JP2025119866A - Light distribution generation device - Google Patents
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Abstract
【課題】 位相分布画像に基づく3次元光分布の生成技術において、生成したい3次元光分布の態様にかかわらず、3次元光分布の光強度を所望の値に変調可能とする。
【解決手段】 光の位相分布を変調可能な空間光変調器5と、空間光変調器5を照明する光を出射する光源部1と、光源部1から出射された光の強度を変調可能な光強度変調部6と、空間光変調器5への位相分布画像の表示タイミングに同期させて光強度変調部6において光源部1から出射された光の強度を位相分布画像の態様情報に基づいて変調し得るように、該位相分布画像の態様情報に係る指示信号を光強度変調部6に送信する信号処理部7とを備え、前記空間光変調器に表示された位相分布画像の態様に基づき、空間光変調器5から所定の距離の位置に、所望の強度を有する3次元光分布8が動的に生成されるように構成されている。
【選択図】図1
In a technology for generating a three-dimensional light distribution based on a phase distribution image, the light intensity of the three-dimensional light distribution can be modulated to a desired value regardless of the form of the three-dimensional light distribution to be generated.
[Solution] The device comprises a spatial light modulator 5 capable of modulating the phase distribution of light, a light source unit 1 that emits light to illuminate the spatial light modulator 5, a light intensity modulation unit 6 that can modulate the intensity of the light emitted from the light source unit 1, and a signal processing unit 7 that sends an instruction signal related to aspect information of the phase distribution image to the light intensity modulation unit 6 so that the intensity of the light emitted from the light source unit 1 can be modulated in the light intensity modulation unit 6 based on the aspect information of the phase distribution image in synchronization with the display timing of the phase distribution image on the spatial light modulator 5, and is configured so that a three-dimensional light distribution 8 having a desired intensity is dynamically generated at a position a predetermined distance from the spatial light modulator 5 based on the aspect of the phase distribution image displayed on the spatial light modulator.
[Selected Figure] Figure 1
Description
本発明は光分布生成装置、特に、ホログラフィ技術に係る、計算機合成ホログラムや位相ホログラム(キノフォームと同様の概念である:以下、位相ホログラムとキノフォームを纏めて位相ホログラム等と称する)等の3次元光分布を生成する光分布生成装置に関するものである。 The present invention relates to a light distribution generating device, and in particular to a light distribution generating device that generates three-dimensional light distributions using holography technology, such as computer-generated holograms and phase holograms (similar in concept to kinoforms; hereinafter, phase holograms and kinoforms will be collectively referred to as phase holograms, etc.).
所望の3次元光分布を時間的・空間的に生成・制御する技術が、レーザープロセッシング、光データストレージ、立体ディスプレイ、AR/VRディスプレイ、顕微鏡および光通信等の種々の分野で求められている。 Technology for generating and controlling desired three-dimensional light distributions in time and space is required in a variety of fields, including laser processing, optical data storage, 3D displays, AR/VR displays, microscopy, and optical communications.
また、一般に、光の複素振幅分布を変調する技術として、振幅変調型の空間光変調器に、干渉と回折の計算により生成した振幅(あるいは強度)ホログラムの画像を表示する手法が知られている(例えば、下記非特許文献1)。この手法は、振幅ホログラム情報を表示した空間光変調器に光を照射し、この空間光変調器からの振幅ホログラム情報を担持した反射光に基づき、さらには必要に応じて不要な回折光成分を除去する処理を加えることで、空間光変調器から所定距離だけ離れた面に所望の3次元光分布を生成するようにしたものである。しかしながら、この手法では振幅変調型の空間光変調器を用いているため、光の利用効率が数%~十数%以下と極めて低く、光エネルギーの損失が大きい。 A commonly known technique for modulating the complex amplitude distribution of light is to display an amplitude (or intensity) hologram image generated by calculating interference and diffraction on an amplitude modulation spatial light modulator (see, for example, Non-Patent Document 1 below). This technique involves irradiating a spatial light modulator displaying amplitude hologram information with light, and then generating the desired three-dimensional light distribution on a plane a predetermined distance away from the spatial light modulator based on the reflected light carrying the amplitude hologram information from the spatial light modulator, with additional processing added to remove unnecessary diffracted light components as needed. However, because this technique uses an amplitude modulation spatial light modulator, the light utilization efficiency is extremely low, ranging from a few percent to less than a dozen percent, resulting in significant loss of light energy.
これを解決するために、位相変調型の空間光変調器を用い、位相分布画像(以下、位相ホログラムと称する場合もある)を表示して、光波の位相分布だけを変調し、空間光変調器から離れた面で所望の3次元光分布を生成する技術が知られている。この方法の場合、光の振幅を変調する必要がないため、光利用効率を大幅に向上できる。
上記位相分布画像の作成手法としては、二重位相符号化技術(例えば、下記非特許文献2、3)や、下記特許文献1に記載の線形位相符号化技術が提案されている。これらは、高精度に所望の3次元光分布を生成できるが、生成可能な3次元光分布の空間帯域幅積が、空間光変調器の空間帯域幅積に対して、1/4×1/4や1/8×1/8に減少してしまい、生成できる3次元光分布の自由度に制限が生じる点が問題となる。
To solve this problem, a technology is known in which a phase-modulating spatial light modulator is used to display a phase distribution image (hereinafter sometimes referred to as a phase hologram), modulating only the phase distribution of the light wave and generating a desired three-dimensional light distribution on a plane distant from the spatial light modulator. This method does not require modulation of the light amplitude, and therefore can significantly improve light utilization efficiency.
As methods for creating the phase distribution image, dual phase encoding technology (for example, Non-Patent Documents 2 and 3 listed below) and the linear phase encoding technology described in Patent Document 1 listed below have been proposed. These can generate a desired three-dimensional light distribution with high precision, but the spatial-bandwidth product of the three-dimensional light distribution that can be generated is reduced to 1/4 × 1/4 or 1/8 × 1/8 of the spatial-bandwidth product of the spatial light modulator, which poses a problem in that there is a limit to the degree of freedom of the three-dimensional light distribution that can be generated.
これらに対して、位相ホログラム等に基づく3次元光分布の生成方法では、空間光変調器が有する空間帯域幅積をすべて活用して、所望の3次元光分布を生成することができることが知られている。 In contrast to these, methods for generating three-dimensional light distributions based on phase holograms, etc., are known to be able to generate the desired three-dimensional light distribution by fully utilizing the spatial-bandwidth product of the spatial light modulator.
