JP2007530997A

JP2007530997A - 複屈折光学系

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Publication number: JP2007530997A
Application number: JP2007504528A
Authority: JP
Inventors: ハーウェーヘンドリクスベルナルドゥス; テーハーエフリーデンバウムコエン; スタリンガスジュルド; カイパーステイン
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-03-24
Filing date: 2005-03-14
Publication date: 2007-11-01
Also published as: TW200602711A; CN100529834C; EP1730571A2; WO2005093489A2; CN1934482A; WO2005093489A3; US20070273943A1; KR20070003965A; US7440075B2

Abstract

本発明は、流体チャンバ1と複屈折部分とを具える光学系に関するものである。流体チャンバは、第１および第２の流体10、12を具え、これらの流体は異なる屈折率を有し、流体間の界面はメニスカス14を形成する。複屈折部分は、第１放射ビーム3bおよび第２放射ビーム3cの特性を変化させることができ、第１および第２の放射ビームは異なる偏光を有する。メニスカス構造の変更によって、第１放射ビームおよび第２放射ビームの特性変化が生じる。メニスカス構造の変化を、エレクトロウェッティングによって制御できる。

Description

本発明は、複屈折構成部品を組み込んだ光学系に関するものである。特に、本発明は、光学データ媒体のための光走査装置、偏光ビームスプリッタおよび顕微鏡のような光学系用の複屈折構成部品に関するものである。

複屈折材料は応用光学において広く使われている。複屈折材料は光学的異方性に起因する２つの異なる屈折率を示す。光学的異方性材料は１つであり、光学的性質が全方向に同じでないものである。この異等方性のために、複屈折媒体内に指向させる放射ビームは、異なる屈折角の２つのビームに分けられるであろう。複屈折材料に入射する、異なる偏光状態の２つの部分で構成される放射ビームは分けられるであろう。ビームを構成する第１の部分は、通常の屈折率に従って屈折し、一方、ビームを構成する第２の部分は異常な屈折率に従って屈折する。

ウォラストンプリズムは、複屈折材料を使用する光学装置の一例である。ウォラストンプリズムは、非複屈折部分および複屈折部分を具える偏光ビームスプリッタプリズムである。プリズムを通して照射される放射ビームは、２つの直交した偏光光線に、部分間の界面で分離される。ウォラストンプリズムは、ノマルスキー顕微鏡のような顕微鏡に使われ、この顕微鏡において、直交した偏光光線は、３次元サンプルの２つの異なる領域を走査するため用いられる。しかし、ウォラストンプリズムの特性は可変的でない。

例えば顕微鏡のサンプル上にフォーカスする目的で、出射光線の方向および角度を変えるため、レンズの特性を変え変化させることが好ましい場合が多い。液晶レンズが、光走査装置において、多層光記憶媒体を走査するために使用されてきた（’DVD pick-up system reads two layers simultaneously ’-Optics and Lasers Europe, September 2000）。液晶は、自由に流動できる細長い分子からなるが、結晶のように、大きなスケールオーダーを形成しかつ維持するように相互に作用することもまたできる。ネマチック液晶は、実質上平行の状態の傾向にある分子から成る。分子が実質上平行であるように方向付けられるとき、液晶は光学的異方性であり、従って複屈折である。液晶の平行な方位の方向は、分子を方向付けるアラインメント層を設けることにより、かつ電圧を印加することによって制御できる。電圧を印加すると分子はその領域で一列に並んで回転する。

結晶は電圧に応じて整列するのにある程度時間がかかるので、電圧印加による構成成分分子のネマチック方位を変えることによって、光学目的のための液晶レンズの特性を制御することは必ずしも理想的でない。整列させるのに要する時間は、例えば、リアルタイムで光媒体を走査すると同時にレンズの形状を変化させる目的のためには遅すぎるかもしれない。

