくとも１種類のパラメータとデータテーブルとを照合してもよい。同様に、ステップＳ１４では、相対位置のずれを算出するために、ステップＳ１３により算出された少なくとも１種類のパラメータと、記憶部４２に記憶された既知の相関を示すデータテーブルとを照合してもよい。これにより、パラメータとの相関を精密に照合することが可能となるので、相対位置のずれを更に精度良く検出できる。
【００４２】
（第１変形例）
上記実施形態では、レンズ２０の瞳面２１に第１の光点Ｐ１及び第２の光点Ｐ２を形成し、得られた縞パターン像の画像データＤａからパラメータ（第１のパラメータ）を算出し、相対位置のずれを求めている。本変形例では、この前または後に、瞳面２１に第３の光点及び第４の光点を形成し、得られた縞パターン像の画像データＤｂ（第２の画像データ）からパラメータ（第２のパラメータ）を算出し、この第２のパラメータと第１のパラメータとに基づいて、相対位置のずれを求める。
【００４３】
具体的には、図１２に示されるように、本変形例のＳＬＭ１０は、第３の光点Ｐ３及び第４の光点Ｐ４を形成するために、変調面１１に別の変調パターン（第２の変調パターン）を呈示して変調光Ｌ３（第２の変調光）を更に出力する。ここで、図１３は、光点Ｐ３，Ｐ４の形成位置の例を示す図である。理解の容易のため図１３には光点Ｐ１，Ｐ２が併せて示されているが、光点Ｐ１，Ｐ２と光点Ｐ３，Ｐ４とは同時には形成されない。図１３（ａ）に示されるように、光点Ｐ３，Ｐ４は、光点Ｐ１，Ｐ２とは全く異なる位置に形成されてもよい。また、図１３（ｂ）に示されるように、光点Ｐ３，Ｐ４は、それらの中点が光点Ｐ１，Ｐ２の中点と一致するように形成されてもよい。なお、図１３（ｂ）に示される例では、光点Ｐ１〜Ｐ４が共通の円上に位置している。或いは、図１３（ｃ）に示されるように、光点Ｐ３，Ｐ４のうち一方の形成位置が、光点Ｐ１，Ｐ２のうち一方の形成位置と一致してもよい。
【００４４】
本変形例の撮像装置３０は、変調光Ｌ３によってレンズ２０の焦点面２２に形成された縞パターン像（第２の縞パターン像）を撮像し、縞パターン像の光強度分布を表す画像データＤｂを更に生成する。撮像装置３０は、生成した画像データＤｂを制御部４０に提供する。制御部４０において、算出部４１は、撮像装置３０から提供された画像データＤｂから、縞パターン像の強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータ（第２のパラメータ）を算出する。算出部４１は、算出したパラメータを解析部４３に提供する。
【００４５】
解析部４３は、算出部４１から提供された２つのパラメータ、すなわち画像データＤａから算出された第１のパラメータ及び画像データＤｂから算出された第２のパラメータに基づいて、変調面１１の基準座標と光軸２３との相対位置のずれの大きさ及び方向を求める。一例では、解析部４３は、記憶部４２からデータテーブルを読み出し、上記各パラメータとデータテーブルとを照合することにより、相対位置のずれの大きさ及び方向を求める。
【００４６】
変更部４４は、解析部４３によって得られた、変調面１１の基準座標と光軸２３との相対位置のずれが減少するように、変調面１１における基準座標の原点位置を変更する。
【００４７】
作成部４５は、変更された原点位置に基づく新たな座標を基準として、ＳＬＭ１０に呈示させる変調パターンを作成する。または、作成部４５は、変調パターンをＳＬＭ１０に呈示するための信号Ｓ１を、変更された原点位置に基づく新たな座標に基づいて修正する。
【００４８】
本変形例による制御装置の動作、及び本変形例による制御方法を併せて説明する。図１４は、本変形例による制御装置の動作、及び本変形例による制御方法に含まれる各ステップを示すフローチャートである。本変形例では、まず、瞳面２１に光点Ｐ１，Ｐ２を形成するために、ＳＬＭ１０が、変調面１１に変調パターンを呈示して変調光Ｌ２を出力する（ステップＳ２１）。図１５（ａ）は、瞳面２１上のη−ξ直交座標系における光点Ｐ１，Ｐ２の位置を示す。ここで、光点Ｐ１と光点Ｐ２との距離ＮＡ＝Ｄ1とし、光点Ｐ１と光点Ｐ２との中心位置の座標を（η＋ａ，ξ＋ｂ）とする。また、光点Ｐ１と光点Ｐ２とを結ぶ直線のη軸に対する角度をα1とする。これにより、焦点面２２には図１５（ｂ）に示されるような縞パターン像（第１の縞パターン像）が形成される。撮像装置３０は、この縞パターン像を撮像し、この縞パターン像の光強度分布を表す画像データＤａを生成する（ステップＳ２２）。なお、この縞パターン像の光強度分布ｆk=1は、η＋ａ、ξ＋ｂ、Ｄ1、及びα1に関する次の関数（２）によって表される。
