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JP2015001674A - Light modulation method using spatial light modulator and device provided with spatial light modulator - Google Patents

Light modulation method using spatial light modulator and device provided with spatial light modulator Download PDF

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JP2015001674A
JP2015001674A JP2013127047A JP2013127047A JP2015001674A JP 2015001674 A JP2015001674 A JP 2015001674A JP 2013127047 A JP2013127047 A JP 2013127047A JP 2013127047 A JP2013127047 A JP 2013127047A JP 2015001674 A JP2015001674 A JP 2015001674A
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Japan
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pixel
pixel element
signal
modulation
influence
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Application number
JP2013127047A
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Japanese (ja)
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信太朗 藤井
Shintaro Fujii
信太朗 藤井
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for attaining a desired modulation in each of pixel elements of a spatial light modulator.SOLUTION: A light modulation method using an LCOS 3 having a plurality of pixel elements independently modulating light, respectively is configured to: calculate a modulation pattern signal corresponding to a light modulation pattern to be attained by the LCOS 3 (S30); calculate a degree of influence showing an influence from a pixel element other than the pixel element out of the plurality of pixel elements on the basis of a modulation pixel signal of the plurality of pixel elements constituting the modulation pattern signal for each pixel element of the LCOS 3 (S40); calculate the modulation pixel signal of the pixel element corrected so that the influence from a pixel element other than the pixel element is cancelled out on the basis of the degree of influence calculated with respect to the pixel element for each pixel element of the LCOS 3 (S50); input the corrected modulation pattern signal composed of the corrected modulation pixel signal of the plurality of pixel elements to the LCOS 3 (S60); and modulate light by the LCOS 3 having the corrected modulation pattern signal input (S70).

Description

本発明は、空間光変調器を用いた光の変調方法、及び、空間光変調器を備えた装置に関する。   The present invention relates to a light modulation method using a spatial light modulator and an apparatus including the spatial light modulator.

空間光変調器(SLM: Spatial Light Modulator)としては、DMD(Digital Mirror Device)に代表される光の強度を変調する強度変調型の空間光変調器、LCOS(商標)(Liquid Crystal On Silicon)に代表される光の位相を変調する位相変調型の空間光変調器などが知られている。それらは、それぞれ様々な分野で広く用いられている。   Spatial Light Modulator (SLM) is an intensity modulation type spatial light modulator, LCOS (trademark) (Liquid Crystal On Silicon) that modulates the intensity of light represented by DMD (Digital Mirror Device). A phase modulation type spatial light modulator that modulates the phase of representative light is known. They are widely used in various fields.

ところで、これらの空間光変調器には、各々が独立して光を変調する複数の画素要素が配列されているが、これら複数の画素要素の各々は周囲の画素要素に印加されている電圧などの影響を受ける。このため、周囲の画素要素からの影響により各画素要素において所望の変調が実現されないことがある。   By the way, in these spatial light modulators, a plurality of pixel elements each independently modulating light are arranged. Each of the plurality of pixel elements has a voltage applied to surrounding pixel elements, etc. Affected by. For this reason, desired modulation may not be realized in each pixel element due to the influence from surrounding pixel elements.

特許文献1には、このような技術的課題に対して、変調パターンを形成する各部のパターンの空間周波数に応じて、空間周波数が高い部分では信号レベルを大きくし、低い部分では信号レベルを小さくするように変化させることにより、目的の変調量からのずれを補正する装置が開示されている。   In Patent Document 1, in response to such a technical problem, the signal level is increased at a portion where the spatial frequency is high and the signal level is decreased at a portion where the spatial frequency is low, according to the spatial frequency of the pattern of each part forming the modulation pattern. An apparatus that corrects a deviation from a target modulation amount by changing in such a manner is disclosed.

特開2005−135479号公報JP 2005-135479 A

特許文献1に開示される装置では、同値の画素要素が連続している数(ピクセル数)によって空間周波数の高低が判断され、同値の画素要素が連続している領域(以降、連続領域と記す)毎に信号レベルが決定される。従って、特許文献1に開示される装置では、連続領域のエッジ部分の画素要素(連続領域外の画素要素と隣接する画素要素)とそれ以外の部分の画素要素(つまり、連続領域内の画素要素のみと隣接する画素要素)とは、同じ信号レベルに補正されることになる。   In the device disclosed in Patent Document 1, the level of spatial frequency is determined based on the number of consecutive pixel elements with the same value (number of pixels), and the area where the pixel elements with the same value are continuous (hereinafter referred to as a continuous region). ) The signal level is determined every time. Therefore, in the apparatus disclosed in Patent Document 1, pixel elements at the edge portion of the continuous area (pixel elements adjacent to pixel elements outside the continuous area) and pixel elements at other parts (that is, pixel elements within the continuous area) And the adjacent pixel element) are corrected to the same signal level.

しかしながら、所望の変調量からのずれ量は、エッジ部分の画素要素とそれ以外の部分の画素要素で同一ではなく、エッジ部分の画素要素の方が大きいのが通常である。従って、特許文献1に開示される装置では、所望の変調量からのずれ量を適切に補正することは困難である。   However, the amount of deviation from the desired modulation amount is not the same for the pixel elements in the edge portion and the pixel elements in the other portions, and the pixel elements in the edge portion are usually larger. Therefore, it is difficult for the apparatus disclosed in Patent Document 1 to appropriately correct the deviation amount from the desired modulation amount.

以上のような実情を踏まえ、空間光変調器の各画素要素において所望の変調を実現するための技術を提供することを目的とする。   Based on the above situation, an object is to provide a technique for realizing desired modulation in each pixel element of a spatial light modulator.

本発明の第1の態様は、それぞれ独立して光を変調する複数の画素要素を有する空間光変調器を用いた光の変調方法であって、前記空間光変調器を制御するための変調パターン信号であって、前記空間光変調器で実現されるべき光の変調パターンに対応する変調パターン信号を算出する第1の信号算出ステップと、前記空間光変調器の画素要素毎に、前記変調パターン信号を構成する前記複数の画素要素の変調画素信号に基づいて、前記複数の画素要素のうちの当該画素要素以外の画素要素からの影響を示す影響度を算出する影響度算出ステップと、前記空間光変調器の画素要素毎に、当該画素要素に対して算出された前記影響度に基づいて、当該画素要素以外の画素要素からの影響が相殺されるように補正された当該画素要素の変調画素信号を算出する第2の信号算出ステップと、前記複数の画素要素の補正された変調画素信号からなる補正された変調パターン信号を前記空間光変調器に入力する信号入力ステップと、前記補正された変調パターン信号が入力された前記空間光変調器で光を変調する光変調ステップと、を含む光の変調方法を提供する。   A first aspect of the present invention is a light modulation method using a spatial light modulator having a plurality of pixel elements each independently modulating light, and a modulation pattern for controlling the spatial light modulator A first signal calculating step of calculating a modulation pattern signal corresponding to a modulation pattern of light to be realized by the spatial light modulator, and for each pixel element of the spatial light modulator, the modulation pattern An influence degree calculating step for calculating an influence degree indicating an influence from a pixel element other than the pixel element of the plurality of pixel elements based on the modulated pixel signals of the plurality of pixel elements constituting the signal; and the space For each pixel element of the light modulator, based on the influence degree calculated for the pixel element, the modulation pixel of the pixel element corrected so that the influence from the pixel elements other than the pixel element is offset Trust A signal input step of inputting a corrected modulation pattern signal composed of corrected pixel signals of the plurality of pixel elements to the spatial light modulator, and the corrected modulation And a light modulation step of modulating light by the spatial light modulator to which a pattern signal is input.

