空間光変調装置および空間光変調方法
【課題】必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高め得る空間光変調装置および空間光変調方法を提供する。
【解決手段】空間光変調装置１Ａは、印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層１２と、液晶層１２の温度に応じた信号である温度信号Ｓｔｅｍｐを生成する温度センサ１７と、複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層１２に印加する複数の画素電極１３ａと、複数の画素電極１３ａに電圧を提供する駆動装置２０Ａとを備える。駆動装置２０Ａは、液晶層１２の基準温度Ｔ０に対する温度変化量と、液晶層１２における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる係数αを予め記憶している不揮発性記憶素子２３を有し、温度信号Ｓｔｅｍｐに示された温度と係数αとを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う。
【解決手段】空間光変調装置１Ａは、印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層１２と、液晶層１２の温度に応じた信号である温度信号Ｓｔｅｍｐを生成する温度センサ１７と、複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層１２に印加する複数の画素電極１３ａと、複数の画素電極１３ａに電圧を提供する駆動装置２０Ａとを備える。駆動装置２０Ａは、液晶層１２の基準温度Ｔ０に対する温度変化量と、液晶層１２における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる係数αを予め記憶している不揮発性記憶素子２３を有し、温度信号Ｓｔｅｍｐに示された温度と係数αとを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調型の空間光変調装置および空間光変調方法において、液晶層の温度変化に伴う位相変調量の変動分を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、カラー液晶表示素子の温度補償装置に関する技術が記載されている。この技術は、温度対最適出力電圧データを、複数のカラー液晶表示素子ごとに、そのばらつきや経時変化に応じて適宜修正できるようにすることを目的としている。図１４は、この装置の構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、この装置は、温度検知回路２１１と、デジタルの温度対最適出力電圧データが記憶され、温度検知回路２１１からの温度データに対応する最適出力電圧データが読み出されるデータテーブル２１２と、データテーブル２１２から読み出された最適出力電圧データを補正する電圧補正手段２１７と、その最適出力電圧データをＤ／Ａ変換して、液晶表示素子の駆動回路に送出するＤ／Ａ変換回路２１３と、電圧補正手段２１７に補正データを与える操作部２１６と、操作部２１６からの補正データおよび温度検知回路２１１からの温度データに基づいてデータテーブル２１２内の温度対最適出力電圧データを修正する制御手段２１４とを備えている。
【０００３】
また、特許文献２には、液晶パネルをオーバードライブにより高速駆動する液晶パネルの駆動装置に関する技術が記載されている。図１５は、この液晶パネル駆動装置の構成を示すブロック図である。この液晶パネル駆動装置は、フレームメモリ２３１とルックアップテーブル２３２とを用いてオーバードライブを行う装置であって、異なる温度範囲に対応する複数種類のルックアップテーブル２３２を備えている。この装置は、温度センサ２３５から得られるＬＣＤモジュール２３４の温度情報に基づいて、選択回路２３３を作動させてルックアップテーブル２３２を切り替えて用いる。
【０００４】
また、特許文献３には、半透過型の液晶表示装置に関する技術が記載されている。図１６は、この液晶表示装置の構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、補正回路２４１を備える。補正回路２４１は、ルックアップテーブル選択部２４２、複数の透過モード用ルックアップテーブル２４３、複数の反射モード用ルックアップテーブル２５３、フレームメモリ２４４、モード判定部２４５、スイッチ２４６、及びスイッチ制御部２５６を有している。透過モード用ルックアップテーブル２４３及び反射モード用ルックアップテーブル２５３は、現階調と目標階調との組合せに対応づけて信号の時間的変化を強調した補正値（補正階調）を記憶している。なお、図１７は、この反射モード用ルックアップテーブル２５３の構成の一例を示す図表である。
【０００５】
スイッチ制御部２５６は、周囲温度に関する閾値Ｙを記憶し、モード判定部２４５から出力されたモード選択信号ＭＤがローレベルであるか、温度センサ２４８からＡ／Ｄ変換器２４７を介して出力された周囲温度Ｔ０が閾値Ｙ以下であるときには、ローレベルのスイッチ制御信号ＳＣを出力し、それ以外のときには、ハイレベルのスイッチ制御信号ＳＣを出力する。スイッチ２４６には、ルックアップテーブル選択部２４２によって選択された透過モード用ルックアップテーブル２４３または反射モード用ルックアップテーブル２５３から出力された補正階調と、入力映像信号Ｖ１と、スイッチ制御信号ＳＣとが入力される。スイッチ２４６は、スイッチ制御信号ＳＣがローレベルのときには補正階調を、スイッチ制御信号ＳＣがハイレベルのときには入力映像信号Ｖ１を、補正映像信号Ｖ２として出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８５９３１７号公報
【特許文献２】特開２００４−１３３１５９号公報
【特許文献３】特開２００７−２３３０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来より、空間光変調素子（Spatial light modulator；ＳＬＭ）によって光の位相を変調する技術が知られている。一般に、空間光変調素子は、液晶層と、液晶層に沿って複数の画素毎に設けられた電極とを備えている。電極に電圧が印加されると、その電圧の大きさに応じて液晶分子が回転し、液晶の複屈折率が変化する。この液晶層に光が入射すると、液晶層の内部において光の位相が変化し、該入射光に対して位相差を有する光が外部へ出射される。ここで、印加電圧の大きさと、電圧印加の前後における出射光の位相差（すなわち位相変調量）との関係を表したものが、空間光変調素子の位相変調特性である。この位相変調特性において、位相変調量と印加電圧との関係は非線形である。なお、このような非線形の関係を容易に変換する為、一般的に、位相変調量と印加電圧との対応する数値を複数示したルックアップテーブル（Look Up Table；ＬＵＴ）が使用される。
【０００８】
しかしながら、液晶層の温度が変化すると、位相変調量と印加電圧との関係が変動するという問題がある。すなわち、或る一定の電圧を印加した場合であっても、その時の液晶層の温度によって、位相変調量が異なるのである。このような現象は、空間光変調素子が使用される用途によっては深刻な問題を生じる。例えば、レーザ加工において、レーザ光源から出力されるレーザ光を空間光変調素子を介して被加工物に照射する場合、位相変調量の誤差は加工精度に大きな影響を及ぼす。また、顕微鏡や検眼鏡等に空間光変調素子を使用する場合、その使用温度によっては有用な観察像が得られないおそれがある。
【０００９】
なお、上述した特許文献１に記載された温度補償装置は、液晶表示素子の温度変化に伴う色変化を補正することを目的としている。この温度補償装置は、液晶表示素子の温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを予め保持しており、検出された温度に対応する印加電圧値をＬＵＴから選択する。また、特許文献２，３に記載された装置は、温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを複数備えており、温度変化の大きさに応じて最適なＬＵＴを選択する。このように、特許文献１〜３に記載された装置はいずれも温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを備えている。しかしながら、前述したように位相変調量と印加電圧との関係は非線形であり、これらの関係もＬＵＴで表すと、特許文献２，３のように複数の温度に対応する複数のＬＵＴを保持しなければならず、大きな記憶容量が必要となる。また、そのようなＬＵＴの作成には多くの手間を要し、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度も抑えられてしまう。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる空間光変調装置および空間光変調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】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明による空間光変調装置は、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に入射光の位相を変調する空間光変調装置であって、（１）印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、（２）液晶層の温度に応じた信号である温度信号を生成する温度センサと、（３）複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極と、（４）複数の画素電極に電圧を提供する電圧生成部とを備える。電圧生成部は、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を予め記憶している記憶手段を有しており、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、一又は複数の係数とを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う。
【００１２】
この空間光変調装置においては、電圧生成部の記憶手段が、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を記憶している。後述する実施の形態に示されるように、発明者は、このような関数を予め求め、その係数を記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調装置においては、電圧生成部が、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、上記一又は複数の係数とを使用して、印加電圧の大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易な空間光変調装置を提供できる。更に、温度毎に作成されたＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層の温度変化に対応して連続的に得ることができるので、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００１３】
また、空間光変調装置は、関数が一次関数であり、係数の個数が一つであることを特徴としてもよい。この場合、空間光変調装置は、電圧の範囲が、関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることが好ましい。また、この場合、空間光変調装置は、電圧生成部が、次の数式
【数１】
（但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正するとよい。
【００１４】
また、空間光変調装置は、関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、係数の個数がｎ個であることを特徴としてもよい。この場合、空間光変調装置は、電圧生成部が、次の数式
【数２】
（但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎはｎ個の係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正するとよい。
【００１５】
また、本発明による空間光変調方法は、印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極とを用いる空間光変調方法であって、（１）液晶層の温度に応じた信号である温度信号を温度センサから取得する温度取得ステップと、（２）液晶層の基準温度に対する温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数とを予め記憶している記憶手段から該一又は複数の係数を読み出し、温度信号に示された温度と、一又は複数の係数とを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う補正演算ステップと、（３）複数の画素電極に補正後の電圧を提供する電圧印加ステップとを含む。
【００１６】
この空間光変調方法においては、記憶手段が、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を記憶している。後述する実施の形態に示されるように、発明者は、このような関数を予め求め、その係数を記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調方法では、補正演算ステップにおいて、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、上記一又は複数の係数とを使用して、印加電圧の大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、当該方法に使用される装置の作製が容易な空間光変調方法を提供できる。更に、温度毎に作成されたＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層の温度変化に対応して連続的に得ることができるので、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００１７】
また、空間光変調方法は、関数が一次関数であり、係数の個数が一つであることを特徴としてもよい。この場合、空間光変調方法は、電圧の範囲が、関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることが好ましい。また、この場合、補正演算ステップにおいて、次の数式
【数３】
（但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正してもよい。
【００１８】
また、空間光変調方法は、関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、係数の個数がｎ個であることを特徴としてもよい。この場合、空間光変調方法は、補正演算ステップにおいて、次の数式
