DE112008003278T5

DE112008003278T5 - Phasenmodulationsvorrichtung und Phasenmodulationsverfahren

Info

Publication number: DE112008003278T5
Application number: DE112008003278T
Authority: DE
Inventors: Naoya Hamamatsu Matsumoto; Norihiro Hamamatsu Fukuchi; Takashi Hamamatsu Inoue; Yasunori Hamamatsu Igasaki
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2011-04-07
Also published as: CN101889238B; US9007286B2; WO2009072563A1; US20100295836A1; JPWO2009072563A1; CN101889238A; US20140036182A1; JP5167274B2; US8576206B2

Abstract

Phasenmodulationsvorrichtung, die umfasst:
einen reflexiven, elektrisch adressierbaren Raumlichtmodulator, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zweidimensional zueinander benachbart angeordnet sind, wobei jedes Pixel ein Eingangslicht in Übereinstimmung mit einer angelegten Ansteuerspannung phasenmoduliert,
eine Eingangslichtbedingungs-Eingabeeinrichtung zum Eingeben einer Bedingung des Eingangslichts,
eine Eingabewert-Einstelleinrichtung zum Setzen eines Eingabewerts für jedes Pixel,
eine Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts,
eine Eingabewert-Wandlungseinrichtung zum Wandeln des für jedes Pixel gesetzten Eingabewerts zu einem korrigierten Eingabewert auf der Basis der Korrekturbedingung, und
eine Ansteuereinrichtung zum Wandeln des korrigierten Eingabewerts zu einem Spannungswert, um jedes Pixel unter Verwendung einer Ansteuerspannung anzusteuern, die den Spannungswert aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasenmodulationsvorrichtung und ein Phasenmodulationsverfahren, die einen reflexiven, elektrisch adressierten Raumlichtmodulator verwenden.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist als reflexiver, elektrisch adressierbarer Raumlichtmodulator ein LCOS-Raumlichtmodulator (LCOM-SLM) bekannt, der einen Flüssigkristall auf Silicium (LCOS: Liquid Crystal an Silicon) verwendet. Wenn eine Spannung an einer Pixelelektrode angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle des LCOS-Raumlichtmodulators auf einer vertikal zu einem Substrat ausgerichteten Fläche gedreht, um die Phasenmodulationsgröße des einfallenden Lichts zu ändern. In diesem Fall verändert sich die Phasenmodulationsgröße jedoch nicht linear relativ zu der an der Pixelelektrode angelegten Spannung, sodass sich das Problem ergibt, dass keine gewünschte Phasenmodulationsgröße erhalten werden kann.
Ein Siliciumsubstrat des LCOS-Raumlichtmodulators wird durch einen Halbleiterprozess verarbeitet, weshalb kein dickes Siliciumsubstrat erhalten werden kann und die mechanische Stärke schwach ist. Daraus resultiert, dass wie in 1 gezeigt das Siliciumsubstrat aufgrund der in jedem Prozess der Bauelement-Herstellung erzeugten mechanischen Spannung verzerrt wird. Dadurch wird der flache Aufbau der Spiegelfläche des LCOS-Raumlichtmodulators beeinträchtigt. Weiterhin kann aufgrund der Verzerrung des Siliciumsubstrats die Dicke einer Flüssigkristallschicht des LCOS-Raumlichtmodulators ungleichmäßig sein. Dies bringt das Problem mit sich, dass sich die Phasenmodulationsgröße in jedem Pixel in Abhängigkeit von der Dicke der Flüssigkristallschicht unterscheidet. Und wegen der Variation der Phasenmodulationsgröße und der Verzerrung der Reflexionsfläche ist die in dem LCOS-SLM reflektierte und ausgegebene Wellenformfläche stark verzerrt. Außerdem unterscheidet sich die Phasenmodulationsgröße in Abhängigkeit von jedem Pixel. Insbesondere wird die Phasenmodulationsgröße ϕ(V, x, y) durch die folgende Gleichung ausgedrückt wobei x, y die Position des Pixels angeben und V die Spannung angibt: Φ(V, x, y) = φ(V, x, y) + Φ₀(x, y) [π rad]
Unter Verwendung dieser Gleichung kann die Phasenmodulationsgröße Φ(V, x, y) durch die Summe aus der von der Spannung abhängigen Größe φ(V, x, y) und aus der von der Spannung unabhängigen Größe Φ₀(x, y) bestimmt werden. Es ist zu beachten, dass φ(V, x, y) durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird. φ(V) = 2Δn(V)d(x, y)·2π/λ [rad]
Dabei gibt Δn(V) eine Doppelbrechung relativ zu einer Polarisierungskomponente mit einem elektrischen Feld, das in einer Richtung parallel zu einer Ausrichtung des Flüssigkristalls vibriert, an. d(x, y) gibt die Dicke der Flüssigkristallschicht an der Position (x, y) an. In jedem Pixel ist die Beziehung zwischen der Spannung V und φ(V, x, y) nicht-linear. Je nach d(x, y) nimmt φ(V, x, y) einen anderen Wert für jedes Pixel an. Andererseits ergibt sich Φ₀(x, y) hauptsächlich aus der Verzerrung der Reflexionsfläche des LCOS-Raumlichtmodulators. Im Folgenden werden die nicht-Linearirät zwischen der Spannung und der Phasenmodulationsgröße und die Variation in der Phasenmodulationsgröße für jedes Pixel, die aus φ(V, x, y) entstehen, gemeinsam als eine spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie bezeichnet, während die aus Φ₀(x, y) entstehende Variation in der Phasenmodulationsgröße für jede Position (x, y) als spannungsunabhängige Variation bezeichnet wird. Es wurden verschiedene Verfahren zum Korrigieren der spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie und der spannungsunabhängigen Verzerrung vorgeschlagen (siehe zum Beispiel die nicht-Patentdokumente 1 bis 3).
Es wurde auch ein Verfahren zum Korrigieren einer spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie in einem Phasenmodulationsmodul, das aus einem reflexiven, Licht-adressierbaren Raumlichtmodulator und einer Flüssigkristallanzeige besteht, d. h. der Phasenmodulationskennlinie des reflexiven, Licht-adressierbaren Raumlichtmodulators relativ zu der an der Flüssigkristallanzeige angelegten Spannung vorgeschlagen (siehe zum Beispiel das nicht-Patendokument 4). In dem Korrekturverfahren des nicht-Patentdokuments 4 wird die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie unter Verwendung eines polarimetrischen Interferometers gemessen, wird eine Nachschlagetabelle (LUT) für jeden Block (ein Block entspricht 4×4 Pixeln) auf der Basis des Messergebnisses erzeugt und wird die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie unter Verwendung der Nachschlagetabelle korrigiert.
In einem anderen Verfahren wird die Verzerrung einer Ausgabewellenformfläche eines reflexiven, Licht-adressierbaren Raumlichtmodulators in einem Phasenmodulationsmodul, das aus dem reflexiven, Licht-adressierbaren Raumlichtmodulator und einer Flüssigkristallanzeige besteht, gemessen und wird die spannungsunabhängige Verzerrung unter Verwendung eines die Verzerrung aufhebenden Musters korrigiert (siehe zum Beispiel das Patentdokument 1).
Es wurde weiterhin ein reflexiver Flüssigkristallprojektor, der aus einem reflexiven, Licht-adressierbaren Raumlichtmodulator und einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung besteht, vorgeschlagen. In dieser Vorrichtung wird die an der Flüssigkristallanzeigevorrichtung anzulegende Betriebsspannung für jeden aus der Vielzahl von Blöcken auf der Leselicht-Bestrahlungsfläche des reflexiven, Licht-adressierbaren Raumlichtmodulators geändert, wodurch die Menge des in den reflexiven, Licht-adressierbaren Raumlichtmodulator eintretenden Schreiblichts eingestellt wird. Das von einer Lichtquelle mit einer bestimmten Größe empfangene Leselicht wird nicht zu einem vollständig parallelen Licht, sodass sich der Einfallswinkel des Leselichts in Abhängigkeit von jedem Block auf der Leselicht-Bestrahlungsfläche des optischen Schreib-Raumlichtmodulators unterscheidet. Die Schreiblichtmenge wird für jeden einzelnen Block eingestellt, sodass die Ausgabekennlinien über alle Blöcke gleichmäßig vorgesehen werden können (siehe zum Beispiel das Patentdokument 2).
Weiterhin wurde ein Verfahren vorgeschlagen, in dem das Leselicht diagonal in den reflexiven, Licht-adressierbaren Raumlichtmodulator eintritt, um eine Phasenmodulation des Leselichts zu erzielen (siehe zum Beispiel das nicht-Patentdokument 5).
Patentdokument 1: WO 2003/036368
Patentdokument 2: japanisches Patent Nr. 3071999
nicht-Patentdokument 1: „Phase calibration of spatially non uniform spatial light modulator", Applied Opt., Vol. 43, Nr. 35, Dec. 2004
nicht-Patentdokument 2: „Improving spatial light modulator Performance through Phase compensation", Proc. SPIE, Vol. 5553, Oct. 2004
nicht-Patentdokument 3: „Active, LCOS based laser interferometer for microelements studies", Opt, Express, Vol. 14, No. 21, Oct. 2006
nicht-Patentdokument 4: „Highly stable wave front control using a hybrid liquid-crystal spatial light modulator", Proc. SPIE, Vol. 6306, Aug. 2006
nicht-Patentdokument 5: „Oblique-Incidence Characteristics of a Parallel-Aligned Nematic-Liquid-Crystal Spatial Light Modulator", OPTICAL REVIEW, Vol. 12, No. 5 (2005)372–377
nicht-Patentdokument 6: M. Takeda, H. Ina und S. Kobayashi: „Fourier-transform method of fringe pattern analysis for computer-based topography and interferometry", J. Opt. Soc. Am., Vol. 72, 156–160 (1982)
Beschreibung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Die Erfinder haben die oben genannten herkömmlichen Techniken geprüft und die folgenden Probleme festgestellt. In den nicht-Patentdokumenten 1 bis 3 wird in dem LCOS-SLM ein Laser-Interferometer mit zwei Strahlen verwendet, um die Verzerrung der Ausgabelicht-Wellenformfläche zu messen und die Verzerrung zu korrigieren. Die Messung unter Verwendung des Laser-Interferometers mit zwei Strahlen bringt jedoch das Problem mit sich, dass die spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie und die spannungsunabhängige Verzerrung gemischt und gemessen werden. Weiterhin wird in dem nicht-Patentdokument 1 nach der Korrektur der nicht-Linearität ein relativ nahe der Linearität liegender Teil einfach aus den nicht-linearen Kennlinien extrahiert. Dies erlaubt jedoch keine exakte Korrektur aus der nicht-linearen Kennlinie.
Wenn das Eingangslicht vertikal in den LCOS SLM eintritt, müssen das Eingangslicht und das Ausgangslicht unter Verwendung eines Strahlteilers geteilt werden. Wenn jedoch ein Strahlteiler vorgesehen ist, gehen bestimmte Mengen des Eingangslichts und des Ausgangslichts verloren. Wenn das Eingangslicht diagonal in den LCOS-SLM eintritt, dann ist kein Strahlteiler erforderlich. Dadurch kann ein Verlust der Lichtmenge verhindert werden.
Wie in dem nicht-Patentdokument 5 hängt die Doppelbrechung Δn(V) des Flüssigkristalls von dem Einfallswinkel des Eingangslichts ab.
Vorzugsweise kann auch dann, wenn der Einfallswinkel des Eingangslichts verändert wird, die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie und die spannungsunabhängige Verzerrung des LCOS-SLM sehr genau und einfach in Übereinstimmung mit der Änderung korrigiert werden.
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die oben beschriebenen Probleme zu beseitigen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Phasenmodulationsvorrichtung und ein Phasenmodulationsverfahren anzugeben, die eine Phasenmodulationskennlinie eines reflexiven, elektrisch adressierbaren Raumlichtmodulators auch dann, wenn sich eine Lichteingangsbedingung ändert, sehr genau und einfach korrigieren können.
Problemlösung der Erfindung
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, umfasst eine Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen reflexiven, elektrisch adressierbaren Raumlichtmodulator, eine Eingangslichtbedingungs-Eingabeeinrichtung, eine Eingabewert-Einstelleinrichtung, eine Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung, eine Eingabewert-Wandlungseinrichtung und eine Ansteuereinrichtung.
Der reflexive, elektrisch adressierbare Raumlichtmodulator umfasst eine Vielzahl von Pixeln, die zweidimensional zueinander benachbart angeordnet sind. Jedes Pixel führt eine Phasenmodulation auf einem Eingangslicht in Übereinstimmung mit der Anlegung einer Ansteuerspannung aus. Die Eingangslichtbedingungs-Eingabeeinrichtung gibt eine Bedingung für das Eingangslicht ein. Die Eingabewert-Einstelleinrichtung setzt einen Eingabewert für jedes Pixel. Die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung bestimmt eine Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts. Die Eingabewert-Wandlungseinrichtung wandelt den für jedes Pixel festgelegten Eingabewert auf der Basis der Korrekturbedingung zu einem korrigierten Eingabewert. Die Ansteuereinrichtung wandelt den korrigierten Eingabewert zu einem Spannungswert, um jedes Pixel unter Verwendung der Ansteuerspannung mit dem Spannungswert anzusteuern.
In der Phasenmodulationsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau bestimmt die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts. Die Phasenmodulationsvorrichtung kann also die gewünschte Phasenmodulationsgröße durch eine entsprechende Korrektur auch dann erhalten, wenn sich die Bedingung des Eingangslichts ändert.
Vorzugsweise bestimmt die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel des Eingangslichts. Die Phasenmodulationsvorrichtung kann also die gewünschte Phasenmodulationsgröße durch eine entsprechende Korrektur auch dann erhalten, wenn sich der Einfallswinkel des Eingangslichts ändert.
Vorzugsweise bestimmt die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Wellenlänge des Eingangslichts. Die Phasenmodulationsvorrichtung kann also die gewünschte Phasenmodulationsgröße durch eine entsprechende Korrektur auch dann erhalten, wenn sich die Wellenlänge des Eingangslichts ändert.
Vorzugsweise bestimmt die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel des Eingangslichts und der Wellenlänge des Eingangslichts. Die Phasenmodulationsvorrichtung kann also die gewünschte Phasenmodulationsgröße durch eine entsprechende Korrektur auch dann erhalten, wenn sich der Einfallswinkel und die Wellenlänge des Eingangslichts ändern.
Die Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Korrekturwert-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Korrekturwerts, der für eine spannungsunabhängige Verzerrung verwendet wird, und eine Korrekturwert-Wandlungseinrichtung zum Wandeln des aus der Korrekturwert-Ausgabeeinrichtung ausgegebenen Korrekturwerts zu einem auf der Basis der Korrekturbedingung korrigierten Korrekturwert umfassen. Vorzugsweise legt die Ansteuereinrichtung den Spannungswert auf der Basis des korrigierten Eingabewerts und des korrigierten Korrekturwerts fest. Auf diese Weise wandelt die Korrekturwert-Wandlungseinrichtung den für die Korrektur der spannungsunabhängigen Verzerrung verwendeten Korrekturwert in Übereinstimmung mit der Korrekturbedingung. Die Phasenmodulationsvorrichtung kann die gewünschte Phasenmodulationsgröße durch eine entsprechende Korrektur der spannungsunabhängigen Verzerrung auch dann erhalten, wenn sich die Bedingung des Eingangslichts ändert.
Vorzugsweise umfasst der reflexive, elektrisch adressierbare Raumlichtmodulator einen LCOS-Raumlichtmodulator. Deshalb kann in dem LCOS-Raumlichtmodulator die gewünschte Phasenmodulationsgröße durch eine entsprechende Korrektur auch dann erhalten werden, wenn sich die Bedingung des Eingangslichts ändert.
Die Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Nachschlagetabellen-Speichereinrichtung zum Speichern einer Nachschlagetabelle (LUT) relativ zu wenigstens einem Pixel umfassen. In der Nachschlagetabelle werden eine Vielzahl von verschiedenen Bezugswerten und eine Vielzahl von Spannungsbefehlswerten gespeichert. Es besteht eine eins-zu-eins-Beziehung zwischen der Vielzahl von verschiedenen Bezugswerten und der Vielzahl von Spannungsbefehlswerten, wobei jeder Spannungsbefehlswert einen entsprechenden Spannungswert angibt. Die Ansteuereinrichtung nimmt auf die Nachschlagetabelle Bezug, um den Spannungsbefehlswert relativ zu dem Bezugswert zu wählen, der gleich dem korrigierten Eingabewert ist. Die Ansteuereinrichtung bestimmt den durch den Spannungsbefehlwert angegebene Spannungswert auf der Basis des gewählten Spannungsbefehlswerts. Indem also auf die Nachschlagetabelle Bezug genommen wird, kann der korrigierte Eingabewert zu dem Wert gewandelt werden, der dem Spannungswert entspricht. Auf diese Weise kann eine Korrektur, in der die Phasenmodulationsgröße relativ zu dem Eingabewert linear vorgesehen wird, effektiv durchgeführt werden.
In diesem Fall enthält die Vielzahl von Bezugswerten in der Nachschlagetabelle einen minimalen Bezugswert, einen mittleren Bezugswert und einen maximalen Bezugswert. Der mittlere Bezugswert ist größer als der minimale Bezugswert und kleiner als der maximale Bezugswert. Die Gesamtanzahl der Bezugswerte, die größer als der minimale Bezugswert und kleiner als der mittlere Bezugswert sind, ist gleich 254. Die Vielzahl von Spannungsbefehlswerten umfasst einen minimalen Spannungsbefehlswert, einen mittleren Spannungsbefehlswert und einen maximalen Spannungsbefehlswert. Der mittlere Spannungsbefehlswert ist größer als der minimale Spannungsbefehlswert und kleiner als der maximale Spannungsbefehlswert. Der minimale Bezugswert entspricht dem minimalen Spannungsbefehlswert. Der mittlere Bezugswert entspricht dem mittleren Spannungsbefehlswert. Der maximale Bezugswert entspricht dem maximalen Spannungsbefehlswert. Eine Vielzahl von Spannungsbefehlswerten gibt eine Vielzahl von Spannungswerten an. Die Vielzahl von Spannungswerten umfasst einen minimalen Spannungswert, einen mittleren Spannungswert und einen maximalen Spannungswert. Der mittlere Spannungswert ist größer als der minimale Spannungswert und kleiner als der maximale Spannungswert. Der maximale Spannungsbefehlswert gibt den maximalen Spannungswert an. Der mittlere Spannungsbefehlswert gibt den mittleren Spannungswert an. Der minimale Spannungsbefehleswert gibt den minimalen Spannungswert an. In jeder aus der Vielzahl von zuvor für das Eingangslicht bestimmten Bedingungen ist die an wenigstens einem Pixel angelegte Ansteuerspannung größer als der minimale Spannungswert. Weiterhin ist die Differenz zwischen einer Phasenmodulationsgröße, die durch eine Ansteuerung mit einer Ansteuerspannung gleich einem beliebigen Spannungswert, der kleiner als der maximale Spannungswert ist, erhalten wird, und einer Phasenmodulationsgröße, die durch eine Ansteuerung mit einer Ansteuerspannung gleich dem minimalen Spannungswert erhalten wird, größer als die Differenz zwischen dem beliebigen Spannungswert und dem minimalen Spannungswert. In jeder aus der Vielzahl von zuvor bestimmten Bedingungen ist die Differenz zwischen einer Phasenmodulationsgröße, die erhalten wird, wenn das wenigstens eine Pixel mit einer Ansteuerspannung gleich dem maximalen Spannungswert angesteuert wird, und einer Phasenmodulationsgröße, die erhalten wird, wenn dasselbe Pixel mit einer Ansteuerspannung gleich dem minimalen Spannungswert angesteuert wird, gleich oder größer als 2π. Und in jeder aus der Vielzahl von zuvor bestimmten Bedingungen ist die Differenz zwischen einer Phasenmodulationsgröße, die durch eine Ansteuerung des wenigstens einen Pixels mit einer Ansteuerspannung gleich dem mittleren Spannungswert erhalten wird, und einer Phasenmodulationsgröße, die durch eine Ansteuerung desselben Pixels mit einer Ansteuerspannung gleich dem minimalen Spannungswert erhalten wird, kleiner als 2π. Die Phasenmodulationsvorrichtung stellt also wenigstens 2π in einem Bereich der Phasenmodulationsgröße relativ zu einer Vielzahl von Eingangslichtstrahlen sicher. Weiterhin wird dem Bereich von wenigstens 2π der Phasenmodulationsgröße ein Bezugswert von gleich oder größer 256 Abstufungen zugeordnet. Dadurch kann eine sehr genaue Phasenmodulationsgröße für einen gewünschten Steuereingabewert erhalten werden.