本発明の一態様によると、流体チャンバを具える光学系であって、前記流体チャンバは第１流体を具え、前記光学系は第１放射ビームおよび第２放射ビームの特性を変更できる複屈折部分を具え、前記第１および第２の放射ビームが異なる偏光を有する光学系において、前記流体チャンバは第２流体を含み、前記第１および第２の流体は異なる屈折率と、メニスカスを形成する前記流体間の界面とを有し、前記メニスカスの構造における変化によって、前記第１放射ビームおよび前記第２放射ビームの特性における前記変化が生じるように、前記複屈折部分が配置されることを特徴とするものである。

本発明は複屈折光学素子を提供し、この光学素子は、２つの流体間のメニスカスを移動させることによって迅速に変えられるという特徴を有する。流体間のメニスカスを、ほぼ瞬間的に高精度で移動させることができる。従って、本発明の実施形態は、とりわけ迅速で適応性のある光媒体の走査と、顕微鏡のサンプル上での正確で高速なフォーカスとに適している光学素子を提供する。

流体は、力に応じてその形状を変える物質であり、その容器の形状に適合する傾向があるであろう。流体は、液体、気体、および流動可能である、固体と液体および固体と気体の混合物を含む。

メニスカス構造は、そのサイズ、形状、流体に対するチャンバ内の位置および湾曲の程度（例えば、凸面か凹面か）を含む。メニスカス構造の変更は、これらの特性のうちの１つあるいは全ての変更を含むことができる。

好適実施形態では、流体チャンバは、流体接触層により流体から分離される第１電極と、流体のうちの１つに導通している接触電極とを具える。この実施形態では、流体接触層は、電極間の電圧に従って変動する流体のうちの１つによって濡れ性を有し、その結果、メニスカス構造は前記電圧に依存して変動する。従って、メニスカス構造は、電極により印加される電圧を制御することによって、急速かつ正確に制御することができる。

一の配置では、第１流体は複屈折部分を具える。この配置では、第１流体は液晶分子を具えることができ、また、流体チャンバはアラインメント層を具え、アラインメント層は液晶分子を整列させるように動作する。アラインメント層をメニスカスの反対側の流体チャンバ内に配置して、液晶分子の長軸のネマチック方位を制御することによって、液晶分子の複屈折特性を制御できる。メニスカスの反対側にアラインメント層を設置することによって、アラインメント層は入射ビーム面に対して分子を整列するように動作し、その結果、ビームは屈折する。

第１流体が複屈折部分を具え、複数の異なるメニスカス構造を生じるように流体チャンバを配置する場合には、メニスカスは第１および第２の流体間に実質上平面の界面を形成しうる。平面メニスカスは、メニスカス上のビームが入射する位置にかかわらず、入射ビームに一定の屈折角を付与する。本発明の一実施形態に従う光学系は、このことにより、急速かつ非常に正確な調整可能性という付加的な利点と共に可変特性を有するウォラストンプリズムを設ける。代案として、メニスカスは第１および第２の流体間に湾曲した界面を形成できる。特に、光学系は、調整可能の形式で、複屈折レンズであってもよい。一の実施形態では、本発明に従う光学系は、光データ記憶媒体の異なる層を走査するために使用することができる。メニスカスは、１軸あるいは２軸に湾曲してもよい。

液晶分子の配向性（方位）に対するアラインメント層の影響は、前記層に対する各分子の近接性に比例している。結果として、アラインメント層からさらに離れている分子は、適当に整列する可能性が低く、全体として液晶の光学的特性の不均一性をもたらす。従って、厚い複屈折層が必要な場合、または、複屈折流体の屈折特性が不十分であるか不適当である場合、複屈折部分は固体材料から形成される。固体の複屈折部分はまた、流体チャンバ内のシステムの１つ以上の構成要素間に、高い界面角度または大きな曲率を設けるように光学系が配置される用途には適当であるかもしれない。