ｆk=1（η＋ａ，ξ＋ｂ，Ｄ1，α1）  ・・・（２）
【００４９】
次に、瞳面２１に光点Ｐ３，Ｐ４を形成するために、ＳＬＭ１０が、変調面１１に変調パターンを呈示して変調光Ｌ３を出力する（ステップＳ２３）。図１６（ａ）は、瞳面２１上のη−ξ直交座標系における光点Ｐ３，Ｐ４の位置を示す。ここで、光点Ｐ３と光点Ｐ４との距離ＮＡ＝Ｄ2とし、光点Ｐ３と光点Ｐ４との中心位置の座標を（η＋ｃ，ξ＋ｄ）とする。また、光点Ｐ３と光点Ｐ４とを結ぶ直線のη軸に対する角度をα2とする。これにより、焦点面２２には図１６（ｂ）に示されるような縞パターン像（第２の縞パターン像）が形成される。撮像装置３０は、この縞パターン像を撮像し、この縞パターン像の光強度分布を表す画像データＤｂを生成する（ステップＳ２４）。なお、この縞パターン像の光強度分布ｆk=2は、η＋ｃ、ξ＋ｄ、Ｄ2、及びα2に関する次の関数（３）によって表される。
ｆk=2（η＋ｃ，ξ＋ｄ，Ｄ2，α2）  ・・・（３）
【００５０】
そして、算出部４１は、画像データＤａ及びＤｂのそれぞれについて、縞パターン像の強度振幅、位相シフト量、及び強度平均のうち少なくとも１種類のパラメータ（第１のパラメータ及び第２のパラメータ）を算出する（ステップＳ２５）。図１７（ａ）は、図１５（ｂ）に示された縞パターン像の破線ｇ1に沿った光強度変化の一例を示すグラフである。図１７（ｂ）は、図１６（ｂ）に示された縞パターン像の破線ｇ2に沿った光強度変化の一例を示すグラフである。これらの図において、横軸は焦点面２２における位置を示し、縦軸は光強度（任意単位）を示す。このステップＳ２５では、算出部４１が、強度振幅（Amp1，Amp2）、位相シフト量（Phase1，Phase2）、並びに強度平均（Ave1，Ave2）のうち少なくとも１種類のパラメータを算出し、算出したパラメータを解析部４３に提供する。
【００５１】
続いて、解析部４３は、レンズ２０の光軸２３と変調面１１の基準座標との相対位置のずれを求める（ステップＳ２６）。このとき、ステップＳ２５により求められた各パラメータに基づいて、光軸２３と基準座標との相対位置のずれを求める。また、このとき、解析部４３は、ステップＳ２５により算出された各パラメータと、記憶部４２に記憶された既知の相関を示すデータテーブルとを照合することにより、相対位置のずれを求めてもよい。
【００５２】
本変形例の解析部４３は、２つの縞パターン像に基づいて、初期位置（η，ξ）を求める。上記の関数（２）及び（３）では、変数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｄ1，Ｄ2，α1，α2を任意に決めることができるので、少なくとも２つの縞パターン像があれば、初期位置（η，ξ）を求めることができる。すなわち、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示された強度振幅（Amp1，Amp2）、位相シフト量（Phase1，Phase2）、並びに強度平均（Ave1，Ave2）のうち少なくとも１種類のパラメータとデータテーブルとを照合することによって、初期位置（η，ξ）が一意に定まるので、相対位置のずれを求めることができる。
【００５３】
その後、ステップＳ２６において求められた相対位置のずれが減少するように、変調面１１における基準座標の原点位置を変更する（ステップＳ２７）。さらに、作成部４５は、ステップ２７において変更された基準座標の原点位置に基づいて、ＳＬＭ１０に呈示される変調パターンを作成するか、もしくは、変調パターンをＳＬＭ１０に呈示するための信号Ｓ１を、変更された原点位置に基づく新たな座標に基づいて修正する（ステップＳ２８）。
【００５４】
以上に説明した本変形例によれば、互いに異なる２つの縞パターン像のパラメータ（すなわち光点Ｐ１，Ｐ２によって形成される縞パターン像（第１の縞パターン像）のパラメータ（第１のパラメータ）、及び光点Ｐ３，Ｐ４によって形成される縞パターン像（第２の縞パターン像）のパラメータ（第２のパラメータ））に基づいて、変調面１１の基準座標と光軸２３との相対位置のずれを求めている。これにより、上記実施形態と比較して、これらの相対位置のずれを更に精度良く検出できる。
【００５５】
