JP2005062864A - エレクトロウェッティング作動を有する光学ビームスプリッタ - Google Patents

Abstract

【課題】エレクトロウェッティングの技法を使用して１つまたは複数の光ビームの伝播特性を変更する調整可能光学ビームスプリッタを提供する。
【解決手段】本願発明は、エレクトロウェッティングの原理を囲壁の内部に封入されている流体の領域に適用して、複数の液体レンズを形成する。光ビームが複数のレンズに入射したとき、複数のレンズは、対応する複数の出力分割ビームにおいて光ビームの一部を変形させる。流体の領域は、分割ビームの少なくとも１つの伝播特性を変更するために、前記複数のレンズの少なくとも第１レンズの少なくとも第１光学特性を修正するように、囲壁内を制御されて移動する。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は、光ネットワーク構成要素に関し、具体的には、流体のエレクトロウェッティング作動(electrowetting actuation)によって調整可能である光学ビームスプリッタに関する。

光信号は、現在の通信システムの多くの応用分野にとって有用である。通常の光通信システムは、光信号の送信器（たとえば、１５５０ｎｍなど、光の望ましい波長を生成するレーザベースの送信器）、信号源に結合されたある長さの伝送光ファイバ、および信号を受信するためにファイバに結合された受信器を備える。送信信号を増幅するために、１つまたは複数の増幅システムをファイバに沿って配置することができる。そのようなシステム内の受信器または他の構成要素の内部では、単一の光ビームの伝播を、異なる方向（たとえば、異なる光検出器）に伝播する２つ以上の分割光ビームに分割することがしばしば望ましい。光学ビームスプリッタは、このビーム分割機能を行うために、従来使用されてきた。

通常の光学ビームスプリッタは、例示として、ビームに対して所望の事前に設定された入射角度で伝播ビームの経路に配置された半反射キューブおよび／またはプレートである。そのような入射角度で配置されたとき、入力ビームは、ビームの一部が、一方向に反射され、一方、ビームの少なくとも１つの他の部分は、他の方向でビームスプリッタを通過することが可能であるような形で、ある角度でビームスプリッタの部分反射表面に到達する。当業者なら理解するように、これらのタイプのビームスプリッタの性能は、通常、入射光ビームおよび行先光学構成要素に対するビームスプリッタの正確な位置決めに大きく依存する。
米国特許出願第１０／１３５９７３号明細書 米国特許出願第１０／１３９１２４号明細書 米国特許出願第１０／２３１６１４号明細書

従来の調整可能光学ビームスプリッタは、多くの使用にとって受け入れられるが、ある点に関して限定される傾向がある。具体的には、従来のビームスプリッタは調整可能でない。すなわち、従来のビームスプリッタは、製造後、最適入射角度など、ある固定された光学特性によって特徴付けられる。したがって、分割ビームの進行方向および／またはビームスプリッタの焦点距離のあらゆる変更（調整）は、光ビームの伝播特性を変更するために、ビームスプリッタの手動移動または構成要素の追加（レンズなど）を必要とした。本発明者らは、光通信システムがより進化して、複雑になるにつれ、新しく、かつ費用効果の高い調整可能な光学ビームスプリッタ、および、それらの装置を使用して結果的な分割光信号の伝播行動を変更する方法に対する要求が高まっていることを認識している。

したがって、本発明者らは、囲壁内に配置された液体の液滴（droplet)として複数のレンズを形成するエレクトロウェッティングの技法を使用する調整可能光学ビームスプリッタを発明した。例示として、光ビームが複数のレンズに入射したとき、複数のレンズは、対応する複数の出力分割ビームにおいて光ビームの一部を変形する。流体の領域は、分割ビームの少なくとも１つの伝播特性を変更するために、前記複数のレンズにおける少なくとも第１レンズの少なくとも第１光学特性を修正するように、囲壁内を制御可能に移動する。一実施形態では、第１光学特性は、複数のうちの少なくとも１つのレンズの曲率半径であり、修正されたとき、対応する出力分割ビームの集束または発散を変化させる。第２実施形態では、第１光学特性は、ビームスプリッタ内におけるレンズの少なくとも１つの位置であり、修正されたとき、対応する出力ビームの離脱方向を変化させる。

