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WO2012111570A1 - 空間光変調装置および空間光変調方法 - Google Patents

空間光変調装置および空間光変調方法 Download PDF

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WO2012111570A1
WO2012111570A1 PCT/JP2012/053169 JP2012053169W WO2012111570A1 WO 2012111570 A1 WO2012111570 A1 WO 2012111570A1 JP 2012053169 W JP2012053169 W JP 2012053169W WO 2012111570 A1 WO2012111570 A1 WO 2012111570A1
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WO
WIPO (PCT)
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temperature
liquid crystal
voltage
spatial light
crystal layer
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Ceased
Application number
PCT/JP2012/053169
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English (en)
French (fr)
Inventor
知子 大津
直也 松本
優 瀧口
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Priority to KR1020137023829A priority patent/KR101968775B1/ko
Priority to US13/985,214 priority patent/US9250459B2/en
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    • G09G2320/04—Maintaining the quality of display appearance
    • G09G2320/041—Temperature compensation
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2360/00—Aspects of the architecture of display systems
    • G09G2360/14—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors
    • G09G2360/145—Detecting light within display terminals, e.g. using a single or a plurality of photosensors the light originating from the display screen

Definitions

  • the present invention relates to a technique for correcting a fluctuation amount of a phase modulation amount accompanying a temperature change of a liquid crystal layer in a phase modulation type spatial light modulation device and a spatial light modulation method.
  • Patent Document 1 describes a technique related to a temperature compensation device for a color liquid crystal display element. The purpose of this technique is to allow temperature-optimal output voltage data to be appropriately corrected for each of a plurality of color liquid crystal display elements in accordance with variations and changes over time.
  • FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of this apparatus. As shown in FIG. 14, this apparatus has a temperature detection circuit 211 and a data table in which digital temperature vs. optimum output voltage data is stored and optimum output voltage data corresponding to the temperature data from the temperature detection circuit 211 is read out.
  • voltage correction means 217 for correcting the optimum output voltage data read from the data table 212, and D / A conversion for D / A conversion of the optimum output voltage data and sending it to the drive circuit of the liquid crystal display element A circuit 213, an operation unit 216 for providing correction data to the voltage correction means 217, and correction of temperature versus optimum output voltage data in the data table 212 based on the correction data from the operation unit 216 and the temperature data from the temperature detection circuit 211
  • a control means 214 for controlling.
  • Patent Document 2 describes a technique related to a liquid crystal panel drive device that drives a liquid crystal panel at high speed by overdrive.
  • FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the liquid crystal panel driving device.
  • This liquid crystal panel driving device is a device that performs overdrive using a frame memory 231 and a lookup table 232, and includes a plurality of types of lookup tables 232 corresponding to different temperature ranges. This device switches the lookup table 232 by operating the selection circuit 233 based on the temperature information of the LCD module 234 obtained from the temperature sensor 235.
  • Patent Document 3 describes a technique related to a transflective liquid crystal display device.
  • FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the liquid crystal display device.
  • This liquid crystal display device includes a correction circuit 241.
  • the correction circuit 241 includes a lookup table selection unit 242, a plurality of transmission mode lookup tables 243, a plurality of reflection mode lookup tables 253, a frame memory 244, a mode determination unit 245, a switch 246, and a switch control unit 256.
  • the transmission mode look-up table 243 and the reflection mode look-up table 253 store correction values (correction gradations) that emphasize temporal changes in signals in association with combinations of the current gradation and the target gradation.
  • FIG. 17 is a table showing an example of the configuration of the reflection mode lookup table 253.
  • the switch control unit 256 stores the threshold value Y related to the ambient temperature, and the mode selection signal MD output from the mode determination unit 245 is at a low level or is output from the temperature sensor 248 via the A / D converter 247.
  • the low level switch control signal SC is output, and otherwise, the high level switch control signal SC is output.
  • the switch 246 includes a correction gradation output from the transmission mode lookup table 243 or the reflection mode lookup table 253 selected by the lookup table selection unit 242, an input video signal V 1, and a switch control signal SC. Is entered.
  • the switch 246 outputs the correction gradation as the corrected video signal V2 when the switch control signal SC is at the low level and the input video signal V1 when the switch control signal SC is at the high level.
  • a spatial light modulator includes a liquid crystal layer and electrodes provided for each of a plurality of pixels along the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal molecules rotate according to the magnitude of the voltage, and the birefringence of the liquid crystal changes.
  • the phase of the light changes inside the liquid crystal layer, the light having a phase difference is emitted to the outside with respect to the incident light.
  • the relationship between the magnitude of the applied voltage and the phase difference (ie, phase modulation amount) of the emitted light before and after the voltage application is the phase modulation characteristic of the spatial light modulation element.
  • phase modulation amount the relationship between the phase modulation amount and the applied voltage is non-linear.
  • a look-up table showing a plurality of values corresponding to the phase modulation amount and the applied voltage is used.
  • the temperature compensation device described in Patent Document 1 described above is intended to correct a color change following the temperature change of the liquid crystal display device.
  • This temperature compensation device holds in advance an LUT representing the relationship between the temperature of the liquid crystal display element and the applied voltage value, and selects an applied voltage value corresponding to the detected temperature from the LUT.
  • the devices described in Patent Documents 2 and 3 are provided with a plurality of LUTs representing the relationship between the temperature and the applied voltage value, and select the optimum LUT according to the magnitude of the temperature change.
  • each of the devices described in Patent Documents 1 to 3 includes an LUT that represents the relationship between temperature and applied voltage value.
  • the relationship between the phase modulation amount and the applied voltage is non-linear.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to reduce the necessary storage capacity, to facilitate the production, and to improve the accuracy of the applied voltage value with respect to a desired phase modulation amount. It is an object to provide a modulation device and a spatial light modulation method.
  • a spatial light modulation device is a spatial light modulation device that modulates the phase of incident light for each of a plurality of pixels arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
  • a liquid crystal layer that modulates the phase of incident light according to the magnitude of the applied electric field; (2) a temperature sensor that generates a temperature signal that is a signal according to the temperature of the liquid crystal layer; and (3) provided for each of a plurality of pixels. It is provided with a voltage for generating an applied electric field and a plurality of pixel electrodes to be applied to the liquid crystal layer, and a voltage generator for providing a voltage to the (4) a plurality of pixel electrodes.
  • the voltage generation unit includes a storage unit that stores in advance one or a plurality of coefficients included in a function representing a correlation between the temperature change amount of the liquid crystal layer and the amount of change in the phase modulation amount in the liquid crystal layer, An operation for correcting the magnitude of the voltage is performed using the temperature indicated by the temperature signal provided from the temperature sensor and one or more coefficients.
  • the storage means of the voltage generation unit stores one or more coefficients included in a function representing the correlation between the temperature change amount of the liquid crystal layer and the amount of change in the phase modulation amount in the liquid crystal layer. ing. As shown in an embodiment described later, the inventor obtains such a function in advance and stores the coefficient thereof, so that the variation of the phase modulation amount due to the temperature change can be achieved without using a large amount of LUT. It has been found that it can be suitably corrected. That is, in this spatial light modulator, the voltage generator corrects the magnitude of the applied voltage using the temperature indicated in the temperature signal provided from the temperature sensor and the one or more coefficients. For the operation.
  • an applied voltage value corresponding to a desired phase modulation amount can be continuously obtained corresponding to the temperature change of the liquid crystal layer, so that a desired phase can be obtained.
  • the accuracy of the applied voltage value with respect to the modulation amount can be increased.
  • the spatial light modulation device may be configured such that the function is a linear function and the number of coefficients is one.
  • the voltage range is preferably limited to a predetermined range in which the function can be approximated as a linear function.
  • the spatial light modulator has a voltage generator that uses the following formula: (Where T is the temperature indicated in the temperature signal provided from the temperature sensor, T0 is the reference temperature, S0 is the control input value for obtaining a desired phase modulation amount at the reference temperature T0, and ⁇ is a coefficient).
  • the control input value S for controlling the magnitude of the voltage may be corrected.
  • the spatial light modulation device may be configured such that the function is an n-order function (n is an integer of 2 or more) and the number of coefficients is n.
  • the voltage generator has the following formula: (Where T is a temperature indicated by a temperature signal provided from the temperature sensor, T0 is a reference temperature, S0 is a control input value for obtaining a desired phase modulation amount at the reference temperature T0, and ⁇ 1 ... ⁇ n is n.
  • the control input value S for controlling the magnitude of the voltage may be corrected based on the number of coefficients.
  • the spatial light modulation method is provided for each of a plurality of pixels arranged in one or two dimensions, a liquid crystal layer that modulates the phase of incident light in accordance with the magnitude of the applied electric field,
  • a spatial light modulation method using a plurality of pixel electrodes that apply a voltage to be generated to a liquid crystal layer (1) a temperature acquisition step of acquiring a temperature signal that is a signal corresponding to the temperature of the liquid crystal layer from a temperature sensor; (2)
  • One or more coefficients included in a function representing a correlation between a temperature change amount with respect to a reference temperature of the liquid crystal layer and a variation amount of the phase modulation amount in the liquid crystal layer are stored in the storage unit.
  • the storage means stores one or a plurality of coefficients included in a function representing the correlation between the temperature change amount of the liquid crystal layer and the variation amount of the phase modulation amount in the liquid crystal layer.
  • the inventor obtains such a function in advance and stores the coefficient thereof, so that the variation of the phase modulation amount due to the temperature change can be achieved without using a large amount of LUT. It has been found that it can be suitably corrected. That is, in this spatial light modulation method, in the correction calculation step, the temperature indicated by the temperature signal provided from the temperature sensor and the one or more coefficients are used to correct the magnitude of the applied voltage. Perform the operation.
  • an applied voltage value corresponding to a desired phase modulation amount can be continuously obtained corresponding to the temperature change of the liquid crystal layer, so that a desired phase can be obtained.
  • the accuracy of the applied voltage value with respect to the modulation amount can be increased.
  • the spatial light modulation method may be configured such that the function is a linear function and the number of coefficients is one.
  • the voltage range is preferably limited to a predetermined range that can approximate the function as a linear function.
  • the spatial light modulation method uses the following formula in the correction calculation step: (Where T is the temperature indicated in the temperature signal provided from the temperature sensor, T0 is the reference temperature, S0 is the control input value for obtaining a desired phase modulation amount at the reference temperature T0, and ⁇ is a coefficient).
  • the control input value S for controlling the magnitude of the voltage may be corrected.
  • the spatial light modulation method may be configured such that the function is an n-order function (n is an integer of 2 or more) and the number of coefficients is n.
  • the spatial light modulation method uses the following formula in the correction calculation step: (Where T is a temperature indicated by a temperature signal provided from the temperature sensor, T0 is a reference temperature, S0 is a control input value for obtaining a desired phase modulation amount at the reference temperature T0, and ⁇ 1 ... ⁇ n is n.
  • the control input value S for controlling the magnitude of the voltage may be corrected based on the number of coefficients.
  • a spatial light modulation device and a spatial light modulation method that can reduce the required storage capacity, are easy to manufacture, and can increase the accuracy of the applied voltage value with respect to a desired phase modulation amount.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a spatial light modulation device according to an embodiment.
  • Figure 2 is a view showing a state of rotating the liquid crystal molecules on the drawing, and (b) each of the pixel electrodes show a portion of (a) of the phase modulation unit configured.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the driving device and the control device of the voltage generation unit.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a method of calculating temperature change coefficient data.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the voltage applied to the pixel electrode and the phase modulation amount.
  • FIG. 6 is a diagram conceptually showing the structure of the basic database.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a spatial light modulation device according to an embodiment.
  • Figure 2 is a view showing a state of rotating the liquid crystal molecules on the drawing, and (b) each of the pixel electrodes show a portion of (a) of the phase modulation unit configured
  • FIG. 7 is a diagram showing a polarization interferometer as an example of an optical system used when creating a basic database.
  • FIG. 8 is a graph showing a specific example of the relationship between the applied voltage and the phase modulation amount.
