JP2009169108A - Observation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、観察装置，レーザ加工装置および光ピンセット装置に関するものである。 The present invention relates to an observation device, a laser processing device, and an optical tweezer device.
特許文献１に開示されたレーザ加工装置が知られている。この文献に開示されたレーザ加工装置は、位相変調型の空間光変調器にホログラムを呈示し、この空間光変調器によりレーザ光を位相変調し、その位相変調後のレーザ光を結像レンズにより加工面に集光して、その加工面を加工する。 A laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1 is known. The laser processing apparatus disclosed in this document presents a hologram on a phase modulation type spatial light modulator, modulates the phase of the laser beam by this spatial light modulator, and converts the laser beam after the phase modulation by an imaging lens. It concentrates on a processing surface and processes the processing surface.
また、この文献に開示されたレーザ加工装置は、上記レーザ光とは別の照明光を加工面に照射し、その照明光の照射に伴って加工面で発生した光（反射光、散乱光）を受光して、その加工面を観察する。この装置は、この観察により、加工位置の位置合わせを高精度に行うことを意図している。このレーザ加工装置は、レーザ光と照明光とを合分波するためのダイクロイックミラーを、空間光変調器と結像レンズとの間の光路上に備えている。
上記の特許文献１に開示されたレーザ加工装置は、空間光変調器と結像レンズとの間の光路上にダイクロイックミラーを備えていることから、大型のものとなる。また、空間光変調器と結像レンズとの間の距離が長くなるので、空間光変調器により位相変調されて回折されたレーザ光が結像レンズに達するときには、そのレーザ光の拡がりが結像レンズの有効範囲から外れて、レーザ光の利用効率が低下するだけでなく、加工面において所望のレーザ光の集光パターンが得られない場合がある。 The laser processing apparatus disclosed in Patent Document 1 has a large size because it includes a dichroic mirror on the optical path between the spatial light modulator and the imaging lens. In addition, since the distance between the spatial light modulator and the imaging lens becomes long, when the laser light phase-modulated by the spatial light modulator and diffracted reaches the imaging lens, the spread of the laser light forms an image. There is a case in which not only the utilization efficiency of the laser beam is reduced outside the effective range of the lens, but also a desired laser beam condensing pattern cannot be obtained on the processed surface.
空間光変調器と結像レンズとの間の距離が長い場合に、上記問題を回避するために、空間光変調器により位相変調されて出力されるレーザ光のビーム径を小さくすることが考えられる。しかし、この場合には、空間光変調器の狭い範囲に高パワーのレーザ光が入力されることになり、空間光変調器が破壊される危険がある。 In order to avoid the above problem when the distance between the spatial light modulator and the imaging lens is long, it is conceivable to reduce the beam diameter of the laser light that is phase-modulated and output by the spatial light modulator. . However, in this case, high-power laser light is input into a narrow range of the spatial light modulator, and there is a risk that the spatial light modulator is destroyed.
なお、以上のような問題点は、レーザ光により加工面を加工するとともに照明光により加工面を観察するレーザ加工装置だけでなく、レーザ光の集束時の圧力により対象物を捕捉するとともに照明光により対象物を観察する光ピンセット装置においても存在し、また、一般に、第１の光により対象物に対して何らかの操作をするとともに第２の光により対象物を観察する観察装置においても存在する。 The above-mentioned problems are not only due to the laser processing apparatus that processes the processed surface with laser light and observes the processed surface with illumination light, but also captures the object with the pressure at the time of focusing of the laser light and the illumination light. In the optical tweezers for observing the object, generally, there is also an observation apparatus for performing some operation on the object with the first light and observing the object with the second light.
また、一方で、上記問題に対し、空間光変調器と結像レンズとの間にリレーレンズを挿入し、空間光変調器で生成した位相を正しく伝播する方法がある。しかしながら、リレーレンズを用いることで系が大きくなる問題と、特に加工用のフェムト秒レーザではエアブレイクダウンという現象が発生するために、リレーレンズを用いた伝搬を行うことができない。 On the other hand, there is a method for correctly propagating the phase generated by the spatial light modulator by inserting a relay lens between the spatial light modulator and the imaging lens. However, the use of a relay lens increases the size of the system, and particularly the processing femtosecond laser causes an air breakdown phenomenon, so that propagation using the relay lens cannot be performed.
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、安定して所望の動作をすることが可能で小型化可能な観察装置，レーザ加工装置および光ピンセット装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide an observation device, a laser processing device, and an optical tweezer device that can stably perform a desired operation and can be miniaturized. And
本発明に係る観察装置は、(1) 第１の方位の直線偏光のコヒーレントな第１の光を出力する第１の光源部と、(2)第１の方位の直線偏光の光を選択的に位相変調する複数の画素が２次元配列されており、第１の光源部から出力される第１の光を入力し、複数の画素それぞれにおいて第１の光の位相を変調するホログラムを呈示して、その位相変調後の第１の光を出力する位相変調型の空間光変調器と、(3)空間光変調器から出力される第１の光を入力して、その第１の光を結像させる結像光学系と、(4) 第２の光を出力する第２の光源部と、(5) 第１の光源部から出力される第１の光と第２の光源部から出力される第２の光とを入力して、これら第１および第２の光を合波して空間光変調器へ出力する光合波部と、(6)第２の光源部から出力される第２の光が空間光変調器および結像光学系を経て対象物に照射されて生じる光のうち結像光学系および空間光変調器を経た光を入力して、その入力光のうち第１の方位に対して直交する第２の方位の直線偏光の光を選択的に出力する偏光選択部と、(7)偏光選択部から出力される光を入力して、この入力光に基づいて対象物を観察する観察部と、を備えることを特徴とする。 The observation apparatus according to the present invention includes (1) a first light source unit that outputs coherent first light of linearly polarized light in the first direction, and (2) selective light of linearly polarized light in the first direction. A plurality of pixels to be phase-modulated are two-dimensionally arrayed, the first light output from the first light source unit is input, and a hologram for modulating the phase of the first light is presented in each of the plurality of pixels. A phase modulation type spatial light modulator that outputs the first light after the phase modulation, and (3) the first light output from the spatial light modulator is input, and the first light is An imaging optical system that forms an image, (4) a second light source unit that outputs a second light, and (5) a first light output from the first light source unit and an output from the second light source unit. The second light to be input, combine the first and second light and output to the spatial light modulator, and (6) the second light output from the second light source unit 2 Of the light generated by irradiating the object through the spatial light modulator and the imaging optical system, the light having passed through the imaging optical system and the spatial light modulator is input, and the input light has the first orientation. A polarization selector that selectively outputs light of linearly polarized light in a second direction orthogonal to the (7) light input from the polarization selector, and observes an object based on the input light And an observing section.