しかしながら、位相ホログラム等では、生成する3次元光分布の光強度が、その分布に応じて変化してしまい、光強度の強弱を制御できない(例えば、本願の図7の比較例に示すように、輝点が多い3次元分布(例えば(d)に示す態様)では、多くの輝点に光エネルギーが配分されるため、全体的な像の光強度が弱くなり、輝点が少ない3次元分布(例えば(a)に示す態様)では、各輝点に配分される光エネルギーが比較的多くなるため、全体的な像の光強度は強くなる)。
したがって、レーザープロセッシングや顕微鏡の分野では、光照射対象の材料や試料に対して、時系列に生成する3次元光分布の輝点の数が極端に変動する場合には、光強度を一定にして光照射することが困難である。
However, in phase holograms, etc., the light intensity of the three-dimensional light distribution that is generated changes depending on the distribution, and the strength of the light intensity cannot be controlled (for example, as shown in the comparative example in Figure 7 of the present application, in a three-dimensional distribution with many bright spots (for example, the embodiment shown in (d)), light energy is distributed to many bright spots, resulting in a weaker light intensity of the overall image, while in a three-dimensional distribution with few bright spots (for example, the embodiment shown in (a)), relatively more light energy is distributed to each bright spot, resulting in a stronger light intensity of the overall image).
Therefore, in the fields of laser processing and microscopy, it is difficult to irradiate a material or sample with a constant light intensity when the number of bright spots in the three-dimensional light distribution generated over time fluctuates extremely.
また、立体ディスプレイの分野では、生成する3次元像に応じて光強度が変動してしまう。動的に3次元像を生成する場合には、逐次的に、異なる3次元像を生成するための位相ホログラム等を切り替えて位相変調型の空間光変調器に表示するが、フレーム毎に全体的な光強度が変動してしまい、自然な3次元動画像を表示することが困難である。 Furthermore, in the field of stereoscopic displays, light intensity fluctuates depending on the 3D image being generated. When dynamically generating 3D images, phase holograms or other devices are sequentially switched to generate different 3D images and displayed on a phase-modulation spatial light modulator, but the overall light intensity fluctuates with each frame, making it difficult to display natural 3D moving images.
さらに、赤、緑、青の色光を出射する各光源を用いて、フィールドシーケンシャルでカラーの3次元像を1台の位相変調型の空間光変調器に表示する際には、3次元像の赤、緑、青の各色光で光強度の相対値がずれてしまい、3次元像の色を正しく再現できない。上記非特許文献3では、カラーの3次元動画像を生成する光学系がレビューされているが、強度変調のためには、前述の二重位相符号化技術を使うことが示されているだけで、位相ホログラム等における、生成する光分布に応じた光強度の変動に関する問題の解決手法が示唆されていない。 Furthermore, when a color 3D image is displayed field sequentially on a single phase-modulating spatial light modulator using light sources that emit red, green, and blue light, the relative light intensity values of the red, green, and blue light of the 3D image shift, preventing the colors of the 3D image from being reproduced correctly. While the above-mentioned non-patent document 3 reviews optical systems that generate color 3D moving images, it only suggests using the aforementioned dual phase encoding technology for intensity modulation and does not suggest a method for solving the problem of fluctuations in light intensity according to the generated light distribution in phase holograms, etc.
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、位相ホログラム等に基づく3次元光分布の生成技術において、生成したい3次元光分布の態様にかかわらず、3次元光分布の光強度を所望の値に変調可能な光分布生成装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been developed in consideration of the above circumstances, and aims to provide a light distribution generating device that can modulate the light intensity of a three-dimensional light distribution to a desired value, regardless of the form of the three-dimensional light distribution to be generated, using three-dimensional light distribution generation technology based on phase holograms, etc.
本発明の光分布生成装置は、
所定の位相分布画像に基づき、光の位相分布を変調し得る空間光変調器と、
該空間光変調器を照明する光を出射する光源部と、
該光源部から出射された光の強度を変調可能な光強度変調部と、
前記空間光変調器への前記所定の位相分布画像の表示タイミングに同期させ、該光強度変調部において前記光源部から出射された光の強度を該所定の位相分布画像の態様情報に基づいて変調し得るように、該所定の位相分布画像の態様情報に係る指示信号を前記光強度変調部に送信する信号処理部とを備え、
前記空間光変調器に表示された位相分布画像に基づき、該空間光変調器から所定距離の位置に、所望の強度を有する3次元光分布が動的に生成されるように構成されていることを特徴とするものである。
ここで、前記所定の位相分布画像の態様情報が、前記所定の位相分布画像に基づいて生成される3次元光分布のサイズに関する情報とすることが可能である。
The light distribution generating device of the present invention comprises:
a spatial light modulator capable of modulating the phase distribution of light based on a predetermined phase distribution image;
a light source unit that emits light that illuminates the spatial light modulator;
a light intensity modulation unit capable of modulating the intensity of the light emitted from the light source unit;
a signal processing unit that transmits an instruction signal related to aspect information of the predetermined phase distribution image to the light intensity modulation unit in synchronization with a display timing of the predetermined phase distribution image to the spatial light modulator, so that the intensity of the light emitted from the light source unit can be modulated in the light intensity modulation unit based on the aspect information of the predetermined phase distribution image,
The spatial light modulator is characterized in that it is configured to dynamically generate a three-dimensional light distribution having a desired intensity at a position a predetermined distance from the spatial light modulator based on the phase distribution image displayed on the spatial light modulator.
Here, the aspect information of the predetermined phase distribution image can be information about the size of a three-dimensional light distribution generated based on the predetermined phase distribution image.
また、前記光源部が、複数種類の波長の光を出射するように構成することが可能である。
また、前記光強度変調部は、前記複数種類の波長の光の各々に対して光強度変調を行う手段を個別に備えることが可能である。
The light source section may be configured to emit light of a plurality of wavelengths.
The light intensity modulation section may be provided with individual means for performing light intensity modulation on each of the light beams of the plurality of wavelengths.