  • Figure 9 is a graph showing temperature variation of the liquid crystal layer ⁇ and (° C.), an example of the relationship between the variation amount of the phase modulation amount gamma (%).
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a spatial light modulation method according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a spatial light modulation device which is a first modification.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a spatial light modulation method according to the first modification.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a spatial light modulation device as a second modification.
  • FIG. 14 is a block diagram showing the configuration of the apparatus described in Patent Document 1.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of the liquid crystal panel driving device described in Patent Document 2.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of the liquid crystal display device described in Patent Document 3.
  • FIG. 17 is a table showing an example of the configuration of the reflection mode lookup table of the liquid crystal display device described in Patent Document 3.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a spatial light modulation device 1A according to an embodiment of the present invention.
  • the spatial light modulation device 1 ⁇ / b> A of this embodiment includes a phase modulation unit 10.
  • the phase modulation unit 10 has a configuration in which liquid crystal is formed on a silicon substrate, a reflective liquid crystal display panel (so-called LCOS-SLM).
  • the phase modulation unit 10 modulates the phase of incident light.
  • the spatial light modulation device 1A includes a voltage generation unit 50A.
  • the voltage generation unit 50A includes a drive device 20A and a control device 30A.
  • the phase modulation unit 10, the driving device 20A, and the control device 30A are respectively housed in independent housings.
  • FIG. 2A is a side sectional view showing a part of the configuration of the phase modulation unit 10.
  • the phase modulation unit 10 includes a silicon substrate 11 and a liquid crystal layer 12 provided on the silicon substrate 11.
  • the phase modulation unit 10 includes a first electrode 13 disposed between the silicon substrate 11 and the liquid crystal layer 12 and a first electrode 13 provided at a position sandwiching the liquid crystal layer 12 between the first electrode 13.
  • Two electrodes 14 are further provided.
  • the first electrode 13 has a plurality of pixel electrodes 13 a for applying a voltage to the liquid crystal layer 12.
  • the plurality of pixel electrodes 13a are two-dimensionally arranged over a plurality of rows and a plurality of columns, and a plurality of pixels of the phase modulation unit 10 are defined by these pixel electrodes 13a.
  • the second electrode 14 is made of a metal film deposited on one surface of the glass substrate 15.
  • the glass substrate 15 is supported on the silicon substrate 11 via a spacer 16 so that the one surface and the silicon substrate 11 face each other.
  • the liquid crystal layer 12 is formed by filling a liquid crystal between the silicon substrate 11 and the glass substrate 15.
  • the analog signal voltage output from the driving device 20A is applied between each pixel electrode 13a and the second electrode 14.
  • an electric field is generated in the liquid crystal layer 12.
  • the liquid crystal molecules 12a on each pixel electrode 13a rotate according to the magnitude of the applied electric field. Since the liquid crystal molecules 12a have birefringence, when light is transmitted through the glass substrate 15, only the light component parallel to the alignment direction of the liquid crystal molecules 12a is included in the light according to the rotation of the liquid crystal molecules 12a. A phase difference is given. In this way, the phase of light is modulated for each pixel electrode 13a.
  • the phase modulation unit 10 of the present embodiment further includes a temperature sensor 17 in order to correct such a variation due to temperature change.
  • the temperature sensor 17 is provided to detect the temperature of the phase modulation unit 10, particularly the temperature of the liquid crystal layer 12, and generates a temperature signal Stemp that is a signal corresponding to the temperature of the liquid crystal layer 12.
  • the temperature sensor 17 is disposed on, for example, the silicon substrate 11 or the glass substrate 15.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating configurations of the drive device 20A and the control device 30A of the voltage generation unit 50A.
  • the control device 30 ⁇ / b> A is preferably realized by, for example, an electronic computer having a central processing unit (CPU) 31, a memory 32, and a hard disk 33.
  • the hard disk 33 stores a desired phase pattern 33a.
  • the phase pattern 33 a is data for performing phase modulation with a desired phase modulation amount for each pixel of the phase modulation unit 10.
  • the central processing unit 31 and the memory 32 convert the phase pattern 33a into a control input value (tone value) S1 for controlling the voltage value applied to the liquid crystal layer 12 of the phase modulation unit 10.
  • the control device 30A further includes a communication unit 34 that exchanges signals with the drive device 20A, and the control input value S1 is sent to the communication unit 21 of the drive device 20A via the communication unit 34.
  • various means such as serial communication and parallel communication can be used as communication means between the communication unit 34 and the communication unit 21. Further, this communication means may be either wired or wireless.
  • the driving device 20A includes a communication unit 21, an input processing unit 22, a non-volatile storage element (Read Only Memory: ROM) 23, an addition unit 24, a temperature correction unit 25, an LUT processing unit 26, a digital / Analog converter 27 and temperature sensor processor 28.
  • ROM Read Only Memory
  • the communication unit 21 exchanges signals such as the control input value S1 with the communication unit 34 of the control device 30A.
  • Input processing unit 22 based on the signal received from the communication unit 21, to generate a trigger signal Str for generating a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal.
  • the nonvolatile storage element 23 is a storage unit that stores the surface distortion correction pattern data 23a, the temperature change coefficient data 23b, and the LUT 23c.
  • the surface distortion correction pattern data 23a is data for correcting the surface distortion generated on the surface of the first electrode 13 when a circuit element around the pixel electrode 13a is formed on the silicon substrate 11 by the phase difference provided by the liquid crystal layer 12. It is.
  • the temperature change coefficient data 23b is data related to a coefficient for correcting a change in the relationship between the voltage applied to the pixel electrode 13a and the phase modulation amount due to a temperature change of the liquid crystal layer 12.
  • the LUT 23c is data for correcting the nonlinearity of the liquid crystal layer 12, that is, the nonlinearity between the magnitude of the voltage applied to each pixel electrode 13a and the phase modulation amount.
  • the LUT 23c is data when the temperature of the liquid crystal layer 12 is the reference temperature.
  • the adder 24 reads the surface distortion correction pattern data 23a from the nonvolatile memory element 23, and adds the surface distortion correction pattern data 23a to the control input value S1 provided from the control device 30A, thereby performing control after the surface distortion correction.
  • An input value S2 is generated.
  • the adding unit 24 outputs the generated control input value S2 to the temperature correcting unit 25.
  • the temperature correction unit 25 corrects the variation of the modulation characteristic due to the temperature change of the liquid crystal layer 12 with respect to the control input value S2.
  • the temperature correction unit 25 reads the temperature change coefficient data 23 b from the nonvolatile memory element 23.
  • the temperature correction unit 25 performs a predetermined calculation process on the control input value S2 based on the temperature change coefficient data 23b and the temperature value Ts obtained from the temperature sensor processing unit 28, thereby controlling the control input value S3. Is generated.
  • the temperature correction unit 25 outputs the generated control input value S3 to the LUT processing unit 26.
  • the LUT processing unit 26 reads the LUT 23c from the nonvolatile memory element 23.
  • the LUT processing unit 26 generates a control input value S4 by performing a predetermined arithmetic process on the value output from the temperature correction unit 25 using the LUT 23c.
  • the control input value S4 is obtained by converting the control input value S3 into a value suitable for input to the digital / analog conversion unit 27.
  • the LUT processing unit 26 outputs the generated control input value S4 to the digital / analog conversion unit 27.
  • the digital / analog converter 27 generates an analog voltage V for each pixel applied to each pixel of the phase modulator 10 based on the control input value S4.
  • phase modulation unit 10 These analog voltages V are output to the phase modulation unit 10 through the driving unit 27a and applied to each pixel electrode 13a (see FIG. 2).
  • the inclination of the liquid crystal molecules 12a changes according to the magnitude of the applied voltage V, and the refractive index changes.
  • the phase distribution corresponding to the desired phase pattern 33a is spatially expressed, and the phase of the incident light is modulated.
  • the temperature sensor processing unit 28 receives a temperature signal Stemp related to the current temperature of the liquid crystal layer 12 from the temperature sensor 17 of the phase modulation unit 10.
  • the temperature sensor processing unit 28 provides the temperature correction unit 25 with the temperature value Ts of the liquid crystal layer 12 read from the temperature signal Stemp.
  • all or part of the surface distortion correction pattern data 23a, the temperature change coefficient data 23b, and the LUT 23c stored in the nonvolatile storage element 23 of the drive device 20A may be stored in the hard disk 33 of the control device 30A.
  • all or some of the functions of the adding unit 24, the temperature correcting unit 25, and the LUT processing unit 26 may be realized by the central processing unit 31 and the memory 32.
  • the phase modulation amount ⁇ has nonlinearity with respect to the applied voltage value V. Therefore, in the present embodiment, a control input value S1 that can treat the relationship with the phase modulation amount ⁇ as a linear is defined for convenience, and the correspondence between the control input value S1 and the voltage value V applied to each pixel electrode 13a. The relationship is expressed in the LUT 23c.
  • the control input value S1 is an integer from 0 to 255 in one example.
  • the LUT 23c is created as follows, for example.
  • a discrete numerical value group ⁇ of the phase modulation amount ⁇ having linearity with respect to the control input value S1 is defined.
  • the control input value S1 is an integer from 0 to 255 and the phase modulation amount ⁇ is a numerical value from 0 to 2 ⁇ (rad)
  • the relationship between each numerical value of the phase modulation amount ⁇ and the control input value S1 is defined so as to satisfy the above. In this equation, each numerical value of the phase modulation amount ⁇ and the corresponding control input value S1 have a linear relationship.
  • a voltage value V to be applied to the pixel electrode 13a in order to realize each of the phase modulation amounts ⁇ included in the numerical value group ⁇ is calculated based on the known phase modulation characteristics of the phase modulation unit 10. Then, a table of the phase modulation amount ⁇ included in the numerical value group ⁇ and the corresponding voltage value V is created. Since the phase modulation amount ⁇ included in the numerical value group ⁇ and each integer of the control input value S1 have a linear relationship with each other, this table is further converted into a correspondence table between the control input value S1 and the voltage value V ( Table). The converted correspondence table is the LUT 23c.
  • an input value S to the LUT 23c is defined and the LUT 23c represents the relationship between the control input value S1 and the voltage value V.
  • the input to the LUT 23c is a phase modulation amount ⁇ , The relationship between the phase modulation amount ⁇ and the voltage value V may be expressed.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the calculation method.
  • FIG. 5 is a graph showing an example of the relationship between the voltage V applied to the pixel electrode 13a and the phase modulation amount ⁇ .
  • FIG. 5 shows a graph G11 when the temperature of the liquid crystal layer 12 is the reference temperature T0, a graph G12 when the temperature Tmax is assumed in the usage environment of the spatial light modulator 1A, and the spatial light modulator 1A.
  • a graph G13 at the lowest temperature Tmin assumed in the usage environment is shown.
  • the calculation of the temperature change coefficient data 23b may be performed, for example, when the spatial light modulation device 1A is inspected.
  • the range of the voltage applied to the pixel electrode 13a is set based on the maximum temperature Tmax assumed in the liquid crystal layer 12 and the maximum phase modulation amount ⁇ max required for the phase modulation unit 10 at the maximum temperature Tmax.
  • the maximum phase modulation amount ⁇ max is set to 2 ⁇ (rad) for easy understanding.
  • the maximum value of the applied voltage range A set in step S11 is set to Vb, and the minimum value (that is, the voltage value corresponding to the maximum phase modulation amount ⁇ max) is set to Va (see FIG. 5).
  • FIG. 6 is a diagram conceptually showing the structure of the basic database.
  • the basic database 41 has a plurality of data (for the applied voltage V and the phase modulation amount ⁇ ) prepared for each temperature in the discrete temperature value group included in this temperature range. Data indicating the relationship). Among these data, as shown in FIG.
  • the reference time data 41a indicating the relationship between the applied voltage V and the phase modulation amount ⁇ at the reference temperature T0, and the temperature of the liquid crystal layer 12 are included.