Vorzugsweise speichert die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung zuvor eine Vielzahl von Korrekturbedingungen und wählt in Übereinstimung mit der Bedingung des Eingangslichts eine Korrekturbedingung aus der Vielzahl von Korrekturbedingungen aus. Deshalb kann die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung eine entsprechende Korrektur in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts korrigieren, weil dieselbe Einrichtung eine Korrekturbedingung aus der Vielzahl von Korrekturbedingungen ausgewählt hat.
Die Phasenmodulationsvorrichtung kann weiterhin eine Vergleichsausdruck-Speichereinrichtung zum Speichern eines Vergleichsausdrucks zwischen einem die Bedingung des Eingangslichts angebenden Wert und einem die Korrekturbedingung angegebenen Wert umfassen. In diesem Fall bestimmt die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung einen Wert, der die Korrekturbedingung angibt, indem er den Vergleichsausdruck auf der Basis des die Bedingung des Eingangslichts angebenden Werts berechnet. Auf diese Weise kann die Ansteuereinrichtung die Korrekturbedingung aus der Bedingung des Eingangslichts erhalten, indem sie auf den Vergleichsausdruck Bezug nimmt. Die Korrekturbedingung kann also effektiv erhalten werden.
Ein Phasenmodulationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Phasenmodulieren eines Eingangslichts unter Verwendung eines reflexiven, elektrisch adressierbaren Raumlichtmodulators, der eine Vielzahl von Pixeln enthält, die zweidimensional zueinander benachbart angeordnet sind, wobei jedes Pixel das Eingangslicht in Übereinstimmung mit einer angelegten Ansteuerspannung phasenmoduliert. Insbesondere umfasst das Phasenmodulationsverfahren folgende Schritte: Einstellen einer Bedingung des Eingangslichts; Einstellen eines Eingabewerts für jedes Pixel; Bestimmen einer Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts; Wandeln des für jedes Pixel festgelegten Eingabewerts auf der Basis der Korrekturbedingung zu einem korrigierten Eingabewert; Wandeln des korrigierten Eingabewerts zu einem Spannungswert; und Ansteuern jedes Pixels mit einer Ansteuerspannung mit dem Spannungswert, sodass das Eingangslicht phasenmoduliert wird. Dabei wird die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts bestimmt. Die gewünschte Phasenmodulationsgröße kann also durch eine entsprechende Korrektur auch dann erhalten werden, wenn sich das Eingangslicht ändert.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, die beispielhaft und nicht einschränkend in Bezug auf den Erfindungsumfang aufzufassen sind.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung hervor. Es ist jedoch zu beachten, dass die folgende ausführliche Beschreibung auf spezifische Beispiele Bezug nimmt und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschreibt. Der Fachmann kann jedoch von der ausführlichen Beschreibung ausgehend verschiedene Änderungen und Modifikationen an der Erfindung vornehmen.
Effekte der Erfindung
In der Phasenmodulationsvorrichtung und dem Phasenmodulationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts. Auf diese Weise kann die Modulationsvorrichtung die gewünschte Phasenmodulationsgröße durch eine entsprechende Korrektur auch dann erhalten, wenn sich die Bedingung des Eingangslichts ändert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die eine Verzerrung auf der Reflexionsfläche des LCOS zeigt.
2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Phasenmodulationssystems zeigt, das eine erste Ausführungsform einer Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
3(a) zeigt den Zustand von Flüssigkristallmolekülen, wenn keine Potentialdifferenz zwischen einer Pixelelektrode und einer gegenüberliegenden Elektrode in einem LCOS-Raumlichtmodulator des parallelen Ausrichtungstyps vorhanden ist; 3(b) zeigt den Zustand der Flüssigkristallmoleküle, wenn eine kleine Potentialdifferenz zwischen der Pixelelektrode und der gegenüberliegenden Elektrode in dem LCOS-Raumlichtmodulator des parallelen Ausrichtungstyps vorhanden ist; und 3(c) zeigt den Zustand der Flüssigkristallmoleküle, wenn eine große Potentialdifferenz zwischen der Pixelelektrode und der gegenüberliegenden Elektrode in dem LCOS-Raumlichtmodulator des parallelen Ausrichtungstyps vorhanden ist.
4 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Vertikaleinfall-Optiksystems zeigt.
5(a) zeigt die Konfiguration eines Schrägeinfall-Optiksystems; 5(b) zeigt ein modifiziertes Beispiel des Schrägeinfall-Optiksystems von 5(a); und 5(c) zeigt den Pfad eines in den LCOS-Raumlichtpfad eintretenden Lichts.
6 ist eine Ansicht zum Erläutern von Verzerrungskorrekturdaten.
7 zeigt Pixelentsprechungs-LUTs.
8 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und einem in der Winkelkorrektur-LUT gespeicherten Winkelkorrekturkoeffizienten zeigt.
9 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Wellenlänge und einem in der Wellenlängenkorrektur-LUT gespeicherten Wellenlängenkorrekturkoeffizienten zeigt.
10 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines polarimetrischen Interferometers zeigt.
11 ist ein Kurvendiagramm, das spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinien relativ zu fünf Eingangslichtkomponenten mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen zeigt.
12 ist ein Kurvendiagramm, das durch eine parallele Bewegung jeder Kurve in 11 in der Richtung der vertikalen Achse erhalten wird.
13 ist ein Kurvendiagramm, das das Verhältnis einer Phasenmodulationsgröße bei einer Wellenlänge λ zu einer Phasenmodulationsgröße bei einer Bezugswellenlänge λ₀ zeigt.
14 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines im Winkel variablen polarimetrischen Interferometers zeigt.
15 ist ein Kurvendiagramm, das spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinien von acht Eingangslichtkomponenten mit jeweils unterschiedlichen Einfallswinkeln zeigt.
16 ist ein Kurvendiagramm, das durch eine parallele Bewegung jeder Kurve in 15 in der Richtung der vertikalen Achse zeigt.
17 ist ein Kurvendiagramm, das das Verhältnis einer Phasenmodulationsgröße bei einer Bezugswellenlänge θ₀ zu einer Phasenmodulationsgröße bei einem Winkel θ zeigt.
18 ist ein Kurvendiagramm, das durch eine Korrektur von Phasenmodulationsgrößen relativ zu Eingangslichtkomponenten mit einer anderen Wellenlänge unter Verwendung eines Wellenlängenkorrekturkoeffizienten und eines Versatzphasenwerts erhalten wird.
19 ist ein Kurvendiagramm, das durch eine Korrektur von Phasenmodulationsgrößen relativ zu Eingangslichtkomponenten mit einem andere Winkel unter Verwendung eines Winkelkorrekturkoeffizienten und eines Versatzphasenwerts erhalten wird.
20 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen einer LUT zeigt.
21 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen einem korrigierten Steuereingabewert und einer Phasenmodulationsgröße in einer Phasenmodulation unter Verwendung einer Pixelentsprechungs-LUT zeigt.
22 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Michelson-Interferometers zeigt.
23 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Erzeugen von Verzerrungskorrekturdaten zeigt.
24 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verwenden eines Phasenmodulationssystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
25 ist ein Foto einer Brennpunktform, die durch eine Phasenmodulation von Eingangslicht mit einem Einfallswinkel von 0 Grad unter Verwendung des Verfahrens von 20 erhalten wird.
26 ist ein Foto einer Brennpunktform, die durch eine Phasenmodulation von Eingangslicht mit einem Einfallswinkel von 45 Grad unter Verwendung des Verfahrens von 20 erhalten wird.
27 ist ein Foto, das eine Brennpunktform in einem Vergleichsbeispiel zeigt.
28 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Phasenmodulationssystems zeigt, das eine zweite Ausführungsform der Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
29 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine LUT-Map zeigt.
30 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Phasenmodulationssystems zeigt, das eine dritte Ausführungsform der Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
31 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Phasenmodulationssystems zeigt, das eine vierte Ausführungsform der Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
32 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Phasenmodulationssystems zeigt, das eine fünfte Ausführungsform der Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
33 ist eine Ansicht, die ein modifiziertes Beispiel des LCOS-Raumlichtmodulators zeigt.
34 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Mach-Zehnder-Optiksystems zeigt.
Erläuterungen der Bezugszeichen

1, 101, 601 Phasenmodulationssystem; 10, 10a, 110, 610, 710 LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung; 2 LCOS-Raumlichtmodulator; 32 Korrekturwert-Ableitungseinheit; 33 Steuereingabewert-Wandlungseinheit; 34 Korrekturdaten-Wandlungseinheit; 38 LUT-Verarbeitungseinheit; 39 DA-Schaltung; 391 Ansteuereinrichtung; 632 Korrekturwert-Ableitungseinrichtung; 633 Steuereingabewert-Wandlungseinrichtung; 634 Korrekturdaten-Wandlungseinrichtung; 635 Korrekturdaten-Additionseinrichtung; 638 LUT-Verarbeitungseinrichtung; 71 Winkelkorrektur-LUT; 72 Wellenlängenkorrektur-LUT; 73 Versatzinformationen; 11 Pixelentpsrechungs-LUT; 12 Verzerrungskorrekturdaten; 13 gewünschtes Muster; 17 Winkelinformationen; 18 Wellenlängeninformationen; 111 Gruppenentsprechungs-LUT; und 211 einzelne LUT.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen einer Phasenmodulationsvorrichtung und eines Phasenmodulationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf 2 bis 34 beschrieben. Dabei werden durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet, um identische oder einander entsprechende Komponenten anzugeben, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird.
(Erste Ausführungsform)
Zuerst werden eine Phasenmodulationsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform und ein diese Phasenmodulationsvorrichtung verwendendes Phasenmodulationsverfahren beschrieben.
2 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Phasenmodulationssystems zeigt, das eine erste Ausführungsform der Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 2 gezeigt, umfasst ein Phasenmodulationssystem 1: eine LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform; und eine Steuereinrichtung 4. Die LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung 10 umfasst einen LCOS-Raumlichtmodulator 2 und eine Ansteuereinrichtung 3. Die Ansteuereinrichtung 3 steuert den LCOS-Raumlichtmodulator 2 auf der Basis der Spannung an; und die Steuereinrichtung 4 überträgt Daten wie etwa ein gewünschtes Muster 13 (weiter unten beschrieben) zu der Ansteuereinrichtung 3.
Wie in 3(a) gezeigt, umfasst der LCOS-Raumlichtmodulator 2: ein Siliciumsubstrat 21; und ein Glassubstrat 25, das über ein Abstandsglied 26 an dem Siliciumsubstrat 21 befestigt ist. Zwischen das Siliciumsubstrat 21 und das Glassubstrat 25 ist eine Flüssigkristallschicht 27 mit Flüssigkristallmolekülen 28 gefüllt. Auf dem Siliciumsubstrat 21 sind eine Vielzahl von Pixelelektroden 22 und eine Schaltung (nicht gezeigt) zum Steuern der an jeder Pixelelektrode 22 angelegten Spannung ausgebildet. Auf jeder Pixelelektrode 22 ist ein Ausrichtungsfilm 23 ausgebildet. Jedes Glassubstrat 25 umfasst eine gegenüberliegende Elektrode 24 und den Ausrichtungsfilm 23. Die gegenüberliegende Elektrode 24 liegt der Pixelelektrode 22 mit dazwischen der Flüssigkristallschicht 27 gegenüber. Die Flüssigkristallmoleküle 28 der Flüssigkristallschicht 27 weisen eine parallele Ausrichtung auf. Der LCOS-Raumlichtmodulator 2 mit den Pixelelektrode 22 aus Aluminium funktioniert als Spiegel zum Reflektieren von einfallendem Licht. Jede einzelne Pixelelektrode 22 entspricht einem einzelnen Pixel, wenn die Phasenmodulation ausgeführt wird. Die Position jedes Pixels wird durch (x, y) ausgedrückt. In der ersten Ausführungsformen ist die Gesamtanzahl der Pixelelektroden 22 (Pixel) gleich T (T: positive Ganzzahl). Jedes Pixel weist eine einzigartige spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie und eine spannungsunabhängige Phasenmodulationskennlinie auf.
Eine Schaltung zum Steuern der Spannung an jeder Pixelelektrode 22 (nicht gezeigt) ist zum Beispiel eine aktive Matrixschaltung. In der aktiven Matrixschaltung sind ein Transistor und ein Kondensator in jeder Pixelelektrode 22 angeordnet, wobei eine Gatesignalleitung, die sich in einer Reihenrichtung erstreckt, um die Pixelelektrode 22 zu wählen, und eine Datensignalleitung, die sich in einer Spaltenrichtung erstreckt, um ein analoges Spannungssignal zuzuführen, mit dem Transistor verbunden sind. Indem das an der Datensignalleitung angelegte analoge Spannungssignal an dem Kondensator der Pixelelektrode 22 aufgezeichnet wird, die durch das Anlegen eines Hi-Signals an der Gatesignalleitung gewählt wird, wird die Spannung der Pixelelektrode gesteuert. Und indem die gewählte Datenleitung und die Gateleitung sequentiell geschaltet werden, kann in alle Pixelelektroden 22 jeweils eine vorbestimmte Spannung eingegeben werden.
Wie in 3(a) bis 3(c) gezeigt, wird eine bestimmte Spannung an der Pixelelektrode 22 angelegt, um die Flüssigkristallmoleküle 28 zu drehen. 3(a) zeigt einen Zustand der Flüssigkristallmoleküle 28, in dem keine Potentialdifferenz zwischen der Pixelelektrode 22 und der gegenüberliegenden Elektrode 24 vorhanden ist. 3(b) zeigt einen Zustand, in dem die Potentialdifferenz klein ist. Und
3(c) zeigt einen Zustand, in dem die Potentialdifferenz groß ist. Die Brechzahl relativ zu einer Polarisierungskomponente wird durch die Spannung geändert, sodass die Phase der Polarisierungskomponente moduliert wird. Der Spannungsbereich, in dem die Pixelelektrode 22 betrieben werden kann, liegt zwischen P und Q. Es ist zu beachten, dass in der ersten Ausführungsform P = 0 Volt und Q = 4 Volt.
Um die Phase des Lichts unter Verwendung des LCOS-Raumlichtmodulators 2 zu modulieren, tritt linear polarisiertes Licht parallel zu der Ausrichtung des Flüssigkristalls von einer Seite des Glassubstrats 25 ein. Das Licht tritt über das Glassubstrat 25 ein, pflanzt sich durch die Flüssigkristallschicht 27 fort, wird an der Pixelelektrode 22 reflektiert, pflanzt sich wiederum durch die Flüssigkristallschicht 27 fort und tritt dann über das Glassubstrat 25 aus. Das Licht, das sich durch die Flüssigkristallschicht 27 fortpflanzt, wird phasenmoduliert. Indem die Phase durch jede Pixelelektrode 22 moduliert wird, kann die Phasenverteilung des Lichts gesteuert werden. Deshalb ist der LCOS-Raumlichtmodulator 2 ein reflexiver, elektrisch adressierbarer Raumlichtmodulator, der eine Wellenformoberfläche steuern kann.
Wie in 2 gezeigt, ist die Steuereinrichtung 4 zum Beispiel ein PC, der umfasst: eine CPU 41; eine Kommunikationseinheit 42; einen Speicher 43; eine Festplatte 44; und eine Eingabeeinheit 45. Die Festplatte 44 enthält das gewünschte Muster 13. Die CPU 41 dient zum Steuern der gesamten Steuereinrichtung 4.
Der LCOS-Raumlichtmodulator 2 wird zum Beispiel in einem in 4 gezeigten Vertikaleinfall-Optiksystem 60 oder in einem in 5(a) gezeigten Schrägeinfall-Optiksystem 70 verwendet und ist in demselben angeordnet. Das Vertikaleinfall-Optiksystem 60 von 4 umfasst: eine Laserlichtquelle 61; einen Strahlteiler 62; eine Linse 63; und ein CCD 64. Wenn der LCOS-Raumlichtmodulator 2 in dem Vertikaleinfall-Optiksystem 60 von 4 angeordnet ist, geht das Eingangslicht aus der Laserlichtquelle durch den Strahlteiler 62 und tritt dann vertikal in eine Oberfläche ein, auf der die Pixelelektroden des LCOS-Raumlichtmodulators 2 angeordnet sind.
Das Schrägeinfall-Optiksystem 70 von 5(a) umfasst: eine Laserlichtquelle 71; eine Linse 72; und ein CCD 73. Wenn der LCOS-Raumlichtmodulator 2 wie in 5(a) gezeigt in dem Schrägeinfall-Optiksystem 70 angeordnet ist, tritt das Eingangslicht aus der Laserlichtquelle aus einer Richtung, die nur um einen Winkel θ (Einfallswinkel θ) relativ zu der Vertikallinie der Oberfläche, auf der die Pixelelektroden 22 des LCOS-Raumlichtmodulators 2 angeordnet sind, geneigt ist, in den LCOS-Raumlichtmodulator 2 ein. Es ist zu beachten, dass in 4 und in 5(a) nur der LCOS-Raumlichtmodulator 2 gezeigt ist, während die Ansteuereinrichtung 3 und die Steuereinrichtung 4, die beide mit dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 verbunden sind, nicht gezeigt sind.
Weiterhin kann das Schrägeinfall-Optiksystem 70 optional zu einem in 5(b) gezeigten Schrägeinfall-Optiksystem 170 verändert werden. Dabei kann ein Prisma 800 verwendet werden, damit das einfallende Licht mit dem Winkel θ in den LCOS-Raumlichtmodulator 2 eintritt. Insbesondere sind die Laserlichtquelle 71, das Prisma 800, die Linse 72 und das CCD 73 koaxial angeordnet, wobei das Prisma 800 und der LCOS-Raumlichtmodulator 2 einander gegenüberliegen. In diesem Fall werden das einfallende Licht und das austretende Licht koaxial vorgesehen, wodurch eine Platzierung der Vorrichtung vereinfacht wird. Und indem einfach der Typ des Prismas 800 gewechselt wird, kann der Winkel θ verändert werden. Es ist außerdem zu beachten, dass auch in 5(b) nur der LCOS-Raumlichtmodulator 2 gezeigt ist, während die Antriebseinrichtung 3 und die Steuereinrichtung 4, die beide mit dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 verbunden sind, nicht gezeigt sind.