複屈折部分が固体材料から形成され、複屈折部分が実質上平面である屈折面を有し、流体チャンバが、複数の異なるメニスカス構造を生じるように配置され、メニスカスは、実質上平面の界面を第１および第２の流体間に形成できる。代案として、複屈折部分が、湾曲した屈折面を有する場合、メニスカスは、湾曲した界面を第１および第２の流体間に形成できる。従って、急速かつ正確なビームの屈折のためのメニスカスの利点は、固体の複屈折材料の光学的性質と組み合わせて提供される。

本発明の一の実施形態は、光記録担体を走査するための光走査装置の形式を採り、上述したような光学系を具える。この実施例では、メニスカスが、前記光記録担体における異なる情報データ記憶層深度の前記走査中に生じる収差を矯正するように設定可能である。光データ記憶媒体は、情報記憶層の相対深度の変動をもたらす製造誤差に左右され、走査プロセスはまた、光学収差に左右される。ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）のデータ記憶層深度の典型的な製造偏差は５マイクロメートルである。本発明は、この種の偏差をメニスカスの構造の迅速な調整によって補正して、走査ビームをデータ記憶層上に正しくフォーカスすることができる。

本発明の他の実施形態は、上述したような光学系を具える光学顕微鏡装置である。光学顕微鏡装置では、光学系は、出力像を生成するため、第１および第２の放射ビームが３次元サンプル上に対物レンズを介してフォーカスされるように配置され、光学系は、出力像のコントラストを変化させるため、メニスカスの構造を変化させるように動作する。本発明は、コントラストをメニスカス構造の調整によって最適化でき、それによって、顕微鏡像の品質を改善する。本発明の更なる特徴および利点は、単なる実施例によって与えられ、添付図面を参照して作成された本発明の好適実施形態の以下の記載から明らかになるであろう。

図１は、本発明の第１実施形態に係る光学系を断面図で示す。流体チャンバ１は４つの側壁を具え、これらの側壁のうち２つの側壁2、4を図示する。流体チャンバ1は端部壁7、8をさらに具え、これらの端部壁は透明で、入出力放射ビームの出入りを可能にする。流体チャンバ1は第１および第２の流体10,12を封入し、これらの流体は非混合性であり、平面であるメニスカス14によって分離される。端部壁8は、第２流体12と接触しているアラインメント層6を含む。第１および第２の側壁電極15、16は、側壁2、4内に組み込まれる。第１および第２の側壁電極15、16は、第１および第２の流体10、12から、絶縁層17、19および流体接触層18、11によって、それぞれ分離される。接触電極20は環状の電極であり、チャンバの一端に、第２流体12と直接接触して配置される。代案として、電極20を第２流体12に容量結合することもできる。接触電極20の中心部は、第２流体12がアラインメント層6と導通するような開口を具える。入射光線3aで表される入射ビームは、流体チャンバに入り、屈折させて出射光線3b、3cで表される第１および第２の出射ビームとして、流体チャンバ1から出る。接触電極20は、電圧V0を生じるように作動する。第１および第２の側壁電極15、16は、それぞれ電圧V1、V2を生じるように作動する。

第１流体10は第２流体12と非混合性である。この実施形態において、第１流体10は、シリコンオイルまたはアルカンのような電気絶縁液体である。第１および第２の流体10、12は、等しい密度を有するように配置されることが好ましく、その結果、光学系は重力に関係なくいかなる方位にも機能できる。第１流体10の密度は、第１流体10および／または第２流体12に対する分子成分の適当な選択および追加によって、第２流体12の密度と同字になるように配置することができる。

第２流体12は液晶分子を具え複屈折である。液晶分子はアラインメント層6によって整列させる。アラインメント層6は、インジウムスズ酸化物の薄層で被覆されたガラスの層である。第２流体12と接触しているアラインメント層6の表面に、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）に削られ(stamped)あるいは擦られた(rubbed)マイクログルーブ（図示せず）を形成する。マイクログルーブは、平行な隆起部のテンプレートを形成することによって、第２流体12に液晶分子を整列させるような働きをする。マイクログルーブは、第２流体12の所望の光学的性質に依存して、アラインメント層6を横切っていかなる方向に方向付けられていてもよい。