  • High temperature data 41b indicating the relationship between the applied voltage V and the phase modulation amount ⁇ at the maximum temperature Tmax, and the relationship between the applied voltage V and the phase modulation amount ⁇ when the temperature of the liquid crystal layer 12 is the minimum temperature Tmin.
  • Low temperature data 41c is included.
  • the relationship between the applied voltage V and the phase modulation amount ⁇ is all nonlinear.
  • the amount of change in the phase modulation characteristics accompanying the temperature change of the liquid crystal layer 12 is calculated over the entire range of the applied voltage range A (Va to Vb).
  • FIG. 7 is a diagram showing a polarization interferometer 100 as an example of an optical system used when creating a basic database.
  • the polarization interferometer 100 includes a temperature control device 101, a half mirror 102, a lens 103, an analyzer 104, a polarizer 105, a light source 106, and a light receiving element 107.
  • the temperature control device 101 is a device for controlling the temperature of the liquid crystal layer 12 of the phase modulation unit 10 to an arbitrary temperature.
  • the light source 106 generates light having a predetermined wavelength. The light having the predetermined wavelength enters the phase modulation unit 10 via the polarizer 105 and the half mirror 102.
  • the light receiving element 107 detects the light intensity of the emitted light from the phase modulation unit 10.
  • the light emitted from the phase modulation unit 10 is reflected by the half mirror 102 and then reaches the light receiving element 107 via the lens 103 and the analyzer 104.
  • the analyzer 104 has a crossed Nicol or open Nicol relationship with the polarizer 105.
  • the temperature controller 101 controls the liquid crystal layer 12 of the phase modulation unit 10 to an arbitrary temperature. Then, after the temperature of the liquid crystal layer 12 is stabilized at a predetermined temperature, the voltage is applied to the pixel electrode 13a while changing the applied voltage in the entire voltage range that can be applied to the liquid crystal layer 12, and incident light generated by the electric field is changed. The phase difference from the emitted light is measured. Specifically, the light of the linearly polarized light parallel to the alignment direction of the liquid crystal layer 12 generated by the polarizer 105 to be incident to the light to the phase modulation unit 10.
  • phase modulation occurs in the light emitted from the phase modulation unit 10 in accordance with the magnitude of the voltage applied to the pixel electrode 13a.
  • the analyzer 104 is in a crossed Nicol (or open Nicol) relationship with the polarizer 105, so that the light intensity depends on the phase modulation amount of the emitted light. Changes. Therefore, based on the light intensity detected in the light receiving element 107 and the applied voltage value at that time, the relationship between the applied voltage and the phase modulation amount, that is, the basic database when the temperature of the liquid crystal layer 12 is a predetermined temperature is obtained. Preferably obtained.
  • FIG. 8 is a graph showing a specific example of the relationship between the applied voltage and the amount of phase modulation obtained in this way, and graph G21 shows the case where the temperature of the liquid crystal layer 12 is 20 degrees (minimum temperature Tmin).
  • Graph G22 shows a case where the temperature of the liquid crystal layer 12 is 27 degrees (reference temperature T0), and graph G23 shows a case where the temperature of the liquid crystal layer 12 is 42 degrees (maximum temperature Tmax).
  • the minimum voltage Va i.e. the voltage applied to the phase modulation amount becomes 2 ⁇ (rad)
  • V 1.56
  • the phase modulation amount ⁇ is measured over the entire voltage range that can be applied to the liquid crystal layer 12 for each temperature of the liquid crystal layer 12, and the results are collected in a table for each temperature.
  • the phase modulation amount ⁇ also varies depending on the wavelength of incident light.
  • the above-described step S12 is performed only once using the incident light of the reference wavelength, and the following conversion formula is applied to the basic database obtained as a result, whereby the basic at another wavelength is obtained. You can get a database. That is, when the reference wavelength is ⁇ standard and the phase modulation amount at the display gradation value tv is ⁇ standard (tv), the phase modulation amount ⁇ (tv) at a certain wavelength ⁇ is expressed by the following formula (1). ) In the above formula (1), the wavelength dispersion characteristic of the liquid crystal layer 12 may be further considered.
  • the table related to the phase modulation amount ⁇ for each temperature obtained by the above method is converted into a table related to the change amount ⁇ of the phase modulation amount. That is, when the phase modulation unit 10 and the phase modulation amount phi T obtained when the temperature T, the phase modulation amount obtained when the phase modulation unit 10 is the reference temperature T0 and phi 0, the following The variation amount ⁇ of the phase modulation amount can be calculated from Equation (2).
  • FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between the temperature change amount ⁇ (° C.) of the liquid crystal layer 12 and the phase modulation amount variation amount ⁇ based on the data obtained in step S12.
  • the temperature change amount ⁇ is a difference (T ⁇ T0) between the reference temperature T0 and the temperature T.
  • the temperature change amount ⁇ of the liquid crystal layer 12 and the phase modulation amount fluctuation amount ⁇ are approximately proportional to each other and can be approximated by a linear function G24. Such approximation is possible when the applied voltage range is limited to the applied voltage range A shown in FIG. 8, that is, a predetermined range that can be approximated as a linear function.
  • a constant ⁇ of the following approximate expression (3) in this proportional relationship is obtained.
  • This constant ⁇ is the temperature change coefficient ⁇ as the temperature change coefficient data 23b.
  • the temperature change coefficient ⁇ represents a change in the phase modulation characteristic accompanying a temperature change of the liquid crystal layer 12 by a certain coefficient.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the spatial light modulation method of this embodiment.
  • the phase pattern 33a stored in the hard disk 33 is converted into a control input value S1 in the control device 30A, and this control input value S1 is transferred from the control device 30A to the drive device 20A (step S21).
  • the control input value S1 and the surface distortion correction pattern data 23a stored in the non-volatile storage element 23 of the driving device 20A are added by the adding unit 24 to generate the control input value S2 (step S22).
  • the current temperature of the phase modulation unit 10 detected by the temperature sensor 17 is read by the temperature sensor processing unit 28 (step S23, temperature acquisition step). In addition, this step S23 may be performed in parallel with the said step S21 and S22.
  • the temperature change coefficient data 23b stored in the nonvolatile memory element 23, the current temperature value read by the temperature sensor processing unit 28, and the control input value S2 are provided to the temperature correction unit 25.
  • the temperature correction unit 25 calculates the control input value S3 in which the influence of the temperature change of the liquid crystal layer 12 is corrected using the following temperature correction formula (4) (step S24, correction calculation step).
  • T is the current temperature of the phase modulation unit 10
  • T0 is the reference temperature of the phase modulation unit 10 (in one example, the temperature at the time of inspection)
  • S0 is a desired temperature at the reference temperature T0. This is a control input value for obtaining the phase modulation amount ⁇ .
  • step S25 a predetermined calculation process is performed on the control input value S3, and a control input value S4 suitable for input to the digital / analog conversion unit 27 is generated (step S25).
  • step S26 an analog voltage for each pixel applied to each pixel of the phase modulation unit 10 is generated based on the control input value S4 in the digital / analog conversion unit 27 (step S26).
  • step S26 an analog voltage for each pixel applied to each pixel of the phase modulation unit 10 is generated based on the control input value S4 in the digital / analog conversion unit 27 (step S26).
  • These analog voltages are sent to the driving means 27a.
  • step S27 voltage application step.
  • the inclination of the liquid crystal molecules 12a changes according to the magnitude of the applied voltage, and the refractive index changes.
  • the phase distribution corresponding to the desired phase pattern 33a is spatially expressed, and the phase of the incident light is modulated (step S28).
  • the nonvolatile memory element 23 of the driving device 20A has a function representing a correlation between the temperature change amount of the liquid crystal layer 12 and the variation amount of the phase modulation amount in the liquid crystal layer 12.
  • One included coefficient ⁇ is stored.
  • the inventor obtains a function representing the relationship between the temperature change amount of the liquid crystal layer 12 and the variation amount of the phase modulation amount in advance (see the above formula (3)), and stores the coefficient ⁇ in a large amount. It was found that the variation of the phase modulation amount due to the temperature change can be suitably corrected without using the LUT.
  • the driving device 20A applies the temperature indicated by the temperature signal Stemp provided from the temperature sensor 17 and the one coefficient ⁇ .
  • An operation for correcting the magnitude of the voltage V is performed.
  • a required storage capacity can be reduced, and a spatial light modulation device and a spatial light modulation method that can be easily manufactured can be provided.
  • an applied voltage value corresponding to a desired phase modulation amount can be continuously obtained in response to a temperature change of the liquid crystal layer 12.
  • it is possible to correct the phase modulation characteristics in a small temperature interval, such as 1 °C and 0.1 ° C. it is possible to improve the accuracy of the applied voltage value for the desired phase modulation amount.
  • the temperature change coefficient ⁇ which is a proportional coefficient between the temperature change amount ⁇ of the liquid crystal layer 12 and the phase modulation amount variation ⁇
  • the temperature correction unit 25 corrects the control input value S3.
  • the control input value S3 can be corrected very easily without storing a large amount of data. That is, according to the spatial light modulation device 1A and the spatial light modulation method, the variation in the phase modulation amount due to the temperature change of the liquid crystal layer 12 can be easily corrected.
  • the surface distortion correction pattern data 23a is stored in the nonvolatile memory element 23 of the driving device 20A.
  • the surface distortion correction pattern data may be stored in the hard disk 33 of the control device 30A.
  • the function of the adding unit 24 may be realized by the central processing unit 31 and the memory 32 of the control device 30B.
  • a desired phase pattern 33a is stored in the hard disk 33 of the control device 30A.
  • the desired phase pattern may be stored in the nonvolatile memory element 23 of the driving device 20A.
  • the control device 30A has a role of providing the driving device 20A with a trigger signal used to generate a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal necessary for driving the phase modulation unit 10. .
  • phase modulation unit 10 the drive device 20A, and the control device 30A each have a housing independent from each other.
  • the phase modulation unit 10 and the driving device 20A may be housed in a common housing.
  • all of the phase modulation unit 10, the drive device 20A, and the control device 30A may be housed in a common housing.
  • the phase modulation unit 10 may further include means (for example, a fan or a Peltier element) that can control the temperature of the liquid crystal layer 12.
  • means for example, a fan or a Peltier element
  • the temperature change range of the liquid crystal layer 12 can be reduced. Therefore, for example, a variation of several degrees C. with respect to the reference temperature T0 may be corrected by the temperature correction unit 25, and phase modulation caused by the temperature change of the liquid crystal layer 12. The amount variation can be corrected with higher accuracy.
  • the temperature correction unit 25 corrects the control input value based on Expression (4).
  • the relationship between the temperature change amount ⁇ and the phase modulation amount variation ⁇ may be nonlinear.
  • the plurality of coefficients ⁇ 1 to ⁇ n may be the temperature change coefficients of the temperature change coefficient data 23b.
  • the temperature correction unit 25 calculates the control input value S3 in which the influence of the temperature change of the liquid crystal layer 12 is corrected using the following temperature correction formula (6) instead of the temperature correction formula (4) described above.
  • T is the current temperature of the phase modulation unit 10
  • T0 is the reference temperature (in one example, the temperature at the time of inspection) of the phase modulation unit 10
  • S0 is a desired temperature at the reference temperature T0.
  • This is a control input value for obtaining the phase modulation amount ⁇ .
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a spatial light modulation device 1B which is a first modification of the embodiment.
  • the spatial light modulation device 1 ⁇ / b> B according to this modification includes a drive device 20 ⁇ / b> B and a control device 30 ⁇ / b> B as a voltage generation unit in addition to the phase modulation unit 10. Since the configuration of the phase modulation unit 10 is the same as the configuration of the phase modulation unit 10 of the above embodiment, detailed description thereof is omitted.
  • the control device 30B is suitably realized by, for example, an electronic computer having the central processing unit 31, the memory 32, and the hard disk 33, as with the control device 30A of the above embodiment.
  • the hard disk 33 stores surface distortion correction pattern data 33b and temperature change coefficient data 33c in addition to a desired phase pattern 33a.
