相位调制方法以及相位调制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及相位调制方法以及相位调制装置。
【背景技术】
[0002] 在专利文献1中记载有具备对被检测物体进行照明的机构的显微镜。该显微镜具 备：照明机构，将来自光源的光照射于被检测物体并使包含该被检测物体的信息的光束产 生；照明光调制机构，调制被照射于被检测物体的光的波长等；瞳调制机构，被设置于物镜 的瞳面附近并且调制包含被检测物体的信息的光束的相位等。瞳调制机构由液晶型的空间 光调制元件所构成。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本专利申请公开2003-121749号公报
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的技术问题
[0007] 近年来，不断研宄由使用了空间光调制器的相位调制来进行显微镜观察中的对象 物的照明光或激光加工用途的激光的生成。在显微镜观察中的对象物的照明中，通过控制 空间光调制器上的相位分布（全息图（hologram))从而能够实现例如具有圆环形状等的所 希望的强度分布的照明光。另外，在激光加工用途中，通过控制空间光调制器上的相位分 布从而能够将例如具有顶环（tophat)形状等的所希望的强度分布的激光照射于加工对象 物。但是，在现有的装置中，为了高精度地实现所希望的强度分布而不得不通过复杂的计算 来求得相位分布，因而期望能够简单地求得相位分布的方法。
[0008] 本发明的目的在于提供一种能够简单地求得用于高精度地实现所希望的强度分 布的相位分布的相位调制方法以及相位调制装置。
[0009] 解决问题的技术手段
[0010] 一个实施方式的相位调制方法是通过使用具有包含二维排列的多个区域的相位 调制面的空间光调制器，并且在多个区域的每个区域调制包括光轴的任意的截面上的强度 分布相对于光轴成为轴对称的读出光的相位，从而生成调制光的相位调制方法；具备：相 位分布计算步骤，以在从相位调制面仅离开规定的光学距离的靶面上调制光具有规定的强 度分布的方式计算出显示于相位调制面的相位分布；调制光生成步骤，使相位分布显示于 相位调制面并使读出光入射到相位调制面而生成调制光；相位分布计算步骤包含：设定步 骤，以将读出光所入射的相位调制面上的区域分割成将读出光的光轴作为中心的同心圆状 的N个（N为2以上的整数）区域Ai……A N并且包括读出光的光轴的截面上的区域A i…… AN上的强度分布的积分值互相相等的方式设定区域A i……AN的大小，以将靶面上的区域分 割成将调制光的光轴作为中心的同心圆状的N个区域&……B N并且包括调制光的光轴的截 面上的区域&……BN上的强度分布的积分值互相相等的方式设定区域I……大小；计 算步骤，通过求得从区域An到区域B n的光路长度L n (n为从1到N的各个整数）并根据光 路长度1^决定区域A "的相位从而计算出相位分布。
[0011] 另外，该相位调制方法中，相位分布计算步骤也可以进一步包含测量包括入射到 相位调制面的读出光的光轴的截面上的强度分布的测量步骤。另外，该相位调制方法中，从 相位调制面到靶面的调制光的光路也可以由空隙构成。
[0012] 另外，一个实施方式的第1相位调制装置，具备：光源，输出包括光轴的任意的截 面上的强度分布相对于光轴成为轴对称的读出光；空间光调制器，具有包含二维排列的多 个区域的相位调制面并且通过在多个区域的每个区域调制读出光的相位从而生成调制光； 相位分布运算部，以在从相位调制面仅离开规定的光学距离的靶面上调制光具有规定的强 度分布的方式计算出显示于相位调制面的相位分布；相位分布运算部通过以将读出光所入 射的相位调制面上的区域分割成将读出光的光轴作为中心的同心圆状的N个（N为2以上 的整数）区域Ai……A N并且包括读出光的光轴的截面上的区域A i……AmI的强度分布的 积分值互相相等的方式设定区域4……AN的大小，以将靶面上的区域分割成将调制光的光 轴作为中心的同心圆状的N个区域&……B N并且包括调制光的光轴的截面上的区域I…… BN上的强度分布的积分值互相相等的方式设定区域I......BN的大小，求得从区域A n到区域 Bn的光路长度L n(n为从1到N的各个整数）并且根据光路长度Ln决定区域A n的相位，从 而计算出显示于相位调制面的相位分布。