【数４】
（但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎはｎ個の係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる空間光変調装置および空間光変調方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る空間光変調装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】（ａ）位相変調部の構成の一部を示す図である。（ｂ）各画素電極上の液晶分子が回転する様子を示す図である。
【図３】電圧生成部の駆動装置及び制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】温度変化係数データの算出方法を示すフローチャートである。
【図５】画素電極への印加電圧と位相変調量との関係の一例を示すグラフである。
【図６】基礎データベースの構成を概念的に示す図である。
【図７】基礎データベースを作成する際に使用される光学系の一例として、偏光干渉計を示す図である。
【図８】印加電圧と位相変調量との関係の具体例を示すグラフである。
【図９】液晶層の温度変化量δ（℃）と、位相変調量の変動量γ（％）との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】一実施形態に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。
【図１１】第１変形例である空間光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第１変形例に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。
【図１３】第２変形例である空間光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】特許文献１に記載された装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】特許文献２に記載された液晶パネル駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】特許文献３に記載された液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】特許文献３に記載された液晶表示装置の反射モード用ルックアップテーブルの構成の一例を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明による空間光変調装置および空間光変調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。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る空間光変調装置１Ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態の空間光変調装置１Ａは、位相変調部１０を備える。位相変調部１０は、シリコン基板の上に液晶が形成された構成を有する、反射型の液晶表示パネル（いわゆるＬＣＯＳ−ＳＬＭ）である。この位相変調部１０は、入射光の位相を変調する。また、空間光変調装置１Ａは、電圧生成部５０Ａを備える。電圧生成部５０Ａは、駆動装置２０Ａ及び制御装置３０Ａによって構成されている。位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａは、互いに独立した筐体にそれぞれ収容されている。
【００２３】
図２（ａ）は、位相変調部１０の構成の一部を示す側断面図である。位相変調部１０は、シリコン基板１１と、シリコン基板１１上に設けられた液晶層１２とを有する。また、位相変調部１０は、シリコン基板１１と液晶層１２との間に配置された第１の電極１３、及び該第１の電極１３との間に液晶層１２を挟む位置に設けられた第２の電極１４を更に有する。第１の電極１３は、液晶層１２に電圧を印加するための複数の画素電極１３ａを有している。複数の画素電極１３ａは、複数行および複数列にわたって二次元状に配置されており、これらの画素電極１３ａによって位相変調部１０の複数の画素が規定される。第２の電極１４は、ガラス基板１５の一方の面上に蒸着された金属膜からなる。ガラス基板１５は、上記一方の面とシリコン基板１１とが対向するように、スペーサ１６を介してシリコン基板１１上に支持されている。液晶層１２は、シリコン基板１１とガラス基板１５との間に液晶が充填されて成る。
【００２４】
このような構成を備える位相変調部１０においては、駆動装置２０Ａから出力されたアナログ信号電圧が、各画素電極１３ａと第２の電極１４との間に印加される。これにより、液晶層１２に電界が生じる。そして、図２（ｂ）に示されるように、各画素電極１３ａ上の液晶分子１２ａが、その印加電界の大きさに応じて回転する。液晶分子１２ａは複屈折性を有するので、ガラス基板１５を透過して光が入射すると、この光のうち液晶分子１２ａの配向方向と平行な光成分に限って、液晶分子１２ａの回転に応じた位相差が与えられる。このようにして、画素電極１３ａ毎に光の位相が変調される。
【００２５】
また、後述するように、液晶分子１２ａの有する複屈折率と画素電極１３ａへの印加電圧との関係は、液晶層１２の温度変化によって変動する。本実施形態の位相変調部１０は、このような温度変化による変動分を補正する為に、温度センサ１７を更に有する。温度センサ１７は、位相変調部１０の温度、特に液晶層１２の温度を検出するために設けられ、液晶層１２の温度に応じた信号である温度信号Ｓｔｅｍｐを生成する。温度センサ１７は、例えばシリコン基板１１上やガラス基板１５上に配置される。
【００２６】
電圧生成部５０Ａは、複数の画素電極１３ａにアナログ電圧を提供する。図３は、電圧生成部５０Ａの駆動装置２０Ａ及び制御装置３０Ａの構成を示すブロック図である。図３に示されるように、制御装置３０Ａは、例えば中央演算処理部（ＣＰＵ）３１、メモリ３２およびハードディスク３３を有する電子計算機等によって好適に実現される。ハードディスク３３は、所望の位相パターン３３ａを記憶している。位相パターン３３ａは、位相変調部１０の各画素毎に、所望の位相変調量にて位相変調を行うためのデータである。中央演算処理部３１およびメモリ３２は、位相パターン３３ａを、位相変調部１０の液晶層１２に印加する電圧値を制御するための制御入力値（階調値）Ｓ１に変換する。制御装置３０Ａは、駆動装置２０Ａとの間で信号の授受を行う通信部３４を更に有しており、制御入力値Ｓ１は、通信部３４を介して駆動装置２０Ａの通信部２１に送られる。なお、通信部３４と通信部２１との通信手段は、シリアル通信やパラレル通信等、様々な手段を用いることができる。また、この通信手段は、有線及び無線の何れであってもよい。
【００２７】
図３に示されるように、駆動装置２０Ａは、通信部２１、入力処理部２２、不揮発性記憶素子（Read Only Memory：ＲＯＭ）２３、加算部２４、温度補正部２５、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。
【００２８】
通信部２１は、制御装置３０Ａの通信部３４との間で、制御入力値Ｓ１等の信号の授受を行う。入力処理部２２は、通信部２１から受けた信号に基づいて、垂直同期信号及び水平同期信号を生成する為のトリガ信号Ｓｔｒを発生させる。不揮発性記憶素子２３は、面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂおよびＬＵＴ２３ｃを記憶する記憶手段である。面歪み補正パターンデータ２３ａは、シリコン基板１１に画素電極１３ａ周辺の回路素子を作り込む際に第１の電極１３の表面に生じる面歪みを、液晶層１２により与える位相差によって補正するためのデータである。温度変化係数データ２３ｂは、液晶層１２の温度変化による、画素電極１３ａへの印加電圧と位相変調量との関係の変動を補正するための係数に関するデータである。ＬＵＴ２３ｃは、液晶層１２の非線形性、すなわち各画素電極１３ａに与えられる電圧の大きさと位相変調量との間の非線形性を補正するためのデータである。なお、ＬＵＴ２３ｃには、液晶層１２の温度が基準温度であるときのデータである。
【００２９】
加算部２４は、不揮発性記憶素子２３から面歪み補正パターンデータ２３ａを読み出し、制御装置３０Ａから提供された制御入力値Ｓ１に面歪み補正パターンデータ２３ａを加算することにより、面歪み補正後の制御入力値Ｓ２を生成する。加算部２４は、生成した制御入力値Ｓ２を、温度補正部２５へ出力する。温度補正部２５は、制御入力値Ｓ２に対し、液晶層１２の温度変化による変調特性の変動分を補正する。温度補正部２５は、不揮発性記憶素子２３から温度変化係数データ２３ｂを読み出す。そして、温度補正部２５は、この温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８から得られる温度値Ｔｓとに基づいて、制御入力値Ｓ２に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ３を生成する。温度補正部２５は、生成した制御入力値Ｓ３を、ＬＵＴ処理部２６へ出力する。
【００３０】
ＬＵＴ処理部２６は、不揮発性記憶素子２３からＬＵＴ２３ｃを読み出す。そして、ＬＵＴ処理部２６は、このＬＵＴ２３ｃを使用して、温度補正部２５から出力された値に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ４を生成する。この制御入力値Ｓ４は、制御入力値Ｓ３を、ディジタル／アナログ変換部２７への入力に好適な値に変換したものである。ＬＵＴ処理部２６は、生成した制御入力値Ｓ４を、ディジタル／アナログ変換部２７へ出力する。ディジタル／アナログ変換部２７は、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖを、制御入力値Ｓ４に基づいて発生させる。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａを通じて位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａ（図２参照）に印加される。位相変調部１０では、印加電圧Ｖの大きさに応じて液晶分子１２ａ（図２参照）の傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される。
【００３１】
温度センサ処理部２８は、位相変調部１０の温度センサ１７から、液晶層１２の現在の温度に関する温度信号Ｓｔｅｍｐを受ける。温度センサ処理部２８は、この温度信号Ｓｔｅｍｐから読み取られる液晶層１２の温度値Ｔｓを、温度補正部２５に提供する。
【００３２】
なお、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂおよびＬＵＴ２３ｃの全部又は一部は、制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されてもよい。その場合、加算部２４、温度補正部２５およびＬＵＴ処理部２６の全部又は一部の機能は、中央演算処理部３１およびメモリ３２によって実現されるとよい。
【００３３】
また、位相変調部１０では、印加電圧値Ｖに対して位相変調量φが非線形性を有する。そこで、本実施形態では、位相変調量φとの関係を線形として扱える制御入力値Ｓ１を便宜的に定義し、この制御入力値Ｓ１と、各画素電極１３ａに印加される電圧値Ｖとの対応関係をＬＵＴ２３ｃに表すこととする。なお、制御入力値Ｓ１は、一例では０から２５５までの整数である。
【００３４】
ＬＵＴ２３ｃは、例えば次のようにして作成される。まず、制御入力値Ｓ１に対して線形性を有する、位相変調量φの離散的な数値群Φを規定する。例えば、制御入力値Ｓ１を０から２５５までの整数とし、位相変調量φを０から２π（ｒａｄ）までの数値とした場合、位相変調量φの数値群Φに含まれる各数値が次の数式
φ＝Ｓ×２π／２５５
を満たすように、位相変調量φの各数値と制御入力値Ｓ１との関係を定義する。この数式において、位相変調量φの各数値と対応する制御入力値Ｓ１とは、互いに線形の関係を有する。
【００３５】
次に、この数値群Φに含まれる位相変調量φそれぞれを実現する為に画素電極１３ａに印加すべき電圧値Ｖを、位相変調部１０の既知の位相変調特性に基づいて算出する。そして、数値群Φに含まれる位相変調量φと、対応する電圧値Ｖとの表（テーブル）を作成する。数値群Φに含まれる位相変調量φと制御入力値Ｓ１の各整数とが互いに線形の関係を有するので、更に、この表（テーブル）を、制御入力値Ｓ１と電圧値Ｖとの対応表（テーブル）に変換する。この変換後の対応表が、ＬＵＴ２３ｃとなる。
【００３６】
なお、本実施形態では便宜上、ＬＵＴ２３ｃへの入力値Ｓが定義され、ＬＵＴ２３ｃが制御入力値Ｓ１と電圧値Ｖとの関係を表しているが、ＬＵＴ２３ｃへの入力を位相変調量φとし、ＬＵＴ２３ｃが位相変調量φと電圧値Ｖとの関係を表してもよい。
【００３７】
続いて、温度変化係数データ２３ｂの算出方法を説明する。図４は、その算出方法を示すフローチャートである。また、図５は、画素電極１３ａへの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係の一例を示すグラフである。図５には、液晶層１２の温度が基準温度Ｔ０であるときのグラフＧ１１、空間光変調装置１Ａの使用環境において想定される最高温度ＴｍａｘであるときのグラフＧ１２、及び空間光変調装置１Ａの使用環境において想定される最低温度ＴｍｉｎであるときのグラフＧ１３が示されている。なお、温度変化係数データ２３ｂの算出は、例えば空間光変調装置１Ａの検査時などに行われるとよい。
【００３８】
まず、液晶層１２において想定される最高温度Ｔｍａｘと、最高温度Ｔｍａｘのときに位相変調部１０に要求される最大位相変調量φｍａｘとに基づいて、画素電極１３ａへの印加電圧の範囲を設定する（ステップＳ１１）。なお、以下の説明においては、理解の容易のため、最大位相変調量φｍａｘを２π（ｒａｄ）に設定する。また、本ステップＳ１１において設定された印加電圧範囲Ａの最大値をＶｂとし、最小値（すなわち最大位相変調量φｍａｘに対応する電圧値）をＶａとする（図５を参照）。
【００３９】