図１は、例示的な周知の従来の技術の光学システムであり、このシステムでは、ビームスプリッタを使用して、伝播光学ビームを、異なる方向に向けられる２つの分割ビームに分割する。この図では、ビームスプリッタ１０１は、光ネットワーク化装置内に例示的に配置され、入射伝播光ビーム１０２の経路に配置される。ビームスプリッタ１０１の表面１０７は、光ビーム１０２がビームスプリッタ１０１の表面１０７上に入射したとき、光ビーム１０２の一部１０３が、装置１０５に向かって反射され、光ビーム１０２の他の部分１０４が、装置１０６に向かってビームスプリッタ１０１を通過するように、部分反射する。装置１０５および装置１０６は、例示として、光学受信器における光検出器である。当業者には明らかであるように、ビームスプリッタ１０１は、ビームスプリッタが、入射ビームならびに装置１０５および１０６と位置合わせされるように、図１の光学システム内に設置されなければならない。ビームスプリッタ１０１の位置合わせがずれた場合、ビームスプリッタとビームおよび装置との物理的な再位置合わせが必要である。これまで、この再位置合わせは、機械的作動装置の使用および／または手動再位置決めにより、ビームスプリッタ装置を物理的に再位置決めすることによってのみ可能であった。

本発明者らは、調整可能であり、かつ、ビームスプリッタ装置の物理的な再位置決めを必要としない光学ビームスプリッタを使用することが望ましいことを理解している。したがって、本発明者らは、エレクトロウェッティングを使用して、１つまたは複数の分割光ビームの伝播特性（たとえば、進行方向および発散）を変化させる調整可能光学ビームスプリッタを発明した。得られる装置は、ほとんど電力を消費せず（たとえば、いくつかの場合では１ミリワット未満）、製造が比較的安価であり、かつ、従来の光学システムと適合する。エレクトロウェッティングの原理（すなわち、電場を使用して、液体ベース装置の特性を可変的に変化させる）は、液体マイクロレンズの焦点距離および位置を変化させるために従来使用されてきた。そのようなエレクトロウェッティングに基づくマイクロレンズは、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ａｌｉｇｎｉｎｇ ａ Ｐｈｏｔｏ−Ｔｕｎａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ」という名称の同時継続の米国特許出願第１０／１３５９７３号明細書、および「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｒ ｆｏｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｎｇ ａ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ」という名称の同時継続の米国特許出願第１０／１３９１２４号明細書の主題である。両方とも、参照によって本明細書に組み込まれている。最も簡単な形態では、エレクトロウェッティングに基づくマイクロレンズは、液体の透明液滴を使用して、入射光を所望の焦点に集束させる。

図２は、上記で参照した’９７３および’１２４の米国特許出願に記載されている簡単な液体マイクロレンズ２０１の１つの従来の技術の実施形態を示す。この実施形態では、エレクトロウェッティングの現象を使用して、導電性液体の液滴２０２（透明でも透明でなくてもよい）と、厚さ「ｄ」および誘電率ε_τを有する誘電体絶縁層２０３との接触角度θを可逆的に変化させることが可能である。液滴と絶縁層との接触角度は、一般にメートルあたりのミリニュートン（ｍＮ／ｍ）で測定される表面張力（界面エネルギーとしても既知）「γ」によって決定される。本明細書では、γ_Ｓ−Ｖは、絶縁層２０３と、液滴を囲む空気、気体、または他の液体との間の表面張力、γ_Ｌ−Ｖは、液滴２０２と、液滴を囲む空気、気体、または他の液体との間の表面張力、γ_Ｓ−Ｌは、絶縁層１０３と液滴２０２との間の表面張力である。接触角度θ_１は、以下の関係によって決定される。

金属電極などの電極２０４が、誘電体層２０３の下に配置され、電極２０４は、その層によって液滴２０２から絶縁される。液滴２０２は、たとえば、水滴とすることが可能であり、誘電体絶縁層２０３は、たとえば、テフロン（登録商標）／パリレン表面とすることが可能である。