5(c) zeigt den Pfad des in den LCOS-Raumlichtmodulator 2 eintretenden Lichts in dem Schrägeinfall-Optiksystemen 70 und 170. Der Einfachheit halber sind in dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 nur das Glassubstrat 25, das Abstandsglied 26, die Flüssigkristallschicht 27 und das Siliciumsubstrat 21 gezeigt. Das bedeutet, dass die Pixelelektroden 22 entlang einer Grenzlinie zwischen der Flüssigkristallschicht 27 und dem Siliciumsubstrat 21 vorgesehen sind. Das an einer Grenzfläche zwischen der Luft und dem Glassubstrat 25 mit dem Einfallswinkel θ eintretende Licht tritt in das Glassubstrat 25 ein, nachdem es an der Grenzfläche gebrochen wurde. Das resultierende Licht wird weiterhin an einer Grenzfläche zwischen dem Glassubstrat 25 und der Flüssigkristallschicht 27 gebrochen und tritt dann in die Flüssigkristallschicht 27 ein. Das Licht, das sich durch die Flüssigkristallschicht 27 fortgepflanzt hat, wird durch die Pixelelektrode 22 reflektiert und pflanzt sich erneut durch die Flüssigkristallschicht 27 fort. Danach wird das resultierende Licht an einer Grenzfläche zwischen der Flüssigkristallschicht 27 und dem Glassubstrat 25 gebrochen und tritt dann in das Glassubstrat 25 ein. Das Licht wird weiterhin an einer Grenzfläche zwischen dem Glassubstrat 25 und der Luft gebrochen und dann mit einem Austrittswinkel θ in die Luft ausgegeben. Die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel θ, dem Brechungswinkel θ' an der Grenzfläche zwischen der Luft und dem Glassubstrat 25 einerseits und dem Brechungswinkel θ'' an der Grenzfläche zwischen dem Glassubstrat 25 und der Flüssigkristallschicht 27 andererseits ist unten unter Verwendung des Snell-Gesetzes angegeben. Dabei gibt n die Brechzahl der Luft an, gibt n_g die Brechzahl des Glassubstrats 25 an und gibt n_L die Brechzahl der Flüssigkristallschicht 27 an. n_gsinθ' = nsinθ (S-1) n_Lsinθ'' = n_gsinθ' (S-2)
λmin ist die minimale Wellenlänge in einem Bereich der (erwartungsgemäß verwendeten) Wellenlänge λ des aus den Laserlichtquellen 61 und 71 ausgegebenen Lichts, während λmax die maximale Wellenlänge ist. In der ersten Ausführungsformen ist λmin = 405 nm und ist λmax = 1064 nm. Außerdem ist θmin der minimale Winkel in einem Bereich des (erwartungsgemäß verwendeten) Einfallswinkels θ und ist θmax der maximale Winkel. In der ersten Ausführungsform ist θmin = θ Grad und ist θmax = 45 Grad. Es ist zu beachten, dass in dem Vertikaleinfall-Optiksystem 60 von 4 der Einfallswinkel θ = 0 Grad vorgegeben ist und dass in dem Schrägeinfall-Optiksystem von 5(a) 0 < θ ≤ 45 Grad vorgegeben ist. Eine Bezugswellenlänge λ₀ ist auf die minimale Wellenlänge λmin in dem Wellenlängenbereich gesetzt, und ein Bezugswinkel θ₀ ist auf einen minimalen Winkel θmin in dem Winkelbereich gesetzt. Es ist zu beachten, dass die Filmdicke des Flüssigkristalls des LCOS-Raumlichtmodulators 2 ausreichend groß ist, um eine Phasenmodulationsgröße gleich oder größer 2π in einem Ansteuerspannungsbereich P bis Q für eine Kombination aus der maximalen Wellenlänge λmax und dem maximalen Winkel θmax zu erzielen. Wie weiter unten beschrieben, ist die Phasenmodulationsgröße des LCOS-Raumlichtmodulators 2 kleiner, wenn die Wellenlänge λ des Eingangslichts größer ist oder der Winkel θ des Eingangslichts größer ist. Deshalb wird bei einer beliebigen Wellenlänge in einem zu verwendenden Wellenlängenbereich und bei einem beliebigen Winkel in einem zu verwendenden Winkelbereich eine Phasenmodulationsgröße gleich oder größer als 2π in jedem Pixel erzielt.
Das gewünschte Muster 13 umfasst für alle Pixel jeweils Pixelpositionsinformationen und einen Wert, der eine gewünschte Phasenmodulationsgröße, die in dem Pixel erhalten werden soll, angibt (nachfolgend als Steuereingabewert B bezeichnet). Der die gewünschte Phasenmodulationsgröße angebende Wert ist ein digitales Signal, in dem die Gesamtanzahl der Abstufungen gleich N (von 0 bis N – 1) ist. In der ersten Ausführungsform ist N = 256. Der Steuereingabewert B mit insgesamt N Abstufungen (von 0 bis N – 1) gibt eine Phasenmodulationsgröße eines Zyklus (von 0 bis 2π) an. Nachfolgend wird N als die Anzahl der zyklischen Abstufungen bezeichnet.
Die Eingabeeinheit 45 erhält die Winkelinformationen 17 des Eingangslichts und die Wellenlängeninformationen 18 des Eingangslichts, die von einem Benutzer unter Verwendung von externen Eingabeeinrichtungen wie etwa einer Tastatur (nicht gezeigt) eingegeben werden, und speichert diese Informationen in dem Speicher 43. Alternativ hierzu können die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 durch eine Messeinrichtung erfasst werden, aus der Messeinrichtung ausgegeben und durch eine Eingabeeinheit 43 empfangen werden. Die Eingabeeinheit 45 umfasst verschiedene Komponenten wie etwa einen Netzwerkanschluss, einen USB-Anschluss, einen seriellen Anschluss und einen parallelen Anschluss und ist mit nicht gezeigten externen Einrichtungen (der Tastatur und den Messeinrichtungen zum Messen der Winkelinformationen 17 und der Wellenlängeninformationen 18) verbunden, sodass Daten gesendet/empfangen werden können. Es ist zu beachten, dass das gewünschte Muster 13 auch nicht in der Festplatte 44 gespeichert sein kann, sondern statt dessen von einer externen Einrichtung über die Eingabeeinheit 45 empfangen und in dem Speicher 43 gespeichert werden kann.
Die Winkelinformationen 17 geben den Einfallswinkel θ (in 5(a)) des in den LCOS-Raumlichtmodulator 2 eintretenden Eingangslichts relativ zu der Vertikallinie auf der Oberfläche an, auf der die Pixelelektrode 22 angeordnet ist. Die Wellenlängeninformationen 18 geben die Wellenlänge λ des in den LCOS-Raumlichtmodulator 2 eintretenden Eingangslichts an.
Wenn die Phasenmodulation in dem Phasenmodulationssystem 1 durchgeführt wird, liest die CPU 41 das gewünschte Muster 13 aus der Festplatte 44 zu dem Speicher 43 aus. Die CPU 41 sendet das gewünschte Muster 13 in der Form von Eingabedaten über die Kommunikationseinrichtung 42 zu der Ansteuereinrichtung 3.
Die Ansteuereinrichtung 3 umfasst eine Eingabeeinheit 51, eine Verarbeitungseinheit 30, einen ROM 52, RAMs 36 und 37 und eine D/A-Schaltung 39. Die Verarbeitungseinheit 30 ist als ein FPGA (Field Programmable Gate Array) konfiguriert. Die Verarbeitungseinheit 30 umfasst eine Eingabeverarbeitungseinheit 31, eine Korrekturwert-Ableitungseinheit 32, eine Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33, eine Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34, eine Korrekturdaten-Additionseinheit 35 und eine LUT-Verarbeitungseinheit 38. Es ist zu beachten, dass die Verarbeitungseinheit 30 optional auch als ein Mikrocomputer und nicht als ein FPGA konfiguriert sein kann. Die D/A-Schaltung 39 umfasst eine Ansteuereinrichtung 391. Der ROM 52 umfasst eine Winkelkorrektur-LUT 71, eine Wellenlängenkorrektur-LUT 72, Versatzinformationen 73, Verzerrungskorrekturdaten 12 und T Pixelentsprechungs-LUTs 11. Wenn die Ansteuereinrichtung 3 gestartet wird, werden die Pixelentsprechungs-LUTs 11 für jedes Pixel aus dem ROM 52 zu dem RAM 37 gelesen und werden die Verzerrungskorrekturdaten 12 aus dem ROM 52 zu dem RAM 36 ausgelesen. Alternativ hierzu können die Verzerrungskorrekturdaten 12 und die Pixelentsprechungs-LUT 11, die auf der Festplatte 44 der Steuereinrichtung 4 gespeichert sind, optional auch zu der Ansteuereinrichtung 3 übertragen werden, wenn das Phasenmodulationssystem 1 gestartet wird, und dann weiter zu dem RAM 36 und dem RAM 37 übertragen werden. Weiterhin können die RAMS 36 und 37 auch in einem einzelnen RAM integriert sein, wobei der einzelne RAM optional die Verzerrungskorrekturdaten 12 und die Pixelentsprechungs-LUT 11 speichern kann.
In dem ROM 52 ist ein Programm zum Ausführen des in dem weiter unten erläuterten Flussdiagramm von 24 gezeigten Prozesses gespeichert. Die Verarbeitungseinheit 30 führt dieses Programm aus, indem es das Programm aus dem ROM 52 der Ansteuereinrichtung 3 ausliest und die gesamte Ansteuereinrichtung 3 steuert, um den Prozess für die Phasenmodulation auszuführen.
Die Verzerrungskorrekturdaten 12 dienen zum Korrigieren der spannungsunabhängigen Verzerrung. Für alle Pixel enthalten die Verzerrungskorrekturdaten 12: die Pixelpositionsinformationen; und einen Wert, der zu dem Steuereingabewert B des gewünschten Musters 13 in dem Pixel zu addieren ist (nachfolgend als Verzerrungskorrekturwert S bezeichnet). Der Verzerrungskorrekturwert S wird als ein ganzzahliger Wert ausgedrückt. N Abstufungen von 0 bis N – 1 (N: Anzahl der zyklischen Abstufungen; in der ersten Ausführungsform N = 256) in dem Verzerrungskorrekturwert S entsprechen einem Phasenwert von 2π [rad]. 6 gibt ein Beispiel für die Verzerrungskorrekturdaten 12 durch eine durchgezogene Linie an. Dieses Beispiel zeigt die Verzerrungskorrekturdaten 12 in Entsprechung zu dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 mit 800×600 Pixeln. 6 zeigt den Verzerrungskorrekturwert S in 800 in der Längsrichtung ausgerichteten Pixeln. Die Phasenmodulationsgrößen von 0 bis 2π entsprechen den Abstufungen 0 bis 255 des Verzerrungskorrekturwerts S. In dem Pixel in der Nähe der Mitte (in der Nähe der Pixelposition 450) ist der Verzerrungskorrekturwert S gleich 0. An der Pixelposition 0 ist der Verzerrungskorrekturwert S ungefähr gleich 576.
Es gibt eine eins-zu-eins-Entsprechung zwischen den T Pixelentsprechungs-LUTs 11 und den T Pixeln. Die Pixelentsprechungs-LUT 11 dient zum Korrigieren der spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie des entsprechenden Pixels. 7 zeigt ein Beispiel für die Pixelentsprechungs-LUT 11 relativ zu einem Pixel. Wie in 7 gezeigt, sind in der Pixelentsprechungs-LUT 11 eine Vielzahl von Bezugswerten R und eine Vielzahl von DA-Eingabewerten A auf der Basis einer eins-zu-eins-Entsprechung gespeichert. Die DA-Eingabewerte A werden durch M Abstufungen von 0 bis M – 1 ausgedrückt. Dabei ist M eine ganze Zahl, die die Beziehung M > N erfüllt. In der ersten Ausführungsform ist M = 4096. In der ersten Ausführungsform wird der Bezugswert R durch 851 Abstufungen von 0 bis 850 ausgedrückt. 7 zeigt die Pixelentsprechungs-LUTs 11 und die Phasenmodulationsgrößen (in Übereinstimmung mit drei Typen von Eingangsbedingungen) in Entsprechung zu den DA-Eingabewerten A.
Wenn die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie jedes Pixels durch die Pixelentsprechungs-LUT 11 in Entsprechung zu jedem Pixel korrigiert wird, kann die nicht-Linearität der spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie jedes Pixels linear unter einer Eingangsbedingung korrigiert werden, die aus einer Kombination zwischen einer beliebigen Wellenlänge innerhalb des zu verwendenden Wellenlängenbereichs und einem beliebigen Winkel innerhalb des zu verwendenden Winkelbereichs besteht. Es kann auch die Variation in der spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie für jedes Pixel korrigiert werden.
Die Eingabeeinheit 51 umfasst eine DVI-Schnittstelle (Digital Video Interface), einen Netzwerkanschluss, einen USB-Anschluss, einen seriellen Anschluss und einen parallelen Anschluss und ist mit der Kommunikationseinheit 42 verbunden, sodass Daten gesendet/empfangen werden können. Die Eingabeeinheit 51 empfängt das gewünschte Muster 13, die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 von der Steuereinrichtung 4 und überträgt sie zu der Eingabeverarbeitungseinheit 31.
Die Eingabeverarbeitungseinheit 31 erzeugt ein vertikales Synchronisationssignal, das zum Ansteuern des LCOS-Raumlichtmodulators 2 erforderlich ist, auf der Basis des gewünschten Musters 13, ein Synchronisationssignal, das durch die Steuereinrichtung 4 gesendet wird, und ein digitales Steuersignal einschließlich eines horizontalen Synchronisationssignals usw. Gleichzeitig überträgt die Eingabeverarbeitungseinheit 31 das gewünschte Muster 13 zu der Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33. Und gleichzeitig überträgt die Eingabeverarbeitungseinheit 31 weiterhin die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 zu der Korrekturwert-Ableitungseinheit 32.
Die Winkelkorrektur-LUT 71 speichert eine Vielzahl von Winkeln θ und Werte einer Vielzahl von Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) auf der Basis einer eins-zu-eins-Entsprechung. 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel θ und dem in der Winkelkorrektur-LUT 71 gespeicherten Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ). Der Winkelkorrekturkoeffizient a(θ) erreicht den maximalen Wert von 1, wenn θmin (=0 Grad) erreicht wird, und vermindert sich, wenn der Winkels θ größer wird.
Die Wellenlängenkorrektur-LUT 72 speichert eine Vielzahl von Wellenlängen und Werte einer Vielzahl von Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) auf der Basis einer eins-zu-eins-Entsprechung. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ und dem in der Wellenlängenkorrektur-LUT 72 gespeicherten Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ). Der Wellenlängenkorrekturkoeffizient c(λ) erreicht den maximalen Wert von 1, wenn λmin(=405 nm) erreicht wird, und vermindert sich, wenn die Wellenlänge λ größer wird.
Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 liest die Winkelkorrektur-LUT 71 aus dem ROM 52 und spezifiziert den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) in Entsprechung zu dem Winkel θ als Winkelinformationen 17. Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 liest die Wellenlängenkorrektur-LUT 72 aus dem ROM 52 und spezifiziert den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) in Entsprechung zu der Wellenlänge λ als Wellenlängeninformationen 18.
Die Versatzinformationen 73 geben an: ordentliche Brechzahlen no(λ) relativ zu einer Vielzahl von vorbestimmten Wellenlängen λ in dem zu verwendenden Wellenlängenbereich zwischen λmin und λmax; außerordentliche Brechzahlen ne(λ); und eine Dicke d(x, y) der Flüssigkristallschicht 27 für jedes Pixel (x, y). Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 liest die Versatzinformationen 73 aus dem ROM 52 und leitet auf der Basis der Versatzinformationen 73, der Winkelinformationen 17 und der Wellenlängeninformationen 18 einen Versatzabstufungswert g(θ, λ, d(x, y)) für jede Pixelposition ab. Insbesondere berechnet die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 zuerst die folgende Gleichung (1) auf der Basis der Versatzinformationen 73, der Winkelinformationen 17 und der Wellenlängeninformationen 18, um h(θ, λ, d(x, y)) für jedes Pixel zu bestimmen. Dabei gibt θ₀ den Bezugswinkel an, wobei in der ersten Ausführungsform θ₀ = θmin = 0 Grad. In der Gleichung (1) ist die Pixelposition (x, y) an der Dicke d(x, y) der Flüssigkristallschicht 27 deutlich angegeben. Die Pixelposition (x, y) wird jedoch im Folgenden nicht angegeben, sondern es werden nur die für die Beschreibung erforderlichen Parameter angegeben.
Dabei gibt j(θ) einen Winkel θ'' (in 5(a)) relativ zu einer Richtung vertikal zu der Pixelelektrode 22 in der Richtung, in der das mit einem Winkel θ in den LCOS-Raumlichtmodulator 2 eintretende Licht sich durch die Flüssigkristallschicht 27 fortpflanzt, an und wird wie folgt gemäß dem Snell-Gesetz (S-1), (S-2) ausgedrückt:
Weiterhin verwendet die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ), um die folgende Gleichung (3) zu berechnen, wobei g(θ, λ, d(x, y)) für jedes Pixel berechnet wird. Es ist zu beachten, dass N die Anzahl der Abstufungen angibt, die einem Zyklus in dem Steuereingabewert B zugeordnet sind, wobei die Anzahl in diesem Beispiel gleich 256 ist.
Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 verwendet weiterhin den Winkelkorrekturkoeffizient a(θ) und den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ), um die folgende Gleichung (4) zu berechnen, wodurch die Anzahl der zyklischen Abstufungen N zu einer korrigierten Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max gewandelt wird.
Das heißt, die Anzahl der zyklischen Abstufungen N ist gleich der Anzahl der Abstufungen, die einem Zyklus in dem Steuereingabewert B unter den gegebenen Einfallsbedingungen (der Bezugswellenlänge λ₀ und dem Bezugswinkel θ₀) zugeordnet werden. In der ersten Ausführungsform ist die Anzahl gleich 256.
Die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max ist die Anzahl von Abstufungen, die einem Zyklus in dem Steuereingabewert B unter Einfallsbedingungen wie etwa dem Winkel θ (oder den Winkelinformationen 17) und der Wellenlänge λ (oder den Wellenlängeninformationen 18) zugeordnet werden sollten. Der Winkelkorrekturkoeffizient a(θ) und der Wellenlängenkorrekturkoeffizient c(λ) sind beides Werte gleich oder kleiner als 1, sodass die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max einen Wert gleich oder größer als 255 annimmt.
Weiterhin überträgt die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ), den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) und den Versatzabstufungswert g(θ, λ, d) für jedes Pixel zu der Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33. Gleichzeitig überträgt die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 die Winkelinformationen 17 und den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) zu der Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34. Und gleichzeitig überträgt die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max zu der Steuereingabewert-Additionseinheit 35.
Die Steuereingabewert-Additionseinheit 33 verwendet den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ), den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) und den Versatzabstufungswert g(θ, λ, d), um die folgende Gleichung (5) für jedes Pixel zu berechnen, wodurch der Steuereingabewert B(= t_b) zu einem korrigierten Eingabewert B'(= t'_b) gewandelt wird. Und die Wandlungseinheit 33 überträgt den bestimmten, korrigierten Eingabewert B'(= t'_b) zu einer Korrekturdaten-Additionseinheit 35.
Die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 liest die Verzerrungskorrekturdaten 12 aus dem RAM 36. Die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 bestimmt einen Winkel θ'' unter Verwendung der Gleichung (2) auf der Basis des Einfallswinkels θ oder der Winkelinformationen 17. Auf der Basis der Eingangswellenlänge λ, der minimalen Wellenlänge λ_min und des Winkels θ'' multipliziert die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 den Verzerrungskorrekturwert S der Verzerrungskorrekturdaten 12 für jedes Pixel mit λ_min/λ·(2/cosθ''), wodurch der korrigierte Verzerrungskorrekturwert S' erhalten wird. In diesem Fall wird die Verzerrung geringer, wenn die Wellenlänge größer wird. Weil λ_min/λ < 1 gilt, kann die Wellenlänge korrigiert werden, indem S mit λ_min/λ multipliziert wird. Aus 5(c) wird deutlich, dass die Beziehung 2F'' = 2F/cosθ'' hergestellt wird, wobei 2F einen hin und her verlaufenden Optikpfad des sich durch die Flüssigkristallschicht 27 fortpflanzenden Lichts während eines vertikalen Einfalls wiedergibt und 2F'' einen hin und her verlaufenden Optikpfad des sich durch die Flüssigkristallschicht 27 fortpflanzenden Lichts bei einem Einfallswinkel von θ'' wiedergibt. Indem also der Verzerrungskorrekturwert S mit 2/cosθ'' multipliziert wird, wird der Winkel korrigiert.
Für jedes Pixel addiert die Korrekturdaten-Additionseinheit 35 den korrigierten Eingabewert B'(= t'_b) und den korrigierten Verzerrungskorrekturwert S' und nimmt den dadurch erhaltenen Wert (B' + S') als Bezugswert R. Wenn der Bezugswert R größer als die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max ist, werden die durch das Falten der Phase in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (6) erhaltenen Ergebnisse modifiziert, wobei dann der modifizierte Wert als Bezugswert R verwendet wird. Die Korrekturdaten-Additionseinheit 35 überträgt den derart erhaltenen Bezugswert T zu der LUT-Verarbeitungseinheit 38.
