JP2007531039A - 可変ミラー - Google Patents

Abstract

可変ミラー（１００；２００；３００；４００；５００；６００；７４０；９２２）は、流体チャンバ（１３０；２３０）と、該流体チャンバの少なくとも一部を通じて延在する光軸（９０）と、前記光軸を横切って延在する界面（１４０，１４０’；２４０，２４０’；３４０，３４０’；４４０，４４０’；５４０，５４０’）で接触する極性及び／又は導電性流体（１１０；２１０）及び第２の流体（１２０；２２０）とを含む。流体は、実質的に混ざらない。界面は、反射する材料を含む。界面調整器（２５０；２５０’；２５０’ ’）は、エレクトロウェッティング効果を介して界面の構成を変化させるようにされる。

Description

本発明は、可変ミラー（variable mirror）及びこの種のミラーを組み込んだ装置並びにこれらを製造する方法に関する。

ミラーは、光を反射するように構成されたデバイスである。用語「光」は、可視電磁放射線及び他の波長の電磁放射線の両方を含むと理解される。

可変ミラーは、ミラーの反射部分の構成が変化されることができるミラー、即ち、ミラーの反射部分の位置、向き及び形状のうち少なくとも１つが変化することができるミラーである。

可変ミラーは、光スキャンデバイス内でのアプリケーションを含む種々のアプリケーションにおいて利用されることができる。光スキャンデバイスは、光記録担体をスキャンして該担体から情報を読み出し及び／又は該担体に情報を書き込むデバイスである。光記録担体の例は、ＣＤ（コンパクトディスク）及びＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）を含む。

米国特許第６，００２，６６１号は、ＤＶＤ及びＣＤ用のデータ再生装置における変形可能なミラー（反射面が制御可能に変形することができるミラー）の使用を説明する。ＣＤとＤＶＤとの間のカバー層の厚さの差のため、データ再生装置が高品質のデータ再生信号を得ることは難しい場合がある。光スキャン系においてデフォーカス動作を補正するには、電気的に制御可能な変形可能なミラーが利用される。

米国特許第６，００２，６６１号は、ミラー表面を押圧して変形するように圧電アクチュエータを用いることによって、ミラーがどのようにして変形されることができるかについて説明する。米国特許第６，００２，６６１号は、また、第１の基準面又は第２の異なった形状の基準面のいずれかにフィットすることができるフレキシブルな反射面を利用する変形可能なミラーを説明する。米国特許第５，８８０，８９６号は、光ディスク記録／再生装置において使用される変形可能なミラーを説明する。ミラーの反射面は、反射面を持つフレキシブル部材を静電圧力によって制御可能に変形させることによって調整される。

この種の変形可能なミラーは、損耗に影響されやすい。なぜなら、ミラーは、所望の形状を得るために連続的に加圧及び応力除去されるからである。更に、所望の態様で反射面を変形させることは、制御が困難であり、この結果、良好な光品質の変形可能な光ミラーを提供することは、比較的高価である。

本発明の実施例の目的は、本願明細書に記載されているか否かにかかわらない従来技術の問題に対処するような可変ミラーを提供することである。本発明の実施例の目的は、更に、このような改善された可変ミラーを組み込んだ光デバイス、並びに、このような改善された可変ミラー及びこのような光デバイスを製造する方法を提供することである。

本発明の特定の実施例の目的は、光学経路が動作中の機械的損耗による影響を比較的受けにくい可変ミラーを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、流体チャンバと、前記流体チャンバの少なくとも一部を通じて延在する光軸と、第１の極性及び／又は導電流体（a first polar and/or conductive fluid）と第２の流体（a second fluid）とであって、これら第１の流体及び第２の流体は、前記光軸を横切って延在する界面で接触し、実質的に混ざらない、流体と、エレクトロウェッティング効果によって前記界面の構成を変化させる界面調整器とを有する可変ミラーにおいて、前記界面は反射材料を含む、可変ミラーが提供される。

この種の可変ミラーを提供することによって、ミラーの構成は、界面の構成を調整することによって容易に変化されることができる。デバイスは、比較的安く製造されることができる。界面は、ミラーに加えられる制御信号に応じて異なった構成を有するようにされることができる。更に、ミラーの反射部分が固体層によって提供されないので、ミラーは疲労による影響を比較的受けにくい。