本発明の第2の態様は、請求項1に記載の光の変調方法において、前記第2の信号算出ステップは、当該画素要素に対して算出された前記影響度の絶対値が大きいほど、大きく補正された当該画素要素の変調画素信号を算出するステップである光の変調方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, in the light modulation method according to claim 1, the second signal calculation step increases as the absolute value of the degree of influence calculated for the pixel element increases. There is provided a light modulation method which is a step of calculating a corrected modulated pixel signal of the pixel element.

本発明の第3の態様は、請求項2に記載の光の変調方法において、前記影響度算出ステップは、前記空間光変調器の画素要素毎に、当該画素要素の変調画素信号の値と当該画素要素以外の画素要素の変調画素信号の値とを比較した相対値を、当該画素要素以外の画素要素毎に算出する相対値算出ステップと、当該画素要素と当該画素要素以外の画素要素との位置関係に基づいて決定される重み付け係数を前記相対値に掛け合わせた重み付けされた相対値を、当該画素要素以外の画素要素毎に算出する重み付けステップと、当該画素要素以外の画素要素毎に算出された前記重み付けされた相対値の総和を、当該画素要素の影響度として算出する総和算出ステップと、を含む光の変調方法を提供する。   According to a third aspect of the present invention, in the light modulation method according to claim 2, the influence calculation step includes, for each pixel element of the spatial light modulator, a value of the modulation pixel signal of the pixel element and A relative value calculation step of calculating a relative value obtained by comparing the value of the modulated pixel signal of a pixel element other than the pixel element for each pixel element other than the pixel element; and the pixel element and a pixel element other than the pixel element A weighting step of calculating a weighted relative value obtained by multiplying the relative value by a weighting coefficient determined based on a positional relationship for each pixel element other than the pixel element, and calculating for each pixel element other than the pixel element A sum total calculating step of calculating the weighted sum of the relative values as the degree of influence of the pixel element.

本発明の第4の態様は、請求項3に記載の光の変調方法において、前記相対値算出ステップは、当該画素要素の変調画素信号の値と当該画素要素以外の画素要素の変調画素信号の値の差を前記相対値として算出するステップである光の変調方法を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the light modulation method according to claim 3, the relative value calculation step includes a value of a modulation pixel signal of the pixel element and a modulation pixel signal of a pixel element other than the pixel element. There is provided a light modulation method which is a step of calculating a difference between values as the relative value.

本発明の第5の態様は、請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の光の変調方法において、前記第2の信号算出ステップは、前記空間光変調器の画素要素毎に、当該画素要素に対して算出された前記影響度に基づいて補正係数を決定する補正係数決定ステップと、補正された当該画素要素の変調画素信号の値が当該画素要素の決定された補正係数と当該画素要素の変調画素信号の値とを掛け合わせた値になるように、補正された当該画素要素の変調画素信号を算出する補正信号算出ステップと、を含む光の変調方法を提供する。   According to a fifth aspect of the present invention, in the light modulation method according to any one of claims 2 to 4, the second signal calculation step is performed for each pixel element of the spatial light modulator. A correction coefficient determining step for determining a correction coefficient based on the degree of influence calculated for the pixel element; and the corrected value of the modulated pixel signal of the pixel element is the correction coefficient determined for the pixel element and the correction coefficient There is provided a light modulation method including a correction signal calculation step of calculating a corrected modulation pixel signal of the pixel element so as to be a value obtained by multiplying the value of the modulation pixel signal of the pixel element.

本発明の第6の態様は、請求項5に記載の光の変調方法において、前記補正係数は、前記影響度と線形な関係を有する光の変調方法を提供する。   A sixth aspect of the present invention provides the light modulation method according to claim 5, wherein the correction coefficient has a linear relationship with the degree of influence.

本発明の第7の態様は、請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の光の変調方法において、前記第1の信号算出ステップは、計算機ホログラムを計算するステップである光の変調方法を提供する。   According to a seventh aspect of the present invention, in the light modulation method according to any one of claims 1 to 6, the first signal calculation step is a step of calculating a computer generated hologram. Provide a method.

本発明の第8の態様は、それぞれ独立して光を変調する複数の画素要素を有する空間光変調器と、前記空間光変調器を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記空間光変調器を制御するための変調パターン信号であって、前記空間光変調器で実現されるべき光の変調パターンに対応する変調パターン信号を算出し、前記空間光変調器の画素要素毎に、前記変調パターン信号に含まれる前記複数の画素要素の変調画素信号に基づいて、前記複数の画素要素のうちの当該画素要素以外の画素要素からの影響を示す影響度を算出し、前記空間光変調器の画素要素毎に、当該画素要素に対して算出された前記影響度に基づいて、当該画素要素以外の画素要素からの影響が相殺されるように補正された当該画素要素の変調画素信号を算出し、前記複数の画素要素の補正された変調画素信号からなる補正された変調パターン信号を前記空間光変調器に入力する、ように構成される装置を提供する。   An eighth aspect of the present invention includes a spatial light modulator having a plurality of pixel elements that independently modulate light, and a control device that controls the spatial light modulator, wherein the control device includes A modulation pattern signal for controlling the spatial light modulator, calculating a modulation pattern signal corresponding to a modulation pattern of light to be realized by the spatial light modulator, and for each pixel element of the spatial light modulator The spatial light is calculated based on the modulation pixel signal of the plurality of pixel elements included in the modulation pattern signal, and the degree of influence indicating the influence from pixel elements other than the pixel element among the plurality of pixel elements is calculated. For each pixel element of the modulator, the modulated pixel signal of the pixel element corrected so that the influence from the pixel elements other than the pixel element is canceled based on the influence degree calculated for the pixel element To calculate Inputting a corrected modulation pattern signal consisting corrected modulated pixel signals of the serial plurality of pixel elements in the spatial light modulator provides an apparatus configured to.

本発明によれば、空間光変調器の各画素要素において所望の変調を実現するための技術を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique for implement | achieving desired modulation in each pixel element of a spatial light modulator can be provided.