本発明に係る観察装置では、第１の光源部から出力される第１の方位の直線偏光のコヒーレントな第１の光は、偏光依存性を有する空間光変調器に呈示されたホログラムより画素毎に位相変調され、結像光学系により結像される。一方、第２の光源部から出力される第２の光は、第１の光源部から出力される第１方位の直線偏光の第１の光と光合波部により合波されて、空間光変調器に入力される。空間光変調器に入力された第２の光は、第１方位の直線偏光成分については空間光変調器において位相変調されて出力され、第２方位の直線偏光成分については空間光変調器において位相変調されることなく出力されて、結像光学系を経て対象物に照射される。そして、この第２の光が対象物に照射されて生じる光のうち結像光学系および空間光変調器を経た光は波長選択部に入力される。波長選択部に入力された第２の光のうち第２の方位の直線偏光の光は、波長選択部において選択的に出力されて観察部に入力され、この入力光に基づいて対象物が観察される。 In the observation apparatus according to the present invention, the first coherent linearly polarized light output from the first light source unit is pixel-by-pixel from the hologram presented in the spatial light modulator having polarization dependency. Phase-modulated and imaged by an imaging optical system. On the other hand, the second light output from the second light source unit is combined with the first light of linearly polarized light in the first direction output from the first light source unit by the optical multiplexing unit, and spatial light modulation is performed. Is input to the instrument. The second light input to the spatial light modulator is phase-modulated and output by the spatial light modulator for the linearly polarized component in the first direction, and the phase of the linearly polarized component in the second direction by the spatial light modulator. The light is output without being modulated, and is irradiated onto the object through the imaging optical system. Of the light generated by irradiating the object with the second light, the light that has passed through the imaging optical system and the spatial light modulator is input to the wavelength selection unit. Of the second light input to the wavelength selection unit, the linearly polarized light in the second direction is selectively output from the wavelength selection unit and input to the observation unit, and the object is observed based on the input light. Is done.
本発明に係る観察装置では、第２の光源部がインコヒーレントな光を出力するのが好適である。第２の光源部が白色光を出力するのも好適である。また、第２の光源部が、コヒーレントな光を出力する光源と、この光源から出力される光を散乱させる散乱板と、を含むのも好適である。この場合、第２の光源部が、光源から出力される光が結像光学系を経た後の集光深さを調整する集光深さ調整部を更に含むのも好適である。 In the observation apparatus according to the present invention, it is preferable that the second light source unit outputs incoherent light. It is also preferable that the second light source unit outputs white light. It is also preferable that the second light source unit includes a light source that outputs coherent light and a scattering plate that scatters light output from the light source. In this case, it is also preferable that the second light source unit further includes a condensing depth adjusting unit that adjusts a condensing depth after the light output from the light source passes through the imaging optical system.
本発明に係る観察装置は、第１の光源部から出力されて空間光変調器に入力される第１の光のうち空間光変調器において位相変調されなかった光が結像光学系を経て対象物に照射されるのを阻止する阻止手段を更に備えるのが好適である。 In the observation apparatus according to the present invention, light that is not phase-modulated in the spatial light modulator among the first light that is output from the first light source unit and input to the spatial light modulator is subjected to an object through the imaging optical system. It is preferable to further include blocking means for blocking the object from being irradiated.
本発明に係るレーザ加工装置は、上記の本発明に係る観察装置を備え、第１の光源部から出力される第１の光を、空間光変調器および結像光学系を経て対象物に集光させることで、その対象物を加工することを特徴とする。 A laser processing apparatus according to the present invention includes the observation apparatus according to the present invention described above, and collects the first light output from the first light source unit on an object through a spatial light modulator and an imaging optical system. The object is processed by making it shine.
本発明に係る光ピンセット装置は、上記の本発明に係る観察装置を備え、第１の光源部から出力される第１の光を、空間光変調器および結像光学系を経て対象物に集束させ、その集束時の光の圧力によって、その集束位置にある対象物を捕捉することを特徴とする。 An optical tweezer device according to the present invention includes the above-described observation device according to the present invention, and focuses the first light output from the first light source unit on an object through a spatial light modulator and an imaging optical system. The object at the focusing position is captured by the pressure of light at the time of focusing.
本発明によれば、安定して所望の動作をすることが可能であり、装置の小型化が可能である。 According to the present invention, a desired operation can be stably performed, and the apparatus can be reduced in size.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
（第１実施形態） (First embodiment)
先ず、本発明に係る観察装置の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る観察装置１Ａの構成図である。この図に示される観察装置１Ａは、光源１１、光源２１、偏光選択部２２、観察部３１、ハーフミラー４１、ダイクロイックミラー４２、プリズム４３、空間光変調器５１、駆動部５２、制御部５３、結像レンズ６１およびレンズ６２を備える。 First, a first embodiment of an observation apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of an observation apparatus 1A according to the first embodiment. The observation apparatus 1A shown in this figure includes a light source 11, a light source 21, a polarization selection unit 22, an observation unit 31, a half mirror 41, a dichroic mirror 42, a prism 43, a spatial light modulator 51, a drive unit 52, a control unit 53, An imaging lens 61 and a lens 62 are provided.
光源１１は、第１の方位の直線偏光のコヒーレントな第１の光を出力する第１の光源を構成していて、具体的にはレーザ光源を含む。光源２１は、第２の光を出力する第２の光源を構成している。光源２１は、インコヒーレントな光を出力してもよいし、白色光を出力してもよい。この光源２１から出力される第２の光はランダム偏光であってもよい。この光源２１として例えばハロゲンランプが用いられる。 The light source 11 constitutes a first light source that outputs coherent first light of linearly polarized light in the first direction, and specifically includes a laser light source. The light source 21 constitutes a second light source that outputs second light. The light source 21 may output incoherent light or white light. The second light output from the light source 21 may be randomly polarized light. For example, a halogen lamp is used as the light source 21.
ハーフミラー４１は、光源２１から出力されて到達する第２の光をレンズ６２へ透過させるとともに、レンズ６２から出力されて到達する光を偏光選択部２２へ反射させる。偏光選択部２２は、ハーフミラー４１から到達する光を入力して、その入力光のうち第２の方位の直線偏光の光を選択的に観察部３１へ出力する。偏光選択部２２としては偏光板や偏光ビームスプリッタが用いられる。観察部３１は、偏光選択部２２から到達した光を入力して、この入力光に基づいて対象物９１を観察する。 The half mirror 41 transmits the second light that is output from the light source 21 and reaches the lens 62, and reflects the light that is output from the lens 62 and reaches the polarization selection unit 22. The polarization selection unit 22 receives light reaching from the half mirror 41 and selectively outputs linearly polarized light in the second direction to the observation unit 31 among the input light. As the polarization selection unit 22, a polarizing plate or a polarization beam splitter is used. The observation unit 31 receives light that has arrived from the polarization selection unit 22 and observes the object 91 based on the input light.
ダイクロイックミラー４２は、光源１１から出力されて到達する第１の光をプリズム４３へ反射させ、レンズ６２から出力されて到達する第２の光をプリズム４３へ透過させ、また、プリズム４３から到達する第２の光をレンズ６２へ透過させる。すなわち、ダイクロイックミラー４２は、光源１１から出力される第１の光と、光源２１から出力される第２の光とを入力して、これら第１および第２の光を合波して空間光変調器４３へ出力する光合波部を構成している。 The dichroic mirror 42 reflects the first light that is output from the light source 11 and reaches the prism 43, transmits the second light that is output from the lens 62 and reaches the prism 43, and reaches the prism 43. The second light is transmitted to the lens 62. That is, the dichroic mirror 42 receives the first light output from the light source 11 and the second light output from the light source 21, and combines these first and second lights to generate spatial light. An optical multiplexing unit that outputs to the modulator 43 is configured.