また、前記複数種類の波長の光を同軸上にアラインメントする光束アラインメント手段と、該光束アラインメント手段から同軸上に出射された前記複数種類の波長の光に対して光強度変調を行う手段を1つ備えることが可能である。
ここで、前記光強度変調を行う手段を電気光学素子とすることが可能である。
また、前記光強度変調を行う手段を音響光学素子とすることが可能である。
It is also possible to provide a beam alignment means for coaxially aligning the light beams of the plurality of wavelengths, and a means for performing optical intensity modulation on the light beams of the plurality of wavelengths emitted coaxially from the beam alignment means.
Here, the means for modulating the light intensity can be an electro-optical element.
The means for modulating the light intensity may be an acousto-optic element.
前記光強度変調を行う手段を音響光学素子とした場合に、この音響光学素子は、該音響光学素子に入射された前記複数種類の波長の光に対して付加する超音波の振動数と振幅を調整して、該音響光学素子から出射される光の光偏向角度および光強度を変更し得るように構成し、
前記音響光学素子の後段に開口を配設して、該開口において特定の波長成分の光を取り出すとともに、その取り出した光で前記空間光変調器を照明し得るようにし、かつ、時系列に、該開口で取り出す光の波長を変更することで、前記空間光変調器を照明する光の波長を時系列的に変更し、
該空間光変調器から所定の距離の位置に、所望の強度を有する3次元光分布が動的に生成されるように構成することが可能である。
When the means for modulating the light intensity is an acousto-optical element, the acousto-optical element is configured to adjust the frequency and amplitude of ultrasonic waves to be added to the light of the plurality of wavelengths incident on the acousto-optical element, thereby changing the light deflection angle and light intensity of the light emitted from the acousto-optical element,
an aperture is provided downstream of the acousto-optical element, and light of a specific wavelength component is extracted through the aperture, and the extracted light is used to illuminate the spatial light modulator; and the wavelength of the light extracted through the aperture is changed in time series, thereby changing the wavelength of the light illuminating the spatial light modulator in time series;
The spatial light modulator can be configured to dynamically generate a three-dimensional light distribution having a desired intensity at a predetermined distance from the modulator.
本発明の光分布生成装置によれば、信号処理部が、空間光変調器に表示される位相分布画像の態様情報を光強度変調部に指示し、これに基づき光強度変調部は、該空間光変調器に表示される位相分布画像を照明する光の強度値を調整せしめるようにしている。これにより、生成したい3次元光分布の態様にかかわらず、3次元光分布の光強度を所望の値に変調することができる。
また、レーザープロセッシングや顕微鏡の分野では、所望の3次元光分布を、所望の光強度に変えながら材料や試料へ光照射することが可能となる。
また、立体ディスプレイの分野では、3次元動画像を表示する際に、生成したい3次元光分布の態様にかかわらず、空間光変調器を照明する光の強度を独立に制御することが可能であるため、位相ホログラム等に基づき自然な3次元動画像の生成を可能とすることができる。
According to the light distribution generating device of the present invention, the signal processing unit instructs the light intensity modulation unit on the aspect information of the phase distribution image to be displayed on the spatial light modulator, and based on this, the light intensity modulation unit adjusts the intensity value of the light that illuminates the phase distribution image to be displayed on the spatial light modulator. This makes it possible to modulate the light intensity of the three-dimensional light distribution to a desired value regardless of the aspect of the three-dimensional light distribution to be generated.
In addition, in the fields of laser processing and microscopy, it becomes possible to irradiate a material or sample with light while changing a desired three-dimensional light distribution to a desired light intensity.
Furthermore, in the field of stereoscopic displays, when displaying three-dimensional moving images, it is possible to independently control the intensity of the light illuminating the spatial light modulator regardless of the type of three-dimensional light distribution to be generated, thereby enabling the generation of natural three-dimensional moving images based on phase holograms, etc.
以下、本発明の実施形態に係る光分布生成装置について説明する。
(実施形態1)
まず、実施形態1に係る光分布生成装置100の構成について図1を用いて説明する。
実施形態1に係る光分布生成装置100では、光波の位相分布を変調可能な(位相変調型の)空間光変調器5と、この空間光変調器5を照明する1つの光源1と、その光源1から出射された照明光の強度を変調可能な光強度変調部6と、空間光変調器5への位相分布画像の表示タイミングと光強度変調部6への、該位相分布画像に係る態様情報信号の送信タイミング(および該光強度変調部6における照明光の強度を変調するタイミング)を互いに同期させつつ、この照明光の強度を時系列に制御する信号処理部7とを備え、信号処理部7は、空間光変調器5に表示された位相分布画像の態様に基づき、空間光変調器5から所定の距離に、所望の強度を有する3次元光波分布が動的に生成されるよう、光強度変調部6で、空間光変調器5を照明する光の強度値を調整するように構成されている。なお、実施形態1に係る光分布生成装置100は、上記構成の他、光強度変調部6から出射された光を所望の平面波(または所望の球面波とすることも可能)に変換するスペイシャルフィルター2およびレンズ(収束レンズ)3を備えている。さらに、スペイシャルフィルター2およびレンズ3により平面波とされた光を、空間光変調器5の方向に反射せしめるとともに、空間光変調器5により反射された位相分布画像の情報を担持した光を透過させるビームスプリッター4を備えている。ビームスプリッター4を透過した、位相分布画像の情報を担持した光により、空間光変調器5の前方の所定位置に所望の3次元分布8が形成される。
Hereinafter, a light distribution generating device according to an embodiment of the present invention will be described.
(Embodiment 1)
First, the configuration of a light distribution generating device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
The light distribution generating device 100 according to the first embodiment includes a (phase modulation type) spatial light modulator 5 capable of modulating the phase distribution of a light wave, one light source 1 that illuminates the spatial light modulator 5, a light intensity modulation unit 6 that can modulate the intensity of the illumination light emitted from the light source 1, and a signal processing unit 7 that controls the intensity of the illumination light in a time series while synchronizing the timing of displaying a phase distribution image on the spatial light modulator 5 with the timing of transmitting an aspect information signal related to the phase distribution image to the light intensity modulation unit 6 (and the timing of modulating the intensity of the illumination light in the light intensity modulation unit 6). The signal processing unit 7 is configured to adjust the intensity value of the light that illuminates the spatial light modulator 5 in the light intensity modulation unit 6, based on the aspect of the phase distribution image displayed on the spatial light modulator 5, so that a three-dimensional light wave distribution having a desired intensity is dynamically generated at a predetermined distance from the spatial light modulator 5. In addition to the above configuration, the light distribution generating device 100 according to the first embodiment also includes a spatial filter 2 and a lens (converging lens) 3 that convert the light emitted from the light intensity modulation unit 6 into a desired plane wave (or a desired spherical wave is also possible). Furthermore, the light distribution generating device 100 includes a beam splitter 4 that reflects the light converted into a plane wave by the spatial filter 2 and the lens 3 toward the spatial light modulator 5, and transmits the light that carries information about the phase distribution image reflected by the spatial light modulator 5. A desired three-dimensional distribution 8 is formed at a predetermined position in front of the spatial light modulator 5 by the light that has transmitted through the beam splitter 4 and carries information about the phase distribution image.