液滴２０２と電極２０４との間に電位差が存在しないとき、液滴２０２は、液滴の容積によって画定される形状、および接触角度θ_１を維持する。θ_１は、上記で説明したように、表面張力γによって決定される。電圧Ｖが電極２０４に印加されたとき、電極２０４と液滴２０２との電位差により、液滴は拡散する。破線２０５は、液滴２０２が、電極２０４に対する中心位置から層２０３全体に等しく拡散することを示す。具体的には、接触角度θは、電圧が電極２０４と液滴２０２との間に印加されたとき、θ_１からθ_２に減少する。この拡散を達成するために必要な電圧Ｖは、数ボルトから数百ボルトにわたる可能性がある。拡散の量は、すなわちθ_１とθ_２との差によって決定され、印加電圧Ｖの関数である。接触角度θ_２は、以下の関係によって決定することができる。

上式で、θ_１は、電圧が液滴２０２と電極２０４との間に印加されていないときの絶縁層２０３と液滴２０２との接触角度、γ_Ｌ−Ｖは、上述した液滴表面張力、ε_τは、絶縁層２０３の誘電率、ε_０は、８．８５×１０^−１２Ｆ／Ｍ（真空の誘電率）である。

図３は、従来の構造１０３の実施形態を示す。これは、たとえば円形断面のガラス管である囲壁３０９を通して導電性流体３０２の液滴を移動させるために、上述したエレクトロウェッティングの原理に依拠する。そのような実施形態は、やはり参照によって本明細書に完全に組み込まれている、「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｗｉｔｈ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｗｅｔｔｉｎｇ Ａｃｔｕａｔｉｏｎ」という名称の同時継続の米国特許出願第１０／２３１６１４号明細書の主題である。図２とは対照的に、図３の実施形態は、導電性液体液滴３０２の回りに剛性囲壁を使用して、ｘ方向を除く全方向で液滴の運動を完全に制約する。図３の実施形態では、液滴は、例示として、環状断面の管によって制約される。上述したようなエレクトロウェッティングの原理を使用して、液体と囲壁３０９の表面との接触角度θを可逆的に変化させる。液滴と絶縁層との接触角度θは、再び、表面張力によって決定され、式１を参照することによって計算することができる。液滴３０２と電極３０５との間に電位差がないとき、液滴３０２は、囲壁３０９内においてその位置を維持し、接触角度は、θ_１＝θ_２である。θ_１は、上記で説明したように、表面張力γによって決定される。

電圧Ｖが電極３０５に印加されたとき、電極３０５と液滴３０２との間の電位差により、図２に示した場合のように、液滴は、拡散しようとする。具体的には、境界３０３Ａが囲壁３０９の表面に到達する接触角度は、電圧が電極３０５と液滴３０２との間に印加されたとき、θ_２からθ_１に減少する。この変化を達成するために必要な電圧Ｖは、数ボルトから数百ボルトにわたる可能性がある。運動量は、すなわちθ_１とθ_２との差によって決定され、印加電圧Ｖの関数である。接触角度θ_２は、再び、式２を参照することによって決定することができる。θ_１は、電圧が液滴３０２と電極３０５との間に印加されていないときの囲壁３０９の表面と液滴３０２との接触角度、γ_Ｌ−Ｖは液滴の表面張力、ε_τは絶縁層３０６の誘電率、ε_０は８．８５×１０^−１２（真空の誘電率）である。図３の液滴は、ｘ方向を除く全方向で運動が制約されるので、印加電圧Ｖによって生じる接触角度の差は、流体液滴の対向側面３０３Ａと３０３Ｂとの間の力の不均衡をもたらす。その結果、流体液滴は、より高い印加電圧の下で、液滴の片側に向かって方向３１０に移動する。