プリズム４３は、第１反射面４３ａおよび第２反射面４３ｂを有する。第１反射面４３ａは、ダイクロイックミラー４２から到達した光を空間光変調器５１へ反射させ、また、空間光変調器５１から到達した光をダイクロイックミラー４２へ反射させる。第２反射面４３ｂは、空間光変調器５１から到達した光を結像レンズ６１へ反射させ、また、結像レンズ６１から到達した光を空間光変調器５１へ反射させる。 The prism 43 has a first reflecting surface 43a and a second reflecting surface 43b. The first reflecting surface 43 a reflects the light reaching from the dichroic mirror 42 to the spatial light modulator 51 and reflects the light reaching from the spatial light modulator 51 to the dichroic mirror 42. The second reflecting surface 43 b reflects the light reaching from the spatial light modulator 51 to the imaging lens 61 and reflects the light reaching from the imaging lens 61 to the spatial light modulator 51.
空間光変調器５１は、位相変調型のものであって、第１の方位の直線偏光の光を選択的に位相変調する複数の画素が２次元配列されており、光源１１から出力されプリズム４３の第１反射面４３ａで反射されて到達する第１の光を入力し、複数の画素それぞれにおいて第１の光の位相を変調するホログラムを呈示して、その位相変調後の第１の光をプリズム４３の第２反射面４３ｂへ出力する。 The spatial light modulator 51 is of a phase modulation type, and a plurality of pixels that selectively phase-modulate linearly polarized light in the first direction are two-dimensionally arranged. The first light reflected by the first reflecting surface 43a is input, a hologram for modulating the phase of the first light is presented in each of the plurality of pixels, and the first light after the phase modulation is displayed. Output to the second reflecting surface 43 b of the prism 43.
この空間光変調器５１に呈示される位相ホログラムは、数値計算により求められたホログラム（ＣＧＨ: Computer Generated Hologram）であるのが好ましい。また、この空間光変調器５１は、反射型のものであってもよいし、透過型のものであってもよい。透過型の空間光変調器を用いる場合には、プリズム４３は不要である。図１では、反射型の空間光変調器５１が示されている。反射型の空間光変調器５１として例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）型が好適に用いられる。 The phase hologram presented in the spatial light modulator 51 is preferably a hologram (CGH: Computer Generated Hologram) obtained by numerical calculation. The spatial light modulator 51 may be a reflective type or a transmissive type. When a transmission type spatial light modulator is used, the prism 43 is unnecessary. In FIG. 1, a reflective spatial light modulator 51 is shown. For example, an LCOS (Liquid Crystal on Silicon) type is preferably used as the reflective spatial light modulator 51.
駆動部５２は、空間光変調器５１の２次元配列された複数の画素それぞれにおける位相変調量を設定するものであり、その画素毎の位相変調量設定のための信号を空間光変調器５１に与える。駆動部５２は、空間光変調器５１の２次元配列された複数の画素それぞれにおける位相変調量を設定することで、空間光変調器５１にホログラムを呈示させる。 The drive unit 52 sets a phase modulation amount in each of a plurality of pixels arranged in a two-dimensional manner in the spatial light modulator 51, and sends a signal for setting the phase modulation amount for each pixel to the spatial light modulator 51. give. The drive unit 52 causes the spatial light modulator 51 to present a hologram by setting the phase modulation amount in each of the plurality of pixels of the spatial light modulator 51 that are two-dimensionally arranged.
制御部５３は、例えばコンピュータで構成され、駆動部５２の動作を制御することで、駆動部５２から空間光変調器５１へホログラムを書き込ませる。このとき、制御部５３は、空間光変調器５１から出力された第１の光を結像レンズ６１により対象物９１において所定の集光パターンで集光させるホログラムを空間光変調器５１に呈示させる。 The control unit 53 is configured by a computer, for example, and controls the operation of the drive unit 52 to write a hologram from the drive unit 52 to the spatial light modulator 51. At this time, the control unit 53 causes the spatial light modulator 51 to present a hologram for condensing the first light output from the spatial light modulator 51 with the imaging lens 61 on the object 91 in a predetermined condensing pattern. .
結像レンズ６１は、空間光変調器５１から出力されプリズム４３の第２反射面４３ｂで反射された第１の光を入力して、その第１の光をフーリエ変換して対象物９１において結像させる結像光学系を構成している。また、結像レンズ６１は、対象物９１で生じる光を入力して、その光をプリズム４３へ出力する。結像レンズ６１として無限焦点対物レンズが好適に用いられる。 The imaging lens 61 inputs the first light output from the spatial light modulator 51 and reflected by the second reflecting surface 43 b of the prism 43, and Fourier transforms the first light to be connected at the object 91. An imaging optical system for imaging is configured. Further, the imaging lens 61 inputs light generated by the object 91 and outputs the light to the prism 43. An afocal objective lens is preferably used as the imaging lens 61.
本実施形態に係る観察装置１Ａは以下のように動作する。制御部５３により制御された駆動部５２により、空間光変調器５１の複数の画素それぞれにおける位相変調量が設定されて、これにより、空間光変調器５１に位相ホログラムが呈示される。光源１１から出力される第１の方位の直線偏光のコヒーレントな第１の光は、ダイクロイックミラー４２で反射され、プリズム４３の第１反射面４３ａで反射され、空間光変調器５１に入力されて、この空間光変調器５１において画素毎に位相変調されて出力される。空間光変調器５１において位相変調されて出力された第１の光は、プリズム４３の第２反射面４３ｂで反射され、結像レンズ６１によりフーリエ変換されて対象物９１において結像される。 The observation apparatus 1A according to the present embodiment operates as follows. The phase modulation amount in each of the plurality of pixels of the spatial light modulator 51 is set by the driving unit 52 controlled by the control unit 53, and thereby the phase hologram is presented to the spatial light modulator 51. The first coherent linearly polarized light output from the light source 11 is reflected by the dichroic mirror 42, reflected by the first reflecting surface 43 a of the prism 43, and input to the spatial light modulator 51. In this spatial light modulator 51, each pixel is phase-modulated and output. The first light phase-modulated and output by the spatial light modulator 51 is reflected by the second reflecting surface 43 b of the prism 43, and Fourier-transformed by the imaging lens 61 and imaged on the object 91.