すなわち、実施形態1に係る光分布生成装置100では、下記(1)~(4)の機能を基本的に備えている。
(1)位相変調型の空間光変調器5への照明光の光強度を、光強度変調部6により変調する。
(2)位相変調型の空間光変調器5に表示する位相分布画像の態様(生成する3次元分布のサイズ情報等)毎に(に応じて)、所望の光強度の情報(例えば、図示されない記憶部に格納されている)を付与する。
(3)空間光変調器5への位相分布画像の表示タイミングと、空間光変調器5を照明する光の強度の光強度変調部6における変調タイミングが同期するように、信号処理部7からの指示信号を光強度変調部6に送信する。
(4)空間光変調器5に表示する位相分布画像を順次切り替えるのと同時に、その位相分布画像に付加されている光強度の情報(位相分布画像の態様(生成する3次元分布のサイズ情報))に基づいて、光強度変調部6において空間光変調器5を照明する光の強度が変調される。
That is, the light distribution generating device 100 according to the first embodiment basically has the following functions (1) to (4).
(1) The light intensity of the illumination light to the phase modulation type spatial light modulator 5 is modulated by the light intensity modulation unit 6 .
(2) Information on the desired light intensity (for example, stored in a memory unit not shown) is provided for each (according to) the form of the phase distribution image to be displayed on the phase modulation type spatial light modulator 5 (such as size information of the three-dimensional distribution to be generated).
(3) An instruction signal from the signal processing unit 7 is sent to the light intensity modulation unit 6 so that the timing of displaying the phase distribution image on the spatial light modulator 5 and the timing of modulating the intensity of the light illuminating the spatial light modulator 5 in the light intensity modulation unit 6 are synchronized.
(4) At the same time as sequentially switching the phase distribution image displayed on the spatial light modulator 5, the intensity of the light illuminating the spatial light modulator 5 is modulated in the light intensity modulation unit 6 based on the light intensity information added to the phase distribution image (the aspect of the phase distribution image (size information of the three-dimensional distribution to be generated)).
以下、実施形態1に係る光分布生成装置100の各部の構成について、より詳細に説明する。
光源1としては、レーザーや発光ダイオードなど、ホログラムを再生可能な高コヒーレントな光源、または部分的にコヒーレントな光源を用いることが好ましい。
光源1から出射された光が、入射される光強度変調部6としては、電気光学素子(EOM)、あるいは音響光学素子(AOM)等が好適である。これらの光学素子はいずれも、入射光の光強度を、0から1(最大強度)まで連続的に変調することができる。また、これらの光学素子はいずれも、位相変調型の空間光変調器5のフレームレート以上の速度で光強度を高速変調することが可能である。
The configuration of each part of the light distribution generating device 100 according to the first embodiment will be described in more detail below.
As the light source 1, it is preferable to use a highly coherent light source capable of reproducing a hologram, such as a laser or a light emitting diode, or a partially coherent light source.
An electro-optical element (EOM) or an acousto-optical element (AOM) is suitable as the light intensity modulation unit 6 to which the light emitted from the light source 1 is incident. Any of these optical elements can continuously modulate the light intensity of the incident light from 0 to 1 (maximum intensity). Furthermore, any of these optical elements can modulate the light intensity at high speeds equal to or faster than the frame rate of the phase-modulation type spatial light modulator 5.
図1に示す実施形態1においては、光強度変調部6から出射された光を平面波(あるいは球面波)に変換するための、スペイシャルフィルター2およびレンズ3を備えているが、スペイシャルフィルター2およびレンズ3に替えて、ビームエクスパンダーを用いることも可能である。 In embodiment 1 shown in Figure 1, a spatial filter 2 and a lens 3 are provided to convert the light emitted from the light intensity modulation unit 6 into a plane wave (or a spherical wave), but a beam expander can also be used in place of the spatial filter 2 and lens 3.
図1に示す実施形態1においては、LCOSやDMDからなる反射型の位相変調型の空間光変調器5を用いているが、これに替えて透過型の空間光変調器を用いることも考えられ、その場合にはビームスプリッター4は不要である。
空間光変調器5には、生成したい複素振幅分布から作成した位相ホログラム等が表示されると、この空間光変調器5に照射された平面波等からなる入射光の位相分布のみ(振幅分布は変調されない)が変調される。空間光変調器5で位相変調された光は、空間光変調器5の前方の所定距離離れた位置(面)まで伝搬され、空間光変調器5に表示された位相ホログラム等に基づく所望の3次元光分布を生成する。なお、空間光変調器5で位相変調された光を、図示されないレンズを用いてフーリエ変換した後、3次元光分布を生成するように構成することにより、空間光変調器5の前方のより近接した位置(面)に、位相ホログラム等に基づく所望の3次元光分布を生成することができる。
In the first embodiment shown in FIG. 1, a reflective phase modulation spatial light modulator 5 made of an LCOS or DMD is used, but it is also possible to use a transmissive spatial light modulator instead, in which case the beam splitter 4 is not necessary.
When a phase hologram or the like created from the complex amplitude distribution to be generated is displayed on the spatial light modulator 5, only the phase distribution (the amplitude distribution is not modulated) of incident light consisting of a plane wave or the like irradiated onto the spatial light modulator 5 is modulated. The light phase-modulated by the spatial light modulator 5 propagates to a position (surface) a predetermined distance in front of the spatial light modulator 5, and generates a desired three-dimensional light distribution based on the phase hologram or the like displayed on the spatial light modulator 5. Note that by configuring the light phase-modulated by the spatial light modulator 5 to be Fourier-transformed using a lens (not shown) and then generating a three-dimensional light distribution, it is possible to generate a desired three-dimensional light distribution based on the phase hologram or the like at a position (surface) closer in front of the spatial light modulator 5.