本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the microscope system which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す顕微鏡システムに含まれるコンピュータの主要な機能を示した機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing main functions of a computer included in the microscope system shown in FIG. 1. 図1に示す顕微鏡システムで行われる空間光変調器を用いた光の変調処理全体のフローチャートである。It is a flowchart of the whole light modulation process using the spatial light modulator performed with the microscope system shown in FIG. 図3に示す影響度を算出する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which calculates the influence degree shown in FIG. 図3に示す補正された変調画素信号を算出する処理のフローチャートである。4 is a flowchart of a process for calculating a corrected modulated pixel signal shown in FIG. 3. 入力装置に入力された刺激パターンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the stimulus pattern input into the input device. 変調パターン信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a modulation pattern signal. 注目画素要素の周囲の画素要素に割り当てる重み付け係数の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the weighting coefficient allocated to the pixel element around a focused pixel element. 注目画素要素の周囲の画素要素に割り当てる重み付け係数の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the weighting coefficient allocated to the pixel element around a focused pixel element. 注目画素要素の周囲の画素要素に割り当てる重み付け係数の更に別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the weighting coefficient allocated to the pixel element around the attention pixel element. 図8Aに例示される重み付け係数を用いて算出した各画素要素の影響度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the influence degree of each pixel element calculated using the weighting coefficient illustrated by FIG. 8A. 図8Bに例示される重み付け係数を用いて算出した各画素要素の影響度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the influence degree of each pixel element calculated using the weighting coefficient illustrated by FIG. 8B. 補正係数と影響度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a correction coefficient and an influence degree. 補正前後の変調画素信号からなる変調パターン信号を比較して示した図である。It is the figure which compared and showed the modulation pattern signal which consists of the modulation pixel signal before and behind correction | amendment.

図1は、本発明の一実施形態に係る顕微鏡システム100の構成を示した図である。図1に示される顕微鏡システム100は、2光子励起顕微鏡と、2光子励起顕微鏡を制御するコンピュータ70と、コンピュータ70に接続されたモニタ80及び入力装置90と、を備えた装置であり、任意のパターンの光で標本11を刺激するパターン刺激機能と、標本11の走査画像を取得する画像取得機能を有している。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a microscope system 100 according to an embodiment of the present invention. A microscope system 100 shown in FIG. 1 is an apparatus including a two-photon excitation microscope, a computer 70 that controls the two-photon excitation microscope, a monitor 80 connected to the computer 70, and an input device 90. It has a pattern stimulation function for stimulating the specimen 11 with light of the pattern and an image acquisition function for obtaining a scanned image of the specimen 11.

顕微鏡システム100を構成する2光子励起顕微鏡は、図1に示されるように、レーザ光源1と、ビームエクスパンダ2と、位相変調型の空間光変調器であるLCOS3と、リレーレンズ4と、0次光カットフィルタ5と、ガルバノミラー6と、リレーレンズ7と、ミラー8と、ダイクロイックミラー9と、対物レンズ10と、リレーレンズ12と、光電子増倍管(PMT:photomultiplier tube)13とを備えている。   As shown in FIG. 1, the two-photon excitation microscope that constitutes the microscope system 100 includes a laser light source 1, a beam expander 2, an LCOS 3 that is a phase modulation type spatial light modulator, a relay lens 4, and 0 A secondary light cut filter 5, a galvano mirror 6, a relay lens 7, a mirror 8, a dichroic mirror 9, an objective lens 10, a relay lens 12, and a photomultiplier tube (PMT) 13 are provided. ing.

LCOS3とガルバノミラー6は、それぞれ対物レンズ10の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されている。また、PMT13も、対物レンズ10の瞳位置と光学的に共役な位置に配置されている。さらに、0次光カットフィルタ5は、光路に対して挿脱可能に配置されている。顕微鏡システム100では、0次光カットフィルタ5が光路に挿入された状態でパターン刺激が行われ、0次光カットフィルタ5が光路から取り外された状態で画像取得が行われる。   The LCOS 3 and the galvanometer mirror 6 are respectively disposed at positions optically conjugate with the pupil position of the objective lens 10. The PMT 13 is also disposed at a position optically conjugate with the pupil position of the objective lens 10. Furthermore, the 0th-order light cut filter 5 is disposed so as to be removable from the optical path. In the microscope system 100, pattern stimulation is performed with the 0th-order light cut filter 5 inserted into the optical path, and image acquisition is performed with the 0th-order light cut filter 5 removed from the optical path.

LCOS3は、それぞれ独立して制御されて光を変調する複数の画素要素を有し、それらは2次元に配列されている。2光子励起顕微鏡では、LCOS3の各画素要素でレーザ光の位相を変調することにより、例えば、標本11へのパターン刺激、集光位置におけるレーザ光の収差補正などが行われる。   The LCOS 3 includes a plurality of pixel elements that are controlled independently and modulate light, and are arranged in two dimensions. In the two-photon excitation microscope, the phase of the laser light is modulated by each pixel element of the LCOS 3 to perform, for example, pattern stimulation on the specimen 11 and correction of the aberration of the laser light at the condensing position.

コンピュータ70は、ハードディスクやメモリなどからなる記憶部71を備えた制御装置であり、2光子励起顕微鏡の構成要素のうちの少なくとも、レーザ光源1、LCOS3、ガルバノミラー6、及び、PMT13に接続されている。コンピュータ70は、これらの構成要素を制御するとともに、これらの構成要素からの信号を受信し処理する。
図2は、図1に示す顕微鏡システム100に含まれるコンピュータ70の主要な機能を示した機能ブロック図である。
The computer 70 is a control device including a storage unit 71 including a hard disk and a memory, and is connected to at least the laser light source 1, the LCOS 3, the galvanometer mirror 6, and the PMT 13 among the components of the two-photon excitation microscope. Yes. The computer 70 controls these components and receives and processes signals from these components.
FIG. 2 is a functional block diagram showing main functions of the computer 70 included in the microscope system 100 shown in FIG.

コンピュータ70は、記憶部71に記憶されている制御プログラムを実行することにより、図2に示すように、レーザ光源1の発光を制御する光源制御部72、ガルバノミラー6の走査位置情報とPMT13から信号に基づいて画像を生成する走査画像取得部73、及び、LCOS3を制御するために入力装置90からの入力に基づいてLCOS3に入力する変調パターン信号を算出するSLM変調制御部74として機能する。   As shown in FIG. 2, the computer 70 executes the control program stored in the storage unit 71, so that the light source control unit 72 that controls the light emission of the laser light source 1, the scanning position information of the galvanometer mirror 6, and the PMT 13. It functions as a scanned image acquisition unit 73 that generates an image based on the signal, and an SLM modulation control unit 74 that calculates a modulation pattern signal input to the LCOS 3 based on an input from the input device 90 in order to control the LCOS 3.