[0013] 另外，第1相位调制装置也可以进一步具备：测量部，测量包括入射到相位调制面 的读出光的光轴的截面上的强度分布。
[0014] 另外，其它的实施方式的第2相位调整装置，具备：光源，输出包括光轴的任意的 截面上的强度分布相对于光轴成为轴对称的读出光；空间光调制器，具有包含二维排列的 多个区域的相位调制面并且通过在多个区域的每个区域调制读出光的相位从而生成调制 光；控制部，以在从相位调制面仅离开规定的光学距离的靶面上调制光具有规定的强度分 布的方式控制显示于相位调制面的相位分布；控制部具有存储相位分布的存储部，相位分 布是通过以下所述方法被计算出的相位分布：以将读出光所入射的相位调制面上的区域分 害誠将读出光的光轴作为中心的同心圆状的N个（N为2以上的整数）区域心……A N并且 包括读出光的光轴的截面上的区域4……AmI的强度分布的积分值互相相等的方式设定 区域4……AN的大小，以将靶面上的区域分割成将调制光的光轴作为中心的同心圆状的N 个区域&……B N并且包括调制光的光轴的截面上的区域L……的强度分布的积分值 互相相等的方式设定区域&......BN的大小，求得从区域A n到区域B n的光路长度L n(n为从 1到N的各个整数）并且根据光路长度1^决定区域A "的相位。
[0015] 另外，第1以及第2相位调制装置中，从相位调制面到靶面的调制光的光路也可以 由空隙来进行构成。另外，第1以及第2相位调制装置也可以进一步具备被配置于靶面的 物镜。
[0016] 另外，其它的实施方式的相位调制方法是通过使用具有包含二维排列的多个区域 的相位调制面的空间光调制器并且在多个区域的每个区域调制读出光的相位，从而生成调 制光的相位调制方法；具备：相位分布计算步骤，以在从相位调制面仅离开规定的光学距 离的靶面上调制光具有规定的强度分布的方式计算出显示于相位调制面的相位分布；调制 光生成步骤，使相位分布显示于相位调制面并使读出光入射到相位调制面而生成调制光； 相位分布计算步骤包含：计算出读出光的强度分布的重心位置，在将该重心位置作为坐标 的中心的极坐标系中以各个区域中的每个区域的强度分布的积分值互相相等的方式将读 出光所入射的相位调制面上的区域分割成M个（M为2以上的整数）区域Si……S M并且计 算出靶面上的强度分布的重心位置，在将该重心位置作为坐标的中心的极坐标系中以各个 区域中的每个区域的强度分布的积分值互相相等的方式将调制光所入射的靶面上的区域 分割成M个区域札……R M的步骤；通过求得从区域S m到区域Rm的光路长度LB m(m为从1到 M的各个整数）并根据光路长度14"决定区域S m的相位从而计算出相位分布的步骤。
[0017] 另外，又一其它的实施方式的第3相位调制装置，具备：光源，输出读出光；空间光 调制器，具有包含二维排列的多个区域的相位调制面并且通过在多个区域的每个区域调制 读出光的相位从而生成调制光；相位分布运算部，以在从相位调制面仅离开规定的光学距 离的靶面上调制光具有规定的强度分布的方式计算出显示于相位调制面的相位分布；相位 分布运算部通过计算出读出光的强度分布的重心位置并在将该重心位置作为坐标的中心 的极坐标系中以各个区域中的每个区域的强度分布的积分值互相相等的方式将读出光所 入射的相位调制面上的区域分割成M个（M为2以上的整数）区域Si……S M，计算出靶面 上的强度分布的重心位置并在将该重心位置作为坐标的中心的极坐标系中以各个区域中 的每个区域的强度分布的积分值互相相等的方式将调制光所入射的靶面上的区域分割成M 个区域&……R M，求得从区域Sm到区域Rm的光路长度LB m(m为从1到M的各个整数）并根 据光路长度1411决定区域S m的相位，从而计算出显示于相位调制面的相位分布。
[0018] 另外，又一其它的实施方式的第4相位调制装置，具备：光源，输出读出光；空间光 调制器，具有包含二维排列的多个区域的相位调制面并且通过在多个区域的每个区域调制 读出光的相位从而生成调制光；控制部，以在从相位调制面仅离开规定的光学距离的靶面 上调制