本発明者らは、調整可能ビームスプリッタを作成するために、上述したエレクトロウェッティングの技法を使用することが有利であると理解している。したがって、本発明の原理によれば、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃは、それぞれ、エレクトロウェッティングの原理により流体の運動を制御するビームスプリッタ４０１の側面断面図、前面断面図、および上面断面図を示す。この実施形態では、図４Ａを参照すると、液滴４０３は、例示的な囲壁４０２の内部に配置され、囲壁４０２は、例示として反射性誘電体材料の層である反射内表面４０８を有する。液滴４０３と囲壁４０２との間の摩擦を低減するために、潤滑液体を囲壁４０２の内部に配置することが可能である。表面４０８は、例示として、周知のテフロン（登録商標）材料の基板の上に配置されたＣＹＴＯＰ（登録商標）の透明コーティングを有することが可能である。ＣＹＴＯＰ（登録商標）は、旭硝子株式会社（Ａｓａｈｉ Ｇｌａｓｓ，Ｉｎｃ．）によって製造されたアモルファス・フッ化炭素ポリマーであり、一部には、有利な疎水性特性を特徴とする。当業者なら、多くの材料が、本明細書において記述するようなビームスプリッタの表面に必要な特性を達成するのに適していることを理解するであろう。囲壁４０２は、例示的として、矩形の断面であるが、当業者なら、多くの断面形状（たとえば、楕円）が等しく有利であることを理解するであろう。電極４０５および４０６は、それぞれ、液滴４０３の上および下に配置され、誘電体層４０７によって液滴４０３から分離される。誘電体層４０７のチャネル４０９は、液体を接地電極４１２と接触させることによって、液体液滴の接地を可能にする。以前に議論したように、電極４０６と４０５との相対電圧を変化させることによって、液滴４０３の１つまたは複数の部分を、囲壁４０２内においてｘ方向に移動させることができる。接触角度θ_２およびθ_３は、それぞれ、これ以後、液滴の前縁および後縁の垂直接触角度と呼ばれ、再び、式１および２によって決定することができる。

図４Ｂは、図４Ａのビームスプリッタの断面を示す。具体的には、図４Ｂは、図４に示した面Ａ−Ａ’におけるビームスプリッタ４０１の例示的な断面を示す。図４Ｂでは、囲壁内において液滴を移動させる従来の実施形態とは異なり、電極４０６Ａ／Ｃおよび４０６Ｂ／Ｄが、液滴４０３の幅の一部にわたってのみ延びることがわかる。したがって、液滴４０３は、これ以後移行領域４０４と呼ぶ領域４０４によって、部分４０３Ａおよび４０３Ｂに分割される。

図４Ｃは、例示的な光ビーム４０９を複数の光ビームに分割するために使用される図４Ａのビームスプリッタの上面断面図を示す。具体的には、図４Ｃは、図４Ｂに示した面Ｂ−Ｂ’におけるビームスプリッタの例示的な断面を示す。図４Ｃの例示的な実施形態では、等しい電圧が電極４０６Ｃ（および／または図４Ｂに示した４０６Ａ）ならびに４０６Ｄ（および／またはやはり図４Ｂに示した４０６Ｂ）に印加されたとき、液滴４０３の部分４０３Ａおよび４０３Ｂは、方向４１３に移動する。したがって、電極４０６Ｃ（および／または図４Ｂに示した４０６Ａ）ならびに４０６Ｄ（および／またはやはり図４Ｂに示した４０６Ｂ）に印加された所与の電圧について、部分４０３Ａおよび４０３Ｂは、それぞれ、曲率半径Ｒ２を有する２つのレンズ４１１および４１０を形成すると言える。当業者には以上のエレクトロウェッティングの議論から明らかなように、液滴部分４０３Ａおよび４０３Ｂの変位量（したがって、レンズ４１１および４１０の曲率半径）は、電極４０６Ｃ（および／または図４Ｂに示した４０６Ａ）ならびに４０６Ｄ（やはり図４Ｂに示した４０６Ｂ）に印加された電圧量に直接依存する。曲率半径Ｒ３を有する移行領域４０４は、液滴を分割して、液滴４０３の２つの部分４０３Ａおよび４０３Ｂを創出するように作用する。この移行領域は、電極４０６Ｃと４０６Ｄとの間の移行領域４０４において、液滴に電圧が印加されていないことによる。移行領域４０４に電極がないことにより、大きな垂直接触角度θ_３が創出される。その結果、領域４０４の両側の液滴は、半円形断面を有する２つのレンズを形成し、例示として、レンズの最大変位は、移行領域４０４の境界４０２と側壁４２１との間の中間点に位置する。曲率半径Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は、それぞれ、垂直接触角度θ_１、θ_２、およびθ_３に依存する。具体的には、液滴の前縁上の移行領域の曲率半径Ｒ３は、液滴の後縁の曲率半径Ｒ１、後縁の接触角度θ_１、および移行領域の接触角度θ_３に依存する。移行領域４０４の曲率半径Ｒ３は、以下のように表すことができる。