一方、光源２１から出力される第２の光は、ハーフミラー４１で透過され、レンズ６２を経て、ダイクロイックミラー４２で透過され、プリズム４３の第１反射面４３ａで反射され、空間光変調器５１に入力される。ここで、空間光変調器５１は、偏光依存性を有していて、第１の方位の直線偏光の光に対しては選択的に位相変調することができるが、第１の方位に直交する第２の方位の直線偏光の光に対しては位相変調することができない。したがって、空間光変調器５１に入力された第２の光は、第１方位の直線偏光成分については空間光変調器５１において位相変調されて出力され、第２方位の直線偏光成分については空間光変調器５１において位相変調されることなく出力される。空間光変調器５１から出力された第２の光は、プリズム４３の第２反射面４３ｂで反射され、結像レンズ６１を経て対象物９１に照射される。 On the other hand, the second light output from the light source 21 is transmitted by the half mirror 41, passes through the lens 62, is transmitted by the dichroic mirror 42, is reflected by the first reflecting surface 43 a of the prism 43, and the spatial light modulator 51. Is input. Here, the spatial light modulator 51 has polarization dependency and can selectively phase-modulate linearly polarized light in the first direction, but is orthogonal to the first direction. Phase modulation cannot be performed on linearly polarized light in the second direction. Accordingly, the second light input to the spatial light modulator 51 is phase-modulated and output by the spatial light modulator 51 for the linearly polarized light component in the first direction, and the spatial light for the linearly polarized component in the second direction. The signal is output without being phase-modulated by the modulator 51. The second light output from the spatial light modulator 51 is reflected by the second reflecting surface 43 b of the prism 43 and is irradiated onto the object 91 through the imaging lens 61.
結像レンズ６１により第２の光が対象物９１に照射されて生じる光（反射光、散乱光）は、結像レンズ６１，プリズム４３の第２反射面４３ｂで反射され、空間光変調器５１を経て、プリズム４３の第１反射面４３ａで反射され、ダイクロイックミラー４２で透過され、レンズ６２を経て、ハーフミラー４１で反射されて、偏光選択部２２に入力される。ハーフミラー４１で反射されて偏光選択部２２に入力された光のうち第２の方位の直線偏光の光は、偏光選択部２２で選択的に透過されて観察部３１に入力される。そして、観察部３１では、この入力光に基づいて対象物９１が観察される。 Light (reflected light, scattered light) generated by irradiating the object 91 with the second light by the imaging lens 61 is reflected by the imaging lens 61 and the second reflecting surface 43b of the prism 43, and the spatial light modulator 51. Then, the light is reflected by the first reflecting surface 43 a of the prism 43, transmitted by the dichroic mirror 42, passes through the lens 62, is reflected by the half mirror 41, and is input to the polarization selection unit 22. Of the light reflected by the half mirror 41 and input to the polarization selection unit 22, the linearly polarized light in the second orientation is selectively transmitted by the polarization selection unit 22 and input to the observation unit 31. And in the observation part 31, the target object 91 is observed based on this input light.
以上のように、本実施形態に係る観察装置１Ａは、特許文献１に開示された発明の如く空間光変調器５１と結像レンズ６１との間の光路上にダイクロイックミラーを備えるのではなく、第１の光と第２の光とを合分波するダイクロイックミラー４２を空間光変調器５１の前段に備えている。このことから、この観察装置１Ａは、小型化が可能であり、また、空間光変調器５１と結像レンズ６１との間の光路長を短くすることができる。 As described above, the observation apparatus 1A according to the present embodiment does not include a dichroic mirror on the optical path between the spatial light modulator 51 and the imaging lens 61 as in the invention disclosed in Patent Document 1, A dichroic mirror 42 that multiplexes and demultiplexes the first light and the second light is provided in front of the spatial light modulator 51. Therefore, the observation apparatus 1A can be reduced in size, and the optical path length between the spatial light modulator 51 and the imaging lens 61 can be shortened.
また、本実施形態に係る観察装置１Ａは、偏光依存性を有する空間光変調器５１を用いて、第１の光については空間光変調器５１が位相変調することができる第１の方位の直線偏光として空間光変調器５１に入力させる。このことから、第１の光は、空間光変調器５１において画素毎に位相変調され、結像レンズ６１によりフーリエ変換されて対象物９１において結像される。 In addition, the observation apparatus 1A according to the present embodiment uses a spatial light modulator 51 having polarization dependency, and a first azimuth line that can be phase-modulated by the spatial light modulator 51 for the first light. The light is input to the spatial light modulator 51 as polarized light. From this, the first light is phase-modulated for each pixel in the spatial light modulator 51, Fourier-transformed by the imaging lens 61, and imaged on the object 91.
その一方で、第２の光については空間光変調器５１により位相変調されない第２の方位の直線偏光を偏光選択部２２で透過させて観察部３１に入力させる。このことから、本実施形態に係る観察装置１Ａは、第２の光を受光した観察部３１により対象物９１をコントラストよく観察することができ、第１の光により対象物９１に対して所望の操作をすることができる。 On the other hand, for the second light, the linearly polarized light in the second direction which is not phase-modulated by the spatial light modulator 51 is transmitted through the polarization selection unit 22 and input to the observation unit 31. From this, the observation apparatus 1A according to the present embodiment can observe the object 91 with good contrast by the observation unit 31 that has received the second light, and the first light is desired for the object 91. Can be operated.
図２は、第１実施形態に係る観察装置１Ａにおいて観察部３１により観察される対象物９１の像である。また、図３は、第１実施形態に係る観察装置１Ａにおいて偏光選択部２２を除いた構成の比較例において観察部３１により観察される対象物９１の像である。図３に示されるように、第２の光をランダム偏光のまま観察部３１に入力させる比較例では、この第２の光も空間光変調器５１により位相変調されるので、観察部３１により観察される対象物９１の像はコントラストが悪い。これに対して、図２に示されるように、第２の光のうち第２の方位の直線偏光の光を観察部３１に入力させる本実施形態では、この第２の方位の直線偏光の光は空間光変調器５１により位相変調されていないので、観察部３１により観察される対象物９１の像はコントラストがよい。 FIG. 2 is an image of the object 91 observed by the observation unit 31 in the observation apparatus 1A according to the first embodiment. FIG. 3 is an image of the object 91 observed by the observation unit 31 in the comparative example having the configuration excluding the polarization selection unit 22 in the observation apparatus 1A according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, in the comparative example in which the second light is input to the observation unit 31 with random polarization, the second light is also phase-modulated by the spatial light modulator 51, so that the observation unit 31 observes the second light. The image of the object 91 to be performed has poor contrast. On the other hand, as shown in FIG. 2, in the present embodiment in which the linearly polarized light in the second azimuth of the second light is input to the observation unit 31, the linearly polarized light in the second azimuth is input. Is not phase-modulated by the spatial light modulator 51, the image of the object 91 observed by the observation unit 31 has good contrast.
（第２実施形態） (Second Embodiment)
次に、本発明に係る観察装置の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係る観察装置１Ｂの構成図である。図１に示された第１実施形態に係る観察装置１Ａの構成と比較すると、この図４に示される第２実施形態に係る観察装置１Ｂは、光源２１とハーフミラー４１との間にフィルタ２３を更に備える点で相違する。 Next, a second embodiment of the observation apparatus according to the present invention will be described. FIG. 4 is a configuration diagram of an observation apparatus 1B according to the second embodiment. Compared with the configuration of the observation apparatus 1A according to the first embodiment shown in FIG. 1, the observation apparatus 1B according to the second embodiment shown in FIG. 4 has a filter 23 between the light source 21 and the half mirror 41. Is different in that it is further provided.