アラインメント層6のマイクログルーブは、液晶分子の長軸を配向させ、これにより系の複屈折の（光学）軸の方向を定める。マイクログルーブの軸と平行に線形偏光させた放射光線は、第２流体12を横断するとき、特別な屈折率に従って屈折されるであろう。対照的に、マイクログルーブの軸に対して90度で線形偏光させた光線は、通常の屈折率に従って屈折されるであろう。

第１および第２の電極15、16は金属材料から形成され、絶縁層17、19で被覆され、これらの絶縁層は例えばパリレンから形成される。これらの絶縁層は、50ナノメートルから100マイクロメートルの間の厚みを有する。絶縁層17、19は、第１および第２の流体10、12から流体接触層11、18によって分離され、これらの流体接触層は、光学系の側壁2、4ともにメニスカスとの接触角Ｘ1、Ｘ２のヒステリシスを減少させる。

流体接触層11、18は、5ナノメートルから50マイクロメートルの間の厚みを有し、デュポン社（登録商標）により製造されるテフロン（登録商標）AF1600のようなアモルファス・フルオロカーボンから形成されるのが好ましい。AF1600被覆を、浸漬被覆によって製造できる。絶縁層17および19を形成するパリレン被覆を、化学蒸着によって適用してもよい。絶縁層と同様に流体接触層として機能する単一層、例えば厚さ数マイクロメートルのAF1600層を使用することもまた可能である。

第１および第２の流体10、12は互いに非混合性で、メニスカス14によって分離される２つの流体ボディに分離する。第１および第２の側壁電極15、16および接触電極20の間に電圧が印加されない場合、流体接触層18は、第１流体10に対して第２流体12より高い濡れ性を有する。エレクトロウェッティング（electrowetting）のために、第２流体12による流体接触層18の濡れ性は、第１および第２の側壁電極15、16および接触電極20による電圧印加に従って変動し、三相線（流体接触層18、第１流体10および第２流体12の間の接触線）とともにメニスカスの接触角Ｘ1、Ｘ２を変化させる。このように、メニスカスの構造は、電極によって印加される電圧に依存して変化させることができる。

図2は、図1に示す実施形態の破線が横切る位置の断面図を示す。全ての側壁2、3、4、5が示されている。側壁2、3、4、5は、流体チャンバ1の光軸の周りに正方形の輪郭を形成する。側壁3は第３側壁電極22を含み、この第３側壁電極22は絶縁層24により包囲され、一方、反対側の側壁5は第４側壁電極26を含み、この第４側壁電極26は絶縁層28により包囲される。流体接触層11、18が全ての側壁の周りに連続層を形成していることがわかる。第３側壁電極22は電圧V3を生じるように作動し、一方、第４側壁電極26は電圧V4を生じるように作動する。各々の側壁電極の電圧は、電圧コントロールシステム（図示せず）によって、個別に制御される。図1を参照すると明らかなように、、電圧の第1の組合せが電極間に印加されるとき、メニスカス14は第1の所望のメニスカス構造を採用する。電圧V0、V1およびV2の組合せは、第２流体12が側壁2に対して側壁4に対してよりも大きな濡れ性を有するように配置され、角度のついた平面メニスカスを形成する。V3とV4は、等しくなり、かつ、それらのそれぞれの側壁3、5で90°のメニスカス接触角を生じるように制御される。接触角Ｘ1、Ｘ２は、電圧V1とV2によって確実にメニスカスが平面であるように等しくなるように制御される。この第１の構成では、メニスカス14と流体接触層18の間の接触角Ｘ1、Ｘ２は、例えばほぼ120°である。