反射材料は、金属を含んでよい。

反射材料は、金属液体状薄膜を含んでよい。

反射材料は、有機ポリマー薄膜上の細い金属層を含んでよい。

界面調整器は、前記第１の流体と電気的に接触する第１のエレクトロウェッティング電極と、前記界面に隣接して位置する少なくとも１つの第２のエレクトロウェッティング電極と、前記界面の前記構成を変化させるように前記第１の及び第２の電極間に電圧を印加するための電圧源とを含んでよい。

前記界面の端は、前記流体チャンバによって制限され、前記第２のエレクトロウェッティング電極は、前記界面の少なくとも一部に作用するように構成される。第２の電極は、前記第２の流体の少なくとも一部によって界面から分離されることができる。

本発明の第２の態様によれば、上記の可変ミラーを有する光デバイスが提供される。

光デバイスは上記可変ミラーを有するレーザーキャビティを有してよく、該キャビティは第２のミラーを更に含む。

光デバイスは１次ミラー及び２次ミラーを有するマクストフカセグレン反射屈折光学系を有することができ、１次ミラーは前記可変ミラーによって形成される。

光デバイスは、光記録担体をスキャンするための光スキャンデバイスを有することができる。

本発明の第３の態様によれば、流体チャンバを提供するステップであって、当該流体チャンバは、当該流体チャンバの少なくとも一部を通じて延在する光軸を有する、ステップと、第１の極性及び／又は導電性流体と第２の流体とを提供するステップであって、これら第１の流体及び第２の流体は、前記光軸を横切って延在する界面で接触し、実質的に混ざらないものであり、前記界面は反射材料を含む、ステップと、前記エレクトロウェッティング効果によって前記界面の構成を変化させる界面調整器を提供するステップとを有する可変ミラーを製造する方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、上記の可変ミラーを有する光デバイスを動作させる方法であって、ミラーが所望の反射特性を提供するように界面の構成を制御可能に変化させるステップを有する方法が提供される。

ここで、本発明の実施例が、添付の図面を参照して例示により説明される。

図１は、本発明の第１の一般化された実施例による可変ミラー１００を示す。ミラー１００は、流体チャンバ１３０内に含まれる２つの流体１１０、１２０から形成される。流体は、流れを生じさせるいかなる力にも応答してその形状を変える又はそのチャンバの輪郭に合うようにその形状を変える物質であり、気体、蒸気、液体および流れることが可能な固体および液体の混合物を含む。

２つの流体１１０、１２０は、実質的に不混和性である、即ち、２つの流体は混ざり合わない。

界面１４０は、２つの流体１１０、１２０間の接触領域に沿って延びるメニスカスによって形成される。界面１４０は、該界面がミラーの反射部分を提供するように、反射材料を含む。

界面１４０は、ミラー１００の光軸を横切って延在する。用語「横切る（transverse）」は、界面が光軸と交差し（即ち、界面が光軸を横切って延在する）、界面が光軸と平行でないことを意味する。界面は、光軸９０といかなる角度でも交差することができる。

反射部分は、部分的に反射する（例えば１０％又は５０％の反射率を有する）ように、又は、高度に反射する（例えば９０％を超える又は９８％さえ超える反射率）ように構成されることができる。

界面における反射材料は、多くの形式をとることができる。例えば、

他による論文「Optical Tests of Nanoengineered Liquid Mirrors」（Applied Optics vol. 42 （2003） p1882）は、有機リガンドでコーティングされた多数の金属ナノ粒子を化学的に生成することによって高品質のミラーがどのように製造されることができるかについて説明する。次に、粒子は、液体基板にのばされ、この上で、これら粒子は、自己組織化して光品質反射面を与える。同じく、P. Laird他による論文「Ferrofluid Based Deformable Mirrors - A New Approach to Adaptive Optics using Liquid Mirrors」（Proceedings SPIE vol. 4839 （2003） p733）は、銀ナノ粒子からなる薄膜の塗布によって、高度に反射する液体表面がいかにして得られるかを説明する。銀粒子の安定界面懸濁液が、この文献において知られており、金属液体状薄膜（ＭＥＬＬＦ）と一般的に呼ばれる。この種の系は、液体懸濁液の流動性を金属の光学特性と組み合わせる。ＭＥＬＬＦは、極めて薄い層を形成し、この層は、基板に非常に密接に追従するので、反射面の正確な制御を可能にする。ＭＥＬＬＦの製造は、銀のナノ粒子の作製（一般に水溶液中での銀の塩の化学還元による）及び引続きの有機リガンドによる粒子のコーティングを伴う。コーティングされると、粒子は、水相ではもはや安定ではなく、水−有機界面で自己組織化しない。界面活性剤の役割は、粒子の表面組織化及びこれら粒子の凝集の最中での安定化の両方において大きい。更に、金を用いた類似した界面薄膜が示されており、他の金属が、結果として生じる反射面の反射率及びスペクトル応答を所望のアプリケーションに合うように調整するために用いられることができると信じられる。更に、E.F.Borra、A.M.Ritcey及びE.Artigauによる「Floating mirrors」（Astrophys. J. Letters, 516, L115-118 （1999））は、液体上に高反射率の層を堆積するための２つの異なった技術を説明する。第１の技術は、液体界面に広がった有機ポリマー薄膜への細い金属層の選択的堆積に関する。このプロセスは、表面にのみ位置する有機分子による液体中の金属イオンの減少に依存する。第２の技術は、ＭＥＬＬＦを生成する異なった手段に関する。