  • the surface distortion correction pattern data 33b is data corresponding to the surface distortion correction pattern data 23a of the above embodiment, and is formed on the surface of the first electrode 13 when circuit elements around the pixel electrode 13a are formed on the silicon substrate 11. This is data for correcting the generated surface distortion by the phase difference given by the liquid crystal layer 12.
  • the temperature change coefficient data 33c is data corresponding to the temperature change coefficient data 23b of the above embodiment, and the change in the relationship between the voltage applied to the pixel electrode 13a and the phase modulation amount due to the temperature change of the liquid crystal layer 12. It is the data regarding the coefficient for correcting.
  • the central processing unit 31 realizes an adding unit 32 a, a temperature correcting unit 32 b, and a temperature reading command unit 32 c by reading a predetermined program stored in the memory 32.
  • the adder 32a reads the phase pattern 33a and the surface distortion correction pattern data 33b from the hard disk 33, and adds them to each other to generate a control input value S5.
  • the temperature reading command unit 32c generates a signal Sr for requesting the driving device 20B to obtain data related to the temperature of the liquid crystal layer 12.
  • the signal Sr is sent to the temperature sensor processing unit 28 of the driving device 20B via the communication unit 34.
  • the temperature correction unit 32b reads the temperature change coefficient data 33c from the hard disk 33, receives data related to the current temperature of the phase modulation unit 10 from the drive device 20B, and determines a predetermined value for the control input value S5 based on these data. The operation is performed. This calculation is the same as the calculation performed by the temperature correction unit 25 in the above embodiment.
  • the temperature correction unit 32b provides the calculated control input value S6 to the drive device 20B via the communication unit 34.
  • the driving device 20B includes a communication unit 21, an input processing unit 22, a nonvolatile memory element 23, an LUT processing unit 26, a digital / analog conversion unit 27, and a temperature sensor processing unit 28. These configurations and operations are the same as those in the above embodiment. Note that the driving device 20B of this modification does not include the adding unit 24 and the temperature correcting unit 25 of the above embodiment, and the nonvolatile memory element 23 stores the surface distortion correction pattern data 23a and the temperature change coefficient data 23b. Not done. These elements are included in the control device 30B described above.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a spatial light modulation method according to this modification.
  • the spatial light modulation method and the operation of the spatial light modulation device 1B according to this modification will be described with reference to FIG.
  • step S31 the phase pattern 33a and the surface distortion correction pattern data 33b stored in the hard disk 33 are read to the central processing unit 31, and these are added together to generate the control input value S5 (step S31).
  • a temperature signal Stemp related to the current temperature of the liquid crystal layer 12 detected by the temperature sensor 17 is sent to the temperature sensor processing unit 28, and the temperature value Ts indicated by the temperature signal Stemp is sent to the central processing unit via the communication unit 34.
  • step S32 temperature acquisition step.
  • this step S32 may be performed in parallel with the said step S31.
  • step S33 correction calculation step
  • step S34 The control input value S6 is transferred from the control device 30B to the drive device 20B (step S34).
  • step S35 a predetermined calculation process is performed on the control input value S6 to generate a control input value S7 suitable for input to the digital / analog converter 27 (step S35).
  • step S36 the analog voltage V for each pixel applied to each pixel of the phase modulation unit 10 is generated based on the control input value S7 in the digital / analog conversion unit 27 (step S36).
  • step S37 voltage application step
  • the inclination of the liquid crystal molecules 12 a changes according to the magnitude of the applied voltage V, and the refractive index changes.
  • the phase distribution corresponding to the desired phase pattern 33a is spatially expressed, and the phase of the incident light is modulated (step S38).
  • the temperature correction unit 32b corrects the control input value S5 using the temperature change coefficient, as in the above embodiment. Therefore, the variation of the phase modulation amount due to the temperature change of the liquid crystal layer 12 can be easily corrected. Further, the required storage capacity can be reduced, the manufacturing can be facilitated, and the accuracy of the applied voltage value with respect to the desired phase modulation amount can be increased.
  • the LUT 23c is stored in the nonvolatile memory element 23 of the drive device 20B.
  • the LUT may be stored in the hard disk 33 of the control device 30B.
  • the LUT processing unit may be realized by the central processing unit 31 and the memory 32 of the control device 30B.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a spatial light modulation device 1C which is a second modification of the embodiment.
  • the spatial light modulation device 1 ⁇ / b> C according to this modification includes a phase modulation unit 10 and a drive device 20 ⁇ / b> C as a voltage generation unit.
  • the configuration of the phase modulation unit 10 is the same as the configuration of the phase modulation unit 10 of the above embodiment.
  • the driving device 20 ⁇ / b> C has a control unit 29.
  • the control unit 29 is preferably realized by, for example, a central processing unit (CPU), an electronic computer having a memory and a hard disk, or the like.
  • the drive device 20C includes an input processing unit 22, a nonvolatile memory element 23, an adding unit 24, a temperature correcting unit 25, an LUT processing unit 26, a digital / analog converting unit 27, and a temperature sensor processing unit 28. .
  • the input processing unit 22 generates a trigger signal Str for generating a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal based on the signal received from the control unit 29.
  • the nonvolatile memory element 23 stores a desired phase pattern 23d in addition to the surface distortion correction pattern data 23a, the temperature change coefficient data 23b, and the LUT 23c.
  • the phase pattern 23d corresponds to the phase pattern 33a in the above embodiment.
  • the adder 24 reads the surface distortion correction pattern data 23a and the phase pattern 23d from the non-volatile storage element 23 and adds them together to generate a control input value S8 after the surface distortion correction.
  • the adding unit 24 outputs the generated control input value S8 to the temperature correcting unit 25.
  • the temperature correction unit 25 generates a control input value S9 by performing predetermined arithmetic processing on the control input value S8 based on the temperature change coefficient data 23b and the temperature value Ts obtained from the temperature sensor processing unit 28.
  • the LUT processing unit 26 generates a control input value S10 suitable for input to the digital / analog conversion unit 27 by performing predetermined arithmetic processing on the control input value S9 using the LUT 23c.
  • the digital / analog converter 27 generates an analog voltage V for each pixel applied to each pixel of the phase modulator 10 based on the control input value S10. These analog voltages V are output to the phase modulation unit 10 through the driving unit 27a and applied to each pixel electrode 13a (see FIG. 2).
  • the temperature correction unit 25 corrects the control input value S ⁇ b> 8 using the temperature change coefficient, similarly to the above embodiment, so that the temperature of the liquid crystal layer 12 is Variations in the amount of phase modulation due to changes can be easily corrected. Further, the required storage capacity can be reduced, the manufacturing can be facilitated, and the accuracy of the applied voltage value with respect to the desired phase modulation amount can be increased.
  • the spatial light modulation device and the spatial light modulation method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various other modifications are possible.
  • the spatial light modulation device in the present invention is not limited to this, You may have the structure by which the pixel electrode is arrange
  • the spatial light modulation device is a spatial light modulation device that modulates the phase of incident light for each of a plurality of pixels arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
  • a liquid crystal layer that modulates the phase of incident light; (2) a temperature sensor that generates a temperature signal that is a signal corresponding to the temperature of the liquid crystal layer; and (3) a voltage that is provided for each of the plurality of pixels and generates an applied electric field.
  • the voltage generation unit has storage means for storing in advance one or a plurality of coefficients included in a function representing a correlation between a temperature change amount with respect to a reference temperature of the liquid crystal layer and a variation amount of the phase modulation amount in the liquid crystal layer. In order to correct the magnitude of the voltage, the temperature indicated by the temperature signal provided from the temperature sensor and one or more coefficients are used.
  • the spatial light modulation device may be configured such that the function is a linear function and the number of coefficients is one.
  • the voltage range is preferably limited to a predetermined range in which the function can be approximated as a linear function.
  • the spatial light modulation device may be configured such that the function is an n-order function (n is an integer of 2 or more) and the number of coefficients is n.
  • the liquid crystal layer that modulates the phase of the incident light according to the magnitude of the applied electric field and the plurality of pixels arranged one-dimensionally or two-dimensionally are provided.
  • a spatial light modulation method using a plurality of pixel electrodes for applying a voltage to generate a voltage to a liquid crystal layer (1) a temperature acquisition step of acquiring a temperature signal, which is a signal corresponding to the temperature of the liquid crystal layer, from a temperature sensor; (2) One or more coefficients included in a function representing a correlation between the temperature change amount with respect to the reference temperature of the liquid crystal layer and the variation amount of the phase modulation amount in the liquid crystal layer are stored in the storage unit.
  • To the corrected voltage It has a configuration comprising a voltage application step of subjecting.
  • the spatial light modulation method may be configured such that the function is a linear function and the number of coefficients is one.
  • the voltage range is preferably limited to a predetermined range that can approximate the function as a linear function.
  • the spatial light modulation method may be configured such that the function is an n-order function (n is an integer of 2 or more) and the number of coefficients is n.
  • the present invention can be used as a spatial light modulation device and a spatial light modulation method that can reduce the required storage capacity, are easy to manufacture, and can increase the accuracy of the applied voltage value with respect to a desired phase modulation amount.
  • SYMBOLS 1A-1C Spatial light modulation device, 10 ... Phase modulation part, 11 ... Silicon substrate, 12 ... Liquid crystal layer, 12a ... Liquid crystal molecule, 13, 14 ... Electrode, 13a ... Pixel electrode, 15 ... Glass substrate, 16 ... Spacer, DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Temperature sensor, 20A-20C ... Drive apparatus, 21 ... Communication part, 22 ... Input processing part, 23 ... Nonvolatile memory element, 23a, 33b ... Surface distortion correction pattern data, 23b, 33c ... Temperature change coefficient data, 23c ... LUT, 23d, 33a ... phase pattern, 24 ... adder, 25 ... temperature corrector, 26 ...
  • LUT processor 27 ... digital / analog converter, 27a ... driving means, 28 ... temperature sensor processor, 30A, 30B ... Control device, 31 ... Central processing unit, 32 ... Memory, 32a ... Adder, 32b ... Temperature correction unit, 32c ... Temperature read command unit, 33 ... Hard disk 34 ... Communication unit 41 ... Basic database 50A ... Voltage generator 100 ... Polarization interferometer 101 ... Temperature controller 102 ... Half mirror 103 ... Lens 104 ... Analyzer 105 ... Polarizer 106 ... Light source, 107: light receiving element, A: applied voltage range, S1 to S10: control input value, Temp: temperature signal.