また、位相ホログラム等のデータには、光強度値に関するデジタル情報を付与し、信号処理部7は、空間光変調器5に位相ホログラム等を表示する際に、位相ホログラム等のデータに付与された光強度値のデジタル情報を参照し、このデジタル情報に基づく指示信号を光強度変調部6に送信し、空間光変調器5での位相ホログラム等の表示切替えに同期させ、光強度変調部6において、上記指示信号に基づき光源1からの光の強度値を変調する。
上記光強度値に関するデジタル情報としては、例えば、位相ホログラムの画像データ(位相値0~2πを、空間光変調器で表示可能な階調数に合わせて量子化し、グレイスケールの画像として表したものを用いることができる。例えば図5。RGB3色の光源を用いる場合には、カラー3チャンネルの画像として表現)のメタデータとして、光強度値の情報を付与する。
Furthermore, digital information relating to light intensity values is added to the data of the phase hologram, etc., and when the signal processing unit 7 displays the phase hologram, etc. on the spatial light modulator 5, it refers to the digital information of the light intensity values added to the data of the phase hologram, etc., and sends an instruction signal based on this digital information to the light intensity modulation unit 6, which synchronizes with the switching of the display of the phase hologram, etc. on the spatial light modulator 5, and the light intensity modulation unit 6 modulates the intensity value of the light from the light source 1 based on the instruction signal.
As the digital information regarding the light intensity values, for example, the light intensity value information can be added as metadata of the image data of a phase hologram (the phase values 0 to 2π can be quantized according to the number of gradations that can be displayed by a spatial light modulator and expressed as a grayscale image. For example, see FIG. 5. When a light source of three colors, RGB, is used, it is expressed as a three-color channel image).
また、位相ホログラムの画像データの周囲に、画素を追加し、その画素で光強度の情報を保存してもよい(この場合、空間光変調器5では、位相ホログラムの画像データを付加した周囲の画素を取り除いて、位相ホログラムを表示する)。
さらに、位相ホログラムの初期位相が変化しても、3次元光分布には変化を与えないため、位相ホログラムの初期位相のずれ量として、光強度値の情報を付与してもよい。
It is also possible to add pixels around the image data of the phase hologram and store light intensity information in those pixels (in this case, the spatial light modulator 5 removes the surrounding pixels to which the image data of the phase hologram has been added and displays the phase hologram).
Furthermore, even if the initial phase of the phase hologram changes, the three-dimensional light distribution does not change, so information on the light intensity value may be added as the amount of shift in the initial phase of the phase hologram.
また、上記光強度値に関するデジタル情報を付与する態様としては、上述したように、空間光変調器5に表示する位相ホログラムに基づいて生成される3次元光分布のサイズの他、例えば、生成したい3次元光分布の輝点の数と各輝点の強度から、その位相ホログラムに対する光強度値を算出できる。
さらに、光学系に収差や配置誤差が多く含まれている場合には、上述の解析的な計算式(1)を用いると、理論値と、実際の光強度値にずれが生じる可能性があるため、事前に、光学系で位相ホログラムから3次元光分布を生成し、その光強度を適用的に変化させて、位相ホログラムを調整し得る光強度値のルックアップテーブルを作成しておき、これを参照してもよい。 Furthermore, if the optical system contains a large amount of aberration or placement error, using the analytical calculation formula (1) above may result in a discrepancy between the theoretical value and the actual light intensity value. Therefore, it is possible to generate a three-dimensional light distribution from a phase hologram in the optical system in advance, adaptively change the light intensity, and create a lookup table of light intensity values that can be used to adjust the phase hologram, and then refer to this.
(実施形態2)
次に、実施形態2に係る光分布生成装置110の構成について図2を用いて説明する。
実施形態2に係る光分布生成装置110においては、互いに波長が異なる照明光を出射する光源11A、11B、11Cが複数台(図2においては3台)設けられており、それぞれの光源11A、11B、11Cに対して、光強度変調部16A、16B、16Cが対応して設けられ、さらに、空間光変調器15に表示される各位相分布画像に対して、上記照明光の各波長の光に対する強度情報を付加するように構成されている。
(Embodiment 2)
Next, the configuration of a light distribution generating device 110 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
In the light distribution generating device 110 according to the second embodiment, a plurality of light sources 11A, 11B, and 11C (three in FIG. 2 ) are provided, each emitting illumination light of a different wavelength. Light intensity modulation units 16A, 16B, and 16C are provided corresponding to the light sources 11A, 11B, and 11C, respectively. Furthermore, the device is configured to add intensity information for light of each wavelength of the illumination light to each phase distribution image displayed on the spatial light modulator 15.
図2に示す、実施形態2に係る光分布生成装置110は、上記実施形態1に係る光分布生成装置100と類似した構成を多く備えているので、上記実施形態1に係る光分布生成装置100の各部材に対応する部材については、実施形態1に係る光分布生成装置100の各部材に付した符号に10を加えた符号を付すものとし、実施形態1と重複した部材に関する詳しい説明は割愛する。
図2に示すように、各光源11A、11B、11Cに対応して各々設けられた光強度変調部16A、16B、16Cにより、各光源11A、11B、11Cからの光の強度が互いに独立して制御するように構成されている。すなわち、信号処理部17からは、各光強度変調部16A、16B、16Cに対して、個別に指示信号を送出し得るように、各々信号線が接続されている。
The light distribution generating device 110 according to the second embodiment shown in FIG. 2 has many similar configurations to the light distribution generating device 100 according to the first embodiment. Therefore, components corresponding to the components of the light distribution generating device 100 according to the first embodiment are assigned reference numerals that are 10 larger than the reference numerals assigned to the components of the light distribution generating device 100 according to the first embodiment, and detailed descriptions of components that overlap with those of the first embodiment will be omitted.
2, the light intensity from each of the light sources 11A, 11B, and 11C is controlled independently by light intensity modulation units 16A, 16B, and 16C provided corresponding to the light sources 11A, 11B, and 11C. That is, a signal line is connected from the signal processing unit 17 to each of the light intensity modulation units 16A, 16B, and 16C so that instruction signals can be sent individually to each of the light intensity modulation units 16A, 16B, and 16C.