流体１１０、１２０は、壁１３２、１３４によって画定されるチャンバ１３０内に封入される。光軸９０に沿って存在する壁１３２、１３４のうち１つの少なくとも一部は、透明である。この実施例において、光軸９０に沿って存在している壁１３２、１３４の両方の部分は、透明であるので、界面１４０に入射する光９２は、凸面鏡からのように界面１４０から反射し、界面１４０に入射する光９２は、凹面鏡からのように界面１４０から反射する。

一般的に、チャンバ１３０の所望の部分に流体を位置させるために、各流体が対応する領域に引き寄せられるように、チャンバの異なった領域は各流体について異なったぬれ性を持つ。ぬれ性とは、面が流体によって濡らされる（覆われる）程度である。例えば、流体１１０が極性流体であり、流体１２０が無極性流体である場合、壁１３２上にあるチャンバの内側表面の領域の一部は、極性流体１１０を引きつけ、無極性流体１２０を引きつけないように、親水性でもよい。

界面１４０の構成を調整することによって、可変ミラー１００によって提供されるミラー機能は、変えられることができる。例えば、界面１４０がより一層曲げられる（即ち点線１４０’によって示される形状になる）と、結果として生じるミラー機能は、より小さい曲率半径を有するミラーの機能となる。

界面調整器が、エレクトロウェッティング効果を利用することによって界面１４０の構成を変えるために用いられる。一般的に、流体は、エレクトロウェッティング効果を経験するためには導電性流体でなければならない。エレクトロウェッティングにおいては、流体が表層を濡らす（即ち覆う）範囲は、印加される電圧によって変化する。例えば、国際公開公報第０３／０６９３８０号は、２つの非混和性の流体間のメニスカスの形状を変えるためのエレクトロウェッティング効果の使用を記載する。

図２は、三相接触角が印加電圧によって変えられる可変ミラー２００を示す。三相は、２つの流体及び固体を構成する。一般的に、少なくとも第１の流体は液体である。デバイス２００は第１の流体２１０及び第２の流体２２０を有し、これら２つの流体は混ざらない。第２の流体２２０は、非導電性無極性液体（例えばシリコーンオイル又はアルカン）である。第１の流体２１０は、食塩溶液（又は水及びエチレングリコールの混合物）を含む水等の導電及び／又は極性液体である。

２つの流体２１０、２２０は、好適には、ミラーが向きに依存しないで機能するように２つの液体間の重力効果を最小にするために、同一の密度を有するように構成される。２つの流体２１０、２２０間の界面２４０は、反射材料を含む。

界面２４０の形状を変化させることは、ミラーの有効形状を変化させる。界面２４０の形状は、界面調整器２５０を用いてエレクトロウェッティング現象によって調整される。界面調整器は、極性流体２１０に電気的に接触している電極２５２と、界面２４０がチャンバ２３０の表面に接触する位置に対応する位置でチャンバ２３０の内側表面の下で延在する第２の環状電極とを含む。電極２５４は、極性流体２１０とは導電的に接触しない。環状電極２５４は、三相線に近接してミラー２００の周りで延在する。電圧は、可変電圧源２５６から、電極２５２、２５６を介して極性液体２１０に印加される。このように、エレクトロウェッティング効果は、表面上の極性又は導電性流体のぬれ性を増加させるために用いられ、これは、２つの流体２１０、２２０の三相接触角の変化に至り、従って、界面２４０（例えば点線２４０’によって示される形状に）の形状の変化に至る。