次に、予め用意しておいたデータベース（以下、基礎データベースという）に基づいて、上記ステップＳ１１において設定された印加電圧範囲Ａ（Ｖａ〜Ｖｂ）における、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変動量を算出する（ステップＳ１２）。ここで、図６は、基礎データベースの構成を概念的に示す図である。基礎データベース４１は、液晶層１２の温度範囲Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘにおいて、この温度範囲に含まれる離散的な温度値群の各温度毎に用意された複数のデータ（印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示すデータ）を含む。なお、これら複数のデータの中には、図６に示されるように、基準温度Ｔ０のときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す基準時データ４１ａと、液晶層１２の温度が最大温度Ｔｍａｘのときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す高温時データ４１ｂと、液晶層１２の温度が最低温度Ｔｍｉｎのときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す低温時データ４１ｃとが含まれる。これらのデータ４１ａ〜４１ｃを含め、基礎データベース４１に含まれる複数のデータにおいては、印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係は全て非線形である。本ステップＳ１２では、このような基礎データベース４１を使用して、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変動量を、印加電圧範囲Ａ（Ｖａ〜Ｖｂ）の全範囲にわたって算出する。
【００４０】
ここで、図７は、基礎データベースを作成する際に使用される光学系の一例として、偏光干渉計１００を示す図である。この偏光干渉計１００は、温度制御装置１０１、ハーフミラー１０２、レンズ１０３、検光子１０４、偏光子１０５、光源１０６、及び受光素子１０７を備えている。温度制御装置１０１は、位相変調部１０の液晶層１２の温度を任意の温度に制御するための装置である。光源１０６は所定波長の光を発生する。この所定波長の光は、偏光子１０５及びハーフミラー１０２を介して、位相変調部１０へ入射する。受光素子１０７は、位相変調部１０からの出射光の光強度を検出する。位相変調部１０からの出射光は、ハーフミラー１０２において反射したのちレンズ１０３及び検光子１０４を介して受光素子１０７に達する。検光子１０４は、偏光子１０５に対してクロスニコルまたはオープンニコルの関係にある。
【００４１】
基礎データベースを作成する際には、まず、位相変調部１０を温度制御装置１０１に収容し、位相変調部１０の液晶層１２を任意の温度に制御する。そして、液晶層１２の温度が所定の温度で安定したのち、液晶層１２に印加可能な全電圧範囲で印加電圧を変化させながら該電圧を画素電極１３ａに印加し、その電界によって生じる入射光と出射光との位相差を計測する。具体的には、液晶層１２の配向方向に対して平行な直線偏光の光を偏光子１０５により生成し、この光を位相変調部１０に入射させる。このとき、画素電極１３ａへの印加電圧の大きさに応じて、位相変調部１０からの出射光には位相変調（位相遅延）が生じる。そして、この出射光が検光子１０４を通過する際、この検光子１０４は偏光子１０５に対してクロスニコル（またはオープンニコル）の関係にあるので、出射光の位相変調量に応じてその光強度が変化する。したがって、受光素子１０７において検出される光強度と、そのときの印加電圧値とに基づいて、印加電圧と位相変調量との関係、すなわち液晶層１２の温度が所定温度であるときの基礎データベースが好適に得られる。
【００４２】
なお、図８は、このようにして得られる印加電圧と位相変調量との関係の具体例を示すグラフであり、グラフＧ２１は液晶層１２の温度が２０度（最低温度Ｔｍｉｎ）である場合、グラフＧ２２は液晶層１２の温度が２７度（基準温度Ｔ０）である場合、グラフＧ２３は液晶層１２の温度が４２度（最高温度Ｔｍａｘ）である場合をそれぞれ示している。また、このグラフにおいて、印加電圧範囲Ａにおける最小電圧Ｖａ（すなわち位相変調量が２π（ｒａｄ）となる印加電圧）は１．５６（Ｖ）である。図８を参照すると、液晶層１２の温度が基準温度Ｔ０である場合には、最大電圧Ｖｂに対する位相変調量φとして２．５６π（ｒａｄ）が得られ、最低温度Ｔｍｉｎである場合には、最大電圧Ｖｂに対する位相変調量φとして２．７９π（ｒａｄ）が得られることがわかる。
【００４３】
以上のようにして、本ステップＳ１２では、液晶層１２の温度毎に、液晶層１２に印加可能な全電圧範囲にわたって位相変調量φを計測し、その結果を温度毎のテーブルにまとめる。
【００４４】
なお、位相変調部１０においては、入射光の波長によって設定電圧範囲Ａ（Ｖａ〜Ｖｂ）が異なるので、位相変調量φも入射光の波長によって異なる。しかしながら、本実施形態においては、基準波長の入射光を用いて上述したステップＳ１２を一度のみ行い、その結果得られた基礎データベースに対して以下の変換式を適用することにより、別の波長における基礎データベースを得ることができる。すなわち、基準波長をλstandard、表示階調値ｔｖのときの位相変調量をφstandard（ｔｖ）としたとき、或る波長λのときの位相変調量φ（ｔｖ）は、次の数式（１）より求められる。
【数５】
なお、上式（１）においては、液晶層１２の波長分散特性を更に考慮してもよい。
【００４５】
そして、上記方法により求められた温度毎の位相変調量φに関するテーブルを、位相変調量の変化量γに関するテーブルに変換する。すなわち、位相変調部１０が温度Ｔであるときに得られた位相変調量をφＴとし、位相変調部１０が基準温度Ｔ０であるときに得られた位相変調量をφ０とすると、次の数式（２）により、位相変調量の変動量γを算出することができる。
【数６】
【００４６】
図４に示されるように、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調量の変動量γを上記ステップＳ１２において算出したのち、この算出された変動量γを用いて、温度変化係数データ２３ｂに含まれる温度変化係数αを算出する（ステップＳ１３）。ここで、図９は、ステップＳ１２によって得られたデータに基づく、液晶層１２の温度変化量δ（℃）と、位相変調量の変動量γとの関係の一例を示すグラフである。なお、温度変化量δは、基準温度Ｔ０と温度Ｔとの差（Ｔ−Ｔ０）である。
【００４７】
図９を参照すると、液晶層１２の温度変化量δと位相変調量の変動量γとは、ほぼ比例関係であり、一次関数Ｇ２４で近似できることがわかる。このような近似は、図８に示された印加電圧範囲Ａ、すなわち一次関数として近似し得る所定範囲に印加電圧範囲を限定した場合に可能となる。本ステップＳ１３では、この比例関係における以下の近似式（３）の定数αを求める。
【数７】
この定数αが、温度変化係数データ２３ｂとしての温度変化係数αである。換言すれば、温度変化係数αとは、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変化を、或る一つの係数によって表したものである。
【００４８】
以下に、温度変化係数αを用いた位相変調特性の補正方法を含む本実施形態の空間光変調方法を、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の空間光変調方法を示すフローチャートである。
【００４９】
まず、ハードディスク３３に記憶されている位相パターン３３ａが制御装置３０Ａにおいて制御入力値Ｓ１に変換され、この制御入力値Ｓ１が制御装置３０Ａから駆動装置２０Ａへ転送される（ステップＳ２１）。次に、この制御入力値Ｓ１と、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている面歪み補正パターンデータ２３ａとが加算部２４において加算され、制御入力値Ｓ２が生成される（ステップＳ２２）。また、温度センサ１７によって検出された位相変調部１０の現在の温度が、温度センサ処理部２８によって読み出される（ステップＳ２３、温度取得ステップ）。なお、このステップＳ２３は、上記ステップＳ２１及びＳ２２と並行して行われても良い。
【００５０】
続いて、不揮発性記憶素子２３に記憶されている温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８によって読み出された現在の温度値と、制御入力値Ｓ２とが温度補正部２５に提供される。温度補正部２５では、以下の温度補正式（４）を用いて、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ３を演算する（ステップＳ２４、補正演算ステップ）。なお、数式（４）において、Ｔは位相変調部１０の現在温度であり、Ｔ０は位相変調部１０の基準温度（一例では、検査時の温度）であり、Ｓ０は、基準温度Ｔ０において所望の位相変調量φを得るための制御入力値である。
【数８】
【００５１】
続いて、ＬＵＴ２３ｃに基づいて、制御入力値Ｓ３に所定の演算処理が施され、ディジタル／アナログ変換部２７の入力に好適な制御入力値Ｓ４が生成される（ステップＳ２５）。そして、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧が、ディジタル／アナログ変換部２７において制御入力値Ｓ４に基づき生成される（ステップＳ２６）。これらのアナログ電圧は、駆動手段２７ａへ送られる。そして、これらのアナログ電圧は、駆動手段２７ａから位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａに印加される（ステップＳ２７、電圧印加ステップ）。位相変調部１０では、印加電圧の大きさに応じて液晶分子１２ａの傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される（ステップＳ２８）。
【００５２】
以上に説明した本実施形態の空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法によって得られる効果について説明する。この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法では、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３が、液晶層１２の温度変化量と、液晶層１２における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一の係数αを記憶している。発明者は、液晶層１２の温度変化量と、位相変調量の変動量との関係を表す関数を予め求め（上記数式（３）を参照）、その係数αを記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法においては、駆動装置２０Ａが、温度センサ１７から提供された温度信号Ｓｔｅｍｐに示された温度と、上記一の係数αとを使用して、印加電圧Ｖの大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易な空間光変調装置および空間光変調方法を提供できる。更に、離散的なデータの集合であるＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層１２の温度変化に対応して連続的に得ることができる。したがって、例えば１℃や０．１℃といった小さな温度間隔で位相変調特性の補正が可能となり、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態の空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法においては、液晶層１２の温度変化量δと、位相変調量の変動量γとの比例係数である温度変化係数αを用いて、温度補正部２５が制御入力値Ｓ３を補正している。発明者らは、図９に示したように、温度変化量δと位相変調量の変動量γとが、或る印加電圧範囲Ａにおいて顕著な比例関係を有する（一次関数を成す）ことを見出した。その傾き（温度変化係数）αを用いることにより、多量のデータを記憶しておくことなく極めて容易に制御入力値Ｓ３を補正することができる。すなわち、この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法によれば、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を、容易に補正することができる。
【００５４】
本実施形態においては、面歪み補正パターンデータ２３ａは駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている。しかしながら、面歪み補正パターンデータは、制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されていてもよい。その場合、加算部２４の機能は、制御装置３０Ｂの中央演算処理部３１及びメモリ３２によって実現されるとよい。
【００５５】
また、本実施形態においては、所望の位相パターン３３ａが制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されている。しかしながら、所望の位相パターンは、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されていてもよい。その場合であっても、制御装置３０Ａは、位相変調部１０を駆動させるために必要な垂直同期信号及び水平同期信号を生成するために用いられるトリガ信号を、駆動装置２０Ａに提供する役割を有する。
【００５６】
また、本実施形態においては、位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａが互いに独立した筐体をそれぞれ有する。しかしながら、位相変調部１０及び駆動装置２０Ａは、共通の筐体内に収容されていてもよい。或いは、位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａ全てが、共通の筐体内に収容されていてもよい。
【００５７】
また、本実施形態において、液晶層１２の温度を制御可能とする手段（例えばファンやペルチェ素子など）を、位相変調部１０が更に有してもよい。これにより、液晶層１２の温度変化の範囲を小さくすることができるので、例えば基準温度Ｔ０に対して数℃の変動を温度補正部２５によって補正すればよく、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を更に精度良く補正することができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、温度補正部２５が数式（４）に基づいて制御入力値を補正している。しかしながら、画素電極１３ａに印加される電圧の範囲の広さによっては、温度変化量δと位相変調量の変動量γとの関係が非線形となる場合がある。その場合、上述したステップＳ１３の数式（３）の係数αに代えて、この非線形の関係における以下の近似式（５）の係数β１〜βｎを求めるとよい。
【数９】
そして、これらの複数の係数β１〜βｎを、温度変化係数データ２３ｂの温度変化係数とするとよい。また、温度補正部２５は、上述した温度補正式（４）に代えて、以下の温度補正式（６）を用いて、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ３を演算するとよい。なお、数式（６）において、Ｔは位相変調部１０の現在温度であり、Ｔ０は位相変調部１０の基準温度（一例では、検査時の温度）であり、Ｓ０は、基準温度Ｔ０において所望の位相変調量φを得るための制御入力値である。
【数１０】