顕微鏡システム100でパターン刺激が行われる場合には、レーザ光源1から出射されたレーザ光は、ビームエクスパンダ2で光束径を調整され、LCOS3に入射する。LCOS3に入射したレーザ光は、入射した画素要素でその位相が変調される。この位相変調は、利用者が入力装置90に入力した照明(ここでは刺激)に関する設定に基づいてコンピュータ70が変調パターン信号を算出し、算出された変調パターン信号に従ってLCOS3が制御されることにより行われる。その後、レーザ光はリレーレンズ4、ガルバノミラー6、リレーレンズ7を介してミラー8に入射するが、LCOS3で生じた0次回折光はリレーレンズ4中に設けられた0次光カットフィルタ5でカットされる。レーザ光は、ミラー8で対物レンズ10の光軸方向に反射し、レーザ光を透過させ且つ蛍光を反射する特性を有するダイクロイックミラー9を透過して、対物レンズ10に入射する。そして、対物レンズ10がレーザ光を標本11に照射することで、入力装置90に入力された設定に従ったパターン刺激が行われる。   When pattern stimulation is performed in the microscope system 100, the laser beam emitted from the laser light source 1 is adjusted in beam diameter by the beam expander 2 and enters the LCOS 3. The phase of the laser light incident on the LCOS 3 is modulated by the incident pixel element. This phase modulation is performed by the computer 70 calculating a modulation pattern signal based on the setting relating to illumination (here, stimulus) input by the user to the input device 90 and controlling the LCOS 3 according to the calculated modulation pattern signal. Is called. Thereafter, the laser light enters the mirror 8 via the relay lens 4, the galvano mirror 6, and the relay lens 7, but the 0th-order diffracted light generated by the LCOS 3 is cut by the 0th-order light cut filter 5 provided in the relay lens 4. Is done. The laser light is reflected by the mirror 8 in the optical axis direction of the objective lens 10, passes through the dichroic mirror 9 having the characteristics of transmitting the laser light and reflecting the fluorescence, and enters the objective lens 10. Then, the objective lens 10 irradiates the sample 11 with laser light, and pattern stimulation is performed according to the setting input to the input device 90.

顕微鏡システム100で画像取得が行われる場合には、0次光カットフィルタ5が光路から取り外される。そして、レーザ光源1から出射されたレーザ光は、ビームエクスパンダ2で光束径を調整され、LCOS3に入射する。LCOS3に入射したレーザ光は、入射した画素要素でその位相が変調される。この位相変調は、利用者が入力装置90に入力した照明(ここでは収差補正)に関する設定に基づいてコンピュータ70が変調パターン信号を算出し、LCOS3が算出された変調パターン信号に従って制御されることにより行われる。その後、レーザ光はリレーレンズ4、ガルバノミラー6、リレーレンズ7を介してミラー8に入射する。レーザ光は、ミラー8で対物レンズ10の光軸方向に反射し、レーザ光を透過させ且つ蛍光を反射する特性を有するダイクロイックミラー9を透過して、対物レンズ10に入射する。レーザ光は、標本11上で適切に収差が補正されるようにLCOS3で変調されていることから、対物レンズ10によって標本11上の一点に集光する。そして、対物レンズ10とLCOS3の間に配置されたガルバノミラー6がレーザ光の偏向方向を制御することで、標本11が2次元に走査される。レーザ光の照射により標本11から生じた蛍光は、対物レンズ10を介して入射するダイクロイックミラー9で反射し、リレーレンズ12を介してPMT13に入射する。蛍光を検出したPMT13はその検出で生じた電気信号をコンピュータ70へ送信する。コンピュータ70は、PMT13からの電気信号を受信し、受信した電気信号と走査位置を示すガルバノミラー6の制御情報から標本11の画像を生成する。   When image acquisition is performed with the microscope system 100, the zero-order light cut filter 5 is removed from the optical path. Then, the laser light emitted from the laser light source 1 is adjusted in the beam diameter by the beam expander 2 and enters the LCOS 3. The phase of the laser light incident on the LCOS 3 is modulated by the incident pixel element. This phase modulation is performed when the computer 70 calculates a modulation pattern signal based on the setting relating to illumination (here, aberration correction) input to the input device 90 by the user, and the LCOS 3 is controlled according to the calculated modulation pattern signal. Done. Thereafter, the laser light enters the mirror 8 through the relay lens 4, the galvano mirror 6, and the relay lens 7. The laser light is reflected by the mirror 8 in the optical axis direction of the objective lens 10, passes through the dichroic mirror 9 having the characteristics of transmitting the laser light and reflecting the fluorescence, and enters the objective lens 10. Since the laser beam is modulated by the LCOS 3 so that the aberration is appropriately corrected on the sample 11, the laser beam is condensed at one point on the sample 11 by the objective lens 10. Then, the specimen 11 is scanned two-dimensionally by the galvanometer mirror 6 disposed between the objective lens 10 and the LCOS 3 controlling the deflection direction of the laser light. The fluorescence generated from the specimen 11 by the irradiation of the laser light is reflected by the dichroic mirror 9 that enters through the objective lens 10 and enters the PMT 13 through the relay lens 12. The PMT 13 that has detected the fluorescence transmits an electrical signal generated by the detection to the computer 70. The computer 70 receives the electrical signal from the PMT 13 and generates an image of the specimen 11 from the received electrical signal and control information of the galvano mirror 6 indicating the scanning position.

図3は、顕微鏡システム100で行われるLCOS3を用いた光の変調処理全体のフローチャートである。図4は、図3に示す影響度を算出する処理(ステップS40)のフローチャートである。図5は、図3に示す補正された変調画素信号を算出する処理(ステップS50)のフローチャートである。以下、図3から図5に示すフローチャートを参照しながら、パターン刺激を行う場合を例にして、顕微鏡システム100でLCOS3を用いて行われる光の変調方法について具体的に説明する。なお、図3から図5に示す処理は、コンピュータ70が記憶部71に記憶されている制御プログラムを実行することにより行われる。   FIG. 3 is a flowchart of the entire light modulation process using the LCOS 3 performed in the microscope system 100. FIG. 4 is a flowchart of the process (step S40) for calculating the degree of influence shown in FIG. FIG. 5 is a flowchart of the process (step S50) for calculating the corrected modulated pixel signal shown in FIG. Hereinafter, the light modulation method performed using the LCOS 3 in the microscope system 100 will be described in detail with reference to the flowcharts shown in FIGS. Note that the processing shown in FIGS. 3 to 5 is performed by the computer 70 executing the control program stored in the storage unit 71.

まず、利用者が入力装置90を用いて照明設定を入力すると、コンピュータ70は、入力された照明設定を取得する(図3のステップS10)。具体的には、入力装置90に入力された、標本11に照射すべき刺激光のパターン(刺激パターン)、レーザ波長、使用する対物レンズ10の倍率などの情報を取得する。図6は、入力装置90に入力された刺激パターンの一例を示した図であり、星型のパターンと三角形のパターンを標本11上に同時に形成する例を示している。このような刺激パターンは、例えば、モニタ80に表示されるGUI画面を見ながら入力装置90を操作することにより、指定される。   First, when a user inputs lighting settings using the input device 90, the computer 70 acquires the input lighting settings (step S10 in FIG. 3). Specifically, information such as a pattern of stimulation light (stimulation pattern) to be irradiated on the specimen 11, a laser wavelength, and a magnification of the objective lens 10 to be used, which is input to the input device 90 is acquired. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a stimulus pattern input to the input device 90, and illustrates an example in which a star-shaped pattern and a triangular pattern are formed on the specimen 11 at the same time. Such a stimulation pattern is designated by operating the input device 90 while looking at the GUI screen displayed on the monitor 80, for example.