また、本変形例のように、解析部４３（ステップＳ２６）は、相対位置のずれを算出するために、画像データＤａ，Ｄｂから算出された各パラメータとデータテーブルとを照合してもよい。これにより、互いに異なる２つの縞パターン像のパラメータとの相関を精密に照合することが可能となるので、相対位置のずれを更に精度良く検出できる。
【００５６】
（第２変形例）
上記実施形態及び変形例では、縞パターン像の画像データから得られたパラメータと、既知の相関とを照合することによって、レンズ２０の光軸２３と変調面１１の基準座標との相対位置のずれを求めている。しかしながら、２つの光点の形成位置（中心位置（η１，ξ１）及び角度α）を変化させながら多数の縞パターン像に関する画像データを取得すれば、例えば図５〜図１０に示されたような具体的な相関を予め記憶部４２に記憶していなくても、相関の基本的特徴を知っておくことにより、変調面１１の基準座標と光軸２３との相対位置のずれを求めることが可能である。
【００５７】
例えば、上記実施形態において示された図５（ｃ）を参照すると、位相がπ（ｒａｄ）シフトする角度αの領域が存在し、その角度領域が座標η1の変化とともに徐々に広がっていることがわかる。この角度領域の境界における位相シフト量の変化が急峻であることを加味すると、この変化を検出することによって、座標η1をより精度良く特定することができる。
【００５８】
なお、図６（ｃ）を参照すると、距離ＮＡ及び角度αにかかわらず、縞パターン像に位相シフトが生じていないことがわかる。これは、縞パターン像の位相シフト量に大きく起因する距離ＮＡが０．６では小さ過ぎ、ｚ成分がｘ成分及びｙ成分に比べて小さいことが原因と考えられる。具体的には、ξ1＝０である場合、ｘ成分により形成される縞パターン像とｙ成分により形成される縞パターン像とが互いに同位相であり、ｚ成分により形成される縞パターン像が相対的にπ（ｒａｄ）だけシフトすることが原因であると考えられる。従って、条件式（４）を満たす場合にのみ、位相シフト量の変化が得られると考えられる。
｜Ｅｘ｜2＋｜Ｅｙ｜2＜｜Ｅｚ｜2  ・・・（４）
【００５９】
また、図５（ａ）及び図６（ａ）を参照すると、強度振幅がゼロである（或いはゼロに近い）部分が存在することがわかる。この部分では、条件式（５）を満たしていると考えられる。
｜Ｅｘ｜2＋｜Ｅｙ｜2＝｜Ｅｚ｜2  ・・・（５）
つまり、図５（ａ）及び図６（ａ）における強度振幅がゼロとなるラインは、図５（ｃ）に示される位相がπ（ｒａｄ）シフトする境界ラインと一致していると考えられる。従って、強度振幅がゼロとなるラインを検出することによって、座標η1をより精度良く特定することができる。なお、図５（ａ）と図６（ａ）とを比較すると、図５（ａ）の方が図６（ａ）よりも強度振幅の変化が大きくなっている。従って、距離ＮＡが大きいほど上記のラインの検出が容易となり、座標η1及び角度αを精度良く特定できる。
【００６０】
また、図５（ｂ）及び図６（ｂ）を参照すると、図５（ｃ）に示された位相シフト量及び図５（ａ），図６（ａ）に示された強度振幅の何れとも異なる形態のプロファイルを確認できる。この強度平均のプロファイルの特徴を抽出することによっても、座標η1をより精度良く特定することができる。更に、図５（ｂ）と図６（ｂ）とを比較すると、図５（ｂ）の方が図６（ｂ）よりも強度平均の変化が大きくなっているので、距離ＮＡが大きいほど特徴の抽出が容易となり、座標η1を精度良く特定できる。
【００６１】
また、図７（ｃ）を参照すると、位相がπ（ｒａｄ）シフトする角度αの領域が存在し、その角度領域が座標ξ1の変化とともに徐々に広がっていることがわかる。また、この広がりの度合いは、図５（ｃ）と比較して大きいことがわかる。この角度領域の境界における位相シフト量の変化が急峻であることを加味すると、この変化を検出することによって、座標ξ1をより精度良く特定することができる。なお、座標ξ1の移動距離がおよそ０．２よりも大きい領域において、位相シフト量に特徴的な変化（位相シフトが局所的に大きい部分）が現れているが、これは、焦点面２２に入力する変調光Ｌ２の一部の入射角が全反射臨界角を超え、ｚ成分が増強されたことに起因すると考えられる。また、図８（ｃ）を参照すると、図６（ｃ）と同様に、縞パターン像に位相シフトが生じていないことがわかる。この理由は、図６（ｃ）と同様であると考えられる。
【００６２】