このような非線形係数を用いて温度補正を行うことによって、液晶層１２の温度変化に拘わらず、更に高い精度で（例えば位相１°単位、０．１°単位、若しくは０．０１°単位で）位相変調を行うことが可能となる。
【００５９】
（第１変形例）
図１１は、上記実施形態の第１変形例である空間光変調装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１１に示されるように、本変形例に係る空間光変調装置１Ｂは、位相変調部１０に加えて、電圧生成部としての駆動装置２０Ｂ及び制御装置３０Ｂを備えている。なお、位相変調部１０の構成については、上記実施形態の位相変調部１０の構成と同じなので詳細な説明を省略する。
【００６０】
制御装置３０Ｂは、上記実施形態の制御装置３０Ａと同様に、例えば中央演算処理部３１、メモリ３２およびハードディスク３３を有する電子計算機等によって好適に実現される。但し、本変形例においては、ハードディスク３３は、所望の位相パターン３３ａのほか、面歪み補正パターンデータ３３ｂ及び温度変化係数データ３３ｃを記憶している。面歪み補正パターンデータ３３ｂは、上記実施形態の面歪み補正パターンデータ２３ａに相当するデータであって、シリコン基板１１に画素電極１３ａ周辺の回路素子を作り込む際に第１の電極１３の表面に生じる面歪みを、液晶層１２により与える位相差によって補正するためのデータである。また、温度変化係数データ３３ｃは、上記実施形態の温度変化係数データ２３ｂに相当するデータであって、液晶層１２の温度変化による、画素電極１３ａへの印加電圧と位相変調量との関係の変動を補正するための係数に関するデータである。
【００６１】
中央演算処理部３１は、図１１に示されるように、加算部３２ａと、温度補正部３２ｂと、温度読み出し司令部３２ｃとを、メモリ３２に記憶された所定のプログラムを読み込むことによって実現する。加算部３２ａは、ハードディスク３３から位相パターン３３ａ及び面歪み補正パターンデータ３３ｂを読み出して、これらを相互に加算することにより、制御入力値Ｓ５を生成する。温度読み出し司令部３２ｃは、液晶層１２の温度に関するデータを駆動装置２０Ｂに要求するための信号Ｓｒを生成する。この信号Ｓｒは、通信部３４を介して駆動装置２０Ｂの温度センサ処理部２８に送られる。温度補正部３２ｂは、ハードディスク３３から温度変化係数データ３３ｃを読み出すとともに、位相変調部１０の現在の温度に関するデータを駆動装置２０Ｂから受けて、これらのデータを基に制御入力値Ｓ５に対して所定の演算を施す。なお、この演算は、上記実施形態において温度補正部２５が行う演算と同様である。温度補正部３２ｂは、演算後の制御入力値Ｓ６を、通信部３４を介して駆動装置２０Ｂに提供する。
【００６２】
駆動装置２０Ｂは、通信部２１、入力処理部２２、不揮発性記憶素子２３、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。これらの構成および動作は、上記実施形態と同様である。なお、本変形例の駆動装置２０Ｂは、上記実施形態の加算部２４および温度補正部２５を有しておらず、不揮発性記憶素子２３は面歪み補正パターンデータ２３ａおよび温度変化係数データ２３ｂを記憶していない。これらの要素は、既述した制御装置３０Ｂに含まれている。
【００６３】
図１２は、本変形例に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。以下、図１２を参照しつつ、本変形例に係る空間光変調方法および空間光変調装置１Ｂの動作について説明する。
【００６４】
まず、ハードディスク３３に記憶されている位相パターン３３ａおよび面歪み補正パターンデータ３３ｂが中央演算処理部３１に読み出され、これらが相互に加算されて、制御入力値Ｓ５が生成される（ステップＳ３１）。また、温度センサ１７によって検出された液晶層１２の現在の温度に関する温度信号Ｓｔｅｍｐが温度センサ処理部２８に送られ、温度信号Ｓｔｅｍｐに示される温度値Ｔｓが通信部３４を介して中央演算処理部３１に送られる（ステップＳ３２、温度取得ステップ）。なお、このステップＳ３２は、上記ステップＳ３１と並行して行われても良い。
【００６５】
次に、ハードディスク３３に記憶されている温度変化係数データ３３ｃと、現在の温度値Ｔｓとが中央演算処理部３１に読み出され、制御入力値Ｓ５に対して上述した数式（４）に示された演算を行うことにより、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ６が算出される（ステップＳ３３、補正演算ステップ）。この制御入力値Ｓ６は、制御装置３０Ｂから駆動装置２０Ｂへ転送される（ステップＳ３４）。
【００６６】
続いて、ＬＵＴ２３ｃに基づいて、制御入力値Ｓ６に所定の演算処理が施され、ディジタル／アナログ変換部２７の入力に好適な制御入力値Ｓ７が生成される（ステップＳ３５）。そして、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖが、ディジタル／アナログ変換部２７において制御入力値Ｓ７に基づき生成される（ステップＳ３６）。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａへ送られる。そして、これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａから位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａに印加される（ステップＳ３７、電圧印加ステップ）。位相変調部１０では、印加電圧Ｖの大きさに応じて液晶分子１２ａの傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される（ステップＳ３８）。
【００６７】
以上に説明した本変形例に係る空間光変調装置１Ｂおよび空間光変調方法によれば、上記実施形態と同様に、温度変化係数を用いて温度補正部３２ｂが制御入力値Ｓ５を補正しているので、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を容易に補正することができる。更に、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易となり、且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００６８】
なお、本変形例においては、ＬＵＴ２３ｃは駆動装置２０Ｂの不揮発性記憶素子２３に記憶されている。しかしながら、ＬＵＴは、制御装置３０Ｂのハードディスク３３に記憶されていてもよい。その場合、ＬＵＴ処理部は、制御装置３０Ｂの中央演算処理部３１及びメモリ３２によって実現されるとよい。
【００６９】
（第２変形例）
図１３は、上記実施形態の第２変形例である空間光変調装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図１３に示されるように、本変形例に係る空間光変調装置１Ｃは、位相変調部１０と、電圧生成部としての駆動装置２０Ｃとを備えている。これらのうち、位相変調部１０の構成については、上記実施形態の位相変調部１０の構成と同じである。
【００７０】
駆動装置２０Ｃは、制御部２９を有している。制御部２９は、例えば中央演算処理部（ＣＰＵ）、メモリおよびハードディスクを有する電子計算機等によって好適に実現される。また、駆動装置２０Ｃは、入力処理部２２、不揮発性記憶素子２３、加算部２４、温度補正部２５、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。
【００７１】
入力処理部２２は、制御部２９から受けた信号に基づいて、垂直同期信号及び水平同期信号を生成する為のトリガ信号Ｓｔｒを発生させる。不揮発性記憶素子２３は、面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂ及びＬＵＴ２３ｃに加えて、所望の位相パターン２３ｄを記憶している。位相パターン２３ｄは、上記実施形態における位相パターン３３ａに相当するものである。
【００７２】
加算部２４は、不揮発性記憶素子２３から面歪み補正パターンデータ２３ａ及び位相パターン２３ｄを読み出し、これらを相互に加算することにより、面歪み補正後の制御入力値Ｓ８を生成する。加算部２４は、生成した制御入力値Ｓ８を、温度補正部２５へ出力する。温度補正部２５は、温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８から得られる温度値Ｔｓとに基づいて、制御入力値Ｓ８に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ９を生成する。ＬＵＴ処理部２６は、ＬＵＴ２３ｃを使用して、制御入力値Ｓ９に所定の演算処理を施すことにより、ディジタル／アナログ変換部２７への入力に好適な制御入力値Ｓ１０を生成する。ディジタル／アナログ変換部２７は、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖを、制御入力値Ｓ１０に基づいて発生させる。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａを通じて位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａ（図２参照）に印加される。
【００７３】
以上に説明した本変形例に係る空間光変調装置１Ｃによれば、上記実施形態と同様に、温度変化係数を用いて温度補正部２５が制御入力値Ｓ８を補正するので、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を容易に補正することができる。更に、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易となり、且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００７４】
本発明による空間光変調装置および空間光変調方法は、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、位相変調部の画素電極が複数行および複数列にわたって二次元状に配置されている場合を例示したが、本発明における空間光変調装置はこれに限られず、例えば複数の画素電極が一次元状に配置された構成を有していてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１Ａ〜１Ｃ…空間光変調装置、１０…位相変調部、１１…シリコン基板、１２…液晶層、１２ａ…液晶分子、１３，１４…電極、１３ａ…画素電極、１５…ガラス基板、１６…スペーサ、１７…温度センサ、２０Ａ〜２０Ｃ…駆動装置、２１…通信部、２２…入力処理部、２３…不揮発性記憶素子、２３ａ，３３ｂ…面歪み補正パターンデータ、２３ｂ，３３ｃ…温度変化係数データ、２３ｃ…ＬＵＴ、２３ｄ，３３ａ…位相パターン、２４…加算部、２５…温度補正部、２６…ＬＵＴ処理部、２７…ディジタル／アナログ変換部、２７ａ…駆動手段、２８…温度センサ処理部、３０Ａ，３０Ｂ…制御装置、３１…中央演算処理部、３２…メモリ、３２ａ…加算部、３２ｂ…温度補正部、３２ｃ…温度読み出し司令部、３３…ハードディスク、３４…通信部、４１…基礎データベース、５０Ａ…電圧生成部、１００…偏光干渉計、１０１…温度制御装置、１０２…ハーフミラー、１０３…レンズ、１０４…検光子、１０５…偏光子、１０６…光源、１０７…受光素子、Ａ…印加電圧範囲、Ｓ１〜Ｓ１０…制御入力値、Ｓｔｅｍｐ…温度信号。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相変調型の空間光変調装置および空間光変調方法において、液晶層の温度変化に伴う位相変調量の変動分を補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、カラー液晶表示素子の温度補償装置に関する技術が記載されている。この技術は、温度対最適出力電圧データを、複数のカラー液晶表示素子ごとに、そのばらつきや経時変化に応じて適宜修正できるようにすることを目的としている。図１４は、この装置の構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、この装置は、温度検知回路２１１と、デジタルの温度対最適出力電圧データが記憶され、温度検知回路２１１からの温度データに対応する最適出力電圧データが読み出されるデータテーブル２１２と、データテーブル２１２から読み出された最適出力電圧データを補正する電圧補正手段２１７と、その最適出力電圧データをＤ／Ａ変換して、液晶表示素子の駆動回路に送出するＤ／Ａ変換回路２１３と、電圧補正手段２１７に補正データを与える操作部２１６と、操作部２１６からの補正データおよび温度検知回路２１１からの温度データに基づいてデータテーブル２１２内の温度対最適出力電圧データを修正する制御手段２１４とを備えている。
【０００３】
また、特許文献２には、液晶パネルをオーバードライブにより高速駆動する液晶パネルの駆動装置に関する技術が記載されている。図１５は、この液晶パネル駆動装置の構成を示すブロック図である。この液晶パネル駆動装置は、フレームメモリ２３１とルックアップテーブル２３２とを用いてオーバードライブを行う装置であって、異なる温度範囲に対応する複数種類のルックアップテーブル２３２を備えている。この装置は、温度センサ２３５から得られるＬＣＤモジュール２３４の温度情報に基づいて、選択回路２３３を作動させてルックアップテーブル２３２を切り替えて用いる。
【０００４】
また、特許文献３には、半透過型の液晶表示装置に関する技術が記載されている。図１６は、この液晶表示装置の構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、補正回路２４１を備える。補正回路２４１は、ルックアップテーブル選択部２４２、複数の透過モード用ルックアップテーブル２４３、複数の反射モード用ルックアップテーブル２５３、フレームメモリ２４４、モード判定部２４５、スイッチ２４６、及びスイッチ制御部２５６を有している。透過モード用ルックアップテーブル２４３及び反射モード用ルックアップテーブル２５３は、現階調と目標階調との組合せに対応づけて信号の時間的変化を強調した補正値（補正階調）を記憶している。なお、図１７は、この反射モード用ルックアップテーブル２５３の構成の一例を示す図表である。
【０００５】
スイッチ制御部２５６は、周囲温度に関する閾値Ｙを記憶し、モード判定部２４５から出力されたモード選択信号ＭＤがローレベルであるか、温度センサ２４８からＡ／Ｄ変換器２４７を介して出力された周囲温度Ｔ０が閾値Ｙ以下であるときには、ローレベルのスイッチ制御信号ＳＣを出力し、それ以外のときには、ハイレベルのスイッチ制御信号ＳＣを出力する。スイッチ２４６には、ルックアップテーブル選択部２４２によって選択された透過モード用ルックアップテーブル２４３または反射モード用ルックアップテーブル２５３から出力された補正階調と、入力映像信号Ｖ１と、スイッチ制御信号ＳＣとが入力される。スイッチ２４６は、スイッチ制御信号ＳＣがローレベルのときには補正階調を、スイッチ制御信号ＳＣがハイレベルのときには入力映像信号Ｖ１を、補正映像信号Ｖ２として出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８５９３１７号公報