上式で、ｈは、図４Ａに示した囲壁の高さである。同様に、図４Ｃのレンズ４１０および４１１の曲率半径Ｒ２は、下式によって決定することができる。

したがって、以前に記述したエレクトロウェッティングの技法を使用して、垂直接触角度θ_１、θ_２、およびθ_３を変更することによって、曲率半径Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３を変更または調節することができる。

当業者なら、２つのレンズ（レンズ４１１および４１０）Ｉがこの例示的な実施形態では示されているが、電極を異なるように構成することによって（たとえば、互いに離れている追加の電極を追加することによって）、領域４０４などの移行領域によって分離されている任意の数のレンズを創出することが可能であることを理解するであろう。再び図４Ｃの例示的な実施形態を参照すると、やはりエレクトロウェッティングの原理に依拠することによって、電極４０５を使用して、液滴４０３の領域４０３Ｃを形成し、したがって、半径Ｒ１を有する第３レンズ４１４を形成する。これ以後、レンズ４１０および４１１が形成される液滴４０３の表面の部分を液滴の第１表面と呼び、これ以後、レンズ４１４が形成される液滴４０３の表面の部分を液滴の第２表面と呼ぶ。

図５は、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃのビームスプリッタを動作して使用して、入射ビーム４０９を例示的な複数のビーム５０３および５０５に分割することが可能である方式を示す。具体的には、レンズ４１０および４１１の曲率半径（図４ＣのＲ２）は、光ビーム４０９がこれらのレンズに入射したとき、レンズ４１０および４１１が、ビーム４０９の一部を、焦平面５０１内の異なる焦点４１５および４１６にそれぞれ集束させるように動作するように、上記で議論したエレクトロウェッティングの技法を使用して選択される。レンズ４１０および４１１の焦点距離は、下式によって決定される。

上式で、Ｒはレンズの半径、ｎ_ｌｅｎｓはレンズの屈折率、ｎ_{ｓｕｒｒｏｕｎｄ}はレンズを囲む媒体の屈折率である。焦点４１５および４１６を有する２つの得られる分割ビームは、レンズ４１４に到達するまで、液体を経て伝播する。レンズ４１４は、分割出力ビーム５０２および５０４を、それぞれ方向５０３および５０５など、所望の方向に向けるように機能する。これ以後主要レンズ焦平面と呼ぶ焦平面５０１は、レンズ４１４の焦平面である。レンズ４１０および４１１の焦点４１５および４１６が焦平面５１０内にあるように設定することにより、出力ビーム５０２および５０４は、平行ビームとなる（すなわち、集束ビームまたは発散ビームではない）。したがって、平行出力ビームは、本明細書において上記で議論したエレクトロウェッティングの技法でレンズ４１０および４１１の曲率半径を調節することによって達成することが可能である。