フィルタ２３は、光源２１から出力される光のうち特定波長域の光を選択的に透過させハーフミラー４１へ出力する。このフィルタ２３は、カラーフィルタであってもよいし、干渉フィルタであってもよい。この第２実施形態に係る観察装置１Ｂも、第１実施形態の場合と同様の作用・効果を奏することができる。 The filter 23 selectively transmits light in a specific wavelength region out of the light output from the light source 21 and outputs the light to the half mirror 41. The filter 23 may be a color filter or an interference filter. The observation apparatus 1B according to the second embodiment can also exhibit the same operations and effects as in the first embodiment.
また、一般に、偏光選択部２２として用いられる偏光板や偏光ビームスプリッタの偏光分離特性は波長依存性を有している。したがって、第２実施形態では、特定波長域の光が偏光選択部２２に入力されることで、偏光選択部２２から出力される第２の光において、第１の方位の直線偏光成分の割合を小さくすることができる。ひいては、第２の光を受光した観察部３１により対象物９１を更にコントラストよく観察することができる。 In general, the polarization separation characteristics of the polarizing plate and the polarization beam splitter used as the polarization selection unit 22 have wavelength dependency. Therefore, in the second embodiment, when the light in the specific wavelength range is input to the polarization selection unit 22, the ratio of the linearly polarized light component in the first direction in the second light output from the polarization selection unit 22 is calculated. Can be small. As a result, the object 91 can be observed with higher contrast by the observation unit 31 that has received the second light.
（第３実施形態） (Third embodiment)
次に、本発明に係る観察装置の第３実施形態について説明する。図５は、第３実施形態に係る観察装置１Ｃの構成図である。図１に示された第１実施形態に係る観察装置１Ａの構成と比較すると、この図５に示される第３実施形態に係る観察装置１Ｃは、光源２１とハーフミラー４１との間に散乱板２４を更に備える点で相違し、また、光源２１がコヒーレントな光を出力する点で相違する。 Next, a third embodiment of the observation apparatus according to the present invention will be described. FIG. 5 is a configuration diagram of an observation apparatus 1C according to the third embodiment. Compared with the configuration of the observation apparatus 1A according to the first embodiment shown in FIG. 1, the observation apparatus 1C according to the third embodiment shown in FIG. 5 includes a scattering plate between the light source 21 and the half mirror 41. 24 is further different, and the light source 21 is different in that it outputs coherent light.
この第３実施形態では、光源２１は、コヒーレントな光を出力するものであり、好適にはレーザ光源である。散乱板２４は、この光源２１から出力される光を散乱させてハーフミラー４１へ出力する。この第３実施形態に係る観察装置１Ｃも、第１実施形態の場合と同様の作用・効果を奏することができる。 In the third embodiment, the light source 21 outputs coherent light, and is preferably a laser light source. The scattering plate 24 scatters the light output from the light source 21 and outputs it to the half mirror 41. The observation apparatus 1 </ b> C according to the third embodiment can also exhibit the same operations and effects as in the first embodiment.
（第４実施形態） (Fourth embodiment)
次に、本発明に係る観察装置の第４実施形態について説明する。図６は、第４実施形態に係る観察装置１Ｄの構成図である。図５に示された第３実施形態に係る観察装置１Ｃの構成と比較すると、この図６に示される第４実施形態に係る観察装置１Ｄは、レンズ６２に替えてレンズ６３およびレンズ６４を備える点で相違する。 Next, a fourth embodiment of the observation apparatus according to the present invention will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of an observation apparatus 1D according to the fourth embodiment. Compared to the configuration of the observation apparatus 1C according to the third embodiment shown in FIG. 5, the observation apparatus 1D according to the fourth embodiment shown in FIG. 6 includes a lens 63 and a lens 64 instead of the lens 62. It is different in point.
この第４実施形態でも、第３実施形態と同様に、光源２１は、コヒーレントな光を出力するものであり、好適にはレーザ光源である。レンズ６３は、光源２１とハーフミラー４１との間の光路上に設けられている。また、レンズ６４は、偏光選択部２２と観察部３１との間の光路上に設けられている。 Also in the fourth embodiment, as in the third embodiment, the light source 21 outputs coherent light, and is preferably a laser light source. The lens 63 is provided on the optical path between the light source 21 and the half mirror 41. The lens 64 is provided on the optical path between the polarization selection unit 22 and the observation unit 31.
この第４実施形態に係る観察装置１Ｄも、第１実施形態の場合と同様の作用・効果を奏することができる。また、レンズ６３，６４は、光源２１から出力される光が結像レンズ６１を経た後の集光深さを調整する集光深さ調整部を構成している。このような構成とすることにより、第２の光がコヒーレントな光である場合に、その第２の光を対象物８１の広範囲に照射することができる。 The observation apparatus 1D according to the fourth embodiment can also exhibit the same operations and effects as in the first embodiment. The lenses 63 and 64 constitute a condensing depth adjusting unit that adjusts the condensing depth after the light output from the light source 21 passes through the imaging lens 61. With such a configuration, when the second light is coherent light, the second light can be irradiated over a wide range of the object 81.
（第５実施形態） (Fifth embodiment)
次に、本発明に係る観察装置の第５実施形態について説明する。図７は、第５実施形態に係る観察装置１Ｅの構成図である。図１に示された第１実施形態に係る観察装置１Ａの構成と比較すると、この図７に示される第５実施形態に係る観察装置１Ｅは、遮蔽板７１を更に備える点で相違する。 Next, a fifth embodiment of the observation apparatus according to the present invention will be described. FIG. 7 is a configuration diagram of an observation apparatus 1E according to the fifth embodiment. Compared to the configuration of the observation apparatus 1A according to the first embodiment shown in FIG. 1, the observation apparatus 1E according to the fifth embodiment shown in FIG. 7 is different in that it further includes a shielding plate 71.
遮蔽板７１は、結像レンズ６１と対象物９１との間に設けられ、光源１１から出力されて空間光変調器５１に入力される第１の光のうち空間光変調器５１において位相変調されなかった光（０次光）が結像レンズ６１を経て対象物９１に照射されるのを阻止する阻止手段として作用する。この遮蔽板７１は、入射した光を吸収するものであってもよいし、入射光を反射させるものであってもよい。 The shielding plate 71 is provided between the imaging lens 61 and the object 91 and is phase-modulated by the spatial light modulator 51 out of the first light output from the light source 11 and input to the spatial light modulator 51. It acts as a blocking means for blocking the light (zero-order light) that has not been irradiated onto the object 91 through the imaging lens 61. The shielding plate 71 may absorb incident light or reflect incident light.
このような遮蔽板７１が設けられることにより、第１の光の０次光が対象物９１に照射されて生じる光（反射光、散乱光）が空間光変調器５１により位相変調されて虚像が観察部３１に観察されるのを回避することができる。 By providing such a shielding plate 71, light (reflected light, scattered light) generated by irradiating the object 91 with the 0th-order light of the first light is phase-modulated by the spatial light modulator 51 and a virtual image is formed. The observation by the observation unit 31 can be avoided.