【特許文献２】特開２００４−１３３１５９号公報
【特許文献３】特開２００７−２３３０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来より、空間光変調素子（Spatial light modulator；ＳＬＭ）によって光の位相を変調する技術が知られている。一般に、空間光変調素子は、液晶層と、液晶層に沿って複数の画素毎に設けられた電極とを備えている。電極に電圧が印加されると、その電圧の大きさに応じて液晶分子が回転し、液晶の複屈折率が変化する。この液晶層に光が入射すると、液晶層の内部において光の位相が変化し、該入射光に対して位相差を有する光が外部へ出射される。ここで、印加電圧の大きさと、電圧印加の前後における出射光の位相差（すなわち位相変調量）との関係を表したものが、空間光変調素子の位相変調特性である。この位相変調特性において、位相変調量と印加電圧との関係は非線形である。なお、このような非線形の関係を容易に変換する為、一般的に、位相変調量と印加電圧との対応する数値を複数示したルックアップテーブル（Look Up Table；ＬＵＴ）が使用される。
【０００８】
しかしながら、液晶層の温度が変化すると、位相変調量と印加電圧との関係が変動するという問題がある。すなわち、或る一定の電圧を印加した場合であっても、その時の液晶層の温度によって、位相変調量が異なるのである。このような現象は、空間光変調素子が使用される用途によっては深刻な問題を生じる。例えば、レーザ加工において、レーザ光源から出力されるレーザ光を空間光変調素子を介して被加工物に照射する場合、位相変調量の誤差は加工精度に大きな影響を及ぼす。また、顕微鏡や検眼鏡等に空間光変調素子を使用する場合、その使用温度によっては有用な観察像が得られないおそれがある。
【０００９】
なお、上述した特許文献１に記載された温度補償装置は、液晶表示素子の温度変化に伴う色変化を補正することを目的としている。この温度補償装置は、液晶表示素子の温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを予め保持しており、検出された温度に対応する印加電圧値をＬＵＴから選択する。また、特許文献２，３に記載された装置は、温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを複数備えており、温度変化の大きさに応じて最適なＬＵＴを選択する。このように、特許文献１〜３に記載された装置はいずれも温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを備えている。しかしながら、前述したように位相変調量と印加電圧との関係は非線形であり、これらの関係もＬＵＴで表すと、特許文献２，３のように複数の温度に対応する複数のＬＵＴを保持しなければならず、大きな記憶容量が必要となる。また、そのようなＬＵＴの作成には多くの手間を要し、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度も抑えられてしまう。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる空間光変調装置および空間光変調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】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明による空間光変調装置は、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に入射光の位相を変調する空間光変調装置であって、（１）印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、（２）液晶層の温度に応じた信号である温度信号を生成する温度センサと、（３）複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極と、（４）複数の画素電極に電圧を提供する電圧生成部とを備える。電圧生成部は、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を予め記憶している記憶手段を有しており、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、一又は複数の係数とを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う。
【００１２】
この空間光変調装置においては、電圧生成部の記憶手段が、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を記憶している。後述する実施の形態に示されるように、発明者は、このような関数を予め求め、その係数を記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調装置においては、電圧生成部が、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、上記一又は複数の係数とを使用して、印加電圧の大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易な空間光変調装置を提供できる。更に、温度毎に作成されたＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層の温度変化に対応して連続的に得ることができるので、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００１３】
また、空間光変調装置は、関数が一次関数であり、係数の個数が一つであることを特徴としてもよい。この場合、空間光変調装置は、電圧の範囲が、関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることが好ましい。また、この場合、空間光変調装置は、電圧生成部が、次の数式
【数１】
（但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正するとよい。
【００１４】
また、空間光変調装置は、関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、係数の個数がｎ個であることを特徴としてもよい。この場合、空間光変調装置は、電圧生成部が、次の数式
【数２】
（但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎはｎ個の係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正するとよい。
【００１５】
また、本発明による空間光変調方法は、印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極とを用いる空間光変調方法であって、（１）液晶層の温度に応じた信号である温度信号を温度センサから取得する温度取得ステップと、（２）液晶層の基準温度に対する温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数とを予め記憶している記憶手段から該一又は複数の係数を読み出し、温度信号に示された温度と、一又は複数の係数とを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う補正演算ステップと、（３）複数の画素電極に補正後の電圧を提供する電圧印加ステップとを含む。
【００１６】
この空間光変調方法においては、記憶手段が、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を記憶している。後述する実施の形態に示されるように、発明者は、このような関数を予め求め、その係数を記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調方法では、補正演算ステップにおいて、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、上記一又は複数の係数とを使用して、印加電圧の大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、当該方法に使用される装置の作製が容易な空間光変調方法を提供できる。更に、温度毎に作成されたＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層の温度変化に対応して連続的に得ることができるので、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００１７】
また、空間光変調方法は、関数が一次関数であり、係数の個数が一つであることを特徴としてもよい。この場合、空間光変調方法は、電圧の範囲が、関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることが好ましい。また、この場合、補正演算ステップにおいて、次の数式
【数３】
（但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正してもよい。
【００１８】
また、空間光変調方法は、関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、係数の個数がｎ個であることを特徴としてもよい。この場合、空間光変調方法は、補正演算ステップにおいて、次の数式
【数４】
（但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎはｎ個の係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる空間光変調装置および空間光変調方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る空間光変調装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】（ａ）位相変調部の構成の一部を示す図である。（ｂ）各画素電極上の液晶分子が回転する様子を示す図である。
【図３】電圧生成部の駆動装置及び制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】温度変化係数データの算出方法を示すフローチャートである。
【図５】画素電極への印加電圧と位相変調量との関係の一例を示すグラフである。
【図６】基礎データベースの構成を概念的に示す図である。
【図７】基礎データベースを作成する際に使用される光学系の一例として、偏光干渉計を示す図である。
【図８】印加電圧と位相変調量との関係の具体例を示すグラフである。
【図９】液晶層の温度変化量δ（℃）と、位相変調量の変動量γ（％）との関係の一例を示すグラフである。
【図１０】一実施形態に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。
【図１１】第１変形例である空間光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第１変形例に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。
【図１３】第２変形例である空間光変調装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】特許文献１に記載された装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】特許文献２に記載された液晶パネル駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】特許文献３に記載された液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】特許文献３に記載された液晶表示装置の反射モード用ルックアップテーブルの構成の一例を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明による空間光変調装置および空間光変調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。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る空間光変調装置１Ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態の空間光変調装置１Ａは、位相変調部１０を備える。位相変調部１０は、シリコン基板の上に液晶が形成された構成を有する、反射型の液晶表示パネル（いわゆるＬＣＯＳ−ＳＬＭ）である。この位相変調部１０は、入射光の位相を変調する。また、空間光変調装置１Ａは、電圧生成部５０Ａを備える。電圧生成部５０Ａは、駆動装置２０Ａ及び制御装置３０Ａによって構成されている。位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａは、互いに独立した筐体にそれぞれ収容されている。
【００２３】
図２（ａ）は、位相変調部１０の構成の一部を示す側断面図である。位相変調部１０は、シリコン基板１１と、シリコン基板１１上に設けられた液晶層１２とを有する。また、位相変調部１０は、シリコン基板１１と液晶層１２との間に配置された第１の電極１３、及び該第１の電極１３との間に液晶層１２を挟む位置に設けられた第２の電極１４を更に有する。第１の電極１３は、液晶層１２に電圧を印加するための複数の画素電極１３ａを有している。複数の画素電極１３ａは、複数行および複数列にわたって二次元状に配置されており、これらの画素電極１３ａによって位相変調部１０の複数の画素が規定される。第２の電極１４は、ガラス基板１５の一方の面上に蒸着された金属膜からなる。ガラス基板１５は、上記一方の面とシリコン基板１１とが対向するように、スペーサ１６を介してシリコン基板１１上に支持されている。液晶層１２は、シリコン基板１１とガラス基板１５との間に液晶が充填されて成る。
【００２４】
このような構成を備える位相変調部１０においては、駆動装置２０Ａから出力されたアナログ信号電圧が、各画素電極１３ａと第２の電極１４との間に印加される。これにより、液晶層１２に電界が生じる。そして、図２（ｂ）に示されるように、各画素電極１３ａ上の液晶分子１２ａが、その印加電界の大きさに応じて回転する。液晶分子１２ａは複屈折性を有するので、ガラス基板１５を透過して光が入射すると、この光のうち液晶分子１２ａの配向方向と平行な光成分に限って、液晶分子１２ａの回転に応じた位相差が与えられる。このようにして、画素電極１３ａ毎に光の位相が変調される。
【００２５】
また、後述するように、液晶分子１２ａの有する複屈折率と画素電極１３ａへの印加電圧との関係は、液晶層１２の温度変化によって変動する。本実施形態の位相変調部１０は、このような温度変化による変動分を補正する為に、温度センサ１７を更に有する。温度センサ１７は、位相変調部１０の温度、特に液晶層１２の温度を検出するために設けられ、液晶層１２の温度に応じた信号である温度信号Ｓｔｅｍｐを生成する。温度センサ１７は、例えばシリコン基板１１上やガラス基板１５上に配置される。