また、図７（ａ）及び図８（ａ）を参照すると、図５（ａ）及び図６（ａ）と同様に、強度振幅がゼロである（或いはゼロに近い）ラインが存在する。このラインでは、前述した条件式（５）を満たしており、このラインを検出することによって、座標ξ1をより精度良く特定することができる。なお、座標η1と同様に、距離ＮＡが大きいほど上記のラインの検出が容易となり、座標ξ1を精度良く特定できる。また、図７（ａ）及び図８（ａ）においては、角度αが９０°前後である領域において、座標ξ1の変化に対して強度振幅が急峻に変化している。このような変化は、座標ξ1の移動距離の特定（すなわち座標ξ1の特定）や、座標ξ1がゼロである場合との区別に利用できる。
【００６３】
また、図７（ｂ）及び図８（ｂ）を参照すると、図７（ｃ）に示された位相シフト量及び図７（ａ），図８（ａ）に示された強度振幅の何れとも異なり、また座標ξ1がゼロである場合とも異なる形態のプロファイルを確認できる。この強度平均のプロファイルの特徴を抽出することによっても、座標ξ1をより精度良く特定することができる。更に、座標η1と同様に、距離ＮＡが大きいほどプロファイルの特徴の抽出が容易となり、座標ξ1を精度良く特定できる。
【００６４】
また、前述した図５〜図８ではα＝９０°のラインを境にほぼ対称となっているが、図９及び図１０では、α＝９０°のラインに対して非対称となっている。このような現象は、距離ＮＡが０．８である場合と０．６である場合の双方において表れており、また、強度振幅、強度平均、及び位相シフト量（特に距離ＮＡが大きい領域）において同様に現れている。この結果から、α＝９０°のラインに対する対称性の有無及び対称性の程度を調べることにより、２つの光点の中点（η１，ξ１）がξ軸上若しくはη軸上に存在しているのか、或いはこれらの軸上から離れているのか（更に、どの程度離れているのか）を判別することができる。
【００６５】
ここで、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）は、２つの光点の中点（η１，ξ１）がη軸上に存在する場合（グラフＧ１１）、ξ軸上に存在する場合（グラフＧ１２）、何れの軸上にも存在せずにη軸に近付いている場合（グラフＧ１３）、及び何れの軸上にも存在せずにξ軸に近付いている場合（グラフＧ１４）のη1またはξ1の変化量と非対称度数との関係を示すグラフである。図１８（ａ）は強度振幅に関し、図１８（ｂ）は強度平均に関し、図１８（ｃ）は位相シフト量に関する。なお、強度振幅に関する非対称度数は以下の数式（６）によって定義される。数式（６）において、Ｍはη1またはξ1の変化量（移動距離）、Ａｍｐ（ＮＡ，Ｍ，α）は干渉縞パターン像に現れる強度振幅変化である。非対称度数が大きいほど、より非対称であることを意味する。位相シフト量変化及び強度平均変化に関しても同様の数式により定義される。
【数１】
0006621350.tif 000002
【００６６】
図１８（ａ）〜図１８（ｃ）を参照すると、２つの光点の中点（η１，ξ１）が何れの軸上にも存在しない場合（グラフＧ１３、Ｇ１４）には、η軸上またはξ軸上に存在する場合（グラフＧ１１、Ｇ１２）と比較して、η1またはξ1の変化に対する非対称度数の変化が大きいことがわかる。従って、非対称度数の変化の大きさに基づいて、２つの光点の中点がη軸上またはξ軸上に存在するか否かを判別することができる。また、何れの軸上にも存在しない場合に、η軸またはξ軸に対する距離を定量することも可能である。
【００６７】
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）は、２つの光点の中点（η１，ξ１）が何れの軸上にも存在しない場合に、２つの光点間の距離ＮＡが０．６である場合（グラフＧ２１）、０．７である場合（グラフＧ２２）、及び０．８である場合（グラフＧ２３）のそれぞれについて、非対称度数とξ1の変化量（移動距離）との関係を示すグラフである。図１９（ａ）は強度振幅に関し、図１９（ｂ）は強度平均に関し、図１９（ｃ）は位相シフト量に関する。なお、これらのグラフでは、η1を０．１４９に固定し、ξ1＝０を初期位置としてξ軸方向に２つの光点の中点（η１，ξ１）を移動させている。
【００６８】
