投影型液晶ディスプレーを照明系に用いた空間コヒーレンス制御

使用投影式液晶显示器作为照明系统的空间相干性控制

• 批准号: 05750032
• 负责人: 岡 和彦
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750032/
• 关键词: 空間コヒーレンス; 液晶; 結像系; 回折像; 相互強度; 画像処理; 空間コヒーレンス; 液晶; 結像系; 回折像; 相互強度; 画像処理

顕微鏡などの結像系や回折系の特性は、結像レンズの点像関数のみならず、物体照明光の相互強度の影響を受ける。空間的に広がりのあるインコヒーレント光源によって物体を照明すると、物体上の空間コヒーレンスは、光源強度分布のフーリエ変換で与えられる。従って、光源強度分布を制御することにより、所望の空間コヒーレンスが得られる可能性がある。しかしながら現有の光源では、大きさを可変にする事は比較的容易だが、その強度分布を任意に変化させることは不可能に近かった。最近実用化された投影型液晶ディスプレーは、電子的に強度分布を制御できる光源と見なすことができる。本研究では、この液晶ディスプレーを回折系の照明部に組み込み、物体照明光の空間コヒーレンスが制御できるシステムを構築した。実験系の概要を以下に示す。投影型液晶ディスプレーを出射した光は、Kohler照明系を用いて物体を照明する。この物体を透過した光は、Fraunhofer回折系によりCCDカメラ上に回折像を形成する。液晶ディスプレー上に線光源を作りだし、コンピュータによりこれを走査しながら、各ステップ毎にCCDカメラから回折像を取り込む。そして、この像に光源強度分布に対応する重みを付加して、すべての像を加算する。この系により得られる回折像は、重み関数に相当する強度分布を持つ光源により物体を照明した場合と等価である。この場合、物体照明光の相互強度は重み関数のフーリエ変換で与えられるので、容易に変化させることができる。物体には単スリットを用いて実験を行った。2次関数のような非線形な強度分布や、非対称な強度分布をもつ光源について回折像を実験的に求めた。数値計算結果と比較したところ良い一致が得られた。これにより、液晶ディスプレーを結像系や回折系の照明光源に使えば、物体の透過率分布にあわせて回折特性を適応的に制御できることが示された。

成像系统和衍射系统（例如显微镜）的特征不仅受到成像透镜的点图像函数的影响，而且还受对象照明光的相互强度的影响。当一个物体被空间扩散的不连贯的光源照亮时，对象上的空间相干性由源强度分布的傅立叶变换给出。因此，控制光源强度分布可能会导致所需的空间连贯性。但是，使用当前的光源，更改尺寸相对容易，但是几乎不可能任意更改强度分布。最近，投影型液晶显示器可以视为可以通过电子方式控制强度分布的光源。在这项研究中，将此液晶显示屏纳入了衍射系统的照明部分，并且可以控制物体照明光的空间连贯性的系统。实验系统的概述如下所示。投影类型液晶显示器发出的光使用Kohler照明系统照亮对象。通过该对象传输的光使用Fraunhofer衍射系统在CCD摄像头上形成衍射图像。在液晶显示屏上创建了线性灯源，在通过计算机扫描时，衍射图像在每个步骤的CCD摄像机中捕获。然后，将与光源强度分布相对应的权重添加到此图像中，并添加所有图像。该系统获得的衍射图像相当于对象用具有与重量函数相对应的强度分布照明对象的情况。在这种情况下，物体照明光的相互强度由重量函数的傅立叶变换给出，并且可以轻松更改。使用对象上的单个缝隙进行实验。实验确定了具有非线性强度分布（例如二次函数和不对称强度分布）的光源的衍射图像。与数值计算结果相比，获得了良好的匹配。这表明，如果将液晶显示器用作成像或衍射系统的照明光源，则可以根据对象的透射分布自适应地控制衍射特性。