各光強度変調部16A、16B、16Cから出射された光は、ミラー19Aやダイクロイックミラー(あるいはダイクロイックプリズム)19B、19Cによってアラインメントされた線上に1本の光線として伝搬せしめられる。その後、同軸上を伝搬する光は、光スペイシャルフィルター12とレンズ13により(あるいはビームエクスパンダーにより)平面波(あるいは球面波)に変換され、位相変調型の空間光変調器15を照明する。
位相変調型の空間光変調器15は反射型であって、空間光変調器15への光の入出射は上記実施形態1のもの同様にビームスプリッター14を介して行われる。
The light emitted from each of the light intensity modulation units 16A, 16B, and 16C is propagated as a single light beam along an aligned line by a mirror 19A and a dichroic mirror (or dichroic prism) 19B or 19C. The light propagating along the same axis is then converted into a plane wave (or spherical wave) by an optical spatial filter 12 and a lens 13 (or a beam expander), and illuminates a phase-modulating spatial light modulator 15.
The phase modulation type spatial light modulator 15 is a reflective type, and light is incident on and emitted from the spatial light modulator 15 via a beam splitter 14, similar to the first embodiment.
画面を複数の領域に分け、複数の該領域に位相ホログラム等を順次表示させるフィールドシーケンシャル方式を用いて、各波長成分の3次元光分布を生成する場合には、空間光変調器15に表示する位相ホログラム等の態様情報(この位相ホログラム等に基づき生成される3次元光分布の態様(サイズ等)に関する情報)に基づく各波長の光の強度情報を、予め位相ホログラム等のデジタル情報に付与しておき、位相ホログラム等を空間光変調器15に表示する際に、位相ホログラム等のデジタル情報に付与された各波長の光の強度情報を参照し、その表示タイミングと同期して、光強度変調部16A、16B、16Cで各々対応する波長成分の光強度を変調する。 When generating a three-dimensional light distribution for each wavelength component using a field sequential method in which the screen is divided into multiple regions and phase holograms or the like are sequentially displayed in the multiple regions, light intensity information for each wavelength based on aspect information of the phase hologram or the like to be displayed on the spatial light modulator 15 (information about the aspect (size, etc.) of the three-dimensional light distribution generated based on this phase hologram or the like) is pre-added to the digital information of the phase hologram or the like. When the phase hologram or the like is displayed on the spatial light modulator 15, the light intensity information for each wavelength added to the digital information of the phase hologram or the like is referenced, and the light intensity of the corresponding wavelength component is modulated in light intensity modulation units 16A, 16B, and 16C in synchronization with the display timing.
(実施形態3)
次に、実施形態3に係る光分布生成装置120の構成について図3を用いて説明する。
実施形態3に係る光分布生成装置120においては、互いに波長が異なる照明光を出射する光源21A、21B、21Cが複数台(図3においては3台)設けられているのに対し、光強度変調部26としては、それぞれの光源11A、11B、11Cからの光をアラインメント処理することにより同軸上に纏めて伝搬した後に、この纏めた光を入射され、各波長成分毎に光の強度を変調する1つの音響光学素子が設けられている。
(Embodiment 3)
Next, the configuration of a light distribution generating device 120 according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
In the light distribution generating device 120 according to the third embodiment, a plurality of light sources 21A, 21B, and 21C (three in FIG. 3 ) are provided, each emitting illumination light of a different wavelength, whereas the light intensity modulation unit 26 is provided with a single acousto-optic element that aligns the light from each of the light sources 11A, 11B, and 11C to collect and propagate the collected light on a coaxial line, and then inputs the collected light to modulate the light intensity for each wavelength component.
前述したように、実施形態3に係る光分布生成装置120においては、光強度変調部26として音響光学素子が用いられている。この音響光学素子は、回折現象を用いて光を変調するようにしているため、入射光の波長に応じて偏向角度が異なり、光強度変調部26の出射端からの伝搬距離の大きさにしたがって、各波長に係る出射光同士の空間的な分離距離が大きくなる。
すなわち、互いに異なる波長の光同士が、十分に空間的に分離された位置(面)で、開口31を用いて所望の波長の光のみを取り出すことにより、特定の波長成分の光を位相変調型の空間光変調器25に照射することができる。
As described above, in the light distribution generating device 120 according to the third embodiment, an acousto-optic element is used as the light intensity modulation unit 26. This acousto-optic element modulates light using the diffraction phenomenon, and therefore the deflection angle varies depending on the wavelength of the incident light, and the spatial separation distance between the output light beams of each wavelength increases according to the propagation distance from the output end of the light intensity modulation unit 26.
In other words, by using the aperture 31 to extract only light of the desired wavelength at a position (plane) where light of different wavelengths is sufficiently spatially separated, light of a specific wavelength component can be irradiated onto the phase-modulating spatial light modulator 25.
これにより、音響光学素子からなる光強度変調部26において、励起用の超音波の周波数を所定値に設定することにより、開口31を通過させ得る波長の光を選択でき、また、該超音波の振幅を所定値に設定することで、開口31を通過させ得る波長の光の強度を所望の値に設定できる。
なお、スペイシャルフィルター22(あるいはビームエクスパンダー)の開口径を、所望の波長成分をフィルタリングできる程度に十分に小さく形成し得る場合には、開口31を省略してもよい。
実施形態3の光分布生成装置120を実施形態2の光分布生成装置110と比較すると、光源の数にかかわらず、1つの光変調器素子(音響光学素子(AOM)または電気光学素子(EOM)等)により所望の強度の、空間光変調器25の照明光を生成できるので、光分布生成装置のコンパクト化を図ることができる。
その他の部材については、上記実施形態2のものと略同様の構成とされている。
As a result, in the light intensity modulation section 26 consisting of an acousto-optical element, by setting the frequency of the excitation ultrasound to a predetermined value, it is possible to select light of a wavelength that can pass through the opening 31, and by setting the amplitude of the ultrasound to a predetermined value, it is possible to set the intensity of light of a wavelength that can pass through the opening 31 to a desired value.
If the aperture diameter of the spatial filter 22 (or beam expander) can be formed small enough to filter out the desired wavelength component, the aperture 31 may be omitted.
Comparing the light distribution generating device 120 of embodiment 3 with the light distribution generating device 110 of embodiment 2, regardless of the number of light sources, illumination light for the spatial light modulator 25 of the desired intensity can be generated using a single light modulator element (such as an acousto-optical element (AOM) or an electro-optical element (EOM)), thereby making it possible to make the light distribution generating device more compact.