Die LUT-Verarbeitungseinheit 38 liest die Pixelentsprechungs-LUT 11 in Übereinstimmung mit jedem Pixel (7) aus dem RAM 37 und liest weiterhin unter Bezugnahme auf die Pixelentsprechungs-LUT 11 und unter Verwendung des relativ zu dem Pixel bestimmten Bezugswerts R den DA-Eingabewert A in Entsprechung zu dem Bezugswert R aus. Der Bezugswert R wird also zu dem DA-Eingabewert A gewandelt. Die LUT-Verarbeitungseinheit 38 sendet den DA-Eingabewert A jedes Pixels zusammen mit den Positionsinformationen des Pixels zu der Ansteuereinrichtung 391.
Für jedes Pixel wandelt die Ansteuereinrichtung 391 einen Wert t_a, der durch den DA-Eingabewert A angenommen wird, zu einem analogen Signal C, das ein Spannungswert (P + ((Q – P)/(M – 1))·t_a) innerhalb des Ansteuerspannungsbereichs (P bis Q) ist (in diesem Beispiel: P = 0 Volt und Q = 4 Volt). Dann steuert die Ansteuereinrichtung 391, die den durch das analoge Signal C angegebenen Spannungswert als Ansteuerspannung verwendet, jedes Pixel des LCOS-Raumlichtmodulators 2 an.
7 zeigt die Pixelentsprechungs-LUTs 11 und die Phasenmodulationsgrößen ϕ. Die letzteren werden in einem Pixel erhalten, in dem der durch den DA-Eingabewert A angenommene Wert durch die Ansteuereinrichtung 391 zu einem entsprechenden Spannungswert gewandelt wird, wobei der resultierende Wert auf das entsprechende Pixel angewendet wird. 7 zeigt die Phasenmodulationsgrößen ϕ unter drei verschiedenen Einfallsbedingungen: [1] θ = 0 Grad und λ = 405 nm; [2] θ = 0 Grad und λ = 1064 nm; und [3] θ = 45 Grad und λ = 633 nm. In der Pixelentsprechungs-LUT 11 sind jedoch nicht die Daten in Entsprechung zu der Phasenmodulationsgröße ϕ gespeichert. Die Phasenmodulationsgröße ϕ weist eine lineare Beziehung relativ zu dem durch den Bezugswert R angenommenen Wert auf. Bei insgesamt T Pixelentsprechungs-LUTs 11 werden die durch den DA-Eingabewert A anzunehmenden Werte derart spezifiziert, dass die Phasenmodulationsgrößen ϕ in Entsprechung zu den entsprechenden Werten der Bezugswerte R unter identischen Einfallsbedingungen (einer Kombination aus einer identischen Wellenlänge und einem identischen Winkel) im wesentlichen gleich sind. Zum Beispiel werden die durch den DA-Eingabewert A anzunehmenden Werte derart bestimmt, dass unter einer Einfallsbedingung mit einem Bezugswinkel θ von 0 Grad und einer Bezugswellenlänge λ von 405 nm die Phasenmodulationsgröße ϕ gleich 0,00000 ist, wenn der Bezugswert R gleich 0 ist, und die Phasenmodulationsgröße ϕ gleich 0,00784 ist, wenn der Bezugswert R gleich 1 ist.
Weiterhin wird der Steuereingabewert B(= t_b) zu dem korrigierten Steuereingabewert B'(= t'_b) auf der Basis der Einfallsbedingung unter Verwendung der Gleichung (5) korrigiert, wobei dann auf der Basis des korrigierten Steuereingabewerts B'(= t'_b) der Bezugswert R bestimmt wird. Deshalb ist auch die Beziehung zwischen einem Steuereingabewert B vor der Korrektur und der Phasenmodulationsgröße ϕ linear, sodass unter jeder Einfallsbedingung die Phasenmodulationsgröße ϕ relativ zu dem Steuereingabewert B identisch ist.
Wenn also unter einer beliebigen Eingangsbedingung die Pixelentsprechungs-LUT 11 in Entsprechung zu jedem Pixel verwendet wird, um den Steuereingabewert B des Pixels zu dem korrigierten Steuereingabewert B' zu wandeln, wird der korrigierte Steuereingabewert B' weiter zu dem DA-Eingabewert A gewandelt, wobei dieser DA-Eingabewert A dann weiter zu dem analogen Signal C gewandelt wird und in diesem Zustand die Spannung angelegt wird. Deshalb ist die in jedem Pixel erhaltene Phasenmodulationsgröße ϕ im wesentlichen linear relativ zu dem Steuereingabewert B vor der Korrektur und ist die Variation für jedes Pixel klein.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Einstellen des Phasenmodulationssystems 1 erläutert. In dem Phasenmodulationssystem 1 werden das Einstellen der Wellenlängenkorrektur-LUT 72, das Einstellen der Winkelkorrektur-LUT 71, das Einstellen der Versatzinformationen 73, das Einstellen einer entsprechenden Beziehung zwischen dem DA-Eingabewert und den Ansteuerspannungsbereichen P bis Q, das Einstellen der Pixelentsprechungs-LUT 11 und das Einstellen der Verzerrungskorrekturdaten 12 in dieser Reihenfolge ausgeführt.
(Verfahren zum Erzeugen der Wellenlängenkorrektur-LUT 72)
Zuerst wird die Wellenlängenkorrektur-LUT 72 erzeugt. Dazu wird der LCOS-Raumlichtmodulator 2 in dem polarimetrischen Interferometer 90 von 10 angeordnet, um die Messung durchzuführen. In diesem Fall wird der Einfallswinkel θ des einfallenden Lichts auf 0 Grad gesetzt.
Der polarimetrische Interferometer 90 umfasst eine Xenon-Lampe 91, eine Kollimationslinse 92, einen Polarisator 93, einen Strahlteiler 94, einen Analysator 95, Bildlinsen 96 und 97, ein Bandpassfilter 98 und einen Bildsensor 99. Der LCOS-Raumlichtmodulator 2 wird wie in 10 gezeigt relativ zu dem polarimetrischen Interferometer 90 angeordnet. Die Xenon-Lampe 91 gibt Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 200 nm bis ungefähr 2000 nm aus. Das Bandpassfilter 98 ist ein Filter, durch das nur Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge durchgelassen wird. Indem der Typ des Bandpassfilters 98 geändert wird, kann die Wellenlänge des in den Bildsensor 99 eintretenden Lichts geändert werden. Dadurch kann die Phasenmodulationsgröße in Bezug auf eine spezifische Wellenlängenkomponente des durch den LCOS-Raumlichtmodulator 2 gemessenen Lichts gemessen werden. Es ist zu beachten, dass das Bandpassfilter 98 anstatt zwischen der Bildlinse 97 und dem Bildsensor 99 auch an einer anderen Position in dem Optikpfad von der Xenon-Lampe 91 zu dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 angeordnet werden kann. Zum Beispiel kann das Bandpassfilter 98 optional auch zwischen der Xenon-Lampe 91 und der Kollimationslinse 92 angeordnet werden.
In dem polarimetrischen Interferometer 90 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird das Licht, dessen Phase durch den LCOS-Raumlichtmodulator 2 moduliert wird, durch den Bildsensor 99 gemessen. Die Polarisationsrichtung des Polarisators 63 weicht um 45 Grad relativ zu der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle des LCOS-Raumlichtmodulators 2 ab. Das in den LCOS-Raumlichtmodulator 2 eintretende Licht (einfallende Licht) weicht um 45 Grad relativ zu der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle 28 ab. Wenn sich das einfallende Licht durch die Flüssigkristallschicht 27 fortpflanzt, wird eine Phasendifferenz zwischen einer phasenmodulierten Komponente in dem einfallenden Licht (einer Komponente parallel zu der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle 28) und einer nicht-phasenmodulierten Komponente verursacht. Deshalb hängt die Polarisationsrichtung des durch den LCOS-Raumlichtmodulator 2 reflektierten Lichts (reflektierten Lichts) von der Phasenmodulationsgröße der phasenmodulierten Komponente in dem einfallenden Licht ab. Weiterhin weicht die Ausrichtung des Analysators 65 um 90 Grad relativ zu dem Polarisator 93 ab und hängt die Intensität des durch den Analysators 95 hindurchgehenden Lichts von der Polarisationsrichtung des reflektierten Lichts ab. In Übereinstimmung mit dem Messergebnis des Bildsensors 99 wird die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie als eine Intensität I gemessen. Es wird an allen Pixeln eine identische Spannung angelegt, um das eingehende Licht phasenzumodulieren. In Übereinstimmung mit dem Bildsensor 99 kann die Intensität des Lichts, das in einem beliebigen Pixel des LCOS-Raumlichtmodulators 2 moduliert wird und eine Position in Entsprechung zu derjenigen des Bildsensors 99 erreicht hat, gemessen werden. Aus der Intensität I, die an einer bestimmten Position des Bildsensors 99 erhalten wird, kann zum Beispiel unter Verwendung der folgenden Gleichung die Phasenmodulationsgröße ϕ, die durch das entsprechende Pixel des LCOS-Raumlichtmodulators 2 erzielt wird, bestimmt werden. ϕ = 2sin^–1(((I – I_min)/(I_max – I_min))^1/2) [rad]
Dabei geben I_max und I_min jeweils einen maximalen Wert und einen minimalen wert der Intensität I an, die erhalten wird, wenn die an dem Pixel angelegte Spannung innerhalb eines Betriebsspannungsbereichs (0 bis 4 V) des LCOS-Raumlichtmodulators 2 geändert wird.
Wenn die Phasenmodulationsgröße ϕ eines beliebigen Pixels in einem Zustand bestimmt wird, in dem eine beliebige Spannung innerhalb des Betriebsspannungsbereichs von 0 bis 4 V an allen Pixeln gleich angelegt wird, kann die Phasenmodulationsgröße relativ zu der Spannung des Pixels bestimmt werden.
Als Bandpassfilter 98 sind fünf Bandpassfilter vorbereitet, die jeweils Lichtkomponenten mit fünf verschiedenen Wellenlängen (in der ersten Ausführungsform 405 nm, 532 nm, 633 nm, 800 nm und 1064 nm) in dem zu verwendenden Wellenlängenbereich zwischen λmin (405 nm) und λmax (1064 nm) aufweisen. Es wird einer dieser Bandpassfilter verwendet.
In einem Zustand, in dem ein Bandpasfilter 98, der Licht mit einer bestimmten Wellenlänge durchlässt, angeordnet ist, wird die durch ein bestimmtes Pixel des LCOS-Raumlichtmodulators 2 erzielte Phasenmodulationsgröße für jede Spannung (innerhalb des Betriebsspannungsbereichs von 0 bis 4 V) gemessen. Es ist zu beachten, dass die Phasenmodulationsgröße relativ nur zu dem einen bestimmten Pixel gemessen wird, weil die Wellenlängenabhängigkeit über alle Pixel im wesentlichen konstant ist. Diese Messung wird für alle fünf Wellenlängen wiederholt. 11 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der durch die oben beschriebene Messung erhaltenen Spannung und der Phasenmodulationsgröße für jede Wellenlänge λ zeigt. Aus dem Kurvendiagramm wird deutlich, dass die Phasenmodulationsgröße (der Versatzphasenwert) bei jeder Wellenlänge λ anders ist, wenn die Spannung gleich 0 ist.
In der vorliegenden Erfindung werden der Bezugswinkel θ₀, eine beliebige Wellenlänge λ in dem zu verwendenden Wellenlängenbereich relativ zu der Phasenmodulationsgröße ϕ(V, θ₀, λ₀, x, y) in der Bezugswellenlänge λ₀ und die Phasenmodulationsgröße ϕ(V, ϕ, λ, x, y) bei einem beliebigen Winkel θ innerhalb des zu verwendende Winkelbereichs, in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (7) definiert. Es ist zu beachten, dass x, y jeweils Parameter sind, die die Position des Pixels angeben. Weiterhin sind in der Gleichung (7) die Spannung V, der Winkel θ, die Wellenlänge λ und die Position des Pixels x, y, die jeweils Parameter für die Phasenmodulationsgröße ϕ sind, deutlich angegeben, wobei diese Parameter aber in der folgenden Beschreibung nicht näher behandelt werden und nur die für die Beschreibung erforderlichen Parameter behandelt werden. ϕ(V, θ, λ, x, y) = a(θ)·c(λ)·ϕ(V, θ, λ₀, x, y) – a(θ)·c(λ)·h(θ, λ, d(x, y))[rad] (7)
In der Gleichung (7) gibt der zweite Term a(θ)·c(λ)·h(θ, λ, d) die Phasenmodulationsgröße (den Versatzphasenwert) für die Spannung 0 an. Dabei ist h(θ, λ, d) wie in der weiter oben angegebene Gleichung (1) definiert. Es ist zu beachten, dass in dem Kurvendiagramm von 12 jede Kurve von 11 in der Richtung der vertikalen Achse versetzt ist und die Phasenmodulationsgröße gleich 0 ist, wenn die Spannung gleich 0 ist.
Das Verhältnis c(λ, V) der Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, V) bei einer beliebigen Wellenlänge λ zu der Phasenmodulationsgröße ϕ(λ₀, V) bei der Bezugswellenlänge λ₀ ist für jede Spannung V in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (8) definiert. c(λ, V) = ϕ(λ, V)/ϕ(λ₀, V) (8)
13 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Spannung V und c(λ, V) für jede Wellenlänge λ zeigt. Aus 13 wird deutlich, dass c(λ, V) bei jeder Wellenlänge λ in Abhängigkeit von der Spannung V in einem Spannungsbereich von ungefähr 0 bis 2 Volt stark variiert, während es in dem Bereich gleich oder größer als 2 Volt nur geringfügig variiert. Dies gilt für alle gemessenen Wellenlängen.
Insbesondere liegt in einem vorbestimmten Spannungsbereich (in diesem Beispiel in dem Bereich von 2 bis 4 Volt) die Ladungsgröße von c(λ, V) relativ zu der Änderung in der Spannung V innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (in diesem Fall von 0,5) bei jeder beliebigen Wellenlänge λ. Deshalb ist bei jeder Wellenlänge λ der Wellenlängenkorrekturkoeffizient c(λ) mit einem gleichen Wert für c(λ, V) relativ zu einer bestimmten Spannung V in dem vorbestimmten Spannungsbereich (von 2 bis 4 Volt) gesetzt. Alternativ hierzu kann c(λ) optional auf einen Wert gleich einem Durchschnittswert von c(λ, V) relativ zu einer Vielzahl von Spannungswerten V innerhalb des vorbestimmten Spannungsbereichs (von 2 bis 4 Volt) gesetzt werden.
Die Beziehung zwischen der gemessenen Wellenlänge λ und dem Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) wird als Wellenlängenkorrektur-LUT 72 in dem ROM 52 der Ansteuereinrichtung 3 gespeichert. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ und dem in der Wellenlängenkorrektur-LUT 72 gespeicherten Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ). Es ist deutlich, dass c(λ) bei der Bezugswellenlänge λ₀(= 405 nm) gleich 1 ist, sodass sich c(λ) vermindert, wenn λ größer wird.
Es ist zu beachten, dass in der ersten Ausführungsform die fünf verschiedenen Wellenlängen innerhalb des zu verwendenden Wellenlängenbereichs gemessen werden. Die Anzahl der zu messenden Wellenlängen ist jedoch nicht auf fünf beschränkt. Die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ und dem Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) kann auch durch eine Annäherung unter Verwendung einer polynomialen Gleichung erhalten werden, um eine nicht gemessene Wellenlänge zu kompensieren, sodass eine eins-zu-eins-Entsprechung zwischen einer Vielzahl von Wellenlängen λ und einer Vielzahl von Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) bestimmt wird und die bestimmte Beziehung in der Wellenlängenkorrektur-LUT 72 gespeichert wird. Anstelle der Wellenlängenkorrektur-LUT 72 kann auch der polynomiale Ausdruck selbst gespeichert werden. Weiterhin wird das eine spezifische Pixel für die Phasenmodulationsgröße gemessen. Außerdem wird eine Phasenmodulationsgröße einer Vielzahl von Pixeln gemessen, wobei der durchschnittliche Wert durch die Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, V) ersetzt wird. Auf diese Weise kann c(λ, V) optional bestimmt werden.
(Verfahren zum Erzeugen der Winkelkorrektur-LUT 71)
Um die Winkelkorrektur-LUT 71 zu erzeugen, wird die Phasenmodulationsgröße des LCOS-Raumlichtmodulators 2 in einem optischen System 190 von 14 gemessen. Das Optiksystem 190 wird erhalten, indem das Optiksystem 90 von 10 derart modifiziert wird, dass der Winkel desselben variiert werden kann. Das Optiksystem 190 ist bis auf die im Folgenden erläuterten Unterschiede identisch mit dem Optiksystem 90. Das Optiksystem 190 ist derart konfiguriert, dass der Strahlteiler 94 aus dem Optiksystem 90 entfernt ist. Indem die Anordnung von der Xenon-Lampe 91 zu dem Polarisator 93, die Anordnung von dem Analysator 95 zu dem Bildsensor 99 und die Ausrichtung des LCOS-Raumlichtmodulators 2 entsprechend angepasst werden, kann der Einfallswinkel θ beliebig von 0 bis 45 Grad geändert werden.
In dem Verfahren zum Erzeugen der Winkelkorrektur-LUT wird als Bandpassfilter 98 ein Bandpassfilter verwendet, das Licht mit einer Wellenlänge λ = 633 nm durchlässt.
Der Einfallswinkel θ wird nacheinander auf acht Winkel (0, 5,65, 9,2, 13,25, 22,5, 31,6, 38 und 45 Grad) innerhalb des zu verwendenden Winkelbereichs von θmin = 0 bis θmax = 45 Grad gesetzt. Wenn der Einfallswinkel θ auf einen der Winkel gesetzt ist, wird die in dem spezifischen Pixel erreichte Phasenmodulationsgröße für jede Spannung in dem Betriebsspannungsbereich zwischen 0 und 4 Volt gemessen. Es ist zu beachten, dass die Phasenmodulationsgröße nur in dem einen spezifischen Pixel gemessen wird, weil die Winkelabhängigkeit im wesentlichen identisch ist (nicht von einem bestimmten Pixel abhängig ist). Wenn das Licht schräg eintritt, pflanzt sich das Licht schräg in der Flüssigkristallschicht 27 fort. Auf diese Weise kann das Licht durch eine Vielzahl von benachbarten Pixelelektroden 22 beeinflusst werden. In der Vielzahl von benachbarten Pixeln ist jedoch die Differenz in der spannungsabhängigen Verzerrung vernachlässigbar, sodass eine Änderung in der Phasenmodulationsgröße aufgrund des Einflusses der Vielzahl von benachbarten Pixelelektroden 22 so klein ist, dass sie vernachlässigt werden kann. Wenn jedoch der LCOS-Raumlichtmodulator 2 in dem Optiksystem 190 (14) angeordnet ist, kann sich ein Teil des einfallenden Lichts durch einen Teil der Flüssigkristallschicht 27 in einem Außenumfangsbereich um den Bereich (außerhalb des Siliciumsubstrats 21) mit den insgesamt T Pixelelektroden 22 herum fortpflanzen und dann in die Pixelelektrode 22 eintreten. Insbesondere werden die Pixelelektroden 22 in der Nähe des Außenumfangsbereichs einfach durch ein derartiges Licht beeinflusst. Deshalb wird für das eine spezifische Pixel vorzugsweise die Pixelelektrode 22 verwendet, die von der Umgebung des Außenumfangsbereichs entfernt ist. Eine derartige Messung wird für alle acht Winkel wiederholt. 15 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der durch die oben beschriebene Messung erhaltenen Spannung und der Phasenmodulationsgröße für jeden Winkel θ zeigt. Aus dem Kurvendiagramm wird deutlich, dass bei jedem Winkel θ die Phasenmodulationsgröße (der Versatzphasenwert) anders ist, wenn die Spannung gleich 0 ist. 16 ist ein Kurvendiagramm, das erhalten wird, indem jede Kurve von 15 in der Richtung der vertikalen Achse verschoben wird, sodass die Phasenmodulationsgröße (der Versatzphasenwert) gleich 0 ist, wenn die Spannung gleich 0 ist. Auch wenn eine Differenz in dem Versatzphasenwert ignoriert wird, unterscheidet sich eine Kennlinie der Spannungsphasenmodulationsgröße für jeden Winkel θ. 16 ist ein Kurvendiagramm, das eine Änderung in der Phasenmodulationsgröße θ zeigt, die aus dem Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) entsteht.