図3は図1の実施形態を示し、メニスカス構造は、異なる所望の構成に変更されたものである。電圧V0、V1、V2、V3およびV4の第2の組合せが電極間に適用され、両側壁2、4に対する第２流体の濡れ性は同じである。この場合、電圧V3とV4は等しい大きさである。メニスカスは、第１のメニスカス構造に対して減少した角度を有するメニスカス構造を採用する。この第２の構成では、接触角Ｘ1、Ｘ２はほぼ90°であり、入射光線3aによって表される入射ビームは、メニスカスに垂直に達し、屈折は出射光線3b、3cによって表される出射ビーム成分のいずれにも起こらない。

第１および第２の出射光線3b、3cの屈折角および角距離が、メニスカス構造を変ると変化するということがわかる。従って、第１および第２の出射光線3b、3cの屈折角および角距離を、電極間に印加される電圧によって、非常に正確に制御でき、かつ、迅速に変化させることができる。

図4aと4bは、湾曲したメニスカス構造を具える本発明の実施形態を示している。図1、2および3に関連して記載されているものと同様である構成要素には、図4aと4bにおいて、100だけ数値を増加させた符号が付されてあり、前述した記載が、ここに適用されるべきである。上述したように、第１流体110は第２流体112と非混合性であり、この第２流体112は液晶分子を有しアラインメント層106によって整列させる。湾曲した回転対称のメニスカスは、流体チャンバに、好適には円筒状である単一の側壁電極115を設けることで形成し、絶縁層117で被覆される。流体接触層111、118は、同様に円筒状であると好ましい。側壁電極115の電圧V1はあらゆる所で等しく、光学系内の流体110、112は、可変な凹面または凸面のメニスカスを形成するように作用するであろう。単一ビーム103aを入射すると、第１および第２の流体110、112間のメニスカス114の形状と、第２流体112の複屈折によって、２つの出射ビームをもたらし、これらの出射ビームは、システムの光軸OAに沿って異なる点103b、103c上でフォーカスされる。

図4aでは、電圧V0、V1の第１の組合せは電極間に適用され、メニスカス114は、第２流体112に対して凹面である第1のメニスカス構造を採用する。図1、2および3を参照して記載されている実施形態と同様に、第１メニスカス構造の形状および角度は、電極によって印加される電圧の組合せの選択によって決定される。この実施形態では、メニスカス114と流体接触層118との間の接触角Ｘ1、Ｘ２は常に等しい。図4aに示す構造では、接触角は、例えば150°である。

第２の組合せの電圧が電極間に印加されると、側壁に対するメニスカスの角度が、図4bに示すように減少する。このメニスカスは、減少した角度の凹面を有する第２のメニスカス構造を採用する。この第２の構造では、メニスカス114と流体接触層118との間の接触角ｘ１、ｘ２は、例えばほぼ100°である。

メニスカス構造を変化させると、第１および第２の出射光線の焦点103b、103cは、メニスカスの形状変化に起因して変化することが分かる。メニスカス構造は、電極間に印加される電圧によって非常に正確に制御でき、それにより、出射光線の焦点に対して調整可能である複屈折レンズを設ける。

図5は、固体の複屈折部分を有する本発明の第３実施形態を示す。図1、2および3に関連して記載されているものと同様な構成要素は、図5では、200だけ数値を増加させて符号を付してあり、上述した記載はここに適用されるべきである。上述したとおり、第１および第２の流体210、212は互いに非混合性であるが、この実施形態では、第２流体212は複屈折ではない。流体チャンバ201は、固体の複屈折部分250を組み込む。固体の複屈折部分は、方解石のような、いかなる光学的異方性の固体からなっていてもよい。流体212は、水または塩溶液のような電気伝導性液体である。環状の接触電極220の輪郭は、第２流体212とともに固体の複屈折部分250の角度がついた界面を装着するように適合させる。