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Abstract

　空間光変調装置は、印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、液晶層の温度に応じた信号である温度信号Ｓｔｅｍｐを生成する温度センサ（１７）と、複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極とからなる位相変調部（１０）と、位相変調部（１０）の複数の画素電極に電圧を提供する駆動装置（２０Ａ）とを備える。駆動装置（２０Ａ）は、液晶層の基準温度Ｔ０に対する温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる係数αを予め記憶している不揮発性記憶素子（２３）を有し、温度信号Ｓｔｅｍｐに示された温度と係数αとを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高め得る空間光変調装置および空間光変調方法が実現される。

Description

空間光変調装置および空間光変調方法
　本発明は、位相変調型の空間光変調装置および空間光変調方法において、液晶層の温度変化に伴う位相変調量の変動分を補正する技術に関する。
　特許文献１には、カラー液晶表示素子の温度補償装置に関する技術が記載されている。この技術は、温度対最適出力電圧データを、複数のカラー液晶表示素子ごとに、そのばらつきや経時変化に応じて適宜修正できるようにすることを目的としている。図１４は、この装置の構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、この装置は、温度検知回路２１１と、デジタルの温度対最適出力電圧データが記憶され、温度検知回路２１１からの温度データに対応する最適出力電圧データが読み出されるデータテーブル２１２と、データテーブル２１２から読み出された最適出力電圧データを補正する電圧補正手段２１７と、その最適出力電圧データをＤ／Ａ変換して、液晶表示素子の駆動回路に送出するＤ／Ａ変換回路２１３と、電圧補正手段２１７に補正データを与える操作部２１６と、操作部２１６からの補正データおよび温度検知回路２１１からの温度データに基づいてデータテーブル２１２内の温度対最適出力電圧データを修正する制御手段２１４とを備えている。
　また、特許文献２には、液晶パネルをオーバードライブにより高速駆動する液晶パネルの駆動装置に関する技術が記載されている。図１５は、この液晶パネル駆動装置の構成を示すブロック図である。この液晶パネル駆動装置は、フレームメモリ２３１とルックアップテーブル２３２とを用いてオーバードライブを行う装置であって、異なる温度範囲に対応する複数種類のルックアップテーブル２３２を備えている。この装置は、温度センサ２３５から得られるＬＣＤモジュール２３４の温度情報に基づいて、選択回路２３３を作動させてルックアップテーブル２３２を切り替えて用いる。
　また、特許文献３には、半透過型の液晶表示装置に関する技術が記載されている。図１６は、この液晶表示装置の構成を示すブロック図である。この液晶表示装置は、補正回路２４１を備える。補正回路２４１は、ルックアップテーブル選択部２４２、複数の透過モード用ルックアップテーブル２４３、複数の反射モード用ルックアップテーブル２５３、フレームメモリ２４４、モード判定部２４５、スイッチ２４６、及びスイッチ制御部２５６を有している。透過モード用ルックアップテーブル２４３及び反射モード用ルックアップテーブル２５３は、現階調と目標階調との組合せに対応づけて信号の時間的変化を強調した補正値（補正階調）を記憶している。なお、図１７は、この反射モード用ルックアップテーブル２５３の構成の一例を示す図表である。
　スイッチ制御部２５６は、周囲温度に関する閾値Ｙを記憶し、モード判定部２４５から出力されたモード選択信号ＭＤがローレベルであるか、温度センサ２４８からＡ／Ｄ変換器２４７を介して出力された周囲温度Ｔ０が閾値Ｙ以下であるときには、ローレベルのスイッチ制御信号ＳＣを出力し、それ以外のときには、ハイレベルのスイッチ制御信号ＳＣを出力する。スイッチ２４６には、ルックアップテーブル選択部２４２によって選択された透過モード用ルックアップテーブル２４３または反射モード用ルックアップテーブル２５３から出力された補正階調と、入力映像信号Ｖ１と、スイッチ制御信号ＳＣとが入力される。スイッチ２４６は、スイッチ制御信号ＳＣがローレベルのときには補正階調を、スイッチ制御信号ＳＣがハイレベルのときには入力映像信号Ｖ１を、補正映像信号Ｖ２として出力する。
特許第３８５９３１７号公報 特開２００４－１３３１５９号公報 特開２００７－２３３０６１号公報
　従来より、空間光変調素子（Spatial light modulator；ＳＬＭ）によって光の位相を変調する技術が知られている。一般に、空間光変調素子は、液晶層と、液晶層に沿って複数の画素毎に設けられた電極とを備えている。電極に電圧が印加されると、その電圧の大きさに応じて液晶分子が回転し、液晶の複屈折率が変化する。この液晶層に光が入射すると、液晶層の内部において光の位相が変化し、該入射光に対して位相差を有する光が外部へ出射される。ここで、印加電圧の大きさと、電圧印加の前後における出射光の位相差（すなわち位相変調量）との関係を表したものが、空間光変調素子の位相変調特性である。この位相変調特性において、位相変調量と印加電圧との関係は非線形である。なお、このような非線形の関係を容易に変換する為、一般的に、位相変調量と印加電圧との対応する数値を複数示したルックアップテーブル（Look Up Table；ＬＵＴ）が使用される。
　しかしながら、液晶層の温度が変化すると、位相変調量と印加電圧との関係が変動するという問題がある。すなわち、或る一定の電圧を印加した場合であっても、その時の液晶層の温度によって、位相変調量が異なるのである。このような現象は、空間光変調素子が使用される用途によっては深刻な問題を生じる。例えば、レーザ加工において、レーザ光源から出力されるレーザ光を空間光変調素子を介して被加工物に照射する場合、位相変調量の誤差は加工精度に大きな影響を及ぼす。また、顕微鏡や検眼鏡等に空間光変調素子を使用する場合、その使用温度によっては有用な観察像が得られないおそれがある。
　なお、上述した特許文献１に記載された温度補償装置は、液晶表示素子の温度変化に伴う色変化を補正することを目的としている。この温度補償装置は、液晶表示素子の温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを予め保持しており、検出された温度に対応する印加電圧値をＬＵＴから選択する。また、特許文献２，３に記載された装置は、温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを複数備えており、温度変化の大きさに応じて最適なＬＵＴを選択する。このように、特許文献１～３に記載された装置はいずれも温度と印加電圧値との関係を表すＬＵＴを備えている。しかしながら、前述したように位相変調量と印加電圧との関係は非線形であり、これらの関係もＬＵＴで表すと、特許文献２，３のように複数の温度に対応する複数のＬＵＴを保持しなければならず、大きな記憶容量が必要となる。また、そのようなＬＵＴの作成には多くの手間を要し、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度も抑えられてしまう。
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる空間光変調装置および空間光変調方法を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明による空間光変調装置は、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に入射光の位相を変調する空間光変調装置であって、（１）印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、（２）液晶層の温度に応じた信号である温度信号を生成する温度センサと、（３）複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極と、（４）複数の画素電極に電圧を提供する電圧生成部とを備える。電圧生成部は、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を予め記憶している記憶手段を有しており、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、一又は複数の係数とを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う。
　この空間光変調装置においては、電圧生成部の記憶手段が、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を記憶している。後述する実施の形態に示されるように、発明者は、このような関数を予め求め、その係数を記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調装置においては、電圧生成部が、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、上記一又は複数の係数とを使用して、印加電圧の大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易な空間光変調装置を提供できる。更に、温度毎に作成されたＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層の温度変化に対応して連続的に得ることができるので、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
　また、空間光変調装置は、関数が一次関数であり、係数の個数が一つである構成としてもよい。この場合、空間光変調装置は、電圧の範囲が、関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることが好ましい。また、この場合、空間光変調装置は、電圧生成部が、次の数式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 （但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正するとよい。
　また、空間光変調装置は、関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、係数の個数がｎ個である構成としてもよい。この場合、空間光変調装置は、電圧生成部が、次の数式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 （但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎはｎ個の係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正するとよい。
　また、本発明による空間光変調方法は、印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極とを用いる空間光変調方法であって、（１）液晶層の温度に応じた信号である温度信号を温度センサから取得する温度取得ステップと、（２）液晶層の基準温度に対する温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数とを予め記憶している記憶手段から該一又は複数の係数を読み出し、温度信号に示された温度と、一又は複数の係数とを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う補正演算ステップと、（３）複数の画素電極に補正後の電圧を提供する電圧印加ステップとを含む。
　この空間光変調方法においては、記憶手段が、液晶層の温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を記憶している。後述する実施の形態に示されるように、発明者は、このような関数を予め求め、その係数を記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調方法では、補正演算ステップにおいて、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、上記一又は複数の係数とを使用して、印加電圧の大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、当該方法に使用される装置の作製が容易な空間光変調方法を提供できる。更に、温度毎に作成されたＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層の温度変化に対応して連続的に得ることができるので、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
　また、空間光変調方法は、関数が一次関数であり、係数の個数が一つである構成としてもよい。この場合、空間光変調方法は、電圧の範囲が、関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることが好ましい。また、この場合、空間光変調方法は、補正演算ステップにおいて、次の数式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 （但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正してもよい。
　また、空間光変調方法は、関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、係数の個数がｎ個である構成としてもよい。この場合、空間光変調方法は、補正演算ステップにおいて、次の数式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 （但し、Ｔは温度センサから提供された温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎはｎ個の係数）に基づいて、電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正してもよい。
　本発明によれば、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる空間光変調装置および空間光変調方法を提供できる。