Das Verhältnis a(θ, V) der Phasenmodulationsgröße ϕ(θ, V) bei dem Bezugswinkel θ zu der Phasenmodulationsgröße ϕ(θ₀, V) bei dem Bezugswinkel θ₀ ist für jede Spannung V in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (9) definiert: a(θ, V) = ϕ(θ, V)/ϕ)(θ₀, V) (9)
17 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Spannung V und a(θ, V) für jeden Winkel θ zeigt. Aus 17 wird deutlich, dass a(θ, V) bei einem beliebigen Winkel θ im Bereich von ungefähr 0 bis 2 Volt stark variiert, während es in dem Bereich gleich oder größer 2 Volt nur geringfügig variiert. Dies gilt für alle gemessenen Winkel.
Insbesondere liegt in einem vorbestimmten Winkelbereich (in diesem Beispiel von 2 bis 4 Volt) die Änderungsgröße von a(θ, V) relativ zu einer Änderung in der Spannung V innerhalb eines vorbestimmten Bereichs (in diesem Fall 0,5) bei jedem Winkel θ. Deshalb wird für jeden Winkel θ der Winkelkorrekturkoeffizient a(θ) auf einen Wert gleich a(θ, V) relativ zu einer beliebigen Spannung V innerhalb des vorbestimmten Spannungsbereichs (2 bis 4 Volt) gesetzt. Alternativ hierzu kann der Winkelkorrekturkoeffizient a(θ) optional auf einen Wert gleich dem durchschnittlichen Wert von a(θ, V) relativ zu einer Vielzahl von Spannungsbereichen V innerhalb des vorbestimmten Spannungsbereichs (2 bis 4 Volt) gesetzt werden.
Die Beziehung zwischen dem Winkel θ und a(θ) wird als Winkelkorrektur-LUT 71 in dem ROM 52 der Ansteuereinrichtung 3 gespeichert. 8 zeigt die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel θ und dem in der derart erhaltenen Winkelkorrektur-LUT 71 gespeicherten Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ). Es ist deutlich, dass a(θ) bei dem Bezugswinkel θ₀(= 0 Grad) gleich 1 ist, wobei sich a(θ) vermindert, wenn θ größer ist.
Es ist zu beachten, dass in der ersten Ausführungsform acht verschiedene Typen von Winkeln innerhalb des zu verwendenden Winkelbereichs gemessen werden, wobei die Anzahl der zu messenden Winkel jedoch nicht auf acht beschränkt ist. Die Beziehung zwischen dem Winkel θ und a(θ) kann auch durch eine Annäherung unter Verwendung einer polynomialen Gleichung erhalten werden, um einen nicht gemessenen Winkel zu kompensieren und eine eins-zu-eins-Entsprechung zwischen einer Vielzahl von Winkeln θ und einer Vielzahl von Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) zu bestimmen, wobei die bestimmte Beziehung dann in der Winkelkorrektur-LUT 71 gespeichert wird. Anstelle der Winkelkorrektur-LUT 71 kann auch die polynomiale Gleichung selbst gespeichert werden. Die Phasenmodulationsgröße wird für ein spezifisches Pixel gemessen, wobei aber auch die Phasenmodulationsgrößen einer Vielzahl von Pixeln gemessen werden können und dann der durchschnittliche Wert derselben durch ϕ(θ, V) ersetzt werden kann, um a(θ, V) zu bestimmen.
(Erzeugen der Versatzinformationen 73)
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Setzen der Dicke d(x, y) der Flüssigkristallschicht für jedes Pixel (x, y) in den Versatzinformationen 73, der ordentlichen Brechzahlen no(λ) und der außerordentlichen Brechzahlen ne(λ) innerhalb des zu verwendenden Wellenlängenbereichs zwischen λmin und λmax beschrieben. In diesem Fall werden als Vielzahl von vorbestimmten Wellenlängen λ die fünf Wellenlängen 405 nm, 532 nm, 633 nm, 800 nm und 1064 nm verwendet, die auch für die Wellenlängenkorrektur-LUT 72 verwendet werden. Die Werte der außerordentlichen Brechzahl ne(λ1), der ordentlichen Brechzahl no(λ1) und der Doppelbrechung Δn(λ1) bei einer bestimmten Wellenlänge λ1 der Flüssigkristallschicht 27 des LCOS-Raumlichtmodulators 2 werden durch den Hersteller der Flüssigkristallschicht 27 bereitgestellt.
Zuerst wird für jedes Pixel die Dicke d der Flüssigkristallschicht bestimmt. Insbesondere wird der LCOS-Raumlichtmodulator 2 in dem polarimetrischen Interferometer 90 wie in 10 gezeigt angeordnet und wird als Bandpassfilter 98 ein Bandpassfilter vorgesehen, das Licht mit der Wellenlänge λ1 durchlässt. Alle Pixel werden mit der maximalen Spannung Vmax (in der ersten Ausführungsform: 4 Volt) innerhalb des Ansteuerspannungsbereichs (0 bis 4 V) angesteuert, wobei die in jedem Pixel erzielte Phasenmodulationsgröße gemessen wird.
In der ersten Ausführungsformen weist die Flüssigkristallschicht 27 bei der minimalen Spannung Vmin (= 0 Volt) eine parallele Ausrichtung wie in 3(a) gezeigt auf. Bei der maximalen Spannung Vmax(= 4 Volt) weist dieselbe Schicht 27 eine vertikale Ausrichtung wie in 3(c) gezeigt auf. Deshalb ist die Phasenmodulationsgröße ϕ(λ1, Vmax) die Phasenmodulationsgröße in der vertikalen Ausrichtung. Weiterhin wird die Phasenmodulationsgröße ϕ(λ1, Vmax) in der vertikalen Ausrichtung theoretisch in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (10) definiert:
Wenn also die durch die Messung erhaltene Phasenmodulationsgröße ϕ(λ1, Vmax) jedes Pixels in die Gleichung (10) eingesetzt wird, wird der Wert der Filmdicke d(x, y) für jedes Pixel erhalten.
Dann werden die außerordentlichen Brechzahlen ne(λ) und die ordentlichen Brechzahlen no(λ) relativ zu den fünf Wellenlängen λ (405 nm, 532 nm, 633 nm, 800 nm und 1064 nm) innerhalb des zu verwendenden Wellenlängenbereichs zwischen λmin und λmax bestimmt. Als Bandpassfilter 98 wurden fünf Filter vorbereitet, die jeweils die fünf Wellenlängen λ durchlassen, wobei einer der Filter angeordnet wird. Wenn als Bandpassfilter 98 ein Filter verwendet wird, der das Licht mit einer bestimmte Wellenlänge durchlässt, wird die minimale Spannung Vmin (= 0 Volt) an allen Pixeln angelegt und wird die in einem spezifischen Pixel erhaltene Phasenmodulationsgröße φ(λ, Vmin) gemessen, und wird weiterhin die maximale Spannung Vmax (= 4 Volt) angelegt wird und wird die in dem einem spezifischen Pixel erhaltene Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmax) gemessen. Eine derartige Messung wird für alle fünf Wellenlängen wiederholt. Es ist zu beachten, dass in dieser Messung nur das eine spezifische Pixel gemessen wird. Es werden also nicht alle Pixel gemessen. Der Grund hierfür ist, dass die außerordentlichen Brechzahlen ne(λ) und die ordentlichen Brechzahlen no(λ) im wesentlichen konstant für alle Pixel sind (nicht von einem bestimmten Pixel abhängig sind)
Die außerordentlichen Brechzahlen ne(λ) und die ordentlichen Brechzahlen no(λ) können für jede der fünf Wellenlängen λ auf der Basis der Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmin) und der Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmax) bestimmt werden, die wie folgt als Messergebnisse erhalten werden. Die Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmax) ist eine der vertikalen Ausrichtung entsprechende Phasenmodulationsgröße (eine Phasenmodulationsgröße, die erhalten wird, wenn die Flüssigkristallmoleküle 28 aufgrund einer angelegten Spannung vertikal ausgerichtet sind) und erfüllt theoretisch die folgende Gleichung (11). Weiterhin ist die Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmin) eine der parallelen Ausrichtung entsprechende Phasenmodulationsgröße und erfüllt theoretisch die folgende Gleichung (12). ϕ(λ, V_max)·λ/2π = 2·Δn(λ)·d(x, y) (11) ϕ(λ, V_min)·λ/2π = 2·n_e(λ)·d(x, y) (12)
In den Gleichungen (11) und (12) ist die Filmdicke d(x, y) eine Filmdicke in einem spezifischen Pixel, in dem die Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmin) und die Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmax) gemessen werden. Deshalb werden die gemessene Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmax) und die Filmdicke d(x, y) in die Gleichung (11) eingesetzt, um die Doppelbrechung Δn(λ) bei der Wellenlänge λ zu bestimmen.
Die gemessene Phasenmodulationsgröße ϕ(λ, Vmin) und die Filmdicke d(x, y) werden in die Gleichung (12) eingesetzt, um die außerordentliche Brechzahl ne(λ) bei der Wellenlänge λ zu bestimmen. Weiterhin kann die ordentliche Brechzahl no(λ) aus der derart bestimmten Doppelbrechung Δn(λ) und der außerordentlichen Brechzahl ne(λ) unter Verwendung der folgenden Gleichung (13) bestimmt werden. n_o(λ) = Δn(λ) – n_e(λ) (13)
Die derart bestimmte ordentliche Brechzahl no(λ) und die außerordentliche Brechzahl ne(λ) in Bezug auf eine Vielzahl von vorbestimmten Wellenlängen (λ) sowie die Dicke d(x, y) der Flüssigkristallschicht für jedes Pixel werden als Versatzinformationen 73 in dem ROM 52 der Ansteuereinrichtung 3 gespeichert.
Es ist zu beachten, dass in der ersten Ausführungsform, wenn die außerordentliche Brechzahl ne(λ) und die ordentliche Brechzahl no(λ) bestimmt werden, die fünf verschiedenen Wellenlängen innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 405 nm bis 1064 nm wie oben beschrieben gemessen werden. Die Anzahl der zu messenden Wellenlängen ist jedoch nicht auf fünf beschränkt. Die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ und der außerordentlichen Brechzahl ne(λ) und die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ und der außerordentlichen Brechzahl no(λ) können auch durch eine Annäherung unter Verwendung einer polynomialen Gleichung erhalten werden, um eine nicht gemessene Wellenlänge λ zu kompensieren, sodass die Beziehung zwischen einer Vielzahl von Wellenlängen λ und einer Vielzahl von außerordentlichen Brechzahlen ne(λ) innerhalb des zu verwendenden Wellenlängenbereichs und eine eins-zu-eins-Entsprechung zwischen einer Vielzahl von Wellenlängen λ und einer Vielzahl von außerordentlichen Brechzahlen no(λ) bestimmt werden. Weiterhin können die polynomiale Gleichung für die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ und der außerordentlichen Brechzahl ne(λ) und die polynomiale Gleichung für die Beziehung zwischen der Wellenlänge λ und der außerordentlichen Brechzahl no(λ) optional in dem ROM 52 der Ansteuereinrichtung 3 gespeichert werden.
Die Phasenmodulationsgrößen ϕ(λ, Vmin) und ϕ(λ, Vmax) werden für ein spezifisches Pixel gemessen. Alternativ hierzu können die Phasenmodulationsgrößen ϕ(λ, Vmin) und ϕ(λ, Vmax) auch für eine Vielzahl von Pixeln gemessen werden, wobei dann ein Durchschnitt der Messwerte ϕ(λ, Vmin) einer Vielzahl von Pixeln und ein Durchschnitt der Messwerte ϕ(λ, Vmax) einer Vielzahl von Pixeln als Phasenmodulationsgrößen ϕ(λ, Vmin) und ϕ(λ, Vmax) in die Gleichungen (11) und (12) eingesetzt werden.
18 ist ein Kurvendiagramm, das die durch das Multiplizieren der Phasenmodulationsgröße für jede Wellenlänge λ von 11 mit a(θ)·c(λ) erhaltenen Größen zeigt (wobei a(θ) = 1), von denen a(θ)·c(λ)·g(θ, λ, d) subtrahiert werden (wobei a(θ) = 1). Es ist deutlich, dass die Differenz in der Phasenmodulationsgröße für jede Wellenlänge λ korrigiert wird und eine identische Phasenmodulationsgröße erhalten wird.
19 ist ein Kurvendiagramm, das die durch das Multiplizieren der Phasenmodulationsgröße für jeden Winkel θ in 15 mit a(θ)·c(λ) erhaltenen Größen zeigt (wobei c(λ) = 1), von denen a(θ)·c(λ)·g(θ, λ, d) subtrahiert werden (wobei c(λ) = 1). Es ist deutlich, dass die Differenz in der Phasenmodulationsgröße für jeden Winkel θ korrigiert wird und dass eine identische Phasenmodulationsgröße erhalten wird.
(Setzen der Entsprechung zwischen dem DA-Eingabewert und dem Betriebsspannungsbereich)
Dem Ansteuerspannungsbereich von 0 bis 4 Volt werden alle 4096 Abstufungen (0 bis 4095) des DA-Eingabewerts A linear wie in 11 und 15 gezeigt zugeordnet. Insbesondere wird für die durch den DA-Eingabewert A angenommenen Werte t_a(0 ≤ t_a ≤ 4095) ein Spannungswert 4t_a/4095 [V] gesetzt. Wenn die Ansteuereinrichtung 391 gesetzt wird und jeder DA-Eingabewert t_a eingegeben wird, wird die Einstellung derart vorgenommen, dass ein analoges Signal C, das den entsprechenden Spannungswert 4t_a/4095 [V] angibt, ausgegeben wird.
(Verfahren zum Erzeugen der Pixelentsprechungs-LUT 11)
Mit Bezug auf 20 wird ein Verfahren zum Erzeugen der Pixelentsprechungs-LUT 11 erläutert. Die Pixelentsprechungs-LUT 11 wird eingestellt, nachdem der Spannungswert für einen DA-Eingabewert 0 bis 4095 beendet wird. Zuerst wird in Schritt S1 der LCOS-Raumlichtmodulator 2 in dem polarimetrischen Interferometer 90 wie in 10 gezeigt angeordnet. Als Bandpassfilter 98 wird ein Filter verwendet, das Licht mit einer Bezugswellenlänge λ₀ (in diesem Fall: λmin = 405 nm) durchlässt. Der Einfallswinkel θ ist der Bezugswinkel θ₀ (= θmin = 0 Grad). Die Beziehung zwischen dem DA-Eingabewert A und der spannungsabhängigen Phasenmodulationsgröße φ wird für jedes Pixel des LCOS-Raumlichtmodulators 2 bestimmt. Das heißt, der Spannungswert relativ zu jedem Wert der DA-Eingabewerte 0 bis 4095 wird an allen Pixeln angelegt, um die in jedem Pixel erzielte Phasenmodulationsgröße φ zu messen. Insbesondere wird ein beliebiger Wert von 0 bis 4095 als DA-Eingabewert Ain die Ansteuereinrichtung 391 eingegeben, um zu dem analogen Signal C gewandelt zu werden, das den entsprechenden Spannungswert angibt, wobei das resultierende Signal dann an allen Pixeln des LCOS-Raumlichtmodulators 2 angelegt wird und die in jedem Pixel erzielte Phasenmodulationsgröße φ gemessen wird. Eine derartige Messung wird für alle 4096 DA-Eingabewerte A von 0 bis 4095 durchgeführt.
In Schritt S2 wird auf der Basis des in Schritt S1 bestimmten Messungswerts die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie für den DA-Eingabewert für jedes Pixel bestimmt. Die Ergebnisse sind im wesentlichen identisch mit der Wellenform mit einer Wellenlänge λ von 405 nm in 11. Aus dem Kurvendiagramm wird deutlich, dass die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie für den DA-Eingabewert eine nicht-Linearität aufweist. Außerdem variiert die Phasenmodulationskennlinie für jedes Pixel.
In Schritt S3 wird auf der Basis der in Schritt S2 für jedes Pixel bestimmten DA-Eingabewert-Phasenmodulationskennline die Beziehung zwischen der Phasenmodulationsgröße (ϕ) und dem DA-Eingabewert A zum Beispiel durch eine Annäherung unter Verwendung einer polynomialen Gleichung mittels einer Methode der kleinsten Quadrate erhalten. Wenn zum Beispiel als polynomiale Gleichung eine exponentielle polynomiale Gleichung des Grads K verwendet wird, wobei t_a den DA-Eingabewert A wiedergibt und ϕ die Phasenmodulationsgröße wiedergibt, dann wird die polynomiale Gleichung durch die folgende Gleichung (14) ausgedrückt:
Wenn die Gleichung (14) bestimmt wird, kann die Beziehung zwischen dem DA-Eingabewert (t_a) und der Phasenmodulationsgröße (ϕ) erhalten werden, wobei der Einfluss eines Messrauschens in einer Lichtquelle, einem Bildsensor usw. vermindert werden kann. Auch wenn nicht alle DA-Eingabwerte gemessen werden (die DA-Eingabewerte werden intermittierend gemessen), kann die Phasenmodulationsgröße für einen ungemessenen DA-Eingabewert A aus der Gleichung (14) angenommen werden. Auf diese Weise kann die Beziehung zwischen dem DA-Eingabewert A und der Phasenmodulationsgröße ϕ (Gleichung (14) für alle Pixel bestimmt werden.
In Schritt S4 wird auf der Basis der erhaltenen spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie für den DA Eingabewert die Pixelentsprechungs-LUT 11 für jedes Pixel erstellt. Zuerst wird aus der folgenden Gleichung (15) t'_b,max,256 bestimmt und wird der maximale Wert des Bezugswerts R der Pixelentsprechungs-LUT 11 gleich oder größer t'_b,max,256 gesetzt. Es ist zu beachten, dass t'_b,max,256 in der Gleichung (15) die Anzahl der maximalen Abstufungen (255) des Steuereingabewerts B ist.
Wenn der Bezugswert R bestimmt wird, wandelt die Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33 den Steuereingabewert B zu dem korrigierten Steuereingabewert B' in Übereinstimmung mit der Gleichung (5). In der Gleichung (5) nehmen der Winkelkorrekturkoeffizient a(θ) und der Wellenlängenkorrekturkoeffizient c(λ) einen Wert kleiner 1 ein, sodass der korrigierte Steuereingabewert B' größer als 255 ist. Deshalb wird auch in dem korrigierten Steuereingabewert B', der durch eine Kombination aus einem beliebigen Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) und einem beliebigen Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) bestimmt wird, der durch den Bezugswert R der Pixelentsprechungs-LUT 11 angenommene maximale Wert gleich oder größer t'_b,max,256 gesetzt, sodass der korrigierte Steuereingabewert B' gleich einem beliebigen Bezugswert R in der Pixelentsprechungs-LUT 11 ist.
In der ersten Ausführungsform wird der Wert t'_b,max,256 als 830 bestimmt, sodass der Bereich des Bezugswerts R in der Pixelentsprechungs-LUT 11 auf 0 bis 850 gesetzt wird. Damit dann die Beziehung zwischen dem Bezugswert R (Steuereingabewert B der Bezugswellenlänge λ₀ (= λmin) und dem Bezugswert θ₀ (= θmin) und der Phasenmodulationsgröße φ linear ausgedrückt wird und die Phase von 0 bis 6,65π (2π·851/256) durch den Bezugswert R mit 0 bis 850 Abstufungen ausgedrückt wird, wird die Beziehung zwischen dem Steuereingabewert (t_b) und der Phasenmodulationsgröße ϕ wie folgt ausgedrückt: ϕ(t_b) = (6,65π/850)·t_b + const[πrad] (16)
Dabei nimmt t_b ganzzahlige Werte von 0 bis 850 an und gibt const den Versatzwert an. Der Versatzwert wird auf den identischen Wert gesetzt, der die Gleichung (16) in allen Pixeln realisieren kann. Die Gleichung (16) wird in die Gleichung (14) eingesetzt, um die Beziehung zwischen dem Steuereingabewert t_b und dem DA-Eingabewert t_a zu bestimmen. Dabei muss der ganzzahlige Wert t_a gerundet (auf- oder abgerundet) werden. Wenn eine Rundungsoperation durch ROUND wiedergegeben wird, ist die Beziehung zwischen t_b und t_a wie folgt: t_a = ROUND[f(φ(t_b))] (17)
Die Werte (0 bis 850) von t_b werden als Bezugswerte 0 bis 850 verwendet. Und indem die Bezugswerte 0 bis 850 in Entsprechung zu den durch die Gleichung (17) bestimmten Werten t_a vorgesehen werden, wird die Pixelentsprechungs-LUT 11 erzeugt.