平面メニスカス214の角度の変更は、入射光線203aによって表される入射ビームの入射角を、固体の複屈折部分250上で変化させる。メニスカスの接触角ｘ1、ｘ２は、電極間に印加される電圧により調整して、図1を参照して上述したように、流体212と固体の複屈折部分250との間の界面上で入射光線203aの入射角を制御する。

それによって、本発明の実施形態は、図6に示すように、可変偏光ビームスプリッタを設けることができる。図5のものと同様である整数（符号）は図6でも同様であり、上述した記載はここに適用されるべきである。メニスカス214の構造を変化させることによって、光線203bにより表される第1の出射ビームが、択一的に、流体212と固体の複屈折部分250との間の界面で全反射させるかあるいは屈折させるかのいずれかであるように、固体の複屈折部分250で入射角を変化させることは可能である。全反射の場合、出射光線203bは、反射して流体212内に戻り、かつ出射窓213を通る。その他の成分（光線203c）は、固体の複屈折部分250を通過し、端部壁208を通じて流体チャンバ201から出る。0、1または2の異なる偏光状態を全反射させるため、入射光線203aの入射角は、メニスカス114の構造を変えることによって調整することができる。従って、全反射されない偏光状態の入射光線の成分だけが、から流体チャンバを通過して端部壁208から出ることができる。

しかしながら、内面反射がないようにシステムを配置することができ、この実施形態が可変偏光ビームスプリッタとしての用途に限定されないということは認識されるであろう。

図7は、固体の複屈折部分を組み込む本発明の第４実施形態を示し、この実施形態での光学系は、メニスカスが湾曲し、固体の複屈折部分と流体との間の界面もまた湾曲するように配置されている。図4aと4bのものと同様な整数（符号）は、図７でも同様に付し、上述した記載はここに適用されるべきである。図4aと4bを参照して記載されているように、円筒状メニスカスは、単一電極の円筒状配置によって設けられている。入射ビーム103aは第１および第２の流体110、112で屈折し、固体の複屈折部分150と第２流体112との間の界面で更に屈折し、光軸OAに沿って２つの異なる位置103b、103c上にフォーカスされる。焦点は、上述したようにメニスカス構造を変えることによって制御できる。この代案の構成は、固体の複屈折部分の光学的性質が必要であり、また、湾曲したメニスカスや固体/液体界面は、例えば、光データ記憶媒体の読出データ記憶層に必要であるところの用途に適している。

図8は、本発明の一実施形態に従う光学系を組み込んだ、光記録担体を走査するための光走査装置を示す。図4aと4bを参照して記載された本発明の実施形態は、図示される走査装置内に組み込まれる。放射線源300は、コリメーターレンズ304を通して、走査ビーム302を指向させる。平行走査ビーム306は、図4aと4bを参照して記載されるように、ビームスプリッタ308を通り、流体チャンバ101に指向させる。平行走査ビームは、流体チャンバ101を通過し、流体112の複屈折に起因して、２つの異なる屈折率によって、２つの屈折した走査ビームに分けられる。２つの屈折した走査ビームは、光データ媒体316の２つのデータ記憶層318、320にフォーカスされ、この例では、光データ媒体316が光ディスクである。デュアルレイヤブルーレイ（登録商標）ディスクの場合、２つのデータ記憶層は、0.1mmおよび0.07mmの深さにあり、従って、0.03mmで分離される。走査ビームは、２つのデータ記憶層318、320からビームスプリッタ308に後方へ反射し、ビームはコリメータ322を通じて検出システム324に指向させられ、この検出システム324において、２つのデータ記憶層318、320からの反射によってビームのコード化されたデータがデコードされる。

２つのデータ記憶層上での走査ビームの焦点は、光学系のメニスカス114の構造を制御することにより調整される。光記録担体316の構造、位置決め、または移動の変化によって、データ記憶層が走査ビームの焦点から外れて移動する原因になるであろう。メニスカス114の構造を変えることによって、走査ビームは非常に正確かつ迅速に、両データ記憶層上に同時に再び焦点を合わせることができ、連続的なデータ読み出しを確実にする。