次に、コンピュータ70は、入力された照明設定に基づいて、LCOS3で実現されるべき光の変調パターン(以降、目標とする変調パターンと記す)を算出する(図3のステップS20)。目標とする変調パターンとは、空間光変調器の各画素要素で行われるべき光の変調量の集合であり、顕微鏡システム100では、LCOS3の各画素要素で行われるべき光の位相変調量の集合である。目標とする変調パターンは、ステップS10で取得した標本11上での刺激パターンなどに基づいて算出される。   Next, the computer 70 calculates a light modulation pattern (hereinafter referred to as a target modulation pattern) to be realized by the LCOS 3 based on the input illumination setting (step S20 in FIG. 3). The target modulation pattern is a set of light modulation amounts to be performed by each pixel element of the spatial light modulator. In the microscope system 100, a set of light phase modulation amounts to be performed by each pixel element of the LCOS 3 It is. The target modulation pattern is calculated based on the stimulation pattern on the sample 11 acquired in step S10.

目標とする変調パターンが算出されると、コンピュータ70は、目標とする変調パターンに対応する変調パターン信号S1を算出する(図3のステップS30)。変調パターン信号とは、LCOS3を制御するための信号であり、各画素要素を制御する変調画素信号の集合である。目標とする変調パターンに対応する変調パターン信号S1は、目標とする変調パターンから算出される。図7は、ステップS30で算出された変調パターン信号の一例である。なお、図7に示す変調パターン信号S1は、説明を簡略化するため、X方向の座標情報のみを有する一次元の信号が例示されている。   When the target modulation pattern is calculated, the computer 70 calculates a modulation pattern signal S1 corresponding to the target modulation pattern (step S30 in FIG. 3). The modulation pattern signal is a signal for controlling the LCOS 3 and is a set of modulation pixel signals for controlling each pixel element. The modulation pattern signal S1 corresponding to the target modulation pattern is calculated from the target modulation pattern. FIG. 7 is an example of the modulation pattern signal calculated in step S30. Note that the modulation pattern signal S1 shown in FIG. 7 is a one-dimensional signal having only coordinate information in the X direction for the sake of simplicity.

変調パターン信号S1が算出されると、コンピュータ70は、変調パターン信号を構成するLCOS3の複数の画素要素の変調画素信号に基づいて、LCOS3の画素要素毎に、周囲の画素要素(つまり、注目する画素要素以外の画素要素)からの影響を示す影響度を算出する(図3のステップS40)。影響度とは、画素要素での変調量に周囲の画素要素が及ぼす影響の大小を示す値である。ステップS40は、より詳細には、図4に示すように4つの処理から構成されていて、画素要素毎にこれら4つの処理が行われる。以降では、画素要素毎に行われる処理において注目しているその画素要素を注目画素要素と記す。   When the modulation pattern signal S1 is calculated, the computer 70, for each pixel element of the LCOS 3 based on the modulation pixel signals of the plurality of pixel elements of the LCOS 3 constituting the modulation pattern signal (that is, pays attention). The influence degree which shows the influence from pixel elements other than a pixel element is calculated (step S40 of FIG. 3). The influence degree is a value indicating the magnitude of the influence of surrounding pixel elements on the modulation amount in the pixel elements. More specifically, step S40 includes four processes as shown in FIG. 4, and these four processes are performed for each pixel element. Hereinafter, the pixel element focused on in the process performed for each pixel element is referred to as a focused pixel element.

ステップS40では、まず、コンピュータ70は、注目画素要素の周囲の画素要素に割り当てる重み付け係数を決定する(図4のステップS41)。重み付け係数は、注目画素要素と注目画素要素以外の画素要素との位置関係に基づいて決定される。具体的には、注目画素要素から遠い画素要素ほど小さな重み付け係数が割り当てられる。図8Aから図8Cには、周囲の画素要素に割り当てる重み付け係数の例が示されている。図8Aには、注目画素要素と辺で隣接する4つ画素要素に対して重み付け係数1を、注目画素要素と点で隣接する4つ画素要素に対して重み付け係数0.7を、それ以外の画素要素に0を割り当てる例が示されている。図8Bには、注目画素要素と辺で隣接する4つ画素要素に対して重み付け係数1を、それ以外の画素要素に0を割り当てる例が示されている。図8Cには、注目画素要素と隣接する画素要素(隣接画素要素)に加えて、隣接画素要素と隣接する画素要素にも重み付け係数を割り当てる例を示している。これらのどれを使用するかについては、例えば刺激パターン形状が単純か複雑か、計算に時間がかかるか等を考慮して予め設定される。   In step S40, first, the computer 70 determines a weighting coefficient to be assigned to pixel elements around the target pixel element (step S41 in FIG. 4). The weighting coefficient is determined based on the positional relationship between the target pixel element and pixel elements other than the target pixel element. Specifically, a smaller weighting coefficient is assigned to a pixel element farther from the target pixel element. FIGS. 8A to 8C show examples of weighting coefficients assigned to surrounding pixel elements. In FIG. 8A, a weighting coefficient of 1 is set for four pixel elements adjacent to the target pixel element on the side, a weighting coefficient of 0.7 is set for four pixel elements adjacent to the target pixel element at a point, An example of assigning 0 to a pixel element is shown. FIG. 8B shows an example in which a weighting factor of 1 is assigned to four pixel elements adjacent to the target pixel element on the side, and 0 is assigned to other pixel elements. FIG. 8C shows an example in which a weighting coefficient is assigned to a pixel element adjacent to an adjacent pixel element in addition to a pixel element adjacent to the target pixel element (adjacent pixel element). Which of these is used is set in advance in consideration of, for example, whether the shape of the stimulation pattern is simple or complex, or whether it takes time to calculate.

重み付け係数の割り当てが完了すると、コンピュータ70は、注目画素要素と注目画素要素以外の画素要素を比較して相対値を算出する(図4のステップS42)。相対値は、注目画素要素以外の画素要素の変調画素信号の値と注目画素要素の変調画素信号の値を比較して算出されるこれらの差異の大小を示す値であり、注目画素要素以外の画素要素毎に算出される。この相対値は、例えば、変調画素信号の値の差であってもよく、また、変調画素信号の値の比であってもよい。   When the assignment of the weighting coefficient is completed, the computer 70 compares the pixel element of interest with a pixel element other than the pixel element of interest and calculates a relative value (step S42 in FIG. 4). The relative value is a value indicating the magnitude of the difference calculated by comparing the value of the modulation pixel signal of the pixel element other than the target pixel element and the value of the modulation pixel signal of the target pixel element. Calculated for each pixel element. This relative value may be, for example, a difference between the values of the modulation pixel signals, or may be a ratio of the values of the modulation pixel signals.