図８は、第５実施形態に係る観察装置１Ｅにおいて観察部３１により観察される対象物９１の像を示す図である。また、図９は、第５実施形態に係る観察装置１Ｅにおいて遮蔽板７１を除いた構成の比較例において観察部３１により観察される対象物９１の像を示す図である。図９に示されるように、第１の光の０次光が対象物９１に照射される比較例では、その照射により生じる光（反射光、散乱光）が空間光変調器５１により位相変調されて、虚像が観察部３１により観察される。これに対して、図８に示されるように、遮蔽板７１により第１の光の０次光が対象物９１に照射されない本実施形態では、虚像が観察部３１により観察されることが抑制される。 FIG. 8 is a diagram illustrating an image of the object 91 observed by the observation unit 31 in the observation apparatus 1E according to the fifth embodiment. FIG. 9 is a diagram illustrating an image of the object 91 observed by the observation unit 31 in a comparative example in which the shielding plate 71 is removed in the observation apparatus 1E according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 9, in the comparative example in which the zero-order light of the first light is irradiated on the object 91, the light (reflected light, scattered light) generated by the irradiation is phase-modulated by the spatial light modulator 51. Thus, the virtual image is observed by the observation unit 31. On the other hand, as shown in FIG. 8, in this embodiment in which the object 91 is not irradiated with the 0th-order light of the first light by the shielding plate 71, the observation of the virtual image by the observation unit 31 is suppressed. The
なお、第１の光の０次光が対象物９１に照射されるのを阻止する阻止手段としては、上記のような遮蔽板７１を設けることの他に、空間光変調器５１に呈示するホログラムにフレネルゾーンプレートを重畳することでも実現することができる。すなわち、後者の場合には、重畳したフレネルゾーンプレートにより、０次光を収斂もしくは発散させ、または、０次光の進行方法を異ならせる。これにより、０次光は、対象物９１の表面と異なる面上に集光され、または、反射光が結像レンズ６１に戻る割合が低い位置に集光される。このようにしても、虚像が観察部３１により観察されることが抑制される。 In addition, as a blocking means for blocking the object 91 from being irradiated with the zero-order light of the first light, a hologram presented to the spatial light modulator 51 in addition to providing the shielding plate 71 as described above. It can also be realized by superimposing a Fresnel zone plate on the surface. That is, in the latter case, the superposed Fresnel zone plate causes the 0th order light to converge or diverge, or the 0th order light travels in a different manner. As a result, the 0th-order light is collected on a surface different from the surface of the object 91, or the reflected light is collected at a position where the ratio of returning to the imaging lens 61 is low. Even if it does in this way, it is suppressed that a virtual image is observed by the observation part 31. FIG.
（第６実施形態） (Sixth embodiment)
次に、本発明に係る観察装置の第６実施形態について説明する。図１０は、第６実施形態に係る観察装置１Ｆの構成図である。また、図１１は、第６実施形態に係る観察装置１Ｆに含まれるコモンパス干渉計３２の構成図である。図１に示された第１実施形態に係る観察装置１Ａの構成と比較すると、この図１０に示される第６実施形態に係る観察装置１Ｆは、光源２１に替えて光源２１Ａおよび光源２１Ｂを備える点、ハーフミラー４１およびダイクロイックミラー４２に替えてダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃを備える点、レンズ６２に替えてレンズ６３Ａ〜６３Ｃを備える点、偏光選択部２２に替えて偏光選択部２２Ｃおよび偏光選択部２２Ｄを備える点、レンズ６５〜６８を更に備える点、フィルタ２５を更に備える点、ならびに、コモンパス干渉計３２を更に備える点、で相違する。 Next, a sixth embodiment of the observation apparatus according to the present invention will be described. FIG. 10 is a configuration diagram of an observation apparatus 1F according to the sixth embodiment. FIG. 11 is a configuration diagram of the common path interferometer 32 included in the observation apparatus 1F according to the sixth embodiment. Compared to the configuration of the observation apparatus 1A according to the first embodiment shown in FIG. 1, the observation apparatus 1F according to the sixth embodiment shown in FIG. 10 includes a light source 21A and a light source 21B instead of the light source 21. Point, a point provided with dichroic mirrors 42A to 42C instead of the half mirror 41 and the dichroic mirror 42, a point provided with lenses 63A to 63C instead of the lens 62, a polarization selection part 22C and a polarization selection part 22D instead of the polarization selection part 22 , A point further provided with lenses 65 to 68, a point further provided with a filter 25, and a point further provided with a common path interferometer 32.
この観察装置１Ｆでは、制御部５３により制御された駆動部５２により、空間光変調器５１の複数の画素それぞれにおける位相変調量が設定されて、これにより、空間光変調器５１に位相ホログラムが呈示される。光源１１から出力される第１の方位の直線偏光のコヒーレントな第１の光は、ダイクロイックミラー４２Ａ〜４２Ｃで透過され、プリズム４３の第１反射面４３ａで反射され、空間光変調器５１に入力されて、この空間光変調器５１において画素毎に位相変調されて出力される。空間光変調器５１において位相変調されて出力された第１の光は、プリズム４３の第２反射面４３ｂで反射され、結像レンズ６１によりフーリエ変換されて対象物９１において結像される。 In this observation apparatus 1 </ b> F, the phase modulation amount in each of the plurality of pixels of the spatial light modulator 51 is set by the drive unit 52 controlled by the control unit 53, thereby presenting the phase hologram to the spatial light modulator 51. Is done. The linearly polarized first coherent light output from the light source 11 is transmitted by the dichroic mirrors 42 </ b> A to 42 </ b> C, reflected by the first reflecting surface 43 a of the prism 43, and input to the spatial light modulator 51. Then, the spatial light modulator 51 performs phase modulation for each pixel and outputs the result. The first light phase-modulated and output by the spatial light modulator 51 is reflected by the second reflecting surface 43 b of the prism 43, and Fourier-transformed by the imaging lens 61 and imaged on the object 91.
光源２１Ａから出力される第２の光は、レンズ６３Ａを経て、ダイクロイックミラー４２Ａで反射され、ダイクロイックミラー４２Ｂ，４２Ｃで透過され、プリズム４３の第１反射面４３ａで反射され、空間光変調器５１に入力される。ここで、空間光変調器５１は、偏光依存性を有していて、第１の方位の直線偏光の光に対しては選択的に位相変調することができるが、第１の方位に直交する第２の方位の直線偏光の光に対しては位相変調することができない。したがって、光源２１Ａから出力され空間光変調器５１に入力された第２の光は、第１方位の直線偏光成分については空間光変調器５１において位相変調されて出力され、第２方位の直線偏光成分については空間光変調器５１において位相変調されることなく出力される。空間光変調器５１から出力された第２の光は、プリズム４３の第２反射面４３ｂで反射され、結像レンズ６１を経て対象物９１に照射される。 The second light output from the light source 21A passes through the lens 63A, is reflected by the dichroic mirror 42A, is transmitted by the dichroic mirrors 42B and 42C, is reflected by the first reflecting surface 43a of the prism 43, and is spatially modulated by the spatial light modulator 51. Is input. Here, the spatial light modulator 51 has polarization dependency and can selectively phase-modulate linearly polarized light in the first direction, but is orthogonal to the first direction. Phase modulation cannot be performed on linearly polarized light in the second direction. Therefore, the second light output from the light source 21A and input to the spatial light modulator 51 is phase-modulated and output by the spatial light modulator 51 for the linearly polarized light component in the first direction, and is linearly polarized in the second direction. The component is output without being phase-modulated by the spatial light modulator 51. The second light output from the spatial light modulator 51 is reflected by the second reflecting surface 43 b of the prism 43 and is irradiated onto the object 91 through the imaging lens 61.