図１は、一実施形態に係る空間光変調装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、（ａ）位相変調部の構成の一部を示す図、及び（ｂ）各画素電極上の液晶分子が回転する様子を示す図である。 図３は、電圧生成部の駆動装置及び制御装置の構成を示すブロック図である。 図４は、温度変化係数データの算出方法を示すフローチャートである。 図５は、画素電極への印加電圧と位相変調量との関係の一例を示すグラフである。 図６は、基礎データベースの構成を概念的に示す図である。 図７は、基礎データベースを作成する際に使用される光学系の一例として、偏光干渉計を示す図である。 図８は、印加電圧と位相変調量との関係の具体例を示すグラフである。 図９は、液晶層の温度変化量δ（℃）と、位相変調量の変動量γ（％）との関係の一例を示すグラフである。 図１０は、一実施形態に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。 図１１は、第１変形例である空間光変調装置の構成を示すブロック図である。 図１２は、第１変形例に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。 図１３は、第２変形例である空間光変調装置の構成を示すブロック図である。 図１４は、特許文献１に記載された装置の構成を示すブロック図である。 図１５は、特許文献２に記載された液晶パネル駆動装置の構成を示すブロック図である。 図１６は、特許文献３に記載された液晶表示装置の構成を示すブロック図である。 図１７は、特許文献３に記載された液晶表示装置の反射モード用ルックアップテーブルの構成の一例を示す図表である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明による空間光変調装置および空間光変調方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る空間光変調装置１Ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態の空間光変調装置１Ａは、位相変調部１０を備える。位相変調部１０は、シリコン基板の上に液晶が形成された構成を有する、反射型の液晶表示パネル（いわゆるＬＣＯＳ－ＳＬＭ）である。この位相変調部１０は、入射光の位相を変調する。また、空間光変調装置１Ａは、電圧生成部５０Ａを備える。電圧生成部５０Ａは、駆動装置２０Ａ及び制御装置３０Ａによって構成されている。位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａは、互いに独立した筐体にそれぞれ収容されている。
　図２（ａ）は、位相変調部１０の構成の一部を示す側断面図である。位相変調部１０は、シリコン基板１１と、シリコン基板１１上に設けられた液晶層１２とを有する。また、位相変調部１０は、シリコン基板１１と液晶層１２との間に配置された第１の電極１３、及び該第１の電極１３との間に液晶層１２を挟む位置に設けられた第２の電極１４を更に有する。第１の電極１３は、液晶層１２に電圧を印加するための複数の画素電極１３ａを有している。複数の画素電極１３ａは、複数行および複数列にわたって二次元状に配置されており、これらの画素電極１３ａによって位相変調部１０の複数の画素が規定される。第２の電極１４は、ガラス基板１５の一方の面上に蒸着された金属膜からなる。ガラス基板１５は、上記一方の面とシリコン基板１１とが対向するように、スペーサ１６を介してシリコン基板１１上に支持されている。液晶層１２は、シリコン基板１１とガラス基板１５との間に液晶が充填されて成る。
　このような構成を備える位相変調部１０においては、駆動装置２０Ａから出力されたアナログ信号電圧が、各画素電極１３ａと第２の電極１４との間に印加される。これにより、液晶層１２に電界が生じる。そして、図２（ｂ）に示されるように、各画素電極１３ａ上の液晶分子１２ａが、その印加電界の大きさに応じて回転する。液晶分子１２ａは複屈折性を有するので、ガラス基板１５を透過して光が入射すると、この光のうち液晶分子１２ａの配向方向と平行な光成分に限って、液晶分子１２ａの回転に応じた位相差が与えられる。このようにして、画素電極１３ａ毎に光の位相が変調される。
　また、後述するように、液晶分子１２ａの有する複屈折率と画素電極１３ａへの印加電圧との関係は、液晶層１２の温度変化によって変動する。本実施形態の位相変調部１０は、このような温度変化による変動分を補正する為に、温度センサ１７を更に有する。温度センサ１７は、位相変調部１０の温度、特に液晶層１２の温度を検出するために設けられ、液晶層１２の温度に応じた信号である温度信号Ｓｔｅｍｐを生成する。温度センサ１７は、例えばシリコン基板１１上やガラス基板１５上に配置される。
　電圧生成部５０Ａは、複数の画素電極１３ａにアナログ電圧を提供する。図３は、電圧生成部５０Ａの駆動装置２０Ａ及び制御装置３０Ａの構成を示すブロック図である。図３に示されるように、制御装置３０Ａは、例えば中央演算処理部（ＣＰＵ）３１、メモリ３２およびハードディスク３３を有する電子計算機等によって好適に実現される。ハードディスク３３は、所望の位相パターン３３ａを記憶している。位相パターン３３ａは、位相変調部１０の各画素毎に、所望の位相変調量にて位相変調を行うためのデータである。中央演算処理部３１およびメモリ３２は、位相パターン３３ａを、位相変調部１０の液晶層１２に印加する電圧値を制御するための制御入力値（階調値）Ｓ１に変換する。制御装置３０Ａは、駆動装置２０Ａとの間で信号の授受を行う通信部３４を更に有しており、制御入力値Ｓ１は、通信部３４を介して駆動装置２０Ａの通信部２１に送られる。なお、通信部３４と通信部２１との通信手段は、シリアル通信やパラレル通信等、様々な手段を用いることができる。また、この通信手段は、有線及び無線の何れであってもよい。
　図３に示されるように、駆動装置２０Ａは、通信部２１、入力処理部２２、不揮発性記憶素子（Read Only Memory：ＲＯＭ）２３、加算部２４、温度補正部２５、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。
　通信部２１は、制御装置３０Ａの通信部３４との間で、制御入力値Ｓ１等の信号の授受を行う。入力処理部２２は、通信部２１から受けた信号に基づいて、垂直同期信号及び水平同期信号を生成する為のトリガ信号Ｓｔｒを発生させる。不揮発性記憶素子２３は、面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂおよびＬＵＴ２３ｃを記憶する記憶手段である。面歪み補正パターンデータ２３ａは、シリコン基板１１に画素電極１３ａ周辺の回路素子を作り込む際に第１の電極１３の表面に生じる面歪みを、液晶層１２により与える位相差によって補正するためのデータである。温度変化係数データ２３ｂは、液晶層１２の温度変化による、画素電極１３ａへの印加電圧と位相変調量との関係の変動を補正するための係数に関するデータである。ＬＵＴ２３ｃは、液晶層１２の非線形性、すなわち各画素電極１３ａに与えられる電圧の大きさと位相変調量との間の非線形性を補正するためのデータである。なお、ＬＵＴ２３ｃは、液晶層１２の温度が基準温度であるときのデータである。
　加算部２４は、不揮発性記憶素子２３から面歪み補正パターンデータ２３ａを読み出し、制御装置３０Ａから提供された制御入力値Ｓ１に面歪み補正パターンデータ２３ａを加算することにより、面歪み補正後の制御入力値Ｓ２を生成する。加算部２４は、生成した制御入力値Ｓ２を、温度補正部２５へ出力する。温度補正部２５は、制御入力値Ｓ２に対し、液晶層１２の温度変化による変調特性の変動分を補正する。温度補正部２５は、不揮発性記憶素子２３から温度変化係数データ２３ｂを読み出す。そして、温度補正部２５は、この温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８から得られる温度値Ｔｓとに基づいて、制御入力値Ｓ２に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ３を生成する。温度補正部２５は、生成した制御入力値Ｓ３を、ＬＵＴ処理部２６へ出力する。
　ＬＵＴ処理部２６は、不揮発性記憶素子２３からＬＵＴ２３ｃを読み出す。そして、ＬＵＴ処理部２６は、このＬＵＴ２３ｃを使用して、温度補正部２５から出力された値に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ４を生成する。この制御入力値Ｓ４は、制御入力値Ｓ３を、ディジタル／アナログ変換部２７への入力に好適な値に変換したものである。ＬＵＴ処理部２６は、生成した制御入力値Ｓ４を、ディジタル／アナログ変換部２７へ出力する。ディジタル／アナログ変換部２７は、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖを、制御入力値Ｓ４に基づいて発生させる。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａを通じて位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａ（図２参照）に印加される。位相変調部１０では、印加電圧Ｖの大きさに応じて液晶分子１２ａ（図２参照）の傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される。
　温度センサ処理部２８は、位相変調部１０の温度センサ１７から、液晶層１２の現在の温度に関する温度信号Ｓｔｅｍｐを受ける。温度センサ処理部２８は、この温度信号Ｓｔｅｍｐから読み取られる液晶層１２の温度値Ｔｓを、温度補正部２５に提供する。
　なお、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂおよびＬＵＴ２３ｃの全部又は一部は、制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されてもよい。その場合、加算部２４、温度補正部２５およびＬＵＴ処理部２６の全部又は一部の機能は、中央演算処理部３１およびメモリ３２によって実現されるとよい。
　また、位相変調部１０では、印加電圧値Ｖに対して位相変調量φが非線形性を有する。そこで、本実施形態では、位相変調量φとの関係を線形として扱える制御入力値Ｓ１を便宜的に定義し、この制御入力値Ｓ１と、各画素電極１３ａに印加される電圧値Ｖとの対応関係をＬＵＴ２３ｃに表すこととする。なお、制御入力値Ｓ１は、一例では０から２５５までの整数である。
　ＬＵＴ２３ｃは、例えば次のようにして作成される。まず、制御入力値Ｓ１に対して線形性を有する、位相変調量φの離散的な数値群Φを規定する。例えば、制御入力値Ｓ１を０から２５５までの整数とし、位相変調量φを０から２π（ｒａｄ）までの数値とした場合、位相変調量φの数値群Φに含まれる各数値が次の数式
　　φ＝Ｓ×２π／２５５
を満たすように、位相変調量φの各数値と制御入力値Ｓ１との関係を定義する。この数式において、位相変調量φの各数値と対応する制御入力値Ｓ１とは、互いに線形の関係を有する。
　次に、この数値群Φに含まれる位相変調量φそれぞれを実現する為に画素電極１３ａに印加すべき電圧値Ｖを、位相変調部１０の既知の位相変調特性に基づいて算出する。そして、数値群Φに含まれる位相変調量φと、対応する電圧値Ｖとの表（テーブル）を作成する。数値群Φに含まれる位相変調量φと制御入力値Ｓ１の各整数とが互いに線形の関係を有するので、更に、この表（テーブル）を、制御入力値Ｓ１と電圧値Ｖとの対応表（テーブル）に変換する。この変換後の対応表が、ＬＵＴ２３ｃとなる。
　なお、本実施形態では便宜上、ＬＵＴ２３ｃへの入力値Ｓが定義され、ＬＵＴ２３ｃが制御入力値Ｓ１と電圧値Ｖとの関係を表しているが、ＬＵＴ２３ｃへの入力を位相変調量φとし、ＬＵＴ２３ｃが位相変調量φと電圧値Ｖとの関係を表してもよい。
　続いて、温度変化係数データ２３ｂの算出方法を説明する。図４は、その算出方法を示すフローチャートである。また、図５は、画素電極１３ａへの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係の一例を示すグラフである。図５には、液晶層１２の温度が基準温度Ｔ０であるときのグラフＧ１１、空間光変調装置１Ａの使用環境において想定される最高温度ＴｍａｘであるときのグラフＧ１２、及び空間光変調装置１Ａの使用環境において想定される最低温度ＴｍｉｎであるときのグラフＧ１３が示されている。なお、温度変化係数データ２３ｂの算出は、例えば空間光変調装置１Ａの検査時などに行われるとよい。
　まず、液晶層１２において想定される最高温度Ｔｍａｘと、最高温度Ｔｍａｘのときに位相変調部１０に要求される最大位相変調量φｍａｘとに基づいて、画素電極１３ａへの印加電圧の範囲を設定する（ステップＳ１１）。なお、以下の説明においては、理解の容易のため、最大位相変調量φｍａｘを２π（ｒａｄ）に設定する。また、本ステップＳ１１において設定された印加電圧範囲Ａの最大値をＶｂとし、最小値（すなわち最大位相変調量φｍａｘに対応する電圧値）をＶａとする（図５を参照）。
　次に、予め用意しておいたデータベース（以下、基礎データベースという）に基づいて、上記ステップＳ１１において設定された印加電圧範囲Ａ（Ｖａ～Ｖｂ）における、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変動量を算出する（ステップＳ１２）。ここで、図６は、基礎データベースの構成を概念的に示す図である。基礎データベース４１は、液晶層１２の温度範囲Ｔｍｉｎ～Ｔｍａｘにおいて、この温度範囲に含まれる離散的な温度値群の各温度毎に用意された複数のデータ（印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示すデータ）を含む。なお、これら複数のデータの中には、図６に示されるように、基準温度Ｔ０のときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す基準時データ４１ａと、液晶層１２の温度が最大温度Ｔｍａｘのときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す高温時データ４１ｂと、液晶層１２の温度が最低温度Ｔｍｉｎのときの印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係を示す低温時データ４１ｃとが含まれる。これらのデータ４１ａ～４１ｃを含め、基礎データベース４１に含まれる複数のデータにおいては、印加電圧Ｖと位相変調量φとの関係は全て非線形である。本ステップＳ１２では、このような基礎データベース４１を使用して、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変動量を、印加電圧範囲Ａ（Ｖａ～Ｖｂ）の全範囲にわたって算出する。
　ここで、図７は、基礎データベースを作成する際に使用される光学系の一例として、偏光干渉計１００を示す図である。この偏光干渉計１００は、温度制御装置１０１、ハーフミラー１０２、レンズ１０３、検光子１０４、偏光子１０５、光源１０６、及び受光素子１０７を備えている。温度制御装置１０１は、位相変調部１０の液晶層１２の温度を任意の温度に制御するための装置である。光源１０６は所定波長の光を発生する。この所定波長の光は、偏光子１０５及びハーフミラー１０２を介して、位相変調部１０へ入射する。受光素子１０７は、位相変調部１０からの出射光の光強度を検出する。位相変調部１０からの出射光は、ハーフミラー１０２において反射したのちレンズ１０３及び検光子１０４を介して受光素子１０７に達する。検光子１０４は、偏光子１０５に対してクロスニコルまたはオープンニコルの関係にある。
　基礎データベースを作成する際には、まず、位相変調部１０を温度制御装置１０１に収容し、位相変調部１０の液晶層１２を任意の温度に制御する。そして、液晶層１２の温度が所定の温度で安定したのち、液晶層１２に印加可能な全電圧範囲で印加電圧を変化させながら該電圧を画素電極１３ａに印加し、その電界によって生じる入射光と出射光との位相差を計測する。具体的には、液晶層１２の配向方向に対して平行な直線偏光の光を偏光子１０５により生成し、この光を位相変調部１０に入射させる。このとき、画素電極１３ａへの印加電圧の大きさに応じて、位相変調部１０からの出射光には位相変調（位相遅延）が生じる。そして、この出射光が検光子１０４を通過する際、この検光子１０４は偏光子１０５に対してクロスニコル（またはオープンニコル）の関係にあるので、出射光の位相変調量に応じてその光強度が変化する。したがって、受光素子１０７において検出される光強度と、そのときの印加電圧値とに基づいて、印加電圧と位相変調量との関係、すなわち液晶層１２の温度が所定温度であるときの基礎データベースが好適に得られる。