相対値の算出が完了すると、コンピュータ70は、相対値に重み付け係数を掛けて、重み付けされた相対値を算出する(図4のステップS43)。重み付けされた相対値は、相対値と同様に注目画素要素以外の画素要素毎に算出される値であり、注目画素要素以外の各画素要素が注目画素要素に対して与える影響の大小を示す値である。   When the calculation of the relative value is completed, the computer 70 multiplies the relative value by a weighting coefficient to calculate a weighted relative value (step S43 in FIG. 4). The weighted relative value is a value calculated for each pixel element other than the target pixel element as in the case of the relative value, and is a value indicating the magnitude of the influence of each pixel element other than the target pixel element on the target pixel element. It is.

重み付けされた相対値の算出が完了すると、コンピュータ70は、注目画素要素以外の画素要素毎に算出された重み付けされた相対値の総和を求めて、得られた結果を影響度とする(図4のステップS44)。   When the calculation of the weighted relative value is completed, the computer 70 obtains the sum of the weighted relative values calculated for each pixel element other than the target pixel element, and uses the obtained result as the degree of influence (FIG. 4). Step S44).

コンピュータ70では、ステップS41からステップS44の処理がLCOS3の画素要素毎に行われることにより、各画素要素の影響度が算出される。図9A、図9Bは、それぞれ図8A、図8Bに例示される重み付け係数を用いて算出した、各画素要素の影響度を示している。なお、図9A及び図9Bに示す相対値は、変調画素信号の値の差である。ステップS42及びステップS43では、相対値及び重み付け相対値を注目画素要素以外の画素要素毎に算出する例を示したが、重み付け係数が0となる画素要素の相対値はステップS44で算出される影響度に影響しないため、重み付け係数が0以外の画素要素の相対値及び重み付け相対値のみを算出しても良い。   In the computer 70, the process from step S41 to step S44 is performed for each pixel element of LCOS3, whereby the degree of influence of each pixel element is calculated. 9A and 9B show the degree of influence of each pixel element calculated using the weighting coefficients exemplified in FIGS. 8A and 8B, respectively. Note that the relative values shown in FIGS. 9A and 9B are the difference between the values of the modulated pixel signals. In steps S42 and S43, an example is shown in which the relative value and the weighted relative value are calculated for each pixel element other than the target pixel element. However, the relative value of the pixel element having the weighting coefficient of 0 is calculated in step S44. In order not to affect the degree, only the relative value of the pixel element whose weighting coefficient is other than 0 and the weighted relative value may be calculated.

LCOS3の画素要素毎の影響度が算出されると、図3に戻り、コンピュータ70は、LCOS3の画素要素毎に、その画素要素に対して算出された影響度に基づいて、その画素要素以外の画素要素からの影響が相殺されるように補正された当該画素要素の変調画素信号を算出する(図3のステップS50)。ここでは、その画素要素に対して算出された影響度の絶対値が大きいほど、変調画素信号が周囲の画素要素からの影響により大きく変動することになるため、大きく補正された変調画素信号を算出する。
ステップS50は、より詳細には、図5に示すように2つの処理から構成されている。
When the degree of influence for each pixel element of LCOS3 is calculated, the processing returns to FIG. A modulated pixel signal of the pixel element corrected so as to cancel the influence from the pixel element is calculated (step S50 in FIG. 3). Here, the larger the absolute value of the degree of influence calculated for that pixel element, the more the modulation pixel signal will fluctuate due to the influence from surrounding pixel elements, so a greatly corrected modulation pixel signal is calculated. To do.
More specifically, step S50 includes two processes as shown in FIG.

まず、画素要素毎に、その画素要素に対して算出された影響度に基づいて補正係数を決定する(図5のステップS51)。影響度は、上述したように、各画素要素の変調画素信号に周囲の画素要素が及ぼす影響の大小を示す値である。これに対して、補正係数は、影響度が示す影響を相殺するように変調画素信号を補正するために用いられる係数であり、各影響度に対して一意に決定される。補正係数は、影響度が示す影響を相殺するためのものであるので影響度に応じて変化し、典型的には、影響度と図10に示すような線形の関係を有する。   First, for each pixel element, a correction coefficient is determined based on the degree of influence calculated for that pixel element (step S51 in FIG. 5). As described above, the influence degree is a value indicating the magnitude of the influence of surrounding pixel elements on the modulated pixel signal of each pixel element. On the other hand, the correction coefficient is a coefficient used for correcting the modulation pixel signal so as to cancel the influence indicated by the influence degree, and is uniquely determined for each influence degree. Since the correction coefficient is for canceling the influence indicated by the influence degree, the correction coefficient changes according to the influence degree, and typically has a linear relationship as shown in FIG.

補正係数が決定されると、画素要素毎に、その画素要素に対して決定された補正係数に基づいて、その画素要素の補正された変調画像信号を算出する(図5のステップS52)。具体的には、その画素要素の補正された変調画素信号の値がその画素要素の決定された補正係数とその画素要素の補正される前の変調画素信号の値とを掛け合わせた値になるように、その画素要素の補正された変調画素信号を算出する。   When the correction coefficient is determined, for each pixel element, based on the correction coefficient determined for the pixel element, the corrected modulated image signal of the pixel element is calculated (step S52 in FIG. 5). Specifically, the value of the corrected modulation pixel signal of the pixel element is a value obtained by multiplying the determined correction coefficient of the pixel element by the value of the modulation pixel signal before correction of the pixel element. Thus, the corrected modulated pixel signal of the pixel element is calculated.

コンピュータ70では、ステップS51及びステップS52の処理がLCOS3の画素要素毎に行われることにより、複数の画素要素の補正された変調画素信号からなる補正された変調パターン信号が算出される。図11は、補正前後の変調画素信号からなる変調パターン信号を示した図であり、変調パターン信号S1が補正前の変調パターン信号を、変調パターン信号S2が補正後の変調パターン信号を示している。図11に示すように、補正された変調パターン信号S2は、補正前の変調パターン信号S1に比べて、全体的にエッジ部分が強調された信号となる。   In the computer 70, the process of step S51 and step S52 is performed for each pixel element of LCOS3, thereby calculating a corrected modulation pattern signal composed of the corrected pixel signals of a plurality of pixel elements. FIG. 11 is a diagram illustrating a modulation pattern signal composed of modulated pixel signals before and after correction. The modulation pattern signal S1 indicates a modulation pattern signal before correction, and the modulation pattern signal S2 indicates a modulation pattern signal after correction. . As shown in FIG. 11, the corrected modulation pattern signal S2 is a signal whose edge portion is emphasized as a whole compared to the modulation pattern signal S1 before correction.