光源２１Ａから出力されて結像レンズ６１により第２の光が対象物９１に照射されて生じる光（反射光、散乱光）は、結像レンズ６１，プリズム４３の第２反射面４３ｂで反射され、空間光変調器５１で反射され、プリズム４３の第１反射面４３ａで反射され、ダイクロイックミラー４２Ｃで反射されて、偏光選択部２２Ｃに入力される。この偏光選択部２２Ｃに入力された光のうち第２の方位の直線偏光の光は、偏光選択部２２Ｃで選択的に透過されて観察部３１に入力される。そして、観察部３１では、この入力光に基づいて対象物９１が観察される。 Light (reflected light, scattered light) that is output from the light source 21 </ b> A and is generated when the object 91 is irradiated with the second light by the imaging lens 61 is reflected by the imaging lens 61 and the second reflecting surface 43 b of the prism 43. , Reflected by the spatial light modulator 51, reflected by the first reflecting surface 43a of the prism 43, reflected by the dichroic mirror 42C, and input to the polarization selector 22C. Of the light input to the polarization selection unit 22C, linearly polarized light in the second orientation is selectively transmitted by the polarization selection unit 22C and input to the observation unit 31. And in the observation part 31, the target object 91 is observed based on this input light.
また、光源２１Ｂから出力される第２の光は、レンズ６３Ｂを経て、ダイクロイックミラー４２Ｂで反射され、ダイクロイックミラー４２Ｃで透過され、プリズム４３の第１反射面４３ａで反射され、空間光変調器５１に入力される。光源２１Ｂから出力されて空間光変調器５１に入力された第２の光は、第１方位の直線偏光成分については空間光変調器５１において位相変調されて出力され、第２方位の直線偏光成分については空間光変調器５１において位相変調されることなく出力される。空間光変調器５１から出力された第２の光は、プリズム４３の第２反射面４３ｂで反射され、結像レンズ６１を経て対象物９１に照射される。光源２１Ｂから出力されて結像レンズ６１により第２の光が対象物９１に照射されて透過した光は、無限焦点対物レンズ６５，リレーレンズ６６およびリレーレンズ６７を経て、偏光選択部２２Ｄに入力される。この偏光選択部２２Ｄに入力された光のうち第２の方位の直線偏光の光は、レンズ６８およびフィルタ２５を経て、コモンパス干渉計３２に入力される。 The second light output from the light source 21B passes through the lens 63B, is reflected by the dichroic mirror 42B, is transmitted by the dichroic mirror 42C, is reflected by the first reflecting surface 43a of the prism 43, and the spatial light modulator 51. Is input. The second light output from the light source 21B and input to the spatial light modulator 51 is phase-modulated and output by the spatial light modulator 51 for the linearly polarized component in the first direction, and the linearly polarized component in the second direction. Is output without being phase-modulated by the spatial light modulator 51. The second light output from the spatial light modulator 51 is reflected by the second reflecting surface 43 b of the prism 43 and is irradiated onto the object 91 through the imaging lens 61. The light output from the light source 21B, irradiated with the second light by the imaging lens 61 and transmitted through the object 91, passes through the afocal objective lens 65, the relay lens 66, and the relay lens 67, and is input to the polarization selection unit 22D. Is done. Of the light input to the polarization selector 22D, the linearly polarized light in the second direction is input to the common path interferometer 32 via the lens 68 and the filter 25.
コモンパス干渉計３２は、図１１に示されるように、グレーティング３２１、マスク３２２、レンズ３２３、レンズ３２４およびイメージセンサ３２５を含む、一般にコモンパス干渉計は振動に強い。 As shown in FIG. 11, the common path interferometer 32 includes a grating 321, a mask 322, a lens 323, a lens 324, and an image sensor 325, and the common path interferometer is generally resistant to vibration.
コモンパス干渉計３２に到達した第２の光は、グレーティング３２１により互いに異なる回折次数の複数の回折光に分岐され、そのうちの或る次数の回折光と他の或る次数の回折光とがマスク３２２のピンホールを通過する。そして、マスク３２２のピンホールを通過した２つの回折光は、レンズ３２３およびレンズ３２４を経てイメージセンサ３２５の撮像面上で干渉して、その干渉パターンがイメージセンサ３２５により撮像される。 The second light reaching the common path interferometer 32 is branched into a plurality of diffracted lights having different diffraction orders by the grating 321, and a certain order of diffracted light and another certain order of diffracted light are mask 322. Pass through the pinhole. Then, the two diffracted lights that have passed through the pinholes of the mask 322 interfere with each other on the imaging surface of the image sensor 325 through the lens 323 and the lens 324, and the interference pattern is imaged by the image sensor 325.
例えば、対象物９１としてのガラスを第１の光により加工して該ガラス中に光導波路を形成する場合、その形成した（または形成途中の）光導波路の屈折率の変化は、コモンパス干渉計３２により測定され得る。また、加工とともに測定（または検査）も同時に行うことができる。 For example, when the glass as the object 91 is processed with the first light to form an optical waveguide in the glass, the change in the refractive index of the optical waveguide formed (or being formed) is caused by the common path interferometer 32. Can be measured. In addition, measurement (or inspection) can be performed simultaneously with processing.
（第７実施形態） (Seventh embodiment)
次に、本発明に係るレーザ加工装置の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係るレーザ加工装置２の構成図である。この図１２に示されるレーザ加工装置２は、図１に示された第１実施形態に係る観察装置１の構成と同様の構成を有し、第１の光により加工対象物９２を加工するとともに第２の光により加工対象物９２を観察する。 Next, an embodiment of a laser processing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 12 is a configuration diagram of the laser processing apparatus 2 according to the present embodiment. The laser processing apparatus 2 shown in FIG. 12 has the same configuration as that of the observation apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, and processes the workpiece 92 with the first light. The workpiece 92 is observed with the second light.