【００２６】
電圧生成部５０Ａは、複数の画素電極１３ａにアナログ電圧を提供する。図３は、電圧生成部５０Ａの駆動装置２０Ａ及び制御装置３０Ａの構成を示すブロック図である。図３に示されるように、制御装置３０Ａは、例えば中央演算処理部（ＣＰＵ）３１、メモリ３２およびハードディスク３３を有する電子計算機等によって好適に実現される。ハードディスク３３は、所望の位相パターン３３ａを記憶している。位相パターン３３ａは、位相変調部１０の各画素毎に、所望の位相変調量にて位相変調を行うためのデータである。中央演算処理部３１およびメモリ３２は、位相パターン３３ａを、位相変調部１０の液晶層１２に印加する電圧値を制御するための制御入力値（階調値）Ｓ１に変換する。制御装置３０Ａは、駆動装置２０Ａとの間で信号の授受を行う通信部３４を更に有しており、制御入力値Ｓ１は、通信部３４を介して駆動装置２０Ａの通信部２１に送られる。なお、通信部３４と通信部２１との通信手段は、シリアル通信やパラレル通信等、様々な手段を用いることができる。また、この通信手段は、有線及び無線の何れであってもよい。
【００２７】
図３に示されるように、駆動装置２０Ａは、通信部２１、入力処理部２２、不揮発性記憶素子（Read Only Memory：ＲＯＭ）２３、加算部２４、温度補正部２５、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。
【００２８】
通信部２１は、制御装置３０Ａの通信部３４との間で、制御入力値Ｓ１等の信号の授受を行う。入力処理部２２は、通信部２１から受けた信号に基づいて、垂直同期信号及び水平同期信号を生成する為のトリガ信号Ｓｔｒを発生させる。不揮発性記憶素子２３は、面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂおよびＬＵＴ２３ｃを記憶する記憶手段である。面歪み補正パターンデータ２３ａは、シリコン基板１１に画素電極１３ａ周辺の回路素子を作り込む際に第１の電極１３の表面に生じる面歪みを、液晶層１２により与える位相差によって補正するためのデータである。温度変化係数データ２３ｂは、液晶層１２の温度変化による、画素電極１３ａへの印加電圧と位相変調量との関係の変動を補正するための係数に関するデータである。ＬＵＴ２３ｃは、液晶層１２の非線形性、すなわち各画素電極１３ａに与えられる電圧の大きさと位相変調量との間の非線形性を補正するためのデータである。なお、ＬＵＴ２３ｃには、液晶層１２の温度が基準温度であるときのデータである。
【００２９】
加算部２４は、不揮発性記憶素子２３から面歪み補正パターンデータ２３ａを読み出し、制御装置３０Ａから提供された制御入力値Ｓ１に面歪み補正パターンデータ２３ａを加算することにより、面歪み補正後の制御入力値Ｓ２を生成する。加算部２４は、生成した制御入力値Ｓ２を、温度補正部２５へ出力する。温度補正部２５は、制御入力値Ｓ２に対し、液晶層１２の温度変化による変調特性の変動分を補正する。温度補正部２５は、不揮発性記憶素子２３から温度変化係数データ２３ｂを読み出す。そして、温度補正部２５は、この温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８から得られる温度値Ｔｓとに基づいて、制御入力値Ｓ２に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ３を生成する。温度補正部２５は、生成した制御入力値Ｓ３を、ＬＵＴ処理部２６へ出力する。
【００３０】
ＬＵＴ処理部２６は、不揮発性記憶素子２３からＬＵＴ２３ｃを読み出す。そして、ＬＵＴ処理部２６は、このＬＵＴ２３ｃを使用して、温度補正部２５から出力された値に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ４を生成する。この制御入力値Ｓ４は、制御入力値Ｓ３を、ディジタル／アナログ変換部２７への入力に好適な値に変換したものである。ＬＵＴ処理部２６は、生成した制御入力値Ｓ４を、ディジタル／アナログ変換部２７へ出力する。ディジタル／アナログ変換部２７は、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖを、制御入力値Ｓ４に基づいて発生させる。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａを通じて位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａ（図２参照）に印加される。位相変調部１０では、印加電圧Ｖの大きさに応じて液晶分子１２ａ（図２参照）の傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される。
【００３１】
温度センサ処理部２８は、位相変調部１０の温度センサ１７から、液晶層１２の現在の温度に関する温度信号Ｓｔｅｍｐを受ける。温度センサ処理部２８は、この温度信号Ｓｔｅｍｐから読み取られる液晶層１２の温度値Ｔｓを、温度補正部２５に提供する。
【００３２】
なお、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂおよびＬＵＴ２３ｃの全部又は一部は、制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されてもよい。その場合、加算部２４、温度補正部２５およびＬＵＴ処理部２６の全部又は一部の機能は、中央演算処理部３１およびメモリ３２によって実現されるとよい。
【００３３】
また、位相変調部１０では、印加電圧値Ｖに対して位相変調量φが非線形性を有する。そこで、本実施形態では、位相変調量φとの関係を線形として扱える制御入力値Ｓ１を便宜的に定義し、この制御入力値Ｓ１と、各画素電極１３ａに印加される電圧値Ｖとの対応関係をＬＵＴ２３ｃに表すこととする。なお、制御入力値Ｓ１は、一例では０から２５５までの整数である。
【００３４】
ＬＵＴ２３ｃは、例えば次のようにして作成される。まず、制御入力値Ｓ１に対して線形性を有する、位相変調量φの離散的な数値群Φを規定する。例えば、制御入力値Ｓ１を０から２５５までの整数とし、位相変調量φを０から２π（ｒａｄ）までの数値とした場合、位相変調量φの数値群Φに含まれる各数値が次の数式
φ＝Ｓ×２π／２５５
を満たすように、位相変調量φの各数値と制御入力値Ｓ１との関係を定義する。この数式において、位相変調量φの各数値と対応する制御入力値Ｓ１とは、互いに線形の関係を有する。
【００３５】
次に、この数値群Φに含まれる位相変調量φそれぞれを実現する為に画素電極１３ａに印加すべき電圧値Ｖを、位相変調部１０の既知の位相変調特性に基づいて算出する。そして、数値群Φに含まれる位相変調量φと、対応する電圧値Ｖとの表（テーブル）を作成する。数値群Φに含まれる位相変調量φと制御入力値Ｓ１の各整数とが互いに線形の関係を有するので、更に、この表（テーブル）を、制御入力値Ｓ１と電圧値Ｖとの対応表（テーブル）に変換する。この変換後の対応表が、ＬＵＴ２３ｃとなる。
【００３６】
なお、本実施形態では便宜上、ＬＵＴ２３ｃへの入力値Ｓが定義され、ＬＵＴ２３ｃが制御入力値Ｓ１と電圧値Ｖとの関係を表しているが、ＬＵＴ２３ｃへの入力を位相変調量φとし、ＬＵＴ２３ｃが位相変調量φと電圧値Ｖとの関係を表してもよい。
【００３７】
続いて、温度変化係数データ２３ｂの算出方法を説明する。図４は、その算出方法を示すフローチャートである。また、図５は、画素電極１３ａへの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係の一例を示すグラフである。図５には、液晶層１２の温度が基準温度Ｔ０であるときのグラフＧ１１、空間光変調装置１Ａの使用環境において想定される最高温度ＴｍａｘであるときのグラフＧ１２、及び空間光変調装置１Ａの使用環境において想定される最低温度ＴｍｉｎであるときのグラフＧ１３が示されている。なお、温度変化係数データ２３ｂの算出は、例えば空間光変調装置１Ａの検査時などに行われるとよい。
【００３８】
まず、液晶層１２において想定される最高温度Ｔｍａｘと、最高温度Ｔｍａｘのときに位相変調部１０に要求される最大位相変調量φｍａｘとに基づいて、画素電極１３ａへの印加電圧の範囲を設定する（ステップＳ１１）。なお、以下の説明においては、理解の容易のため、最大位相変調量φｍａｘを２π（ｒａｄ）に設定する。また、本ステップＳ１１において設定された印加電圧範囲Ａの最大値をＶｂとし、最小値（すなわち最大位相変調量φｍａｘに対応する電圧値）をＶａとする（図５を参照）。
【００３９】
次に、予め用意しておいたデータベース（以下、基礎データベースという）に基づいて、上記ステップＳ１１において設定された印加電圧範囲Ａ（Ｖａ〜Ｖｂ）における、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変動量を算出する（ステップＳ１２）。ここで、図６は、基礎データベースの構成を概念的に示す図である。基礎データベース４１は、液晶層１２の温度範囲Ｔｍｉｎ〜Ｔｍａｘにおいて、この温度範囲に含まれる離散的な温度値群の各温度毎に用意された複数のデータ（印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示すデータ）を含む。なお、これら複数のデータの中には、図６に示されるように、基準温度Ｔ０のときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す基準時データ４１ａと、液晶層１２の温度が最大温度Ｔｍａｘのときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す高温時データ４１ｂと、液晶層１２の温度が最低温度Ｔｍｉｎのときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す低温時データ４１ｃとが含まれる。これらのデータ４１ａ〜４１ｃを含め、基礎データベース４１に含まれる複数のデータにおいては、印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係は全て非線形である。本ステップＳ１２では、このような基礎データベース４１を使用して、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変動量を、印加電圧範囲Ａ（Ｖａ〜Ｖｂ）の全範囲にわたって算出する。
【００４０】
ここで、図７は、基礎データベースを作成する際に使用される光学系の一例として、偏光干渉計１００を示す図である。この偏光干渉計１００は、温度制御装置１０１、ハーフミラー１０２、レンズ１０３、検光子１０４、偏光子１０５、光源１０６、及び受光素子１０７を備えている。温度制御装置１０１は、位相変調部１０の液晶層１２の温度を任意の温度に制御するための装置である。光源１０６は所定波長の光を発生する。この所定波長の光は、偏光子１０５及びハーフミラー１０２を介して、位相変調部１０へ入射する。受光素子１０７は、位相変調部１０からの出射光の光強度を検出する。位相変調部１０からの出射光は、ハーフミラー１０２において反射したのちレンズ１０３及び検光子１０４を介して受光素子１０７に達する。検光子１０４は、偏光子１０５に対してクロスニコルまたはオープンニコルの関係にある。
【００４１】
基礎データベースを作成する際には、まず、位相変調部１０を温度制御装置１０１に収容し、位相変調部１０の液晶層１２を任意の温度に制御する。そして、液晶層１２の温度が所定の温度で安定したのち、液晶層１２に印加可能な全電圧範囲で印加電圧を変化させながら該電圧を画素電極１３ａに印加し、その電界によって生じる入射光と出射光との位相差を計測する。具体的には、液晶層１２の配向方向に対して平行な直線偏光の光を偏光子１０５により生成し、この光を位相変調部１０に入射させる。このとき、画素電極１３ａへの印加電圧の大きさに応じて、位相変調部１０からの出射光には位相変調（位相遅延）が生じる。そして、この出射光が検光子１０４を通過する際、この検光子１０４は偏光子１０５に対してクロスニコル（またはオープンニコル）の関係にあるので、出射光の位相変調量に応じてその光強度が変化する。したがって、受光素子１０７において検出される光強度と、そのときの印加電圧値とに基づいて、印加電圧と位相変調量との関係、すなわち液晶層１２の温度が所定温度であるときの基礎データベースが好適に得られる。
【００４２】
なお、図８は、このようにして得られる印加電圧と位相変調量との関係の具体例を示すグラフであり、グラフＧ２１は液晶層１２の温度が２０度（最低温度Ｔｍｉｎ）である場合、グラフＧ２２は液晶層１２の温度が２７度（基準温度Ｔ０）である場合、グラフＧ２３は液晶層１２の温度が４２度（最高温度Ｔｍａｘ）である場合をそれぞれ示している。また、このグラフにおいて、印加電圧範囲Ａにおける最小電圧Ｖａ（すなわち位相変調量が２π（ｒａｄ）となる印加電圧）は１．５６（Ｖ）である。図８を参照すると、液晶層１２の温度が基準温度Ｔ０である場合には、最大電圧Ｖｂに対する位相変調量φとして２．５６π（ｒａｄ）が得られ、最低温度Ｔｍｉｎである場合には、最大電圧Ｖｂに対する位相変調量φとして２．７９π（ｒａｄ）が得られることがわかる。
【００４３】
以上のようにして、本ステップＳ１２では、液晶層１２の温度毎に、液晶層１２に印加可能な全電圧範囲にわたって位相変調量φを計測し、その結果を温度毎のテーブルにまとめる。
【００４４】
なお、位相変調部１０においては、入射光の波長によって設定電圧範囲Ａ（Ｖａ〜Ｖｂ）が異なるので、位相変調量φも入射光の波長によって異なる。しかしながら、本実施形態においては、基準波長の入射光を用いて上述したステップＳ１２を一度のみ行い、その結果得られた基礎データベースに対して以下の変換式を適用することにより、別の波長における基礎データベースを得ることができる。すなわち、基準波長をλstandard、表示階調値ｔｖのときの位相変調量をφstandard（ｔｖ）としたとき、或る波長λのときの位相変調量φ（ｔｖ）は、次の数式（１）より求められる。
【数５】
なお、上式（１）においては、液晶層１２の波長分散特性を更に考慮してもよい。
【００４５】
そして、上記方法により求められた温度毎の位相変調量φに関するテーブルを、位相変調量の変化量γに関するテーブルに変換する。すなわち、位相変調部１０が温度Ｔであるときに得られた位相変調量をφＴとし、位相変調部１０が基準温度Ｔ０であるときに得られた位相変調量をφ０とすると、次の数式（２）により、位相変調量の変動量γを算出することができる。
【数６】
【００４６】
図４に示されるように、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調量の変動量γを上記ステップＳ１２において算出したのち、この算出された変動量γを用いて、温度変化係数データ２３ｂに含まれる温度変化係数αを算出する（ステップＳ１３）。ここで、図９は、ステップＳ１２によって得られたデータに基づく、液晶層１２の温度変化量δ（℃）と、位相変調量の変動量γとの関係の一例を示すグラフである。なお、温度変化量δは、基準温度Ｔ０と温度Ｔとの差（Ｔ−Ｔ０）である。
【００４７】