補正された変調パターン信号の算出が完了すると、コンピュータ70は、その補正された変調パターン信号をLCOS3に入力し(図3のステップS60)、コンピュータ70の制御の下、LCOS3が補正された変調パターン信号に従って光を変調する(図3のステップS70)。   When the calculation of the corrected modulation pattern signal is completed, the computer 70 inputs the corrected modulation pattern signal to the LCOS 3 (step S60 in FIG. 3), and the modulation pattern in which the LCOS 3 is corrected under the control of the computer 70. The light is modulated according to the signal (step S70 in FIG. 3).

以上のように、顕微鏡システム100では、コンピュータ70は、標本11に照射すべき光のパターンから変調パターン信号を算出する(つまり、計算機ホログラムを計算する)だけではなく、算出した変調パターン信号に基づいて周囲の画素要素からの影響が相殺されるように補正された変調パターン信号を算出し、補正された変調パターン信号をLCOS3に入力する。このため、顕微鏡システム100によれば、各画素要素が周囲の画素要素からの影響を受けているにもかかわらず、LCOS3の各画素要素において所望の変調を実現することができる。   As described above, in the microscope system 100, the computer 70 not only calculates the modulation pattern signal from the light pattern to be irradiated on the specimen 11 (that is, calculates a computer generated hologram) but also based on the calculated modulation pattern signal. Then, the modulation pattern signal corrected so as to cancel the influence from surrounding pixel elements is calculated, and the corrected modulation pattern signal is input to the LCOS 3. For this reason, according to the microscope system 100, it is possible to realize desired modulation in each pixel element of the LCOS 3 even though each pixel element is influenced by surrounding pixel elements.

顕微鏡システム100では、コンピュータ70は、画素要素毎に周囲の画素要素からの影響を算出し、画素要素毎に補正された信号を算出する。つまり、変調が行われる最小単位で影響を補正された信号が算出される。また、コンピュータ70は、注目画素要素の信号値とその周囲の画素要素の信号値を比較して周囲の画素要素からの影響を算出する。この際、信号値の差異の有無だけではなく差異の大きさも考慮して影響が算出される。さらに、注目画素要素から遠い画素要素ほど小さな重み付け係数を割り当てることで、隣接する画素要素だけではなく隣接する画素要素以外の画素要素からの影響も適切に考慮して影響が算出される。   In the microscope system 100, the computer 70 calculates the influence from surrounding pixel elements for each pixel element, and calculates a corrected signal for each pixel element. That is, a signal whose influence is corrected in the minimum unit in which modulation is performed is calculated. Further, the computer 70 compares the signal value of the pixel element of interest with the signal value of the surrounding pixel elements, and calculates the influence from the surrounding pixel elements. At this time, the influence is calculated in consideration of not only the presence / absence of a difference in signal values but also the magnitude of the difference. Further, by assigning a smaller weighting coefficient to a pixel element farther from the target pixel element, the influence is calculated in consideration of not only the adjacent pixel element but also the influence from pixel elements other than the adjacent pixel element.

従って、変調パターンのうち、空間周波数が高い部分(つまり、画素要素数当たりの信号値の変化が大きい部分)ほど、大きく補正された信号が算出される。これにより、連続領域のエッジ部分の画素要素の信号がそれ以外の部分の画素要素の信号に比べて大きく補正されるため、エッジ部分の変調が鈍ってしまうという課題を解決することができる。   Therefore, a signal with a larger correction is calculated for a portion having a higher spatial frequency in the modulation pattern (that is, a portion having a large change in signal value per number of pixel elements). Thereby, since the signal of the pixel element of the edge part of a continuous area | region is correct | amended largely compared with the signal of the pixel element of a part other than that, the subject that the modulation | alteration of an edge part will become dull can be solved.

このように、顕微鏡システム100によれば、画素要素毎に、周囲の画素要素が及ぼす影響が適切に評価されて、それが相殺されるように信号が補正されるため、所望の変調を精度良く実現することができる。   As described above, according to the microscope system 100, for each pixel element, the influence of the surrounding pixel elements is appropriately evaluated, and the signal is corrected so as to cancel it. Can be realized.

上述した実施形態は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。この実施形態に係る光の変調方法及び装置は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。   The above-described embodiment is a specific example for facilitating understanding of the invention, and the present invention is not limited to this embodiment. The light modulation method and apparatus according to this embodiment can be variously modified and changed without departing from the spirit of the present invention defined by the claims.

位相変調型の空間光変調器であるLCOS3で光を変調する例を示したが、DMDなどの強度変調型の空間光変調器での光の変調にも、本願発明を適用することができる。   Although an example in which light is modulated by LCOS3 which is a phase modulation type spatial light modulator has been shown, the present invention can also be applied to light modulation by an intensity modulation type spatial light modulator such as DMD.

また、パターン刺激を行うためにLCOS3で光を変調する例を示したが、パターン刺激の代わりに収差補正を行うための光の変調にも、本願発明を適用することができる。   Moreover, although the example which modulates light by LCOS3 in order to perform pattern irritation | stimulation was shown, this invention is applicable also to modulation of the light for performing aberration correction instead of pattern irritation | stimulation.

さらに、LCOS3を備えた顕微鏡システムを例示したが、空間光変調器が用いられる装置であればよく、例えば、レーザ加工装置などにも、本願発明を適用することができる。   Furthermore, although the microscope system including the LCOS 3 has been exemplified, any device using a spatial light modulator may be used. For example, the present invention can be applied to a laser processing apparatus.

1 レーザ光源
2 ビームエクスパンダ
3 LCOS
4、7、12 リレーレンズ
5 0次光カットフィルタ
6 ガルバノミラー
8 ミラー
9 ダイクロイックミラー
10 対物レンズ
11 標本
13 PMT
70 コンピュータ
71 記憶部
72 光源制御部
73 走査画像取得部
74 SLM変調制御部
80 モニタ
90 入力装置
100 顕微鏡システム
S1、S2 変調パターン信号
1 Laser light source 2 Beam expander 3 LCOS
4, 7, 12 Relay lens 5 0th-order light cut filter 6 Galvano mirror 8 Mirror 9 Dichroic mirror 10 Objective lens 11 Sample 13 PMT
70 Computer 71 Storage Unit 72 Light Source Control Unit 73 Scanned Image Acquisition Unit 74 SLM Modulation Control Unit 80 Monitor 90 Input Device 100 Microscope System S1, S2 Modulation Pattern Signal

Claims (8)