図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃは、図４Ｃに関連して議論した曲率半径の調整など、液体液滴４０３の特性を調整することによって、レンズ４１０および４１１などのレンズの光学特性、したがって分割ビームの伝播特性をどのように変更することができるかを示す。具体的には、図６Ａに示すように（図５のビームスプリッタと同様である）、レンズ４１０および４１１の曲率半径（図４ＣのＲ２）が、焦点４１５および４１６が主要レンズ焦平面５１０に配置されようなものであるとき、出力ビーム６０５および６０６は、平行ビームとなる。しかし、図６Ｂおよび６Ｃに示すように、レンズ４１０および４１１の曲率半径を変更することによって（たとえば、液滴４０３の垂直接触角度を変更することによって）、出力ビームの集束または発散を変化させることができる。別法として、図４Ｃのレンズ４１４の曲率半径を変更することによって、同じ集束または発散を得ることが可能である。これは、たとえば、ビームスプリッタと他の光学構成要素との位置合わせを達成する際に、あるいは、得られる分割ビームの強度を増大または低減させるために、望ましい可能性がある。図６Ｂの例示的な実施形態では、レンズ４１０および４１１の曲率半径は、図６Ａの曲率半径と比べて増大されており、したがって、レンズの焦点距離（式５によって決定される）も増大されている。その結果、焦点４１５および４１６は、主要レンズ焦平面５１０から離れて方向６０７に移動する。同じ結果（焦平面５０１に対する焦点４１５および４１６の変位）を、レンズ４１４の曲率半径を低減することによって達成することが可能である。その結果、出力ビーム６０１および６０２によって示すように、出力ビームは、行先に伝播する際に集束する。反対に、図６Ｃに示したように、レンズ４１０および４１１の曲率半径が、図６Ａの曲率半径と比較して低減されているとき、レンズの焦点距離は低減される。したがって、この場合、焦点４１５および４１６は、主要レンズ焦平面５０１から離れて方向６０８に移動する。やはり、レンズ４１４の曲率を増大させることによって、同じ結果を達成することができる。したがって、出力ビーム６０３および６０４によって示すように、出力ビームは、送信先に伝播する際に発散する。

上記の議論では、レンズ４１０および４１１の曲率半径Ｒ２は、等しいと想定されていた。しかし、図７に示すように、２つのレンズのそれぞれの曲率半径が異なるような形で、エレクトロウェッティングの技法を使用して、液滴４０３を調節することが可能である。具体的には、この例示的な実施形態では、電極４０６Ｄ（および図４Ｂの電極４０６Ｂ）に印加される電圧より高い電圧が、電極４０６Ｃ（および図４Ｂの電極４０６Ａ）に印加される。その結果、レンズ４１０の曲率半径は、レンズ４１１の曲率半径より小さくなり、それにより、レンズ４１０の焦点４１５は、主要焦平面５１０から距離ｄにあり、レンズ４１０により近くなる。この例示的な例では、レンズ４１１の曲率半径は、焦点４１６が主要レンズ焦平面５０１に位置するというものである。その結果、出力ビーム７０２は、方向７０３に伝播する平行ビームとなり、一方、出力ビーム７０１は、方向７０４に伝播する発散ビームとなる。以前に議論したように、たとえば個々の分割ビームの単位面積あたりの電力を調節するために、分割ビームを互いに無関係に調節することができることが望ましい。

最後に、図８Ａおよび８Ｂは、出力分割ビームの伝播特性を調整する他の方法を示す。具体的には、単一電極（図７の４０６Ｄなど）とは対照的に、電極の列８０４を使用することによって、出力ビームの離脱角度および／または強度（電力）を変更することが可能である。図８Ａおよび８Ｂを参照すると、この変更は、列８０４の電極の一部に電圧を印加するだけで達成される。したがって、液滴４０３のより小さい部分が、方向８０９に変位し、したがって、レンズ８０５を形成する。当業者なら、このより小さいレンズは、たとえばレンズ８１０と比較して、方向８０１からビームスプリッタに入る光ビームのより小さい部分を集束させることを理解するであろう。その結果、出力分割ビーム８０７の電力は、対応してより小さくなる。また、より小さいレンズ８０５は、移行領域４０４から離れるように変位するので、方向８０２に伝播する結果的な出力ビーム８０７は、離脱角度θ_Ｄを有する。図８Ｂに示すように、レンズ８０５が反対方向に変位して、移行領域４０４により近くなるとき、方向８０３に伝播する出力ビーム８０８の離脱角度θ_Ｄは、図８Ａのレンズ位置と比較して、小さくなる。やはり、以前に議論したように、焦点４１５が主要レンズ焦平面５０１に位置するので、出力ビーム８０７および８０８は、平行ビームである。