　なお、図８は、このようにして得られる印加電圧と位相変調量との関係の具体例を示すグラフであり、グラフＧ２１は液晶層１２の温度が２０度（最低温度Ｔｍｉｎ）である場合、グラフＧ２２は液晶層１２の温度が２７度（基準温度Ｔ０）である場合、グラフＧ２３は液晶層１２の温度が４２度（最高温度Ｔｍａｘ）である場合をそれぞれ示している。また、このグラフにおいて、印加電圧範囲Ａにおける最小電圧Ｖａ（すなわち位相変調量が２π（ｒａｄ）となる印加電圧）は１．５６（Ｖ）である。図８を参照すると、液晶層１２の温度が基準温度Ｔ０である場合には、最大電圧Ｖｂに対する位相変調量φとして２．５６π（ｒａｄ）が得られ、最低温度Ｔｍｉｎである場合には、最大電圧Ｖｂに対する位相変調量φとして２．７９π（ｒａｄ）が得られることがわかる。
　以上のようにして、本ステップＳ１２では、液晶層１２の温度毎に、液晶層１２に印加可能な全電圧範囲にわたって位相変調量φを計測し、その結果を温度毎のテーブルにまとめる。
　なお、位相変調部１０においては、入射光の波長によって設定電圧範囲Ａ（Ｖａ～Ｖｂ）が異なるので、位相変調量φも入射光の波長によって異なる。しかしながら、本実施形態においては、基準波長の入射光を用いて上述したステップＳ１２を一度のみ行い、その結果得られた基礎データベースに対して以下の変換式を適用することにより、別の波長における基礎データベースを得ることができる。すなわち、基準波長をλstandard、表示階調値ｔｖのときの位相変調量をφstandard（ｔｖ）としたとき、或る波長λのときの位相変調量φ（ｔｖ）は、次の数式（１）より求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 なお、上式（１）においては、液晶層１２の波長分散特性を更に考慮してもよい。
　そして、上記方法により求められた温度毎の位相変調量φに関するテーブルを、位相変調量の変化量γに関するテーブルに変換する。すなわち、位相変調部１０が温度Ｔであるときに得られた位相変調量をφＴとし、位相変調部１０が基準温度Ｔ０であるときに得られた位相変調量をφ０とすると、次の数式（２）により、位相変調量の変動量γを算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　図４に示されるように、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調量の変動量γを上記ステップＳ１２において算出したのち、この算出された変動量γを用いて、温度変化係数データ２３ｂに含まれる温度変化係数αを算出する（ステップＳ１３）。ここで、図９は、ステップＳ１２によって得られたデータに基づく、液晶層１２の温度変化量δ（℃）と、位相変調量の変動量γとの関係の一例を示すグラフである。なお、温度変化量δは、基準温度Ｔ０と温度Ｔとの差（Ｔ－Ｔ０）である。
　図９を参照すると、液晶層１２の温度変化量δと位相変調量の変動量γとは、ほぼ比例関係であり、一次関数Ｇ２４で近似できることがわかる。このような近似は、図８に示された印加電圧範囲Ａ、すなわち一次関数として近似し得る所定範囲に印加電圧範囲を限定した場合に可能となる。本ステップＳ１３では、この比例関係における以下の近似式（３）の定数αを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 この定数αが、温度変化係数データ２３ｂとしての温度変化係数αである。換言すれば、温度変化係数αとは、液晶層１２の温度変化に伴う位相変調特性の変化を、或る一つの係数によって表したものである。
　以下に、温度変化係数αを用いた位相変調特性の補正方法を含む本実施形態の空間光変調方法を、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態の空間光変調方法を示すフローチャートである。
　まず、ハードディスク３３に記憶されている位相パターン３３ａが制御装置３０Ａにおいて制御入力値Ｓ１に変換され、この制御入力値Ｓ１が制御装置３０Ａから駆動装置２０Ａへ転送される（ステップＳ２１）。次に、この制御入力値Ｓ１と、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている面歪み補正パターンデータ２３ａとが加算部２４において加算され、制御入力値Ｓ２が生成される（ステップＳ２２）。また、温度センサ１７によって検出された位相変調部１０の現在の温度が、温度センサ処理部２８によって読み出される（ステップＳ２３、温度取得ステップ）。なお、このステップＳ２３は、上記ステップＳ２１及びＳ２２と並行して行われても良い。
　続いて、不揮発性記憶素子２３に記憶されている温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８によって読み出された現在の温度値と、制御入力値Ｓ２とが温度補正部２５に提供される。温度補正部２５では、以下の温度補正式（４）を用いて、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ３を演算する（ステップＳ２４、補正演算ステップ）。なお、数式（４）において、Ｔは位相変調部１０の現在温度であり、Ｔ０は位相変調部１０の基準温度（一例では、検査時の温度）であり、Ｓ０は、基準温度Ｔ０において所望の位相変調量φを得るための制御入力値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　続いて、ＬＵＴ２３ｃに基づいて、制御入力値Ｓ３に所定の演算処理が施され、ディジタル／アナログ変換部２７の入力に好適な制御入力値Ｓ４が生成される（ステップＳ２５）。そして、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧が、ディジタル／アナログ変換部２７において制御入力値Ｓ４に基づき生成される（ステップＳ２６）。これらのアナログ電圧は、駆動手段２７ａへ送られる。そして、これらのアナログ電圧は、駆動手段２７ａから位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａに印加される（ステップＳ２７、電圧印加ステップ）。位相変調部１０では、印加電圧の大きさに応じて液晶分子１２ａの傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される（ステップＳ２８）。
　以上に説明した本実施形態の空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法によって得られる効果について説明する。この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法では、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３が、液晶層１２の温度変化量と、液晶層１２における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一の係数αを記憶している。発明者は、液晶層１２の温度変化量と、位相変調量の変動量との関係を表す関数を予め求め（上記数式（３）を参照）、その係数αを記憶させておくことにより、大量のＬＵＴを用いることなく、温度変化による位相変調量の変動を好適に補正できることを見出した。すなわち、この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法においては、駆動装置２０Ａが、温度センサ１７から提供された温度信号Ｓｔｅｍｐに示された温度と、上記一の係数αとを使用して、印加電圧Ｖの大きさを補正するための演算を行う。これにより、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易な空間光変調装置および空間光変調方法を提供できる。更に、離散的なデータの集合であるＬＵＴを使用する場合と異なり、所望の位相変調量に応じた印加電圧値を、液晶層１２の温度変化に対応して連続的に得ることができる。したがって、例えば１℃や０．１℃といった小さな温度間隔で位相変調特性の補正が可能となり、所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
　また、本実施形態の空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法においては、液晶層１２の温度変化量δと、位相変調量の変動量γとの比例係数である温度変化係数αを用いて、温度補正部２５が制御入力値Ｓ３を補正している。発明者らは、図９に示したように、温度変化量δと位相変調量の変動量γとが、或る印加電圧範囲Ａにおいて顕著な比例関係を有する（一次関数を成す）ことを見出した。その傾き（温度変化係数）αを用いることにより、多量のデータを記憶しておくことなく極めて容易に制御入力値Ｓ３を補正することができる。すなわち、この空間光変調装置１Ａおよび空間光変調方法によれば、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を、容易に補正することができる。
　本実施形態においては、面歪み補正パターンデータ２３ａは駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されている。しかしながら、面歪み補正パターンデータは、制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されていてもよい。その場合、加算部２４の機能は、制御装置３０Ｂの中央演算処理部３１及びメモリ３２によって実現されるとよい。
　また、本実施形態においては、所望の位相パターン３３ａが制御装置３０Ａのハードディスク３３に記憶されている。しかしながら、所望の位相パターンは、駆動装置２０Ａの不揮発性記憶素子２３に記憶されていてもよい。その場合であっても、制御装置３０Ａは、位相変調部１０を駆動させるために必要な垂直同期信号及び水平同期信号を生成するために用いられるトリガ信号を、駆動装置２０Ａに提供する役割を有する。
　また、本実施形態においては、位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａが互いに独立した筐体をそれぞれ有する。しかしながら、位相変調部１０及び駆動装置２０Ａは、共通の筐体内に収容されていてもよい。或いは、位相変調部１０、駆動装置２０Ａ、及び制御装置３０Ａ全てが、共通の筐体内に収容されていてもよい。
　また、本実施形態において、液晶層１２の温度を制御可能とする手段（例えばファンやペルチェ素子など）を、位相変調部１０が更に有してもよい。これにより、液晶層１２の温度変化の範囲を小さくすることができるので、例えば基準温度Ｔ０に対して数℃の変動を温度補正部２５によって補正すればよく、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を更に精度良く補正することができる。
　また、本実施形態においては、温度補正部２５が数式（４）に基づいて制御入力値を補正している。しかしながら、画素電極１３ａに印加される電圧の範囲の広さによっては、温度変化量δと位相変調量の変動量γとの関係が非線形となる場合がある。その場合、上述したステップＳ１３の数式（３）の係数αに代えて、この非線形の関係における以下の近似式（５）の係数β１～βｎを求めるとよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 そして、これらの複数の係数β１～βｎを、温度変化係数データ２３ｂの温度変化係数とするとよい。また、温度補正部２５は、上述した温度補正式（４）に代えて、以下の温度補正式（６）を用いて、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ３を演算するとよい。なお、数式（６）において、Ｔは位相変調部１０の現在温度であり、Ｔ０は位相変調部１０の基準温度（一例では、検査時の温度）であり、Ｓ０は、基準温度Ｔ０において所望の位相変調量φを得るための制御入力値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 このような非線形係数を用いて温度補正を行うことによって、液晶層１２の温度変化に拘わらず、更に高い精度で（例えば位相１°単位、０．１°単位、若しくは０．０１°単位で）位相変調を行うことが可能となる。
　（第１変形例）
　図１１は、上記実施形態の第１変形例である空間光変調装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図１１に示されるように、本変形例に係る空間光変調装置１Ｂは、位相変調部１０に加えて、電圧生成部としての駆動装置２０Ｂ及び制御装置３０Ｂを備えている。なお、位相変調部１０の構成については、上記実施形態の位相変調部１０の構成と同じなので詳細な説明を省略する。
　制御装置３０Ｂは、上記実施形態の制御装置３０Ａと同様に、例えば中央演算処理部３１、メモリ３２およびハードディスク３３を有する電子計算機等によって好適に実現される。但し、本変形例においては、ハードディスク３３は、所望の位相パターン３３ａのほか、面歪み補正パターンデータ３３ｂ及び温度変化係数データ３３ｃを記憶している。面歪み補正パターンデータ３３ｂは、上記実施形態の面歪み補正パターンデータ２３ａに相当するデータであって、シリコン基板１１に画素電極１３ａ周辺の回路素子を作り込む際に第１の電極１３の表面に生じる面歪みを、液晶層１２により与える位相差によって補正するためのデータである。また、温度変化係数データ３３ｃは、上記実施形態の温度変化係数データ２３ｂに相当するデータであって、液晶層１２の温度変化による、画素電極１３ａへの印加電圧と位相変調量との関係の変動を補正するための係数に関するデータである。
　中央演算処理部３１は、図１１に示されるように、加算部３２ａと、温度補正部３２ｂと、温度読み出し命令部３２ｃとを、メモリ３２に記憶された所定のプログラムを読み込むことによって実現する。加算部３２ａは、ハードディスク３３から位相パターン３３ａ及び面歪み補正パターンデータ３３ｂを読み出して、これらを相互に加算することにより、制御入力値Ｓ５を生成する。温度読み出し命令部３２ｃは、液晶層１２の温度に関するデータを駆動装置２０Ｂに要求するための信号Ｓｒを生成する。この信号Ｓｒは、通信部３４を介して駆動装置２０Ｂの温度センサ処理部２８に送られる。温度補正部３２ｂは、ハードディスク３３から温度変化係数データ３３ｃを読み出すとともに、位相変調部１０の現在の温度に関するデータを駆動装置２０Ｂから受けて、これらのデータを基に制御入力値Ｓ５に対して所定の演算を施す。なお、この演算は、上記実施形態において温度補正部２５が行う演算と同様である。温度補正部３２ｂは、演算後の制御入力値Ｓ６を、通信部３４を介して駆動装置２０Ｂに提供する。
　駆動装置２０Ｂは、通信部２１、入力処理部２２、不揮発性記憶素子２３、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。これらの構成および動作は、上記実施形態と同様である。なお、本変形例の駆動装置２０Ｂは、上記実施形態の加算部２４および温度補正部２５を有しておらず、不揮発性記憶素子２３は面歪み補正パターンデータ２３ａおよび温度変化係数データ２３ｂを記憶していない。これらの要素は、既述した制御装置３０Ｂに含まれている。