このレーザ加工装置２では、加工対象物９２において複数の位置に第１の光が同時に集光されるような位相ホログラムが空間光変調器５１に呈示されるのが好適である。或いは、加工対象物９１において列毎に１または複数の位置に第１の光が同時に集光されるとともに行方向に走査するような複数の位相ホログラムが順次に空間光変調器５１に呈示されてもよい。加工に用いられる第１の光を出力する光源１１は、フェムト秒レーザ光源やＮｄ:ＹＡＧレーザ光源などのパルスレーザ光源であるのが好ましい。なお、レーザ加工装置は、第２〜第６の実施形態に係る観察装置と同様の構成であってもよい。 In the laser processing apparatus 2, it is preferable that the spatial light modulator 51 present a phase hologram that allows the first light to be simultaneously focused at a plurality of positions on the workpiece 92. Alternatively, the spatial light modulator 51 sequentially presents a plurality of phase holograms that simultaneously collect the first light at one or a plurality of positions for each column in the workpiece 91 and scan in the row direction. Also good. The light source 11 that outputs the first light used for processing is preferably a pulse laser light source such as a femtosecond laser light source or an Nd: YAG laser light source. The laser processing apparatus may have the same configuration as the observation apparatus according to the second to sixth embodiments.
（第８実施形態） (Eighth embodiment)
次に、本発明に係る光ピンセット装置の実施形態について説明する。図１３は、本実施形態に係る光ピンセット装置３の構成図である。この図１３に示される光ピンセット装置３は、図１に示された第１実施形態に係る観察装置１の構成と同様の構成を有し、第１の光の集束時の圧力により捕捉対象物９３を捕捉するとともに第２の光により捕捉対象物９３を観察する。 Next, an embodiment of an optical tweezer device according to the present invention will be described. FIG. 13 is a configuration diagram of the optical tweezer device 3 according to the present embodiment. The optical tweezer device 3 shown in FIG. 13 has the same configuration as that of the observation device 1 according to the first embodiment shown in FIG. 1, and the object to be captured by the pressure at the time of focusing the first light. 93 is captured and the captured object 93 is observed by the second light.
この光ピンセット装置３でも、捕捉対象物９３において複数の位置に第１の光が同時に集束されるような位相ホログラムが空間光変調器５１に呈示されるのが好適である。捕捉に用いられる第１の光を出力する光源１１は、例えば細胞を捕捉する場合、その細胞を傷付けないようなレーザ光を出力するものであるのが好ましい。なお、光ピンセット装置は、第２〜第６の実施形態に係る観察装置と同様の構成であってもよい。 Also in this optical tweezer device 3, it is preferable that the spatial light modulator 51 presents a phase hologram in which the first light is simultaneously focused at a plurality of positions in the capture target 93. For example, when capturing a cell, the light source 11 that outputs the first light used for capturing preferably outputs a laser beam that does not damage the cell. The optical tweezer device may have the same configuration as the observation device according to the second to sixth embodiments.
１Ａ〜１Ｆ…観察装置、２…レーザ加工装置、３…光ピンセット装置、１１…光源、２１，２１Ａ，２１Ｂ…光源、２２，２２Ｃ，２２Ｄ…偏光選択部、２３…フィルタ、２４…散乱板、２５…フィルタ、３１…観察部、３２…コモンパス干渉計、４１…ハーフミラー、４２，４２Ａ〜４２Ｃ…ダイクロイックミラー、４３…プリズム、５１…空間光変調器、５２…駆動部、５３…制御部、６１…結像レンズ、６２〜６４…レンズ、６５…対物レンズ、６６〜６８…レンズ、７１…遮蔽板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-1F ... Observation apparatus, 2 ... Laser processing apparatus, 3 ... Optical tweezers, 11 ... Light source, 21, 21A, 21B ... Light source, 22, 22C, 22D ... Polarization selection part, 23 ... Filter, 24 ... Scattering plate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 25 ... Filter, 31 ... Observation part, 32 ... Common path interferometer, 41 ... Half mirror, 42, 42A-42C ... Dichroic mirror, 43 ... Prism, 51 ... Spatial light modulator, 52 ... Drive part, 53 ... Control part, 61 ... Imaging lens, 62-64 ... Lens, 65 ... Objective lens, 66-68 ... Lens, 71 ... Shielding plate.
Claims (8)
第１の方位の直線偏光の光を選択的に位相変調する複数の画素が２次元配列されており、前記第１の光源部から出力される第１の光を入力し、前記複数の画素それぞれにおいて第１の光の位相を変調するホログラムを呈示して、その位相変調後の第１の光を出力する位相変調型の空間光変調器と、
前記空間光変調器から出力される第１の光を入力して、その第１の光を結像させる結像光学系と、
第２の光を出力する第２の光源部と、
前記第１の光源部から出力される第１の光と前記第２の光源部から出力される第２の光とを入力して、これら第１および第２の光を合波して前記空間光変調器へ出力する光合波部と、
前記第２の光源部から出力される第２の光が前記空間光変調器および前記結像光学系を経て対象物に照射されて生じる光のうち前記結像光学系および前記空間光変調器を経た光を入力して、その入力光のうち第１の方位に対して直交する第２の方位の直線偏光の光を選択的に出力する偏光選択部と、
前記偏光選択部から出力される光を入力して、この入力光に基づいて前記対象物を観察する観察部と、
を備えることを特徴とする観察装置。 A first light source unit for outputting coherent first light of linearly polarized light in a first direction;
A plurality of pixels that selectively phase-modulate linearly polarized light in the first direction are two-dimensionally arranged, and the first light output from the first light source unit is input, and each of the plurality of pixels is input. Presenting a hologram that modulates the phase of the first light and outputting the first light after the phase modulation;
An imaging optical system that inputs the first light output from the spatial light modulator and forms an image of the first light;
A second light source unit that outputs second light;
The first light output from the first light source unit and the second light output from the second light source unit are input, and the first and second lights are combined to form the space. An optical multiplexer for outputting to the optical modulator;
Of the light generated by irradiating the object with the second light output from the second light source unit via the spatial light modulator and the imaging optical system, the imaging optical system and the spatial light modulator are provided. A polarization selection unit that inputs the passed light and selectively outputs linearly polarized light in a second direction orthogonal to the first direction among the input light;
An observation unit that inputs light output from the polarization selection unit and observes the object based on the input light;
An observation apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載の観察装置。 The observation apparatus according to claim 1, wherein the second light source unit outputs incoherent light.
ことを特徴とする請求項１に記載の観察装置。 The observation apparatus according to claim 1, wherein the second light source unit outputs white light.
コヒーレントな光を出力する光源と、
この光源から出力される光を散乱させる散乱板と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の観察装置。 The second light source unit is
A light source that outputs coherent light;
A scattering plate for scattering light output from the light source;
The observation apparatus according to claim 1, comprising:
前記第１の光源部から出力される第１の光を、前記空間光変調器および前記結像光学系を経て対象物に集光させることで、その対象物を加工する、
ことを特徴とするレーザ加工装置。 Comprising the observation device according to any one of claims 1 to 6,
Processing the object by condensing the first light output from the first light source unit on the object via the spatial light modulator and the imaging optical system;
The laser processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記第１の光源部から出力される第１の光を、前記空間光変調器および前記結像光学系を経て対象物に集束させ、その集束時の光の圧力によって、その集束位置にある対象物を捕捉する、
ことを特徴とする光ピンセット装置。 Comprising the observation device according to any one of claims 1 to 6,
The first light output from the first light source unit is focused on the target through the spatial light modulator and the imaging optical system, and the target at the focus position is subjected to the pressure of the light at the time of focusing. To catch things,
An optical tweezer device characterized by that.
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