図９を参照すると、液晶層１２の温度変化量δと位相変調量の変動量γとは、ほぼ比例関係であり、一次関数Ｇ２４で近似できることがわかる。このような近似は、図８に示された印加電圧範囲Ａ、すなわち一次関数として近似し得る所定範囲に印加電圧範囲を限定した場合に可能となる。本ステップＳ１３では、この比例関係における以下の近似式（３）の定数αを求める。
【数７】
この定数αが、温度変化係数データ２３ｂとしての温度変化係数αである。換言すれば、温度変化係数αとは、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変化を、或る一つの係数によって表したものである。
【００４８】
以下に、温度変化係数αを用いた位相変調特性の補正方法を含む本実施形態の空間光変調方法を、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の空間光変調方法を示すフローチャートである。
【００４９】
まず、ハードディスク３３に記憶されている位相パターン３３ａが制御装置３０Ａにおいて制御入力値Ｓ１に変換され、この制御入力値Ｓ１が制御装置３０Ａから駆動装置２０Ａへ転送される（ステップＳ２１）。次に、この制御入力値Ｓ１と、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている面歪み補正パターンデータ２３ａとが加算部２４において加算され、制御入力値Ｓ２が生成される（ステップＳ２２）。また、温度センサ１７によって検出された位相変調部１０の現在の温度が、温度センサ処理部２８によって読み出される（ステップＳ２３、温度取得ステップ）。なお、このステップＳ２３は、上記ステップＳ２１及びＳ２２と並行して行われても良い。
【００５０】
続いて、不揮発性記憶素子２３に記憶されている温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８によって読み出された現在の温度値と、制御入力値Ｓ２とが温度補正部２５に提供される。温度補正部２５では、以下の温度補正式（４）を用いて、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ３を演算する（ステップＳ２４、補正演算ステップ）。なお、数式（４）において、Ｔは位相変調部１０の現在温度であり、Ｔ０は位相変調部１０の基準温度（一例では、検査時の温度）であり、Ｓ０は、基準温度Ｔ０において所望の位相変調量φを得るための制御入力値である。
【数８】
【００５１】
続いて、ＬＵＴ２３ｃに基づいて、制御入力値Ｓ３に所定の演算処理が施され、ディジタル／アナログ変換部２７の入力に好適な制御入力値Ｓ４が生成される（ステップＳ２５）。そして、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧が、ディジタル／アナログ変換部２７において制御入力値Ｓ４に基づき生成される（ステップＳ２６）。これらのアナログ電圧は、駆動手段２７ａへ送られる。そして、これらのアナログ電圧は、駆動手段２７ａから位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａに印加される（ステップＳ２７、電圧印加ステップ）。位相変調部１０では、印加電圧の大きさに応じて液晶分子１２ａの傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される（ステップＳ２８）。
【００５２】
以上に説明した本実施形態の空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法によって得られる効果について説明する。この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法では、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３が、液晶層１２の温度変化量と、液晶層１２における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一の係数αを記憶している。発明者は、液晶層１２の温度変化量と、位相変調量の変動量との関係を表す関数を予め求め（上記数式（３）を参照）、その係数αを記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法においては、駆動装置２０Ａが、温度センサ１７から提供された温度信号Ｓｔｅｍｐに示された温度と、上記一の係数αとを使用して、印加電圧Ｖの大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易な空間光変調装置および空間光変調方法を提供できる。更に、離散的なデータの集合であるＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層１２の温度変化に対応して連続的に得ることができる。したがって、例えば１℃や０．１℃といった小さな温度間隔で位相変調特性の補正が可能となり、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態の空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法においては、液晶層１２の温度変化量δと、位相変調量の変動量γとの比例係数である温度変化係数αを用いて、温度補正部２５が制御入力値Ｓ３を補正している。発明者らは、図９に示したように、温度変化量δと位相変調量の変動量γとが、或る印加電圧範囲Ａにおいて顕著な比例関係を有する（一次関数を成す）ことを見出した。その傾き（温度変化係数）αを用いることにより、多量のデータを記憶しておくことなく極めて容易に制御入力値Ｓ３を補正することができる。すなわち、この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法によれば、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を、容易に補正することができる。
【００５４】
本実施形態においては、面歪み補正パターンデータ２３ａは駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている。しかしながら、面歪み補正パターンデータは、制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されていてもよい。その場合、加算部２４の機能は、制御装置３０Ｂの中央演算処理部３１及びメモリ３２によって実現されるとよい。
【００５５】
また、本実施形態においては、所望の位相パターン３３ａが制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されている。しかしながら、所望の位相パターンは、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されていてもよい。その場合であっても、制御装置３０Ａは、位相変調部１０を駆動させるために必要な垂直同期信号及び水平同期信号を生成するために用いられるトリガ信号を、駆動装置２０Ａに提供する役割を有する。
【００５６】
また、本実施形態においては、位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａが互いに独立した筐体をそれぞれ有する。しかしながら、位相変調部１０及び駆動装置２０Ａは、共通の筐体内に収容されていてもよい。或いは、位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａ全てが、共通の筐体内に収容されていてもよい。
【００５７】
また、本実施形態において、液晶層１２の温度を制御可能とする手段（例えばファンやペルチェ素子など）を、位相変調部１０が更に有してもよい。これにより、液晶層１２の温度変化の範囲を小さくすることができるので、例えば基準温度Ｔ０に対して数℃の変動を温度補正部２５によって補正すればよく、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を更に精度良く補正することができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、温度補正部２５が数式（４）に基づいて制御入力値を補正している。しかしながら、画素電極１３ａに印加される電圧の範囲の広さによっては、温度変化量δと位相変調量の変動量γとの関係が非線形となる場合がある。その場合、上述したステップＳ１３の数式（３）の係数αに代えて、この非線形の関係における以下の近似式（５）の係数β１〜βｎを求めるとよい。
【数９】
そして、これらの複数の係数β１〜βｎを、温度変化係数データ２３ｂの温度変化係数とするとよい。また、温度補正部２５は、上述した温度補正式（４）に代えて、以下の温度補正式（６）を用いて、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ３を演算するとよい。なお、数式（６）において、Ｔは位相変調部１０の現在温度であり、Ｔ０は位相変調部１０の基準温度（一例では、検査時の温度）であり、Ｓ０は、基準温度Ｔ０において所望の位相変調量φを得るための制御入力値である。
【数１０】
このような非線形係数を用いて温度補正を行うことによって、液晶層１２の温度変化に拘わらず、更に高い精度で（例えば位相１°単位、０．１°単位、若しくは０．０１°単位で）位相変調を行うことが可能となる。
【００５９】
（第１変形例）
図１１は、上記実施形態の第１変形例である空間光変調装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１１に示されるように、本変形例に係る空間光変調装置１Ｂは、位相変調部１０に加えて、電圧生成部としての駆動装置２０Ｂ及び制御装置３０Ｂを備えている。なお、位相変調部１０の構成については、上記実施形態の位相変調部１０の構成と同じなので詳細な説明を省略する。
【００６０】
制御装置３０Ｂは、上記実施形態の制御装置３０Ａと同様に、例えば中央演算処理部３１、メモリ３２およびハードディスク３３を有する電子計算機等によって好適に実現される。但し、本変形例においては、ハードディスク３３は、所望の位相パターン３３ａのほか、面歪み補正パターンデータ３３ｂ及び温度変化係数データ３３ｃを記憶している。面歪み補正パターンデータ３３ｂは、上記実施形態の面歪み補正パターンデータ２３ａに相当するデータであって、シリコン基板１１に画素電極１３ａ周辺の回路素子を作り込む際に第１の電極１３の表面に生じる面歪みを、液晶層１２により与える位相差によって補正するためのデータである。また、温度変化係数データ３３ｃは、上記実施形態の温度変化係数データ２３ｂに相当するデータであって、液晶層１２の温度変化による、画素電極１３ａへの印加電圧と位相変調量との関係の変動を補正するための係数に関するデータである。
【００６１】
中央演算処理部３１は、図１１に示されるように、加算部３２ａと、温度補正部３２ｂと、温度読み出し司令部３２ｃとを、メモリ３２に記憶された所定のプログラムを読み込むことによって実現する。加算部３２ａは、ハードディスク３３から位相パターン３３ａ及び面歪み補正パターンデータ３３ｂを読み出して、これらを相互に加算することにより、制御入力値Ｓ５を生成する。温度読み出し司令部３２ｃは、液晶層１２の温度に関するデータを駆動装置２０Ｂに要求するための信号Ｓｒを生成する。この信号Ｓｒは、通信部３４を介して駆動装置２０Ｂの温度センサ処理部２８に送られる。温度補正部３２ｂは、ハードディスク３３から温度変化係数データ３３ｃを読み出すとともに、位相変調部１０の現在の温度に関するデータを駆動装置２０Ｂから受けて、これらのデータを基に制御入力値Ｓ５に対して所定の演算を施す。なお、この演算は、上記実施形態において温度補正部２５が行う演算と同様である。温度補正部３２ｂは、演算後の制御入力値Ｓ６を、通信部３４を介して駆動装置２０Ｂに提供する。
【００６２】
駆動装置２０Ｂは、通信部２１、入力処理部２２、不揮発性記憶素子２３、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。これらの構成および動作は、上記実施形態と同様である。なお、本変形例の駆動装置２０Ｂは、上記実施形態の加算部２４および温度補正部２５を有しておらず、不揮発性記憶素子２３は面歪み補正パターンデータ２３ａおよび温度変化係数データ２３ｂを記憶していない。これらの要素は、既述した制御装置３０Ｂに含まれている。
【００６３】
図１２は、本変形例に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。以下、図１２を参照しつつ、本変形例に係る空間光変調方法および空間光変調装置１Ｂの動作について説明する。
【００６４】
まず、ハードディスク３３に記憶されている位相パターン３３ａおよび面歪み補正パターンデータ３３ｂが中央演算処理部３１に読み出され、これらが相互に加算されて、制御入力値Ｓ５が生成される（ステップＳ３１）。また、温度センサ１７によって検出された液晶層１２の現在の温度に関する温度信号Ｓｔｅｍｐが温度センサ処理部２８に送られ、温度信号Ｓｔｅｍｐに示される温度値Ｔｓが通信部３４を介して中央演算処理部３１に送られる（ステップＳ３２、温度取得ステップ）。なお、このステップＳ３２は、上記ステップＳ３１と並行して行われても良い。
【００６５】
次に、ハードディスク３３に記憶されている温度変化係数データ３３ｃと、現在の温度値Ｔｓとが中央演算処理部３１に読み出され、制御入力値Ｓ５に対して上述した数式（４）に示された演算を行うことにより、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ６が算出される（ステップＳ３３、補正演算ステップ）。この制御入力値Ｓ６は、制御装置３０Ｂから駆動装置２０Ｂへ転送される（ステップＳ３４）。
【００６６】
続いて、ＬＵＴ２３ｃに基づいて、制御入力値Ｓ６に所定の演算処理が施され、ディジタル／アナログ変換部２７の入力に好適な制御入力値Ｓ７が生成される（ステップＳ３５）。そして、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖが、ディジタル／アナログ変換部２７において制御入力値Ｓ７に基づき生成される（ステップＳ３６）。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａへ送られる。そして、これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａから位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａに印加される（ステップＳ３７、電圧印加ステップ）。位相変調部１０では、印加電圧Ｖの大きさに応じて液晶分子１２ａの傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される（ステップＳ３８）。
【００６７】