図１９（ａ）〜図１９（ｃ）を参照すると、距離ＮＡの増加に伴って、グラフの曲線の傾きが増大することがわかる。この特徴から、距離ＮＡが大きいほど２つの光点の中点（η１，ξ１）の座標の特定に有利であることがわかる。但し、ξ1の変化量（移動距離）と距離ＮＡとの和が０．９を超えると、非対称度数が減少傾向を示す。この現象は、距離ＮＡが大きくなると位置特定精度が向上する一方で、ξ1の変化量のダイナミックレンジが低下することを意味する。
【００６９】
また、図１９（ｃ）に示されるように、距離ＮＡが小さい場合に位相シフトが生じないことに起因して、非対称度数がゼロである領域が存在することがある。距離ＮＡが０．６である場合ではξ1の変化量（移動距離）が０．２５に達するまで、また、距離ＮＡが０．７である場合ではξ1の変化量（移動距離）が０．０５に達するまで、非対称度数がゼロとなっている。
【００７０】
図２０は、本変形例において相対位置のずれを求める工程の一例を示すフローチャートである。図２０に示されるように、まず、以下のステップＳ３２〜Ｓ３６の繰り返し回数ｎ（すなわち画像データの取得回数）を決定する（ステップＳ３１）。次に、中点（η１，ξ１）の初期値を決定し（ステップＳ３２）、距離ＮＡを決定する（ステップＳ３３）。続いて、ξ軸方向に中点（η１，ξ１）を移動させつつ、非対称度数の評価、及び縞パターン像に表れる変化の評価を行う。また、η軸方向に中点（η１，ξ１）を移動させつつ、非対称度数の評価、及び縞パターン像に表れる変化の評価を行う。これらの評価をもとに、中点（η１，ξ１）の初期値からη軸までの距離、および中点（η１，ξ１）の初期値からξ軸までの距離を求める（ステップＳ３４）。
【００７１】
続いて、ステップＳ３４において求められた各距離の確度を評価する（ステップＳ３５）。例えば非対称度数や縞パターン像に表れる変化が小さい場合には、ステップＳ３４において求められた各距離の確度が低くなる。そのような場合、ステップＳ３３に戻り、距離ＮＡを更に長くする（ステップＳ３５；Ａ）。これにより、非対称度数や縞パターン像に表れる変化を大きくして、各距離の確度を高めることができる。
【００７２】
また、各距離の確度が十分である場合には（ステップＳ３５；Ｂ）、続いて中点（η１，ξ１）の初期値を評価する（ステップＳ３６）。ステップＳ３４において求められた各距離が過度に大きい（すなわち中点（η１，ξ１）の初期値がη軸及びξ軸から離れ過ぎている）場合、各距離の確度は低くなる傾向がある。そのような場合、ステップＳ３２に戻り、η軸及びξ軸により近くなるように中点（η１，ξ１）の初期値を決定し直す（ステップＳ３６；Ａ）。これにより、ステップＳ３４において求められる各距離の確度を高めることができる。
【００７３】
以上のステップＳ３１〜Ｓ３６をｎ回繰り返したのち、得られた複数の距離値に基づいて、変調面１１の基準座標と光軸２３との相対位置のずれを求める（ステップＳ３７）。
【００７４】
本発明の一側面による空間光変調器の制御装置及び制御方法は、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、上記実施形態では算出部４１、記憶部４２、解析部４３、及び変更部４４が一つの制御部４０内に収められているが、これらは個別に構成されてもよい。また、これらの一部または全部は、撮像装置３０と一体に構成されてもよく、ＳＬＭ１０と一体に構成されてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１Ａ…制御装置、１１…変調面、２０…レンズ、２１…瞳面、２２…焦点面、２３…光軸、３０…撮像装置、３１…撮像面、４０…制御部、４１…算出部、４２…記憶部、４３…解析部、４４…変更部、４５…作成部、１０１…瞳面、１０２…変調面、Ｄａ，Ｄｂ…画像データ、Ｌ１…被変調光、Ｌ２，Ｌ３…変調光、Ｐ１〜Ｐ４…光点。
【図１】
0006621350.tif 000003
【図２】
0006621350.tif 000004
【図３】
0006621350.tif 000005
【図４】
0006621350.tif 000006
【図５】
0006621350.tif 000007
【図６】
0006621350.tif 000008
【図７】
0006621350.tif 000009
【図８】
0006621350.tif 000010
【図９】
0006621350.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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