図9は、本発明の一実施形態に従う光学系を組み込んだ光学顕微鏡装置を示す。本発明の一実施形態に従う光学装置は、図1、2および3を参照して記載したように、従来のウォラストンプリズムを置き換えて、ノマルスキー顕微鏡に組み込まれる。ノマルスキー顕微鏡は、サンプルの三次元凹凸構造を示すカラー等高線図を作成する偏光光学顕微鏡の形式である。

光源400は、レンズ402を介してフォーカスされ、偏光子404によって直線偏光された放射ビームを発する。放射線は、図1、2および3を参照して記載されるように、ビームスプリッタ406によって、分けられ、光学系1を通じて指向させる。ビームは、第２流体12の複屈折によって、２つの偏光成分に分けられ、対物レンズ408を介してサンプル410上へ指向させる。光学系1は、位置をずらした２つの直交して偏光した焦点を、サンプル上に対物レンズ408を介して形成する。サンプルから反射した放射線は、対物レンズ408、光学系1およびビームスプリッタ406を経由して戻り、相対的に位相がシフトした２つの偏光成分とともに検光子に到達する。検光子414を通過した光は、観測面416に像を形成する。

本発明の一実施形態に従う光学系を、従来の複屈折プリズムの代わりに設けることによって、対物レンズを介してサンプル上への光線の２つのプローブポイントの焦点は、サンプルまたは顕微鏡の他の構成部品のいずれかの位置を物理的にシフトさせる必要なしに、像の最適なコントラストに適合させかつ調整することができる。メニスカス構造は、像のコントラストを最適化するため、非常に迅速かつ正確に変えることができる。

メニスカスは、ユーザから信号に基づいて最適な像コントラストを決定する目的のため調整しうる。代案として、コントラストのためのメニスカス調整は、像解析手段を具える電子制御回路（図示せず）によって提供することができる。像解析手段は、サンプルの像を解析するように動作し、制御回路は、光学系の電極間の電圧を制御することによる解析に応答して、メニスカス構造を調整する。

上述した実施形態は、本発明の説明に役立つ実施例として理解されるべきである。本発明のさらなる実施形態が想定される。例えば、メニスカスの構造は、エレクトロウェッティング以外の手段によって制御できる。例えば、一組の流体チャンバ内の圧力変化は、メニスカスあるいは柔軟膜の位置および形状を変化するように用いることができる。

流体チャンバに膨張チャンバーを設けることができる。この膨張チャンバーは、チャンバの壁の１つに、柔軟膜のような流体の熱膨張に起因する体積変化に対応させるためである。流体の一方または両方は、蒸気またはガスであってもよい。流体接触層11、18および絶縁層17は、一のAF1600の連続層によって形成できる。

接触電極20と第１、第２、第３および第４の側壁電極15、16、22、26は、電圧V0、V1、V2、V3およびV4をモニタしかつ制御するため、電圧制御回路に接続されていてもよい。その後、電圧制御回路を使用して、使用中のメニスカス構造を急速に変化させかつモニタしてもよい。４つより多い側壁電極を、光軸の周りのいかなる配置に設けてもよい。側壁電極配置および側壁電極電圧振幅の種々の組合せにより、様々なメニスカス形状を形成できるということは理解されるであろう。

流体のうちの１つが導電性流体（例えば、図1を参照して示した実施形態の場合、第２流体12）である場合、絶縁層と接触電極20はコンデンサを形成する。キャパシタンスは、従来の手段および、キャパシタンスに対しモニタされかつ制御されたメニスカス構造を用いて測定できる。

さらに、本発明に従う光学系は、カメラのような画像キャプチャ装置内に実装できる。本発明の実施形態は、光記憶装置に記録の過程で、光学系を通じて指向される放射ビームによって、データを、光データ媒体のデータ記憶層に書き込むことによってもまた、使用することができる。