それぞれ独立して光を変調する複数の画素要素を有する空間光変調器を用いた光の変調方法であって、
前記空間光変調器を制御するための変調パターン信号であって、前記空間光変調器で実現されるべき光の変調パターンに対応する変調パターン信号を算出する第1の信号算出ステップと、
前記空間光変調器の画素要素毎に、前記変調パターン信号を構成する前記複数の画素要素の変調画素信号に基づいて、前記複数の画素要素のうちの当該画素要素以外の画素要素からの影響を示す影響度を算出する影響度算出ステップと、
前記空間光変調器の画素要素毎に、当該画素要素に対して算出された前記影響度に基づいて、当該画素要素以外の画素要素からの影響が相殺されるように補正された当該画素要素の変調画素信号を算出する第2の信号算出ステップと、
前記複数の画素要素の補正された変調画素信号からなる補正された変調パターン信号を前記空間光変調器に入力する信号入力ステップと、
前記補正された変調パターン信号が入力された前記空間光変調器で光を変調する光変調ステップと、を含む
ことを特徴とする光の変調方法。
A light modulation method using a spatial light modulator having a plurality of pixel elements each independently modulating light,
A first signal calculating step for calculating a modulation pattern signal for controlling the spatial light modulator, the modulation pattern signal corresponding to a modulation pattern of light to be realized by the spatial light modulator;
For each pixel element of the spatial light modulator, based on the modulation pixel signal of the plurality of pixel elements constituting the modulation pattern signal, the influence from pixel elements other than the pixel element among the plurality of pixel elements is affected. An influence calculation step for calculating the influence shown,
For each pixel element of the spatial light modulator, based on the influence degree calculated for the pixel element, the pixel element corrected so that the influence from the pixel elements other than the pixel element is offset A second signal calculating step for calculating a modulated pixel signal;
A signal input step of inputting a corrected modulation pattern signal composed of corrected modulation pixel signals of the plurality of pixel elements to the spatial light modulator;
And a light modulation step of modulating light by the spatial light modulator to which the corrected modulation pattern signal is input.
請求項1に記載の光の変調方法において、
前記第2の信号算出ステップは、当該画素要素に対して算出された前記影響度の絶対値が大きいほど、大きく補正された当該画素要素の変調画素信号を算出するステップである
ことを特徴とする光の変調方法。
The light modulation method according to claim 1,
The second signal calculating step is a step of calculating a modulated pixel signal of the pixel element that is corrected to be larger as the absolute value of the influence calculated for the pixel element is larger. Light modulation method.
請求項2に記載の光の変調方法において、
前記影響度算出ステップは、前記空間光変調器の画素要素毎に、
当該画素要素の変調画素信号の値と当該画素要素以外の画素要素の変調画素信号の値とを比較した相対値を、当該画素要素以外の画素要素毎に算出する相対値算出ステップと、
当該画素要素と当該画素要素以外の画素要素との位置関係に基づいて決定される重み付け係数を前記相対値に掛け合わせた重み付けされた相対値を、当該画素要素以外の画素要素毎に算出する重み付けステップと、
当該画素要素以外の画素要素毎に算出された前記重み付けされた相対値の総和を、当該画素要素の影響度として算出する総和算出ステップと、を含む
ことを特徴とする光の変調方法。
The light modulation method according to claim 2.
In the influence calculation step, for each pixel element of the spatial light modulator,
A relative value calculation step of calculating a relative value comparing the value of the modulation pixel signal of the pixel element and the value of the modulation pixel signal of the pixel element other than the pixel element for each pixel element other than the pixel element;
Weighting that calculates a weighted relative value obtained by multiplying the relative value by a weighting coefficient determined based on a positional relationship between the pixel element and a pixel element other than the pixel element for each pixel element other than the pixel element Steps,
A light modulation method comprising: a sum total calculation step of calculating a sum of the weighted relative values calculated for each pixel element other than the pixel element as an influence degree of the pixel element.
請求項3に記載の光の変調方法において、
前記相対値算出ステップは、当該画素要素の変調画素信号の値と当該画素要素以外の画素要素の変調画素信号の値の差を前記相対値として算出するステップである
ことを特徴とする光の変調方法。
The light modulation method according to claim 3,
The relative value calculating step is a step of calculating a difference between a value of a modulated pixel signal of the pixel element and a value of a modulated pixel signal of a pixel element other than the pixel element as the relative value. Method.
請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の光の変調方法において、
前記第2の信号算出ステップは、前記空間光変調器の画素要素毎に、
当該画素要素に対して算出された前記影響度に基づいて補正係数を決定する補正係数決定ステップと、
補正された当該画素要素の変調画素信号の値が当該画素要素の決定された補正係数と当該画素要素の変調画素信号の値とを掛け合わせた値になるように、補正された当該画素要素の変調画素信号を算出する補正信号算出ステップと、を含む
ことを特徴とする光の変調方法。
The light modulation method according to any one of claims 2 to 4,
In the second signal calculation step, for each pixel element of the spatial light modulator,
A correction coefficient determining step for determining a correction coefficient based on the degree of influence calculated for the pixel element;
The corrected pixel element of the pixel element corrected so that the corrected value of the modulated pixel signal of the pixel element is a value obtained by multiplying the determined correction coefficient of the pixel element by the value of the modulated pixel signal of the pixel element. And a correction signal calculation step of calculating a modulation pixel signal.
請求項5に記載の光の変調方法において、
前記補正係数は、前記影響度と線形な関係を有する
ことを特徴とする光の変調方法。
The light modulation method according to claim 5,
The light modulation method, wherein the correction coefficient has a linear relationship with the influence degree.
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の光の変調方法において、
前記第1の信号算出ステップは、計算機ホログラムを計算するステップである
ことを特徴とする光の変調方法。
The light modulation method according to any one of claims 1 to 6,
The method for modulating light, wherein the first signal calculating step is a step of calculating a computer generated hologram.
それぞれ独立して光を変調する複数の画素要素を有する空間光変調器と、
前記空間光変調器を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記空間光変調器を制御するための変調パターン信号であって、前記空間光変調器で実現されるべき光の変調パターンに対応する変調パターン信号を算出し、
前記空間光変調器の画素要素毎に、前記変調パターン信号に含まれる前記複数の画素要素の変調画素信号に基づいて、前記複数の画素要素のうちの当該画素要素以外の画素要素からの影響を示す影響度を算出し、
前記空間光変調器の画素要素毎に、当該画素要素に対して算出された前記影響度に基づいて、当該画素要素以外の画素要素からの影響が相殺されるように補正された当該画素要素の変調画素信号を算出し、
前記複数の画素要素の補正された変調画素信号からなる補正された変調パターン信号を前記空間光変調器に入力する、ように構成される
ことを特徴とする装置。
A spatial light modulator having a plurality of pixel elements each independently modulating light;
A controller for controlling the spatial light modulator,
The controller is
A modulation pattern signal for controlling the spatial light modulator, and calculating a modulation pattern signal corresponding to a modulation pattern of light to be realized by the spatial light modulator;
For each pixel element of the spatial light modulator, based on the modulation pixel signal of the plurality of pixel elements included in the modulation pattern signal, the influence from pixel elements other than the pixel element of the plurality of pixel elements is affected. Calculate the degree of impact
For each pixel element of the spatial light modulator, based on the influence degree calculated for the pixel element, the pixel element corrected so that the influence from the pixel elements other than the pixel element is offset Calculate the modulated pixel signal,
An apparatus configured to input a corrected modulation pattern signal composed of corrected pixel signals of the plurality of pixel elements to the spatial light modulator.
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