In Schritt S5 wird die derart erzeugte Pixelentsprechungs-LUT 11 in dem ROM 52 gespeichert.
Für die minimale Wellenlänge λmin und den minimalen Winkel θmin werden also a(θmin) = 1 und c(λmin) = 1 vorgesehen. Deshalb wird ein Zyklus des Bezugswerts R in 256 Abstufungen angegeben, wie es auch bei einem Zyklus des Steuereingabewerts B der Fall ist. Folglich reicht es für die minimale Wellenlänge λmin und den minimalen Winkel θmin aus, wenn der Bezugswert R der Pixelentsprechungs-LUT 11 256 Abstufungen (0 bis 255) aufweist. Wenn jedoch die Winkelkorrektur und die Wellenlängenkorrektur unter Verwendung der Gleichung (5) durchgeführt werden, wird der Bezugswert R groß, weil a(θ) und c(λ) kleiner als 1 sind. Deshalb wird die Anzahl der Abstufungen des Bezugswerts R der Pixelentsprechungs-LUT 11 mit einer größeren Redundanz als 256 eingeführt, um alle verwendeten Winkel und Wellenlängen zu handhaben.
21 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Bezugswert R und der Phasenmodulationsgröße ϕ in 7 zeigt. Trotz der verschiedenen Wellenlängen ist die Phasenmodulationsgröße ϕ linear zu dem Bezugswert R. Wenn die Einfallsbedingungen bei λ = 405 nm und θ = 0 Grad liegen, werden 256 Abstufungen für den Bezugswert R gesichert, wenn die Phasenmodulationsgröße zwischen 0 und 2π liegt. Wenn die Einfallsbedingungen bei λ = 1064 nm und θ = 0 Grad liegen, werden 803 Abstufungen für den Bezugswert R gesichert, wenn die Phasenmodulationsgröße zwischen 0 und 2π liegt. Wenn die Einfallsbedingungen bei λ = 633 nm und 0 = 45 Grad liegen, werden 763 Abstufungen für den Bezugswert R gesichert, wenn die Phasenmodulationsgröße zwischen 0 und 2π liegt. Das heißt, zwischen 0 und 2π (in dem Bereich der erforderlichen Phasenmodulationsgröße ϕ) können wenigstens 256 Abstufungen für den Bezugswert R unter einer beliebigen Einfallsbedingung gesichert werden. Die Phase kann also genau moduliert werden.
Wenn die Einfallsbedingungen derart sind, dass die Wellenlänge bei 405 nm liegt und der Winkel 0 Grad beträgt, werden die Phasenmodulationsgrößen (0 bis 2π) relativ zu den Steuereingabewerten B vor der Korrektur (0 bis 255) erhalten. Und wenn die Einfallsbedingungen derart sind, dass die Wellenlänge bei 1064 nm liegt und der Winkel 45 Grad beträgt, werden ebenfalls die Phasenmodulationsgrößen (0 bis 2π) relativ zu den Steuereingabewerten B vor der Korrektur (0 bis 255) erhalten. Also auch dann, wenn sich die Einfallsbedingungen ändern, wird immer die gleiche Phasenmodulationsgröße ϕ relativ zu dem gleichen Steuereingabewert B erhalten.
(Verfahren zum Erzeugen der Verzerrungskorrekturdaten 12)
Nachdem die Pixelentsprechungs-LUT 11 für jedes Pixel erzeugt wurde, werden die Verzerrungskorrekturdaten 12 erzeugt. Der Grund hierfür ist, dass die spannungsunabhängige Verzerrung normalerweise nicht separat gemessen werden kann. Wenn aber die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie unter Verwendung der Pixelentsprechungs-LUT 11 korrigiert wird und eine Ausgabewellenformfläche des LCOS-Raumlichtmodulators 2 gemessen wird, dann kann die spannungsunabhängige Verzerrung gemessen werden. Die Messung auf der Lichtwellenformfläche einschließlich der spannungsunabhängigen Verzerrung wird unter Verwendung eines Doppelstrahl-Laser-Interferometers vorgenommen. In der ersten Ausführungsform wird als Doppelstrahl-Laser-Interferometer ein Michelson-Interferometer 80 wie in 22 gezeigt verwendet. Der Michelson-Interferometer 80 umfasst: eine Laserlichtquelle 81; ein Raumfilter 82; eine Kollimationslinse 83; einen Polarisator 84; ein Strahlteiler 85; einen Spiegel 86; Bildlinsen 87 und 88; und ein CCD 89. Der LCOS-Raumlichtmodulator 2 wird in dem Michelson-Interferometer 80 wie in 22 gezeigt angeordnet. Die Polarisationsrichtung des Polarisators 83 ist parallel zu derjenigen des Flüssigkristalls des LCOS-Raumlichtmodulators 2. Ein durch die Interferenz zwischen einer durch den Spiegel 86 reflektierten Wellenformfläche und einer durch den LCOS-Raumlichtmodulator 2 reflektierten Wellenformfläche erzeugtes Interferenzmuster wird gemessen, wobei unter Verwendung eines in der folgenden Literatur beschriebenen, bekannten Analyseverfahrens (eines Fourier-Transformations-Verfahrens) und der bekannten λ/4-Phasenverschiebungs-Interferometrie die Ausgabewellenformfläche des LCOS-Raumlichtmodulators 2 aus dem gemessenen Interferenzmuster bestimmt werden kann. Es wird also auf der durch den LCOS-Raumlichtmodulator 2 reflektierten Wellenformfläche ein spannungsunabhängiges Verzerrungsmuster gebildet, wobei die durch den Spiegel 86 reflektierte Wellenformfläche eben ist. Wenn also das gemessene Interferenzmusterbild einer Fourier-Transformation unterworfen wird und eine Trägerkomponente entfernt wird, dann kann nur die spannungsunabhängige Verzerrung erhalten werden siehe das nicht-Patentdokument 6).
Als Laserlichtquelle 81 wird in der ersten Ausführungsform eine Lichtquelle verwendet, die Licht mit einer minimalen Wellenlänge λmin ausgibt. In dem Michelson-Interferometer 80 ist der Einfallswinkel θ gleich θmin (= 0 Grad).
Mit Bezug auf 23 wird im Folgenden ein Verfahren zum Erzeugen der Verzerrungskorrekturdaten 12 erläutert, das zum Korrigieren der spannungsunabhängigen Verzerrung verwendet wird. Zuerst wird in Schritt S21 in der Ansteuereinrichtung 3 ein Muster, in dem die Werte aller Pixel gleich 0 sind, als anfängliche Verzerrungskorrekturdaten 12 in dem RAM 36 gespeichert. In Schritt S22 setzt die CPU 41 als gewünschtes Muster ein Phasenbild, in dem die Werte aller Pixel einen gleichen Wert zwischen 0 und 255 aufweisen, und überträgt das gewünschte Muster 13 zu der Eingabeeinheit 51. In dem Schritt S23 wird das gewünschte Muster 13 von der Eingabeverarbeitungseinheit 31 zu der Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33 übertragen. Gleichzeitig werden die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 von der Eingabeverarbeitungseinheit 31 zu der Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 übertragen. Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 bestimmt den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ = θmin) (in diesem Fall: a(θmin) = 1), den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ = λmin) (in diesem Fall: c(λmin) = 1) und die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max (in diesem Fall: die Anzahl der zyklischen Abstufungen N = 256). Weiterhin überträgt die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) und den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) zu der Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33, überträgt die Winkelinformationen 17 und λmin/λ zu der Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 und überträgt die korrigierte Anzahl der zyklischen Abstufungen t'_b,max zu der Korrekturdaten-Additionseinheit 35. Die Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33 wandelt den Steuereingabewert B(= t_b) des gewünschten Musters 13 in Übereinstimmung mit der Gleichung (5) zu dem korrigierten Steuereingabewert B'(= t'_b). Der korrigierte Steuereingabewert B' wird zu der Korrekturdaten-Additionseinheit 35 übertragen.
Die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 bestimmt den Winkel θ'' aus den Winkelinformationen 17 unter Verwendung der Gleichung (2). Die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 liest den Verzerrungskorrekturwert S der Verzerrungskorrekturdaten 12 aus dem RAM 36. Auf der Basis des bestimmten Winkels θ'' und dem von der Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 erhaltenen λmin/λ wird der korrigierte Verzerrungskorrekturwert S'' bestimmt, indem der Verzerrungskorrekturwert S mit λmin/λ·(2/cosθ'') multipliziert wird. Der korrigierte Verzerrungskorrekturwert S' wird zu der Korrekturdaten-Additionseinheit 35 übertragen.
Für jedes Pixel addiert die Korrekturdaten-Additionseinheit 35 den korrigierten Steuereingabewert B' des gewünschten Musters 13 und den korrigierten Verzerrungskorrekturwert S' der Verzerrungskorrekturdaten 12. Falls erforderlich, wird durch das Anwendungen des Additionsergebnisses auf die Gleichung (6) eine Faltung der Phase durchgeführt, wobei das Additionsergebnis oder das Phasenfaltungsergebnis als Bezugswert R verwendet wird. In Schritt S24 wandelt die LUT-Verarbeitungseinheit 38 den Bezugswert R jedes Pixels zu dem DA-Eingabewert A auf der Basis der Pixelentsprechungs-LUT 11 jedes Pixels und überträgt ihn zu der Ansteuereinrichtung 3. In Schritt S25 erzeugt die Ansteuereinrichtung 391 das analoge Signal C, das durch einen Spannungswert in Entsprechung zu dem DA-Eingabewert A angegeben wird, und legt die entsprechende Spannung an jedem Pixel des LCOS-Raumlichtmodulators 2 an. In Schritt S26 wird auf der Basis der Ausgabeergebnisse des CCO 89 die Ausgabewellenformfläche des LCOS-Raumlichtmodulators 2 gemessen. Weil die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie unter Verwendung der Pixelentsprechungs-LUT 11 korrigiert wurde, enthält die in Schritt S26 gemessene Ausgabewellenformfläche nur die spannungsabhängige Verzerrung. In Schritt 27 wird das Vorzeichen des Phasenwerts jedes Pixels der gemessenen Ausgabewellenformfläche umgekehrt, wobei das Ergebnis (nachfolgend als H bezeichnet) zu einem ganzzahligen Wert L gewandelt wird, der die 256 Abstufungen (0 bis 255) der Phasen (0 bis 2π) wiedergibt. Das heißt, die Ausgabewellenformfläche wird an der Phasenmodulationsgröße [rad] ausgedrückt, sodass der ganzzahlige Wert L unter Verwendung der Gleichung (18) bestimmt wird. Dabei ist N = 256. L = H/2π·(N – 1) (18)
Es ist zu beachten, dass keine Phasenfaltung auf der Phasenmodulationsgröße H der Ausgabewellenformfläche durchgeführt wird. Wenn der zu bestimmende ganzzahlige Wert L gleich 256 oder größer ist, wird keine Phasenfaltung durchgeführt. Deshalb kann der ganzzahlige Wert L gleich 256 oder größer sein. 6 zeigt ein Beispiel für die Verzerrungskorrekturdaten 12 durch eine durchgezogene Linie. In Schritt S28 wird der auf diese Weise bestimmte ganzzahlige Wert L für jedes Pixel als Verzerrungskorrekturdaten 12 in dem ROM 52 der Ansteuereinrichtung 3 gespeichert.
Die gepunktete Linie in 6 gibt den Verzerrungskorrekturwert S an, der erhalten wird, wenn die Phasenfaltung des Zyklus 2π auf der Phasenmodulationsgröße H der Ausgabewellenformfläche durchgeführt wird. Die Verzerrungskorrekturdaten können also erzeugt werden, indem die Phasenfaltung durchgeführt wird, und die erzeugten Daten können dann gespeichert werden. Indem dann ein Prozess zum Entfalten der Phasenfaltung auf den phasengefalteten Verzerrungskorrekturdaten während der Phasenmodulation durchgeführt wird, können die durch die durchgezogene Linie erhaltenen Verzerrungskorrekturdaten 12 wie in der ersten Ausführungsform erhalten werden. Der Prozess zum Entfalten der Phasenfaltung ist jedoch sehr aufwändig, sodass die Verzerrungskorrekturdaten 12 vorzugsweise wie in der ersten Ausführungsform erzeugt werden, ohne die Phasenfaltung auf der Phasenmodulationsgröße H oder dem ganzzahligen Wert L durchzuführen. In der ersten Ausführungsform muss der Prozess zum Entfalten der Phasenfaltung nicht ausgeführt werden, wodurch die Last für den FPGA reduziert werden kann.
(Verfahren zum Verwenden des Phasenmodulationssystems)
Das Phasenmodulationssystem 1 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird wie in 24 gezeigt betrieben, um die Phasenmodulation durchzuführen. Der LCOS-Raumlichtmodulator 2 wird in dem Vertikaleinfall-Optiksystem 60 von 4, in dem Schrägeinfall-Optiksystem 70 von 5(a) oder in dem Schrägeinfall-Optiksystem 170 von 5(b) angeordnet. In dem Vertikaleinfall-Optiksystem 60 ist θ = 0 Grad. In den Schrägeinfall-Optiksystemen 70 und 170 ist der Winkel θ in einem Bereich zwischen θmin und θmax (0 bis 45 Grad) gesetzt. Es wird eine Lichtquelle verwendet, die Licht im Bereich zwischen λmin und λmax ausgibt. Ein Benutzer gibt die Winkelinformationen 17 für den Einfallswinkel θ und die Wellenlängeninformationen 1 für die Wellenlänge der Lichtquelle über eine mit der Eingabeeinheit 45 verbundene Tastatur usw. ein. Alternativ hierzu werden die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18, die durch eine Messeinrichtung gemessen wurden, durch die Eingabeeinheit 45 angenommen.
In Schritt 81 speichert die CPU 41 der Steuereinrichtung 4 vorübergehend die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18, die durch die Eingabeeinheit 45 empfangen werden, in dem Speicher 43 und überträgt sie über die Kommunikationseinheit 42 zu der Eingabeeinheit 51 der Ansteuereinrichtung 3. Die Eingabeeinheit 51 überträgt die empfangenen Winkelinformationen 17 und Wellenlängeninformationen 18 zu der Eingabeverarbeitungseinheit 31. Die Eingabeverarbeitungseinheit 31 überträgt die empfangenen Winkelinformationen 17 und Wellenlängeninformationen 18 zu der Korrekturwert-Ableitungseinheit 32.
In Schritt 82 leitet die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ), den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ), den Versatzabstufungswert g(θ, λ, d) und die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max auf der Basis der Winkelinformationen 17 und der Wellenlängeninformationen 18 aus der Eingabeverarbeitungseinheit 31 ab. Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 überträgt den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ), den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) und den Versatzabstufungswert g(θ, λ, d) für jedes Pixel zu der Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33. Gleichzeitig überträgt die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 die Winkelinformationen 17 und λmin/λ zu der Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34. Gleichzeitig berechnet die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 in Schritt 82' die Gleichung (4) unter Verwendung des Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) und des Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ), um die Anzahl der zyklischen Abstufungen N zu der korrigierten Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max zu wandeln, und überträgt die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max zu der Korrekturdaten-Additionseinheit 35.
In Schritt 83 liest die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 die Verzerrungskorrekturdaten 12 aus dem RAM 36. Die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 bestimmt den Winkel θ'' unter Verwendung der Gleichung (2) auf der Basis der Winkelinformationen 17. Weiterhin multipliziert die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 in Schritt 84 den Verzerrungskorrekturwert S aus den Verzerrungskorrekturdaten 12 für jedes Pixel mit λ_min/λ·(2/cosθ''), um einen korrigierten Verzerrungskorrekturwert S' zu erhalten. Die Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34 überträgt den korrigierten Verzerrungskorrekturwert S' für jedes Pixel zu der Korrekturdaten-Additionseinheit 35.
Weiterhin liest die CPU 41 in Schritt 85 parallel zu Schritt 81 das gewünschte Muster 13 von der Festplatte 44 zu dem Speicher 43 und überträgt es von der Kommunikationseinheit 42 zu der Eingabeeinheit 51. Die Eingabeeinheit 51 überträgt das gewünschte Muster 13 zu der Eingabeverarbeitungseinheit 31. Die Eingabeverarbeitungseinheit 31 überträgt das empfangene, gewünschte Muster 13 zu der Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33.
In Schritt 86 verwendet die Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33 die Gleichung (5), um den Steuereingabewert B(= t_b) in dem gewünschten Muster 13 für jedes Pixel zu dem korrigierten Steuereingabewert B'(= t'_b) zu wandeln.
In Schritt 87 addiert die Korrekturdaten-Additionseinheit 38 für jedes Pixel den korrigierten Steuereingabewert B' und den korrigierten Verzerrungskorrekturwert S', um den Bezugswert R zu erhalten. Wenn das Additionsergebnis B' + S' größer als die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max ist, wird die Gleichung (6) verwendet, um das Phasenfaltungsergebnis zu dem Bezugswert R zu ändern.
In Schritt 88 liest die Pixelentsprechungs-LUT-Verarbeitungseinheit 38 die Pixelentsprechungs-LUT 11 aus dem RAM 37 für jedes Pixel und wandelt in Schritt 89 den Bezugswert R zu dem DA-Eingabewert A.
In Schritt 90 wandelt die Ansteuereinrichtung 391 den DA-Eingabewert A für jedes Pixel zu dem analogen Signal C, das den Spannungswert in Entsprechung zu dem DA-Eingabewert A angibt, und gibt ihn zu dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 aus. Und indem gleichzeitig das digitale Steuersignal aus der Eingabeverarbeitungseinheit 31 ausgegeben wird, moduliert der LCOS-Raumlichtmodulator 2 die Phase des einfallenden Lichts.
Wenn eine Vielzahl von gewünschten Mustern 13 vorhanden sind und diese Muster 13 kombiniert werden, um die Phasenmodulation auszuführen, dann wird in Schritt 86 der Steuereingabewert B jedes der Muster 13 für jedes Pixel durch die Steuereingabewert-Wandlungseinheiten 33 summiert. Wenn das summierte Ergebnis größer als die Anzahl der zyklischen Abstufungen N (in der ersten Ausführungsform: 256) ist, wird der Phasenfaltungsprozess durchgeführt. In dem Phasenfaltungsprozess wird das summierte Ergebnis durch die Anzahl der zyklischen Abstufungen N geteilt und wird der Rest durch das summierte Ergebnis ersetzt. Die Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33 setzt das summierte Ergebnis wieder als Steuereingabewert B und wandelt es zu dem korrigierten Eingabewert B'.
25 und 26 zeigen Brennpunktformen. Es ist zu beachten, dass für diese Formen das einfallende Licht zu einer ebenen Welle in Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Phasenmodulationsverfahren geformt wird, wobei die ebene Welle dann gesammelt wird. In 25 ist der Einfallswinkel θ = 0 Grad, und in 26 ist der Einfallswinkel 0 = 45 Grad. Bei beiden Winkeln erscheint die Brennpunktform als ein exakter Kreis. Die Phasenmodulation kann also genau durchgeführt werden, sodass die ebene Welle genau erhalten wird.
In 27 dagegen ist 0 = 45 Grad. In diesem Fall werden die Schritte 82, 84 und 86 ausgelassen. Die Phasenmodulation wird also ohne die Winkelkorrektur für das Erhalten der ebenen Welle durchgeführt, die dann gesammelt wird, um die Form zu erhalten. In diesem Fall weicht die Brennpunktform stark von einem Kreis ab. Die Phasenmodulation kann also nicht genau durchgeführt werden, sodass die ebene Welle nicht genau geformt wird.