　図１２は、本変形例に係る空間光変調方法を示すフローチャートである。以下、図１２を参照しつつ、本変形例に係る空間光変調方法および空間光変調装置１Ｂの動作について説明する。
　まず、ハードディスク３３に記憶されている位相パターン３３ａおよび面歪み補正パターンデータ３３ｂが中央演算処理部３１に読み出され、これらが相互に加算されて、制御入力値Ｓ５が生成される（ステップＳ３１）。また、温度センサ１７によって検出された液晶層１２の現在の温度に関する温度信号Ｓｔｅｍｐが温度センサ処理部２８に送られ、温度信号Ｓｔｅｍｐに示される温度値Ｔｓが通信部３４を介して中央演算処理部３１に送られる（ステップＳ３２、温度取得ステップ）。なお、このステップＳ３２は、上記ステップＳ３１と並行して行われても良い。
　次に、ハードディスク３３に記憶されている温度変化係数データ３３ｃと、現在の温度値Ｔｓとが中央演算処理部３１に読み出され、制御入力値Ｓ５に対して上述した数式（４）に示された演算を行うことにより、液晶層１２の温度変化による影響が補正された制御入力値Ｓ６が算出される（ステップＳ３３、補正演算ステップ）。この制御入力値Ｓ６は、制御装置３０Ｂから駆動装置２０Ｂへ転送される（ステップＳ３４）。
　続いて、ＬＵＴ２３ｃに基づいて、制御入力値Ｓ６に所定の演算処理が施され、ディジタル／アナログ変換部２７の入力に好適な制御入力値Ｓ７が生成される（ステップＳ３５）。そして、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖが、ディジタル／アナログ変換部２７において制御入力値Ｓ７に基づき生成される（ステップＳ３６）。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａへ送られる。そして、これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａから位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａに印加される（ステップＳ３７、電圧印加ステップ）。位相変調部１０では、印加電圧Ｖの大きさに応じて液晶分子１２ａの傾きが変化し、屈折率の変化が生じる。その結果、所望の位相パターン３３ａに対応する位相分布が空間的に表現され、入射光の位相が変調される（ステップＳ３８）。
　以上に説明した本変形例に係る空間光変調装置１Ｂおよび空間光変調方法によれば、上記実施形態と同様に、温度変化係数を用いて温度補正部３２ｂが制御入力値Ｓ５を補正しているので、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を容易に補正することができる。更に、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易となり、且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
　なお、本変形例においては、ＬＵＴ２３ｃは駆動装置２０Ｂの不揮発性記憶素子２３に記憶されている。しかしながら、ＬＵＴは、制御装置３０Ｂのハードディスク３３に記憶されていてもよい。その場合、ＬＵＴ処理部は、制御装置３０Ｂの中央演算処理部３１及びメモリ３２によって実現されるとよい。
　（第２変形例）
　図１３は、上記実施形態の第２変形例である空間光変調装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図１３に示されるように、本変形例に係る空間光変調装置１Ｃは、位相変調部１０と、電圧生成部としての駆動装置２０Ｃとを備えている。これらのうち、位相変調部１０の構成については、上記実施形態の位相変調部１０の構成と同じである。
　駆動装置２０Ｃは、制御部２９を有している。制御部２９は、例えば中央演算処理部（ＣＰＵ）、メモリおよびハードディスクを有する電子計算機等によって好適に実現される。また、駆動装置２０Ｃは、入力処理部２２、不揮発性記憶素子２３、加算部２４、温度補正部２５、ＬＵＴ処理部２６、ディジタル／アナログ変換部２７、および温度センサ処理部２８を有している。
　入力処理部２２は、制御部２９から受けた信号に基づいて、垂直同期信号及び水平同期信号を生成する為のトリガ信号Ｓｔｒを発生させる。不揮発性記憶素子２３は、面歪み補正パターンデータ２３ａ、温度変化係数データ２３ｂ及びＬＵＴ２３ｃに加えて、所望の位相パターン２３ｄを記憶している。位相パターン２３ｄは、上記実施形態における位相パターン３３ａに相当するものである。
　加算部２４は、不揮発性記憶素子２３から面歪み補正パターンデータ２３ａ及び位相パターン２３ｄを読み出し、これらを相互に加算することにより、面歪み補正後の制御入力値Ｓ８を生成する。加算部２４は、生成した制御入力値Ｓ８を、温度補正部２５へ出力する。温度補正部２５は、温度変化係数データ２３ｂと、温度センサ処理部２８から得られる温度値Ｔｓとに基づいて、制御入力値Ｓ８に所定の演算処理を施すことにより、制御入力値Ｓ９を生成する。ＬＵＴ処理部２６は、ＬＵＴ２３ｃを使用して、制御入力値Ｓ９に所定の演算処理を施すことにより、ディジタル／アナログ変換部２７への入力に好適な制御入力値Ｓ１０を生成する。ディジタル／アナログ変換部２７は、位相変調部１０の各画素に印加される画素毎のアナログ電圧Ｖを、制御入力値Ｓ１０に基づいて発生させる。これらのアナログ電圧Ｖは、駆動手段２７ａを通じて位相変調部１０へ出力され、各画素電極１３ａ（図２参照）に印加される。
　以上に説明した本変形例に係る空間光変調装置１Ｃによれば、上記実施形態と同様に、温度変化係数を用いて温度補正部２５が制御入力値Ｓ８を補正するので、液晶層１２の温度変化による位相変調量の変動を容易に補正することができる。更に、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易となり、且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる。
　本発明による空間光変調装置および空間光変調方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、位相変調部の画素電極が複数行および複数列にわたって二次元状に配置されている場合を例示したが、本発明における空間光変調装置はこれに限られず、例えば複数の画素電極が一次元状に配置された構成を有していてもよい。
　上記実施形態による空間光変調装置では、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に入射光の位相を変調する空間光変調装置であって、（１）印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、（２）液晶層の温度に応じた信号である温度信号を生成する温度センサと、（３）複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極と、（４）複数の画素電極に電圧を提供する電圧生成部とを備える構成としている。電圧生成部は、液晶層の基準温度に対する温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を予め記憶している記憶手段を有しており、温度センサから提供された温度信号に示された温度と、一又は複数の係数とを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う。
　また、空間光変調装置は、関数が一次関数であり、係数の個数が一つである構成としてもよい。この場合、空間光変調装置は、電圧の範囲が、関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることが好ましい。また、空間光変調装置は、関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、係数の個数がｎ個である構成としてもよい。
　また、上記実施形態による空間光変調方法では、印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に設けられ、印加電界を発生させる電圧を液晶層に印加する複数の画素電極とを用いる空間光変調方法であって、（１）液晶層の温度に応じた信号である温度信号を温度センサから取得する温度取得ステップと、（２）液晶層の基準温度に対する温度変化量と、液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を予め記憶している記憶手段から該一又は複数の係数を読み出し、温度信号に示された温度と、一又は複数の係数とを使用して、電圧の大きさを補正するための演算を行う補正演算ステップと、（３）複数の画素電極に補正後の電圧を提供する電圧印加ステップとを含む構成としている。
　また、空間光変調方法は、関数が一次関数であり、係数の個数が一つである構成としてもよい。この場合、空間光変調方法は、電圧の範囲が、関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることが好ましい。また、空間光変調方法は、関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、係数の個数がｎ個である構成としてもよい。
　本発明は、必要な記憶容量を小さくでき、作製が容易であり且つ所望の位相変調量に対する印加電圧値の精度を高めることができる空間光変調装置および空間光変調方法として利用可能である。
　１Ａ～１Ｃ…空間光変調装置、１０…位相変調部、１１…シリコン基板、１２…液晶層、１２ａ…液晶分子、１３，１４…電極、１３ａ…画素電極、１５…ガラス基板、１６…スペーサ、１７…温度センサ、２０Ａ～２０Ｃ…駆動装置、２１…通信部、２２…入力処理部、２３…不揮発性記憶素子、２３ａ，３３ｂ…面歪み補正パターンデータ、２３ｂ，３３ｃ…温度変化係数データ、２３ｃ…ＬＵＴ、２３ｄ，３３ａ…位相パターン、２４…加算部、２５…温度補正部、２６…ＬＵＴ処理部、２７…ディジタル／アナログ変換部、２７ａ…駆動手段、２８…温度センサ処理部、３０Ａ，３０Ｂ…制御装置、３１…中央演算処理部、３２…メモリ、３２ａ…加算部、３２ｂ…温度補正部、３２ｃ…温度読み出し命令部、３３…ハードディスク、３４…通信部、４１…基礎データベース、５０Ａ…電圧生成部、１００…偏光干渉計、１０１…温度制御装置、１０２…ハーフミラー、１０３…レンズ、１０４…検光子、１０５…偏光子、１０６…光源、１０７…受光素子、Ａ…印加電圧範囲、Ｓ１～Ｓ１０…制御入力値、Ｓｔｅｍｐ…温度信号。

Claims (12)

  1. 　一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に入射光の位相を変調する空間光変調装置であって、
    　印加電界の大きさに応じて前記入射光の位相を変調する液晶層と、
    　前記液晶層の温度に応じた信号である温度信号を生成する温度センサと、
    　前記複数の画素毎に設けられ、前記印加電界を発生させる電圧を前記液晶層に印加する複数の画素電極と、
    　前記複数の画素電極に前記電圧を提供する電圧生成部と
    を備え、
    　前記電圧生成部が、前記液晶層の基準温度に対する温度変化量と、前記液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数を予め記憶している記憶手段を有しており、前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度と、前記一又は複数の係数とを使用して、前記電圧の大きさを補正するための演算を行う
    ことを特徴とする、空間光変調装置。
  2. 　前記関数が一次関数であり、前記係数の個数が一つであることを特徴とする、請求項１に記載の空間光変調装置。
  3. 　前記電圧の範囲が、前記関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることを特徴とする、請求項２に記載の空間光変調装置。
  4. 　前記電圧生成部が、次の数式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     （但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは前記係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項２または３に記載の空間光変調装置。
  5. 　前記関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、前記係数の個数がｎ個であることを特徴とする、請求項１に記載の空間光変調装置。
  6. 　前記電圧生成部が、次の数式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     （但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎは前記ｎ個の係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項５に記載の空間光変調装置。
  7. 　印加電界の大きさに応じて入射光の位相を変調する液晶層と、一次元もしくは二次元に配列された複数の画素毎に設けられ、前記印加電界を発生させる電圧を前記液晶層に印加する複数の画素電極とを用いる空間光変調方法であって、
    　前記液晶層の温度に応じた信号である温度信号を温度センサから取得する温度取得ステップと、
    　前記液晶層の基準温度に対する温度変化量と、前記液晶層における位相変調量の変動量との相関を表す関数に含まれる一又は複数の係数とを予め記憶している記憶手段から該一又は複数の係数を読み出し、前記温度信号に示された温度と、前記一又は複数の係数とを使用して、前記電圧の大きさを補正するための演算を行う補正演算ステップと、
    　前記複数の画素電極に補正後の前記電圧を提供する電圧印加ステップと
    を含むことを特徴とする、空間光変調方法。
  8. 　前記関数が一次関数であり、前記係数の個数が一つであることを特徴とする、請求項７に記載の空間光変調方法。
  9. 　前記電圧の範囲が、前記関数を一次関数として近似し得る所定範囲に限定されていることを特徴とする、請求項８に記載の空間光変調方法。
  10. 　前記補正演算ステップにおいて、次の数式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     （但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、αは前記係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項８または９に記載の空間光変調方法。
  11. 　前記関数がｎ次関数（ｎは２以上の整数）であり、前記係数の個数がｎ個であることを特徴とする、請求項７に記載の空間光変調方法。
  12. 　前記補正演算ステップにおいて、次の数式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     （但し、Ｔは前記温度センサから提供された前記温度信号に示された温度、Ｔ０は基準温度、Ｓ０は基準温度Ｔ０において所望の位相変調量を得るための制御入力値、β１…βｎは前記ｎ個の係数）に基づいて、前記電圧の大きさを制御するための制御入力値Ｓを補正することを特徴とする、請求項１１に記載の空間光変調方法。
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