いずれかの実施形態に関連して記載されているいずれの特徴も、単独であるいは記載されている他の特徴と組み合わせて用いることができ、また、その他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わせたり、あるいは、その他の実施形態のいずれの組合せにおいて用いることもできるということは理解されるべきである。さらに、上述しない均等物および改良は、添付の請求の範囲において定められる、本発明の範囲を逸脱することなく使用することもできる。

本発明の第１実施形態を断面図で示す。図1に示す実施形態の破線上の断面図を示す。メニスカスが異なる所望の構造に変更されたところの図1の実施形態を示す。（ａ）、（ｂ）は、湾曲したメニスカスを有する本発明の第２実施形態を示す。固体の複屈折部分を具える、本発明の第３実施形態を示す。図5に示すように本発明の実施形態を組み込んだ、可変偏光ビームスプリッタを示す。固体の複屈折部分を具える、本発明の第４実施形態を示す。本発明の一実施形態に従う光学系を組み込んだ、光記録担体を走査するための光走査装置を示す。本発明の一実施形態に従う光学系を組み込んだ、光学顕微鏡装置を示す。

Claims

流体チャンバを具える光学系であって、前記流体チャンバは第１流体を具え、前記光学系は第１放射ビームおよび第２放射ビームの特性を変更できる複屈折部分を具え、前記第１および第２の放射ビームが異なる偏光を有する光学系において、
前記流体チャンバは第２流体を含み、前記第１および第２の流体は異なる屈折率と、メニスカスを形成する前記流体間の界面とを有し、
前記メニスカスの構造における変化によって、前記第１放射ビームおよび前記第２放射ビームの特性における前記変化が生じるように、前記複屈折部分が配置されることを特徴とする光学系。
前記流体チャンバは、流体接触層により前記流体から分離される第１電極と、前記流体のうちの１つに導通しているかあるいは容量結合される接触電極とを具え、前記流体接触層は、前記電極間の電圧に従って変化する前記流体のうちの１つによって濡れ性を有し、前記メニスカスの構造が前記電圧に依存して変化することを特徴とする請求項１記載の光学系。
前記第１流体が前記複屈折部分を具える請求項１または２記載の光学系。
前記第１流体は液晶分子を具え、前記流体チャンバはアラインメント層を具え、前記アラインメント層は前記液晶分子を整列させるように動作し、前記アラインメント層は前記メニスカスの反対側の流体チャンバ内に配置される請求項３記載の光学系。
前記流体チャンバは、複数の異なるメニスカス構造を生じるように配置され、前記メニスカスは前記第１および第２の流体間に、実質上平面の界面を形成する請求項１〜４のいずれか１項記載の光学系。
前記流体チャンバは、複数の異なるメニスカス構造を生じるように配置され、前記メニスカスは、前記第１および第２の流体間に、湾曲した界面を形成する請求項１〜４のいずれか１項記載の光学系。
前記複屈折部分が固体材料から形成される請求項１または２記載の光学系。
前記複屈折部分は実質上平面の屈折面を有し、前記流体チャンバは、複数の異なるメニスカス構造を生じるように配置され、前記メニスカスが実質上平面である請求項７記載の光学系。
前記複屈折部分は、湾曲した屈折面を有し、前記流体チャンバは、複数の異なるメニスカス構造を生じるように配置され、前記メニスカスが湾曲状である請求項７記載の光学系。
請求項１〜９のいずれか１項記載の光学系を具え、前記メニスカスが、前記光記録担体における異なる情報データ記憶層深度の前記走査中に生じる収差を矯正するように設定可能である、光記録担体を走査するための光走査装置。
前記光学系は、出力像を生成するため、前記第１および第２の放射ビームが対物レンズを介して３次元サンプル上にフォーカスされるように配置され、前記光学系が前記出力像のコントラストを変化させるため、前記メニスカスの構造を変化させるように動作する請求項１〜９のいずれか１項記載の光学系を具える光学顕微鏡装置。