(Erstes modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform)
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist die Eingabeeinheit 51 mit der Steuereinheit 4 verbunden und empfängt das gewünschte Muster 13, die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 1 von der Steuereinrichtung 4. Die Eingabeeinheit 51 ist aber nicht notwendigerweise mit der Steuereinrichtung 4 verbunden, wobei es genügt, wenn sie mit einer Einrichtung verbunden ist, die das gewünschte Muster 13, die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 ausgibt. Zum Beispiel kann das erste modifizierte Beispiel 1 optional derart konfiguriert sein, dass das gewünschte Muster 13 direkt aus einer externen Speichereinrichtung gelesen wird und weiterhin die Winkelinformationen 17 und Wellenlängeninformationen 18, die durch den Benutzer über eine Tastatur eingegeben werden, direkt empfangen werden. Alternativ hierzu können die Winkelinformationen 17 und Wellenlängeninformationen 18, die durch die Messeinrichtung erfasst werden, aus der Messeinrichtung ausgegeben und direkt durch die Eingabeeinheit 51 empfangen werden.
Wenn zum Beispiel der LCOS-Raumlichtmodulator 2 nur in einem spezifischen Optiksystem verwendet wird, sind der Winkel θ und die Wellenlänge λ auf einen vorbestimmten Wert fixiert. In diesem Fall können die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 zu dem vorbestimmten Winkel θ und der vorbestimmten Wellenlänge λ optional auf der Festplatte 44 gespeichert werden. In diesem Fall list die CPU 41 die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 aus der Festplatte 44 in den Speicher 43 und führt den Phasenmodulationsprozess aus. Alternativ hierzu können auch eine Vielzahl von Kandidaten von Winkelinformationen 17 und eine Vielzahl von Kandidaten von Wellenlängeninformationen 18 auf der Festplatte 44 gespeichert sein, wobei der Benutzer zwischen diesen Kandidaten wählen kann. Zum Auswählen der Kandidaten kann eine externe Einrichtung wie etwa eine Tastatur verwendet werden.
(Zweites modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform)
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird angenommen, dass die Wellenlänge λ und der Winkel θ von der Bezugswellenlänge λ₀ und dem Bezugswinkel θ₀ abweichen, wobei die Wellenlänge λ und der Winkel θ korrigiert werden können. In dem zweiten modifizierten Beispiel wird angenommen, dass der Winkel θ auf den Bezugswinkel θ₀ fixiert ist, während die Wellenlänge λ variabel ist, sodass also nur die Wellenlänge λ korrigiert zu werden braucht. Deshalb kann die Konfiguration der ersten Ausführungsformen wie folgt geändert werden: Es werden keine Winkelinformationen 17 in die Steuereinrichtung 4 eingegeben. Weiterhin enthält der ROM 52, in dem die Wellenlängenkorrektur-LUT 72 und die Versatzinformationen 73 gespeichert sind, keine Winkelkorrektur-LUT 71. Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 liest die Wellenlängekorrektur-LUT 72 aus dem ROM 52 und spezifiziert den Wellenlängenkorrekturkoeffizient c(λ) in Entsprechung zu den Wellenlängeninformationen 18. Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 setzt den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) immer auf 1.
Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 setzt θ = θ₀ in die Gleichung (1) ein, um den Versatzabstufungswert g(θ₀, λ, d) durch die Gleichung (3) zu bestimmen. Wenn θ = θ₀ in die Gleichung (1) eingesetzt wird, wird die Gleichung (1) zu der folgenden Gleitung (19) geändert. Wenn der korrigierte Verzerrungskorrekturwert S' bestimmt wird, ist der Winkel θ'' gleich 0. h(θ₀, λ, d) = (n_e(λI·d)·2π/λ[rad] (19)
(Drittes modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform)
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden die Wellenlänge λ und der Einfallswinkel θ korrigiert. In dem dritten modifizierten Beispiel ist die Wellenlänge λ auf die Bezugswellenlänge λ fixiert und wird nur der Winkel θ korrigiert. In diesem Fall werden keine Wellenlängeninformationen 18 eingegeben. Weiterhin enthält der ROM 52, in dem die Winkelkorrektur-LUT 71 und die Versatzinformationen 73 gespeichert sind, keine Wellenlängenkorrektur-LUT 72. Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 liest die Winkelkorrektur-LUT 71 aus dem ROM 52 aus und spezifiziert den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) in Entsprechung zu den Winkelinformationen 17. Die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 setzt den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) auf 1.
(Viertes modifiziertes Beispiel der ersten Ausführungsform)
Es ist zu beachten, dass ein LCOS-Raumlichtmodulator 2 beschrieben wurde, in dem die Flüssigkristallmoleküle 28 (in 3(a)) parallel ausgerichtet sind, wenn die Spannung gleich 0 Volt ist. Wenn jedoch die Flüssigkristallmoleküle 28 vertikal ausgerichtet sind, wenn die Spannung gleich 0 Volt ist, dann wird h(θ, λ, d) unter Verwendung der folgenden Gleichung (20) anstelle der Gleichung (1) definiert, wobei h(θ, λ, d) in der Gleichung (20) in die Gleichung (3) eingesetzt wird, um den Versatzabstufungswert g(θ, λ, d) zu bestimmen.
Insbesondere wenn θ = θ₀, wird die Gleichung (20) durch die folgende Gleichung (21) ausgedrückt: h(θ₀, λ, d) = (n_o(λ)·d)·2π/λ[rad] (21)
Weiterhin weisen die Flüssigkristallmoleküle 28 des LCOS-Raumlichtmodulators 2 eine parallele Ausrichtung auf, wenn die Spannung gleich 0 V ist. Die vorliegende Erfindung kann aber auch auf Flüssigkristallmoleküle 28 angewendet werden, die eine hybride Ausrichtung aufweisen, wenn die Spannung gleich 0 V ist.
(Zweite Ausführungsform)
28 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Phasenmodulationssystems zeigt, das eine zweite Ausführungsform der Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält. In dem Phasenmodulationssystem 101 von 28 werden gleiche Komponenten wie in dem Phasenmodulationssystem 1 durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei hier auf eine wiederholte Beschreibung dieser Komponenten verzichtet wird. Das Phasenmodulationssystem 101 umfasst eine LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung 110 gemäß der zweiten Ausführungsform und die Steuereinrichtung 4. Die LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung 110 umfasst den LCOS-Raumlichtmodulator 2 und eine Ansteuereinrichtung 103. Die Ansteuereinrichtung 103 weist bis auf die nachfolgend erläuterten Unterschiede dieselbe Konfiguration auf wie die Ansteuereinrichtung 3. Die Verarbeitungseinheit 30 umfasst eine Pixelpositioninsformationen-Ableitungseinheit 131. Der ROM 52 umfasst eine einzelne LUT-Map 15 und r (r: positive Ganzzahl, wobei r < T) Gruppenentsprechungs-LUTs 111. Dabei sind jedoch keine T Pixelentsprechungs-LUTs 11 vorgesehen. Wenn das Phasenmodulationssystem 101 gestartet wird, werden die einzelne LUT-Map 115 und r Gruppenentsprechungs-LUTs 111 aus dem ROM 52 in den RAM 37 ausgelesen.
Die LUT-Map 115 gibt an, zu welcher der r Gruppen jedes Pixel gehört. Zu jeder Gruppe gehört ein Pixel, deren spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie durch eine Annäherung erhalten wird. Es besteht eine eins-zu-eins-Entsprechung zwischen den r Gruppenentsprechungs-LUTs 111 und den insgesamt r Gruppen. Jede Gruppenentsprechungs-LUT 111 dient zum Korrigieren der spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie des Pixels, das zu der entsprechenden Gruppe gehört. Indem die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie jedes Pixels durch jede Gruppenentsprechungs-LUT 111 in Entsprechung zu der Gruppe, zu der das Pixel gehört, korrigiert wird, kann die nicht-Linearität der spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie jedes Pixels linear korrigiert werden und kann eine Variation in der spannungsabhängigen Phasenmodulationskennlinie für jedes Pixel korrigiert werden. Ähnlich wie in der Pixelentsprechungs-LUT 11 der ersten Ausführungsform sind in jeder Gruppenentsprechungs-LUT 111 eine Vielzahl von Bezugswerten R und eine Vielzahl von DA-Eingabewerten A auf der Basis einer eins-zu-eins-Entsprechung gespeichert.
29 zeigt ein Beispiel für die LUT-Map 115, wenn r = 4 gesetzt wird. Die dicke Rahmen gibt den Pixelbereich an, der alle Pixel enthält, während jedes Feld einem Pixel entspricht. Jedes Pixel ist einer von vier Gruppen A, B, C und D zugeordnet.
In der zweiten Ausführungsform führt die Verarbeitungseinheit 30 bis auf die im Folgenden erläuterten Unterschiede die gleiche Verarbeitung durch wie die Verarbeitungseinheit 30 der ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform überträgt die Eingabeverarbeitungseinheit 31 die Positionsinformationen jedes Pixels des gewünschten Musters 13 zu der Pixelpositionsinformationen-Ableitungseinheit 131.
Auf der Basis der Positionsinformationen jedes Pixels in dem gewünschten Muster 13 nimmt die Pixelpositionsinformationen-Ableitungseinheit 131 auf die LUT-Map 115 in dem RAM 37 Bezug, um die Nummer der Gruppe zu spezifizieren, zu der jedes Pixel gehört. Die Pixelpositionsinformationen-Ableitungseinheit 131 überträgt die Positionsinformationen in jedem Pixel und die entsprechenden Gruppenentsprechungs-LUT 111 in Entsprechung zu der spezifizierten Gruppennummer aus dem RAM 37 zu der LUT-Verarbeitungseinheit 38.
Für jedes Pixel nimmt die LUT-Verarbeitungseinheit 38 auf die Gruppenentsprechungs-LUT 11 in Entsprechung zu dem Pixel Bezug, um den Bezugswert R des Pixels zu dem DA-Eingabewert A zu wandeln.
Die LUT-Map 115 wird wie folgt erzeugt. Ähnlich wie in Schritt 2 des Verfahrens zum Setzen der Pixelentsprechungs-LUT 11 in der ersten Ausführungsform wird die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie für den DA-Eingabewert für jedes Pixel bestimmt. Aus allen Pixeln wird ein Pixel, dessen spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie durch eine Annäherung erhalten wird, als eine Gruppe gesetzt.
Außerdem wird die Gruppenentsprechungs-LUT 11 wie folgt erzeugt. Zuerst wird unter Verwendung desselben Verfahrens wie zum Setzen der Pixelentsprechungs-LUT 11 in der ersten Ausführungsform die LUT 11 für jedes Pixel erzeugt. Die Pixelentsprechungs-LUTs 11 in Entsprechung zu allen Pixeln für jede Gruppe werden für den DA-Eingabewert A für jeden Bezugswert R gemittelt, wobei das resultierende Mittel auf den DA-Eingabwert der Gruppe gesetzt wird. In den Gruppenentsprechungs-LUTs 111 wird der DA-Eingabewert A der Gruppe für jeden Bezugswert R gespeichert.
In dem Phasenmodulationssystem 101 einschließlich der LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung 110 gemäß der zweiten Ausführungsform werden alle Pixel zu einer Vielzahl von Gruppen auf der Basis der Phasenmodulationskennlinie zugeordnet, wobei dieselbe Gruppenentsprechungs-LUT 111 für alle Pixel in der Gruppe verwendet wird. Deshalb muss keine LUT für jedes Pixel vorgesehen werden, wobei die Phasenmodulationskennlinie aller Pixel effizient unter Verwendung einer kleinen Datenmenge korrigiert werden kann. Die Gruppenentsprechungs-LUT 111 kann also auch dann in der Ansteuereinrichtung 103 gespeichert werden, wenn es schwierig ist, einen Speicher (RAM) mit einer großen Kapazität in der Ansteuereinrichtung 103 zu installieren.
(Dritte Ausführungsform)
30 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Phasenmodulationssystems zeigt, das eine dritte Ausführungsform der Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält. In 30 ist die Konfiguration eines Phasenmodulationssystem 201 bis auf die im Folgenden erläuterten Unterschiede identisch mit derjenigen des Phasenmodulationssystems 1 einschließlich der Phasenmodulationsvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform. In einer Phasenmodulationsvorrichtung 10a gemäß der dritten Ausführungsform werden keine T Pixelentsprechungs-LUTs 11 in dem ROM 52, sondern nur eine LUT 211 gespeichert. Wenn das Phasenmodulationssystem 201 gestartet wird, wird die einzelne LUT 211 aus dem ROM 52 in den RAM 37 ausgelesen. Ähnlich wie bei der Pixelentsprechungs-LUT 11 der ersten Ausführungsform sind in der einzelnen LUT 211 eine Vielzahl von Bezugswerten R und eine Vielzahl von DA-Eingabewerten A auf der Basis einer eins-zu-eins-Entsprechung gespeichert. Deshalb wird in der dritten Ausführungsform die einzelne LUT 211 verwendet, um alle Pixel zu korrigieren. Die einzelne LUT 211 wird wie folgt erzeugt. Zuerst wird unter Verwendung desselben Verfahrens wie zum Setzen der Pixelentsprechungs-LUT 11 in der ersten Ausführungsform die LUT 11 für jedes Pixel erzeugt. Die Pixelentsprechungs-LUTs 11 in Entsprechung zu allen Pixeln werden für den DA-Eingabewert A für jeden Bezugswert R gemittelt. In der einzelnen LUT 211 wird für jeden Bezugswert R der gemittelte Wert des DA-Eingabewertes A wiederum als DA-Eingabewert für alle Pixel gespeichert. In dem ROM 52 werden nur die Winkelkorrektur-LUT 71 und die Wellenlängenkorrektur-LUT 72 gespeichert, während die Versatzinformationen 73 nicht gespeichert werden. Das heißt, in der dritten Ausführungsform werden die Winkelkorrektur und die Wellenlängenkorrektur ohne Berücksichtigung der Versatzinformationen 73 durchgeführt. In der dritten Ausführungsform werden alle Pixel unter Verwendung der einzelnen LUT 211 korrigiert.
Insbesondere überträgt die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) und den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) zu der Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33. Gleichzeitig überträgt die Korrekturwert-Ableitungseinheit 32 die Winkelinformationen 17 und den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) zu der Korrekturdaten-Wandlungseinheit 34. Gleichzeitig überträgt die Steuereingabewert-Wandlungseinheit 32 die korrigierte Anzahl von zyklischen Abstufungen t'_b,max zu der Korrekturdaten-Additionseinheit 35.
Die Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33 verwendet den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) und den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ), um eine Gleichung (22) für jedes Pixel zu berechnen und dadurch den Steuereingabewert B(= t_b) zu dem korrigierten Eingabewert B'(= t'_b) zu wandeln. Dieselbe Einheit 33 überträgt den bestimmten korrigierten Eingabewert B'(= t'_b) zu der Pixelentsprechungs-LUT-Verarbeitungseinheit 38.
Die LUT-Verarbeitungseinheit 38 liest die einzelne LUT 211 aus dem RAM 37 aus und wandelt den Bezugswert R zu dem DA-Eingabewert A unter Bezugnahme auf die einzelne LUT 211 für jedes Pixel.
In dem Phasenmodulationssystem 201 mit der Phasenmodulationsvorrichtung 10a gemäß der dritten Ausführungsform wird die einzelne LUT 211 für alle Pixel verwendet. Die einzelne LUT 211 kann also auch dann in der Ansteuereinrichtung 3 gespeichert werden, wenn es schwierig ist, einen Speicher (RAM) mit einer großen Kapazität in der Ansteuereinrichtung 3 zu installieren. Außerdem wird die Korrektur ohne Bestimmung von g(θ, λ, d) für den Versatz durchgeführt, sodass die Wellenlängenkorrektur und die Winkelkorrektur mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden können.
(Vierte Ausführungsform).
In der weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsform führt die Ansteuereinrichtung 3 den Korrekturprozess zum Korrigieren des Steuereingabewerts B zu dem korrigierten Steuereingabewert B' und zum Korrigieren des Verzerrungskorrekturwerts S zu dem korrigierten Verzerrungskorrekturwert S' aus. Im Gegensatz dazu wird in der vierten Ausführungsform der Korrekturprozess in der Steuereinrichtung 4 durchgeführt. Wie in 31 gezeigt, umfasst das Phasenmodulationssystem 601 die Steuereinrichtung 4 und eine LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung 610 gemäß der vierten Ausführungsform. Die LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung 610 umfasst weiterhin eine Ansteuereinrichtung 603 und den LCOS-Raumlichtmodulator 2.
In der Ansteuereinrichtung 603 umfasst die Verarbeitungseinheit 30 nur die Eingabewert-Verarbeitungseinheit 31. Die restliche Konfiguration ist identisch mit derjenigen der Ansteuereinrichtung 3 in der ersten Ausführungsform.
Die Konfiguration der Steuereinrichtung 4 ist bis auf die im Folgenden erläuterten Unterschiede dieselbe wie in der ersten Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform werden auf der Festplatte 44 zusätzlich zu dem gewünschten Muster 13 und den Verzerrungskorrekturdaten 12 auch die Pixelentsprechungs-LUT 11, die Winkelkorrektur-LUT 71, die Wellenlängenkorrektur-LUT 72 und die Versatzinformationen 73 gespeichert. Die Eingabeeinheit 45 empfängt die Winkelinformationen 17 des eingehenden Lichts durch eine Eingabe über des Benutzers an einer Tastatur usw. und die Wellenlängeninformationen 18 des eingehenden Lichts und speichert diese in dem Speicher 43. Die CPU 41 umfasst:
eine Korrekturwert-Ableitungseinrichtung 632; eine Steuereingabewert-Wandlungseinrichtung 633; eine Korrekturdaten-Wandlungseinrichtung 634; eine Korrekturdaten-Additionseinrichtung 635; und eine LUT-Verarbeitungseinrichtung 638. Die Ansteuereinrichtung 603 umfasst: die Eingabeeinheit 51; die Eingabeverarbeitungseinheit 31; und die D/A-Schaltung 39.
Die CPU 41 liest die Pixelentsprechungs-LUT 11, die Winkelkorrektur-LUT 71, die Wellenlängenkorrektur-LUT 72, die Versatzinformationen 73, das gewünschte Muster 13 und die Verzerrungskorrekturdaten 12 aus der Festplatte 44 in den Speicher 43.
Die Korrekturwert-Ableitungseinrichtung 632 liest die Pixelentsprechungs-LUT 11, die Winkelkorrektur-LUT 71, die Wellenlängenkorrektur-LUT 72, die Winkelkorrekturinformationen 17 und die Wellenlängenkorrekturinformationen 18 aus dem Speicher 43. Die gleiche Einrichtung 632 spezifiziert den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ) in Entsprechung zu den Winkelinformationen 17 und spezifiziert den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) in Entsprechung zu den Wellenlängeninformationen 18. Di Korrekturwert-Ableitungseinrichtung 632 liest weiterhin die Versatzinformationen 73 aus dem Speicher 43 und leitet auf der Basis der Winkelinformationen 17 und der Wellenlängeninformationen 18 den Versatzabstufungswert g(θ, λ, d) und die Anzahl der korrigierten zyklischen Abstufungen t'_b,max für jede Pixelposition in Übereinstimmung mit den Gleichungen (1), (2) und (3) ab.
Die Steuereingabewert-Wandlungseinrichtung 633 liest das gewünschte Muster 13 aus dem Speicher 43, empfängt den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ), den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) und den Versatzwert g((θ, λ, d) von der Korrekturwert-Ableitungseinrichtung 632 und verwendet den Winkelkorrekturkoeffizienten a(θ), den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) und den Versatzwert g(θ, λ, d), um den Steuereingabewert B(= t_b) in Übereinstimmung mit der Gleichung (5) zu dem korrigierten Steuereingabewert B'(= t'_b) zu wandeln. Die Korrekturdaten-Wandlungseinrichtung 634 liest die Verzerrungskorrekturdaten 12 aus dem Speicher 43 und berechnet einen Winkel θ'' aus den in dem Speicher 45 gespeicherten Winkelkorrekturinformationen 17 unter Verwendung der Gleichung (2). Die Korrekturdaten-Wandlungseinrichtung 634 empfängt den Wellenlängenkorrekturkoeffizienten c(λ) von der Korrekturwert-Ableitungseinrichtung 632. Die Korrekturdaten-Wandlungseinrichtung 634 multipliziert den Verzerrungskorrekturwert S mit λ_min/λ·(2/cosθ'') unter Verwendung des Winkels θ'' und λ_min/λ, um den Verzerrungskorrekturwert S für jedes Pixel zu dem korrigierten Verzerrungskorrekturwert S' zu wandeln.