以上は、本発明の原理の単なる例示である。したがって、当業者なら、本明細書では明らかには記述または図示されていないが、本発明の原理を実現し、かつその精神および範囲内にある様々な構成を考案することができることを理解するであろう。さらに、本明細書において引用したすべての例および条件言語は、読者が本発明の原理を理解するのを補助する教育的目的であることのみを意図していることが明らかであり、そのような具体的に列挙された例および条件に限定されることなく解釈されるべきである。さらに、本発明の態様および実施形態ならびに具体的な例を列挙している本明細書のすべての記述は、その機能上の均等物を包含することを意図する。

ビームスプリッタの例示的な従来の使用を示す図である。 エレクトロウェッティングの原理を使用してマイクロレンズの光学特性を変更する、従来の技術の液体マイクロレンズを示す図である。 液滴がエレクトロウェッティングの原理を使用して可動であるチャネルに封入された従来の技術の液体液滴を示す図である。 液滴が、チャネル内に封入され、かつエレクトロウェッティングの技法を使用して可動である、本発明の原理によるビームスプリッタの側面図である。 図４Ａの面Ａ−Ａ’における図を示す、図４Ａのビームスプリッタの断面図である。 図４Ｂの面Ｂ−Ｂ’における図を示す、図４Ａおよび４Ｂのビームスプリッタの断面図である。 図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃのビームスプリッタが、入射光ビームを複数の分割光ビームに分割する方式を示す図である。 分割光ビームの発散を変更するために、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃのビームスプリッタを調節することができる方式を示す図である。 分割光ビームの発散を変更するために、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃのビームスプリッタを調節することができる方式を示す図である。 分割光ビームの発散を変更するために、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃのビームスプリッタを調節することができる方式を示す図である。 他の分割ビームに関係なく、個々の分割光ビームの発散を変化させるために、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃのビームスプリッタを調節することができる方式を示す図である。 図８Ａ、８Ｂは、分割光ビームの進行方向を変化させるために、電極の列を図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃのビームスプリッタにおいて使用することができる方式を示す図である。

Claims (10)

1. 液滴を容れるように適合された囲壁内に配置される導電性液体の液滴と、
   前記導電性液体の液滴の少なくとも第１表面の上に複数の液体レンズを形成する手段とからなる装置。
2. 前記形成手段が、複数の電極に印加される少なくとも第１電圧に応答して、前記導電性液体の液滴の少なくとも第１表面の上に複数の液体レンズが形成されるように配置された複数の電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記複数の電極の各電極が、前記囲壁内に配置され、そして前記複数の電極の他の電極から電気的に絶縁されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記複数の液体レンズが少なくとも第２電圧に応答して形成されるように、前記複数の電極が配置されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 前記第１電圧が前記第２電圧と同じであることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 液滴を容れるように適合された囲壁内に配置される導電性液体の液滴と、
   複数の電極に印加される少なくとも第１電圧に応答して、前記導電性液体の液滴の少なくとも第１表面の上に複数の液体レンズが形成されるように配置された複数の電極とからなる光学ビームスプリッタ。
7. 前記複数の電極の各電極が、前記囲壁内に配置され、そして前記複数の電極の他の電極から電気的に絶縁されることを特徴とする請求項６に記載の光学ビームスプリッタ。
8. 前記複数の液体レンズが少なくとも第２電圧に応答して形成されるように、前記複数の電極が配置されることを特徴とする請求項６に記載の光学ビームスプリッタ。
9. 光ビームを分割する方法であって、前記方法が、
   少なくとも第１電圧を複数の電極に印加し、それにより、複数の液体レンズを導電性液体の液滴の少なくとも第１表面の上に形成する工程と、
   前記ビームが前記複数の液体レンズ内で少なくとも１つのレンズに入射するように、光ビームを受ける工程とからなる方法。
10. 第２電圧を前記複数の電極に印加する工程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
    

Images