The other components are configured in substantially the same manner as those in the second embodiment.
図1に示す、実施形態1に係る光分布生成装置の構成を採用した、本発明の実施例に係る光分布生成装置の効果を以下に示すような手法を用いて検証した。
すなわち、位相変調型の空間光変調器45に表示する位相ホログラムを、図4に示す条件で設計した。
位相変調型の空間光変調器45には、画素ピッチが12.5 μm、画素数が512×512のものを用い、波長633 nmのレーザー光を照明光とした。位相変調型の空間光変調器45から300 mm離れた面で、幅wが各々 800μm、1600μm、3200μm、6400μmの3次元光分布48をそれぞれ生成可能な位相ホログラムを、Gerchberg-Saxtonアルゴリズム(Iterative Fourier transformアルゴリズムあるいはping-pongアルゴリズム)に基づく反復計算により設計した。すべての位相ホログラムの設計時の反復回数は500回とした。
The effect of the light distribution generating device according to the example of the present invention, which employs the configuration of the light distribution generating device according to the first embodiment shown in FIG. 1, was verified using the method described below.
That is, the phase hologram to be displayed on the phase modulation type spatial light modulator 45 was designed under the conditions shown in FIG.
The phase-modulating spatial light modulator 45 had a pixel pitch of 12.5 μm and a pixel count of 512 × 512, and was illuminated with laser light of 633 nm wavelength. Phase holograms capable of generating three-dimensional light distributions 48 with widths w of 800 μm, 1600 μm, 3200 μm, and 6400 μm on a surface 300 mm away from the phase-modulating spatial light modulator 45 were designed using iterative calculations based on the Gerchberg-Saxton algorithm (iterative Fourier transform algorithm or ping-pong algorithm). The number of iterations used in designing all phase holograms was 500.
上記の如くして設計された4枚の位相ホログラムを図5(空間光変調器45から300 mm離れた位置(面)で、生成された3次元光分布48の幅wが800μmの場合を(a)、1600μmの場合を(b)、3200μmの場合を(c)、6400μmの場合を(d))に示す。 The four phase holograms designed as described above are shown in Figure 5 ((a) when the width w of the generated three-dimensional light distribution 48 is 800 μm, (b) when it is 1600 μm, (c) when it is 3200 μm, and (d) when it is 6400 μm, at a position (plane) 300 mm away from the spatial light modulator 45).
(本実施例)
図5の(a)~(d)に示す各位相ホログラムを各々、実施形態1に係る、図1の光分布生成装置100内の位相変調型の空間光変調器5に表示し、空間光変調器5の前方に300mm離れた位置(面)に生成された3次元光分布を撮像素子(図示せず)で検出した。なお、図1に示す光強度変調部6において、位相ホログラム毎に、照明光の光強度を変調し、図6(d)の光分布を露出アンダーにならないとの条件で、位相変調型の空間光変調器5を照明した。
その結果を図6(空間光変調器5から300 mm離れた位置(面)に生成された3次元光分布8の幅wが800μmの場合を(a)、1600μmの場合を(b)、3200μmの場合を(c)、6400μmの場合を(d))に示す。
(Example)
Each of the phase holograms shown in Figures 5(a) to 5(d) was displayed on the phase-modulation spatial light modulator 5 in the light distribution generating device 100 of Figure 1 according to embodiment 1, and the three-dimensional light distribution generated at a position (plane) 300 mm in front of the spatial light modulator 5 was detected by an image sensor (not shown). Note that the light intensity modulation unit 6 shown in Figure 1 modulated the light intensity of the illumination light for each phase hologram, and illuminated the phase-modulation spatial light modulator 5 under the condition that the light distribution of Figure 6(d) was not underexposed.
The results are shown in Figure 6 ((a) when the width w of the three-dimensional light distribution 8 generated at a position (plane) 300 mm away from the spatial light modulator 5 is 800 μm, (b) when it is 1600 μm, (c) when it is 3200 μm, and (d) when it is 6400 μm).
(比較例)
図5の(a)~(d)に示す各位相ホログラムを各々、実施形態1に係る、図1の光分布生成装置100内の位相変調型の空間光変調器5に表示し、空間光変調器5の前方に300mm離れた位置(面)に生成された3次元光分布を撮像素子(図示せず)で検出した。なお、図1に示す光強度変調部6は動作させず光源1からの光はそのまま通過させて、図7(a)の光分布が露出オーバーにならないとの条件で、すべて同じ強度の光により位相変調型の空間光変調器5を照明した。
その結果を図7(空間光変調器5から300 mm離れた位置(面)に生成された3次元光分布8の幅wが800μmの場合を(a)、1600μmの場合を(b)、3200μmの場合を(c)、6400μmの場合を(d))に示す。
(Comparative Example)
Each of the phase holograms shown in Figures 5(a) to 5(d) was displayed on the phase-modulation spatial light modulator 5 in the light distribution generating device 100 of Figure 1 according to embodiment 1, and the three-dimensional light distribution generated at a position (plane) 300 mm in front of the spatial light modulator 5 was detected by an image sensor (not shown). Note that the light intensity modulation unit 6 shown in Figure 1 was not operated, and the light from the light source 1 was allowed to pass as is, and the phase-modulation spatial light modulator 5 was illuminated with light of the same intensity under the condition that the light distribution of Figure 7(a) would not be overexposed.
The results are shown in Figure 7 ((a) when the width w of the three-dimensional light distribution 8 generated at a position (plane) 300 mm away from the spatial light modulator 5 is 800 μm, (b) when it is 1600 μm, (c) when it is 3200 μm, and (d) when it is 6400 μm).
(検証結果)
比較例においては、図7から明らかなように、生成すべき3次元光分布のサイズが大きくなるほど、位相変調型の空間光変調器5に照明したレーザー光の光エネルギーが分散することになり、光強度が弱くなってしまう。
これに対して、本実施例においては、図6から明らかなように、生成すべき3次元光分布は、その大きさに関係なく、光強度を略一定の値に調整可能であることが明らかである。
(Verification results)
In the comparative example, as is clear from Figure 7, the larger the size of the three-dimensional light distribution to be generated, the more dispersed the light energy of the laser light illuminating the phase modulation type spatial light modulator 5 becomes, and the weaker the light intensity becomes.