Die Korrekturdaten-Additionseinrichtung 635 empfängt den korrigierten Steuereingabewert B' von der Steuereingabewert-Wandlungseinrichtung 633, empfängt den korrigierten Verzerrungskorrekturwert S' von der Korrekturdaten-Wandlungseinrichtung 634, summiert den korrigierten Steuereingabewert B' und den korrigierten Verzerrungswert S' für jedes Pixel und setzt ein summiertes Ergebnis (B' + S') als Bezugswert R. Falls erforderlich, wird dabei eine Phasenfaltung auf dem summierten Ergebnis in Übereinstimmung mit der Gleichung (6) durchgeführt, wobei das durch die Phasenfaltung erhaltene Ergebnis neu als Bezugswert R gesetzt wird.
Die LUT-Verarbeitungseinrichtung 638 empfängt den Bezugswert R von der Korrekturdaten-Additionseinrichtung 635 und nimmt auf die Pixelentsprechungs-LUT 11 Bezug, um den Bezugwert R zu dem DA-Eingabewert A für jedes Pixel zu wandeln. Die CPU 41 überträgt den DA-Eingabewert A über die Kommunikationseinheit 42 zu der Ansteuereinrichtung 603.
Die Eingabeverarbeitungseinheit 31 empfängt den DA-Eingabewert A von der Eingabeeinheit 51, um ein Vertikalsynchronisationssignal zum Betreiben des LCOS-Raumlichtmodulators 2 und ein digitales Steuersignal einschließlich von zum Beispiel einem Horizontalsynchronisationssignal zu erzeugen. Gleichzeitig überträgt die Eingabeverarbeitungseinheit 31 den DA-Eingabewert A zu der D/A-Schaltung 39. Die Ansteuereinrichtung 391 wandelt den DA-Eingabewert A jedes Pixels zu dem analogen Signal C, das den entsprechenden Spannungswert angibt. Die Ansteuereinrichtung 391 steuert jedes Pixel des LCOS-Raumlichtmodulators 2 an, wobei als Ansteuerspannung ein durch das analoge Signal C angegebener Spannungswert verwendet wird.
(Fünfte Ausführungsform)
In dem Phasenmodulationssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform speichert die Steuereinrichtung 4 das gewünschte Muster 13, empfängt die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 von der externen Einrichtung und sendet das gewünschte Muster 13, die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 zu der Ansteuereinrichtung 3. Im Gegensatz dazu ist eine Phasenmodulationsvorrichtung 710 gemäß der fünften Ausführungsform wie in 32 gezeigt nicht mit der Steuereinrichtung 4 verbunden. Die Phasenmodulationsvorrichtung 710 umfasst eine Ansteuereinrichtung 307 und den LCOS-Raumlichtmodulator 2. Der durch die Steuereinrichtung 4 in der ersten Ausführungsform ausgeführte Prozess wird hier durch die Ansteuereinrichtung 703 ausgeführt. Die Ansteuereinrichtung 703 in der fünften Ausführungsform weist dieselbe Konfiguration wie die Ansteuereinrichtung 3 der ersten Ausführungsform auf, umfasst aber weiterhin noch einen Speicher 743 und eine Festplatte 744. Die Festplatte 744 enthält das gewünschte Muster 13. Die Ansteuereinrichtung 703 der fünften Ausführungsform führt bis auf die im Folgenden erläuterten Unterschiede denselben Prozess aus wie die Ansteuereinrichtung 3 der ersten Ausführungsform.
Die Eingabeeinheit 51 empfängt die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18, die von einer externen Einrichtung wie etwa einer Tastatur und einer Messeinrichtung eingegeben werden, und überträgt die empfangenen Winkelinformationen 17 und Wellenlängeninformationen 18 zu der Eingabeverarbeitungseinheit 31. Die Eingabeverarbeitungseinheit 31 speichert die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18, die von der Eingabeeinheit 51 empfangen wurden, vorübergehend in dem Speicher 743. Die Eingabeverarbeitungseinheit 31 liest das gewünschte Muster 13 von der Festplatte 744 in den Speicher 43. Die Eingabeverarbeitungseinheit 31 liest das gewünschte Muster 13 aus dem Speicher 43 und überträgt es zu der Steuereingabewert-Wandlungseinheit 33.
Wenn zum Beispiel der LCOS-Raumlichtmodulator 2 nur einem spezifischen Optiksystem verwendet wird, sind der Winkel θ und die Wellenlänge λ auf einen vorbestimmten Wert fixiert. In diesem Fall können die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 zu dem vorbestimmten Winkel θ und der vorbestimmten Wellenlänge λ optional auf der Festplatte 744 gespeichert werden. In diesem Fall liest die Eingabeverarbeitungseinheit 31 die Winkelinformationen 17 und die Wellenlängeninformationen 18 aus der Festplatte 744 in den Speicher 43 und führt den Phasenmodulationsprozess aus. Alternativ hierzu können auch eine Vielzahl von Kandidaten von Winkelinformationen 17 und eine Vielzahl von Kandidaten von Wellenlängeninformationen 18 auf der Festplatte 744 gespeichert werden, wobei der Benutzer zwischen diesen Kandidaten wählen kann. Die Kandidaten können optional unter Verwendung einer externen Einrichtung wie etwa einer Tastatur gewählt werden. Alternativ hierzu kann auch eine Anzeige, eine Eingabetaste usw. in der Ansteuereinrichtung 703 angeordnet sein, wobei die Kandidaten unter Verwendung dieser Komponenten gewählt werden können.
Auch in den zweiten bis fünften Ausführungsformen kann die Korrektur ähnlich wie in dem zweiten modifizierten Beispiel und in dem dritten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform unter Verwendung von nur der Wellenlänge λ oder nur des Winkels θ durchgeführt werden, wenn angenommen wird, dass nur die Wellenlänge λ oder nur der Winkel θ variabel ist.
Das Verfahren zum Einstellen der Phasenmodulationsvorrichtung und des Phasenmodulationsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, die auf verschiedene Weise modifiziert werden können, ohne dass deshalb der durch die Ansprüche definierte Erfindungsumfang verlassen wird. Zum Beispiel dient in dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 die Pixelelektrode 22 als Spiegel. Der LCOS-Raumlichtmodulator 120 von 33 ist jedoch derart konfiguriert, dass ein dielektrischer Spiegel 29 auf die Pixelelektrode 22 laminiert ist, sodass er anstelle des LCOS-Raumlichtmodulators 2 verwendet werden kann. In dem LCOS-Raumlichtmodulator 120 werden gleiche Komponenten wie in dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 durch gleiche Bezugszeichen angegeben, wobei hier auf eine wiederholte Beschreibung derselben verzichtet wird.
Der Bezugswinkel θ₀ ist auf 0 Grad gesetzt, wobei der Bezugswinkel θ₀ aber auch auf einen anderen Wert als 0 Grad gesetzt werden kann. Um in diesem Fall die spannungsabhängige Phasenmodulationskennlinie zu bestimmen, kann das Optiksystem 190 von 14 verwendet werden. Um die spannungsunabhängige Phasenmodulationskennlinie zu bestimmen, kann der LCOS-Raumlichtmodulator 2 optional in dem Mach-Zehnder-Interferomeeter 180 wie in 34 gezeigt angeordnet werden. Der Mach-Zehnder-Interferomater 180 umfasst: eine Laserlichtquelle 181; ein Raumfilter 182; eine Kollimationslinse 183; einen Halbspiegel 184; einen Spiegel 185; einen Halbspiegel 186; Bildlinsen 187 und 188; und einen Bildsensor 189.
Weiterhin ist die Bezugswellenlänge λ₀ auf die minimale Wellenlänge innerhalb des zu verwendenden Wellenlängenbereichs gesetzt, wobei dies jedoch nicht immer der Fall sein muss und auch eine beliebige andere Wellenlänge gewählt werden kann.
Auch wenn in diesem Fall der Bezugswinkel θ₀ und die Bezugswellenlänge λ geändert werden, muss die folgende Einstellung vorgenommen werden: die LUT 11 wird mit einer Redundanz versehen, wobei bei allen Winkel θ innerhalb des zu verwendenden Winkelbereichs und bei allen Wellenlängen λ innerhalb des zu verwendenden Wellenlängenbereichs der Bereich zwischen 0 und 2π für die Phasenmodulationsgröße sichergestellt werden kann und die Anzahl der Abstufungen zwischen 0 und 2π gleich oder größer als 256 ist. Dadurch kann die gewünschte Phasenmodulationsgröße genauer vorgesehen werden.
Die Umkehrung der an dem Flüssigkristall angelegten Spannung kann umfassen: eine Bildumkehrung, eine Zeilenumkehrung oder eine Pixelumkehrung. Der LCOS-Raumlichtmodulator 2 weist jedoch einen schmalen Pixel-zu-Pixel-Abstand auf und verwendet deshalb die Bildumkehrung, die das am besten geeignete Verfahren zum Umkehren der angelegten Spannung ist.
Eine Bildverarbeitungsvorrichtung für eine Grafikkarte usw. ist in der Steuereinrichtung 4 installiert, wobei ein Teil des durch die Steuereinrichtung 4 durchgeführten Prozesses optional in der Bildverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden kann.
In der Ansteuereinrichtung 3 kann ein mit der Verarbeitungsschaltung verbundener Bildspeicher installiert sein. In diesem Fall wird der empfangene DA-Eingabewert A vorübergehend in dem Bildspeicher gespeichert, wobei gleichzeitig die Daten, die für ein vorausgehendes Bild an einer anderen Position des Bildspeichers gespeichert sind, zu der D/A-Schaltung 39 ausgegeben werden. Die Position, an der Daten geschrieben werden, und die Position, von der Daten ausgelesen werden, werden sequentiell verschoben. Dabei müssen die Empfangsrate des DA-Eingabewerts A und die Ausgaberate zu der D/A-Schaltung 39 nicht synchronisiert werden, sodass eine Bildratenwandlung durchgeführt werden kann, in der die Daten mit einer Bildrate zu dem LCOS-Raumlichtmodulator 2 ausgegeben werden können, die sich von der Bildrate unterscheidet, mit der die Daten von der Steuereinrichtung 4 empfangen werden.
Aus der vorstehenden Beschreibung der Erfindung sollte deutlich geworden sein, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf verschiedene Weise variiert werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Der Fachmann kann verschiedene Modifikationen innerhalb des Erfindungsumfang vornehmen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Phasenmodulationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf die Laserverarbeitung, auf optische Pinzetten, ein adaptives Optiksystem, verschiedene Typen von Abbildungs-Optiksystemen, optische Kommunikationen, die Prüfung von asphärischen Linsenoberflächen, auf die Pulswellenformsteuerung eines Kurzpulslasers, einen optischen Speicher usw. angewendet werden.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Phasenmodulationsvorrichtung, die die Phasenmodulationskennlinie eines reflexiven, elektrisch adressierbaren Raumlichtmodulators auch dann genau und einfach korrigieren kann, wenn die Bedingung des Eingangslichts geändert wird. In der LCOS-Phasenmodulationsvorrichtung gibt eine Eingabeeinheit die Bedingung des Eingangslichts ein und setzt eine Verarbeitungseinheit einen Eingabewert für jedes Pixel. Eine Korrekturwert-Ableitungseinheit bestimmt eine Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts. Eine Steuereingabewert-Wandlungseinheit wandelt den für jedes Pixel gesetzten Eingabewert zu einem korrigierten Eingabewert auf der Basis der Korrekturbedingung. Eine Nachschlagetabellen-Verarbeitungseinheit wandelt den korrigierten Eingabewert zu einem Spannungswert und steuert jedes Pixel unter Verwendung einer Ansteuerspannung an, die dem gewandelten Spannungswert entspricht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2003/036368 [0009]
JP 3071999 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Phase calibration of spatially non uniform spatial light modulator”, Applied Opt., Vol. 43, Nr. 35, Dec. 2004 [0009]
„Improving spatial light modulator Performance through Phase compensation”, Proc. SPIE, Vol. 5553, Oct. 2004 [0009]
„Active, LCOS based laser interferometer for microelements studies”, Opt, Express, Vol. 14, No. 21, Oct. 2006 [0009]
„Highly stable wave front control using a hybrid liquid-crystal spatial light modulator”, Proc. SPIE, Vol. 6306, Aug. 2006 [0009]
„Oblique-Incidence Characteristics of a Parallel-Aligned Nematic-Liquid-Crystal Spatial Light Modulator”, OPTICAL REVIEW, Vol. 12, No. 5 (2005)372–377 [0009]
M. Takeda, H. Ina und S. Kobayashi: „Fourier-transform method of fringe pattern analysis for computer-based topography and interferometry”, J. Opt. Soc. Am., Vol. 72, 156–160 (1982) [0009]

Claims

Phasenmodulationsvorrichtung, die umfasst: einen reflexiven, elektrisch adressierbaren Raumlichtmodulator, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zweidimensional zueinander benachbart angeordnet sind, wobei jedes Pixel ein Eingangslicht in Übereinstimmung mit einer angelegten Ansteuerspannung phasenmoduliert, eine Eingangslichtbedingungs-Eingabeeinrichtung zum Eingeben einer Bedingung des Eingangslichts, eine Eingabewert-Einstelleinrichtung zum Setzen eines Eingabewerts für jedes Pixel, eine Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts, eine Eingabewert-Wandlungseinrichtung zum Wandeln des für jedes Pixel gesetzten Eingabewerts zu einem korrigierten Eingabewert auf der Basis der Korrekturbedingung, und eine Ansteuereinrichtung zum Wandeln des korrigierten Eingabewerts zu einem Spannungswert, um jedes Pixel unter Verwendung einer Ansteuerspannung anzusteuern, die den Spannungswert aufweist.
Phasenmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel des Eingangslichts bestimmt.
Phasenmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit der Wellenlänge des Eingangslichts bestimmt.
Phasenmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung die Korrekturbedingung in Übereinstimmung mit dem Einfallswinkel des Eingangslichts und der Wellenlänge des Eingangslichts bestimmt.
Phasenmodulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, die weiterhin umfasst: eine Korrekturwert-Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben eines Korrekturwerts, der zum Korrigieren einer spannungsunabhängigen Verzerrung verwendet wird, und eine Korrekturwert-Wandlungseinrichtung zum Wandeln des aus der Korrekturwert-Ausgabeeinrichtung ausgegebenen Korrekturwerts zu einem korrigierten Korrekturwert auf der Basis der Korrekturbedingung, wobei die Ansteuereinrichtung den Spannungswert auf der Basis des korrigierten Eingabewerts und des korrigierten Korrekturwerts setzt.
Phasenmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der reflexive, elektrisch adressierbare Raumlichtmodulator ein LCOS-Raumlichtmodulator ist.
Phasenmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Nachschlagetabellen-Speichereinrichtung zum Speichern einer Nachschlagetabelle relativ zu wenigstens einem Pixel umfasst, wobei die Nachschlagetabelle eine Vielzahl von verschiedenen Bezugswerten und eine Vielzahl von Spannungsbefehlswerten speichert, wobei eine eins-zu-eins-Entsprechung zwischen der Vielzahl von verschiedenen Bezugswerten und der Vielzahl von Spannungsbefehlswerten vorhanden ist und jeder Spannungsbefehlswert einen entsprechenden Spannungswert angibt, und wobei die Ansteuereinrichtung auf die Nachschlagetabelle Bezug nimmt, um den Spannungsbefehlswert relativ zu einem Bezugswert, der gleich dem korrigierten Eingabewert ist, zu wählen, und danach den durch den Spannungsbefehlswert angegebenen Spannungswert auf der Basis des gewählten Spannungsbefehlswerts bestimmt.
Phasenmodulationsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl von Bezugswerten in der Nachschlagetabelle einen minimalen Bezugwert, einen mittleren Bezugswert, der größer als der minimale Bezugswert ist, und einen maximalen Bezugswert, der größer als der mittlere Bezugswert ist, umfasst und wobei die Gesamtanzahl der Bezugswerte, die größer als der minimale Bezugswert und kleiner als der mittlere Bezugswert sind, gleich 254 ist, wobei die Vielzahl von Spannungsbefehlswerten einen minimalen Spannungsbefehlswert, der dem minimalen Bezugswert entspricht, einen mittleren Spannungsbefehlswert, der größer als der minimale Spannungsbefehlswert ist und dem mittleren Bezugswert entspricht, und einen maximalen Spannungsbefehlswert, der größer als der mittlere Spannungsbefehlswert ist und dem maximalen Bezugswert entspricht, umfasst, wobei die Vielzahl von Spannungsbefehlswerten eine Vielzahl von Spannungswerten angibt, wobei die Vielzahl von Spannungswerten einen minimalen Spannungswert, der den minimalen Spannungsbefehlswert angibt, einen mittleren Spannungswert, der den mittleren Spannungsbefehlswert angibt und größer als der minimale Spannungswert ist, und einen maximalen Spannungswert, der den maximalen Spannungsbefehlswert angibt und größer als der mittlere Spannungswert ist, umfasst, wobei in jeder aus der Vielzahl von zuvor für das Eingangslicht bestimmten Bedingungen eine Differenz zwischen einer Phasenmodulationsgröße, die erzielt wird, wenn das wenigstens eine Pixel durch eine Ansteuerspannung mit einem beliebigen Spannungswert angesteuert wird, der größer als der minimale Spannungswert und kleiner als der maximale Spannungswert ist, und einer Phasenmodulationsgröße, die erzielt wird, wenn das wenigstens eine Pixel durch eine Ansteuerspannung mit dem minimalen Spannungswert angesteuert wird, größer ist, wenn die Differenz zwischen dem beliebigen Spannungswert und dem minimalen Spannungswert größer ist, wobei in jeder aus der Vielzahl von zuvor bestimmten Bedingungen die Differenz zwischen einer Phasenmodulationsgröße, die erzielt wird, wenn das wenigstens eine Pixel mit einer dem maximalen Spannungswert entsprechenden Ansteuerspannung angesteuert wird, und einer Phasenmodulationsgröße, die erzielt wird, wenn das wenigstens eine Pixel mit einer dem minimalen Spannungswert entsprechenden Ansteuerspannung angesteuert wird, gleich oder größer als 2π ist, und wobei in jeder aus der Vielzahl von zuvor bestimmten Bedingungen die Differenz zwischen einer Phasenmodulationsgröße, die erzielt wird, wenn das wenigstens eine Pixel durch eine dem mittleren Spannungswert entsprechende Ansteuerspannung angesteuert wird, und einer Phasenmodulationsgröße, die erzielt wird, wenn das wenigstens eine Pixel mit einer dem minimalen Spannungswert entsprechenden Ansteuerspannung angesteuert wird, kleiner als 2π ist.
Phasenmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung zuvor eine Vielzahl von Korrekturbedingungen speichert und eine Korrekturbedingung aus der Vielzahl von Korrekturbedingungen in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts wählt.
Phasenmodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin eine Vergleichsausdruck-Speichereinrichtung zum Speichern eines Vergleichsausdrucks zwischen einem Wert, der die Bedingung des Eingangslichts angibt, und einem Wert, der die Korrekturbedingung angibt, umfasst, wobei die Korrekturbedingungs-Bestimmungseinrichtung einen die Korrekturbedingung angebenden Wert durch das Berechnen des Vergleichsausdrucks auf der Basis des die Bedingung des Eingangslichts angebenden Werts bestimmt.
Phasenmodulationsverfahren zum Phasenmodulieren eines Eingangslichts unter Verwendung eines reflexiven, elektrisch adressierbaren Raumlichtmodulators, der eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die zweidimensional zueinander benachbart angeordnet sind, wobei jedes Pixel das Eingangslicht in Übereinstimmung mit einer angelegten Ansteuerspannung phasenmoduliert, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Setzen einer Bedingung des Eingangslichts, Setzen eines Eingabewerts für jedes Pixel, Bestimmen einer Korrekturbedingung in Übereinstimung mit der Bedingung des Eingangslichts, Wandeln des für jedes Pixel gesetzten Eingabewerts zu einem korrigierten Eingabewert in Übereinstimmung mit der Bedingung des Eingangslichts, Wandeln des korrigierten Eingabewerts zu einem Spannungswert, und Phasenmodulieren des Eingangslichts durch das Ansteuern jedes Pixels mit einer Ansteuerspannung, die den Spannungswert aufweist.