以上に説明した本変形例に係る空間光変調装置１Ｂおよび空間光変調方法によれば、上記実施形態と同様に、温度変化係数を用いて温度補正部３２ｂが制御入力値Ｓ５を補正しているので、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を容易に補正することができる。更に、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易となり、且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００６８】
なお、本変形例においては、ＬＵＴ２３ｃは駆動装置２０Ｂの不揮発性記憶素子２３に記憶されている。しかしながら、ＬＵＴは、制御装置３０Ｂのハードディスク３３に記憶されていてもよい。その場合、ＬＵＴ処理部は、制御装置３０Ｂの中央演算処理部３１及びメモリ３２によって実現されるとよい。
【００６９】
（第２変形例）
図１３は、上記実施形態の第２変形例である空間光変調装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図１３に示されるように、本変形例に係る空間光変調装置１Ｃは、位相変調部１０と、電圧生成部としての駆動装置２０Ｃとを備えている。これらのうち、位相変調部１０の構成については、上記実施形態の位相変調部１０の構成と同じである。
【００７０】
駆動装置２０Ｃは、制御部２９を有している。制御部２９は、例えば中央演算処理部（ＣＰＵ）、メモリおよびハードディスクを有する電子計算機等によって好適に実現される。また、駆動装置２０Ｃは、入力処理部２２、不揮発性記憶素子２３、加算部２４、温度補正部２５、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。
【００７１】
入力処理部２２は、制御部２９から受けた信号に基づいて、垂直同期信号及び水平同期信号を生成する為のトリガ信号Ｓｔｒを発生させる。不揮発性記憶素子２３は、面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂ及びＬＵＴ２３ｃに加えて、所望の位相パターン２３ｄを記憶している。位相パターン２３ｄは、上記実施形態における位相パターン３３ａに相当するものである。
【００７２】
加算部２４は、不揮発性記憶素子２３から面歪み補正パターンデータ２３ａ及び位相パターン２３ｄを読み出し、これらを相互に加算することにより、面歪み補正後の制御入力値Ｓ８を生成する。加算部２４は、生成した制御入力値Ｓ８を、温度補正部２５へ出力する。温度補正部２５は、温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８から得られる温度値Ｔｓとに基づいて、制御入力値Ｓ８に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ９を生成する。ＬＵＴ処理部２６は、ＬＵＴ２３ｃを使用して、制御入力値Ｓ９に所定の演算処理を施すことにより、ディジタル／アナログ変換部２７への入力に好適な制御入力値Ｓ１０を生成する。ディジタル／アナログ変換部２７は、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖを、制御入力値Ｓ１０に基づいて発生させる。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａを通じて位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａ（図２参照）に印加される。
【００７３】
以上に説明した本変形例に係る空間光変調装置１Ｃによれば、上記実施形態と同様に、温度変化係数を用いて温度補正部２５が制御入力値Ｓ８を補正するので、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を容易に補正することができる。更に、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易となり、且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
【００７４】
本発明による空間光変調装置および空間光変調方法は、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、位相変調部の画素電極が複数行および複数列にわたって二次元状に配置されている場合を例示したが、本発明における空間光変調装置はこれに限られず、例えば複数の画素電極が一次元状に配置された構成を有していてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１Ａ〜１Ｃ…空間光変調装置、１０…位相変調部、１１…シリコン基板、１２…液晶層、１２ａ…液晶分子、１３，１４…電極、１３ａ…画素電極、１５…ガラス基板、１６…スペーサ、１７…温度センサ、２０Ａ〜２０Ｃ…駆動装置、２１…通信部、２２…入力処理部、２３…不揮発性記憶素子、２３ａ，３３ｂ…面歪み補正パターンデータ、２３ｂ，３３ｃ…温度変化係数データ、２３ｃ…ＬＵＴ、２３ｄ，３３ａ…位相パターン、２４…加算部、２５…温度補正部、２６…ＬＵＴ処理部、２７…ディジタル／アナログ変換部、２７ａ…駆動手段、２８…温度センサ処理部、３０Ａ，３０Ｂ…制御装置、３１…中央演算処理部、３２…メモリ、３２ａ…加算部、３２ｂ…温度補正部、３２ｃ…温度読み出し司令部、３３…ハードディスク、３４…通信部、４１…基礎データベース、５０Ａ…電圧生成部、１００…偏光干渉計、１０１…温度制御装置、１０２…ハーフミラー、１０３…レンズ、１０４…検光子、１０５…偏光子、１０６…光源、１０７…受光素子、Ａ…印加電圧範囲、Ｓ１〜Ｓ１０…制御入力値、Ｓｔｅｍｐ…温度信号。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に入射光の位相を変調する空間光変調装置であって、
印加電界の大きさに応じて前記入射光の位相を変調する液晶層と、
前記液晶層の温度に応じた信号である温度信号を生成する温度センサと、
前記複数の画素毎に設けられ、前記印加電界を発生させる電圧を前記液晶層に印加する複数の画素電極と、
前記複数の画素電極に前記電圧を提供する電圧生成部と
を備え、
前記電圧生成部が、前記液晶層の基準温度に対する温度変化量と、前記液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を予め記憶している記憶手段を有しており、前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度と、前記一又は複数の係数とを使用して、前記電圧の大きさを補正するための演算を行う
ことを特徴とする、空間光変調装置。
【請求項２】
前記関数が一次関数であり、前記係数の個数が一つであることを特徴とする、請求項１に記載の空間光変調装置。
【請求項３】
前記電圧の範囲が、前記関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることを特徴とする、請求項２に記載の空間光変調装置。
【請求項４】
前記電圧生成部が、次の数式
【数１】
（但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは前記係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項２または３に記載の空間光変調装置。
【請求項５】
前記関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、前記係数の個数がｎ個であることを特徴とする、請求項１に記載の空間光変調装置。
【請求項６】
前記電圧生成部が、次の数式
【数２】
（但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎは前記ｎ個の係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項５に記載の空間光変調装置。
【請求項７】
印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に設けられ、前記印加電界を発生させる電圧を前記液晶層に印加する複数の画素電極とを用いる空間光変調方法であって、
前記液晶層の温度に応じた信号である温度信号を温度センサから取得する温度取得ステップと、
前記液晶層の基準温度に対する温度変化量と、前記液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数とを予め記憶している記憶手段から該一又は複数の係数を読み出し、前記温度信号に示された温度と、前記一又は複数の係数とを使用して、前記電圧の大きさを補正するための演算を行う補正演算ステップと、
前記複数の画素電極に補正後の前記電圧を提供する電圧印加ステップと
を含むことを特徴とする、空間光変調方法。
【請求項８】
前記関数が一次関数であり、前記係数の個数が一つであることを特徴とする、請求項７に記載の空間光変調方法。
【請求項９】
前記電圧の範囲が、前記関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることを特徴とする、請求項８に記載の空間光変調方法。
【請求項１０】
前記補正演算ステップにおいて、次の数式
【数３】
（但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは前記係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項８または９に記載の空間光変調方法。
【請求項１１】
前記関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、前記係数の個数がｎ個であることを特徴とする、請求項７に記載の空間光変調方法。
【請求項１２】
前記補正演算ステップにおいて、次の数式
【数４】
（但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎは前記ｎ個の係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項１１に記載の空間光変調方法。
【請求項１】
一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に入射光の位相を変調する空間光変調装置であって、
印加電界の大きさに応じて前記入射光の位相を変調する液晶層と、
前記液晶層の温度に応じた信号である温度信号を生成する温度センサと、
前記複数の画素毎に設けられ、前記印加電界を発生させる電圧を前記液晶層に印加する複数の画素電極と、
前記複数の画素電極に前記電圧を提供する電圧生成部と
を備え、
前記電圧生成部が、前記液晶層の基準温度に対する温度変化量と、前記液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を予め記憶している記憶手段を有しており、前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度と、前記一又は複数の係数とを使用して、前記電圧の大きさを補正するための演算を行う
ことを特徴とする、空間光変調装置。
【請求項２】
前記関数が一次関数であり、前記係数の個数が一つであることを特徴とする、請求項１に記載の空間光変調装置。
【請求項３】
前記電圧の範囲が、前記関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることを特徴とする、請求項２に記載の空間光変調装置。
【請求項４】
前記電圧生成部が、次の数式
【数１】
（但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは前記係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項２または３に記載の空間光変調装置。
【請求項５】
前記関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、前記係数の個数がｎ個であることを特徴とする、請求項１に記載の空間光変調装置。
【請求項６】
前記電圧生成部が、次の数式
【数２】
（但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎは前記ｎ個の係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項５に記載の空間光変調装置。
【請求項７】
印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に設けられ、前記印加電界を発生させる電圧を前記液晶層に印加する複数の画素電極とを用いる空間光変調方法であって、
前記液晶層の温度に応じた信号である温度信号を温度センサから取得する温度取得ステップと、
前記液晶層の基準温度に対する温度変化量と、前記液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数とを予め記憶している記憶手段から該一又は複数の係数を読み出し、前記温度信号に示された温度と、前記一又は複数の係数とを使用して、前記電圧の大きさを補正するための演算を行う補正演算ステップと、
前記複数の画素電極に補正後の前記電圧を提供する電圧印加ステップと
を含むことを特徴とする、空間光変調方法。
【請求項８】
前記関数が一次関数であり、前記係数の個数が一つであることを特徴とする、請求項７に記載の空間光変調方法。
【請求項９】
前記電圧の範囲が、前記関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることを特徴とする、請求項８に記載の空間光変調方法。
【請求項１０】
前記補正演算ステップにおいて、次の数式
【数３】
（但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは前記係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項８または９に記載の空間光変調方法。
【請求項１１】
前記関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、前記係数の個数がｎ個であることを特徴とする、請求項７に記載の空間光変調方法。
【請求項１２】
前記補正演算ステップにおいて、次の数式
【数４】
（但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎは前記ｎ個の係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項１１に記載の空間光変調方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１６８３９１（Ｐ２０１２−１６８３９１Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２９９１３（Ｐ２０１１−２９９１３）
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１５日（２０１１．２．１５）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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