In contrast to this, in this embodiment, as is clear from FIG. 6, it is clear that the light intensity of the three-dimensional light distribution to be generated can be adjusted to a substantially constant value regardless of its size.
(変更態様)
本発明の光分布生成装置は、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の態様の変更が可能である。例えば、レンズ等の各部材の焦点距離、大きさ、性能等の特性は、適宜選択可能である。
また、上記実施形態3においては、光強度変調部26として1つの音響光学素子(AOM)を用いているが、これに替えて電気光学素子(EOM)を用いることも可能である。
電気光学素子は、ニオブ酸リチウム等の結晶の電気光学効果を用いて、空間光変調器に照射する照明光の強度を電気的に制御するものであり、その強度変調操作としては、音響光学素子に比べてやや複雑ではあるものの、音響光学素子と同様に変調が可能である。
(Modifications)
The light distribution generating device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, the focal length, size, performance, and other characteristics of each component such as a lens can be selected as appropriate.
Furthermore, in the third embodiment, one acousto-optical element (AOM) is used as the light intensity modulation section 26, but it is also possible to use an electro-optical element (EOM) instead.
Electro-optical elements electrically control the intensity of illumination light irradiating a spatial light modulator by using the electro-optical effect of crystals such as lithium niobate. Although the intensity modulation operation is somewhat more complicated than that of acousto-optical elements, it is possible to perform modulation in the same way as acousto-optical elements.
また、上記実施形態2、3のものでは、1つの波長の光を出射する光源を用いることを前提として光分布生成装置を構成しているが、このような態様に替えて、1つの光源から複数の波長の光を出射するタイプのものを用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態のものでは、反射型の空間光変調器の入射光と、この反射型の空間光変調器からの出射光を分離するためにビームスプリッター(BS)を用いているが、これら入射光と出射光を分離するために偏光ビームスプリッター(PBS)を用いて、光利用効率を向上させるようにしてもよい。
また、光源から出射する光は可視域のみならず、赤外域や紫外域の波長のレーザー光であってもよく、複数の波長の光としてR、G、Bの3色光を用いる場合のみならず、その他の任意の複数の波長の光を選択可能である。
Furthermore, in the above-described second and third embodiments, the light distribution generating device is configured on the premise of using a light source that emits light of one wavelength, but instead of this configuration, a type that emits light of multiple wavelengths from one light source may be used.
Furthermore, in the above embodiment, a beam splitter (BS) is used to separate the incident light of the reflective spatial light modulator from the outgoing light from this reflective spatial light modulator, but a polarizing beam splitter (PBS) may also be used to separate the incident light and outgoing light, thereby improving the light utilization efficiency.
Furthermore, the light emitted from the light source may be laser light having a wavelength not only in the visible range but also in the infrared or ultraviolet range, and light having multiple wavelengths may be selected not only from the three color lights of R, G, and B, but also from any other multiple wavelengths.
1、11A、11B、11C、21A、21B、21C 光源
2、12、22 スペイシャルフィルター
3、13、23 レンズ
4、14、24 ビームスプリッター
5、15、25、45 (位相変調型)空間光変調器
6、16A、16B、16C、26 光強度変調部
7、17、27 信号処理部
8,18、28、48 (所望の)3次元光分布
100、110、120 光分布生成装置
1, 11A, 11B, 11C, 21A, 21B, 21C Light source 2, 12, 22 Spatial filter 3, 13, 23 Lens 4, 14, 24 Beam splitter 5, 15, 25, 45 (Phase modulation type) spatial light modulator 6, 16A, 16B, 16C, 26 Light intensity modulation unit 7, 17, 27 Signal processing unit 8, 18, 28, 48 (Desired) three-dimensional light distribution 100, 110, 120 Light distribution generating device
Claims (8)
該空間光変調器を照明する光を出射する光源部と、
該光源部から出射された光の強度を変調可能な光強度変調部と、
前記空間光変調器への前記所定の位相分布画像の表示タイミングに同期させ、該光強度変調部において前記光源部から出射された光の強度を該所定の位相分布画像の態様情報に基づいて変調し得るように、該所定の位相分布画像の態様情報に係る指示信号を前記光強度変調部に送信する信号処理部とを備え、
前記空間光変調器に表示された位相分布画像に基づき、該空間光変調器から所定距離の位置に、所望の強度を有する3次元光分布が動的に生成されるように構成されていることを特徴とする光分布生成装置。 a spatial light modulator capable of modulating the phase distribution of light based on a predetermined phase distribution image;
a light source unit that emits light that illuminates the spatial light modulator;
a light intensity modulation unit capable of modulating the intensity of the light emitted from the light source unit;
a signal processing unit that transmits an instruction signal related to aspect information of the predetermined phase distribution image to the light intensity modulation unit in synchronization with a display timing of the predetermined phase distribution image to the spatial light modulator, so that the intensity of the light emitted from the light source unit can be modulated in the light intensity modulation unit based on the aspect information of the predetermined phase distribution image,
A light distribution generating device characterized in that it is configured to dynamically generate a three-dimensional light distribution having a desired intensity at a position a predetermined distance from the spatial light modulator based on a phase distribution image displayed on the spatial light modulator.
前記音響光学素子の後段に開口を配設して、該開口において特定の波長成分の光を取り出すとともに、その取り出した光で前記空間光変調器を照明し得るようにし、かつ、時系列に、該開口で取り出す光の波長を変更することで、前記空間光変調器を照明する光の波長を時系列的に変更し、
該空間光変調器から所定の距離の位置に、所望の強度を有する3次元光分布が動的に生成されるように構成されていることを特徴とする請求項7に記載の光分布生成装置。
When the means for modulating the light intensity is an acousto-optical element, the acousto-optical element is configured to adjust the frequency and amplitude of ultrasonic waves to be added to the light of the plurality of wavelengths incident on the acousto-optical element, thereby changing the light deflection angle and light intensity of the light emitted from the acousto-optical element,
an aperture is provided downstream of the acousto-optical element, and light of a specific wavelength component is extracted through the aperture, and the extracted light is used to illuminate the spatial light modulator; and the wavelength of the light extracted through the aperture is changed in time series, thereby changing the wavelength of the light illuminating the spatial light modulator in time series;
8. The light distribution generating device according to claim 7, wherein a three-dimensional light distribution having a desired intensity is dynamically generated at a position a predetermined distance from the spatial light modulator.
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