表面のぬれ性が最初は小さい（極性液体については、これは通常疎水性表面（例えばテフロン状表面）と呼ばれる）場合、そのぬれ性をより大きくするために電圧が用いられることができる。ぬれ性が最初は大きい場合（極性液体（例えば二酸化珪素）については、これは通常親水性表面と呼ばれる）、電圧を加えることは比較的小さい効果を有する。従って、この種のエレクトロウェッティングデバイスにおいては、三相線が最初に疎水性層と接触していることは好ましい。

この実施例においては、デバイスが全体的に円柱として形成されており、光軸９０が円柱の長軸方向に延在していることが、認識される。しかし、デバイスが実際は他の多くの構成をとることができることはいうまでもない。

図３−Ａは、本発明の他の実施例による可変ミラー３００を示す。図３−Ａに示された実施例は、全体的に、図２に示された実施例に類似しており、類似した特徴を表すのには同じ参照番号が利用されている。この実施例において、界面調整器２５０’は、加えて、第３の電極２５８と、該第３の電極２５８と極性流体に接触した電極２５２との間に電圧を加えるための対応する電圧源２５６’と、を含む。電極２５８は、２つの流体２１０、２３０間の界面３４０を通じて延在する。電極２５８は、極性流体２１０とは電気的に接触していないが、絶縁カバーを持つ。電極２５８に電圧を加えることによって、電極の絶縁カバーのぬれ性は調整されることができ、これにより、電極２５８が延在する界面３４０の形状を（例えば３４０’に）変える。この実施例において、電極２５８は透明であり、界面３４０、３４０’に向けられる反射する光と干渉しないように、好適には比較的細くもある。

この実施例において、第３の電極２５８は、界面３４０中で光軸に沿って延在し、電極は円形対称（例えば円柱）である。この種の電極は、反射界面３４０、３４０’に多くの新しい形状を与えるために用いられることができ、それは円形対称である。この種の形状は、電圧源２５６、２５６’によって提供される制御の適切な調整によって実現される。

上記の実施例において、メニスカス（２つの流体間の界面）は曲がっているように示され、光軸に対して全体的に対称である。しかし、いうまでもなく、反射界面によって実行されるべき所望の光関数によって、これらの状況のいずれか又は全てが変えられることができる。

例えば、界面は実質的に平坦（即ち平面）でありえる。メニスカスの形状は、光軸について非対称であってもよく、光軸に対して或る角度で入射していてよい。例えば、この種の効果は、界面の外周の周りの種々の異なった点で種々の異なったエレクトロウェッティング特性を提供する表面及び／又は電極構成を用いることにより、達成されることができる。この種の異なったエレクトロウェッティング特性は、外周の種々の異なった部分が、関連した表面との間で種々の異なった接触角を経験するという結果となり、従って、界面の全体的な形状を変える。同時に、エレクトロウェッティングを利用して、メニスカスが接触する１つ又は複数の表面が光軸に対して平行でないことによって、異なったメニスカス構成が達成されることができ、
図３−Ｂは、本発明の他の実施例による可変ミラー４００の簡略化された断面図を示す。この特定の実施例において、示される断面で、２つの側壁は、接点において２つの流体に対して異なったぬれ性を有する。ぬれ性のこの差は、側壁の本来的な性質による（例えば表面が異なった材料により形成されていることによる）か、又は、エレクトロウェッティング効果を加えて一方の表面のぬれ性を他方の表面よりも大きく変えることによる可能性がある。所望ならば、界面の外周に接触する側壁の各部分は、異なったぬれ性を有するように構成されることができる。

関係する表面領域のぬれ性を適切に調整することによって、メニスカス４４０が表面に接触する接触角は変化することができ、これにより、界面の形状を変化させることができる。例えば、メニスカス４４０は（少なくとも特定の断面に対して）実質的に平面であるように示され、光軸９０に対して特定角で示される。

メニスカスが接触する表面の各部分は、対応する電極２５４ａ、２５４ｂ及び対応する可変電圧源２５６ａ、２５６ｂを有する。電極２５４ａ及び２５４ｂと電極２５２との間に電圧を加えることによって、界面調整器２５０’’は、界面４４０がチャンバ２３０の内側面と接触する各点のぬれ性を調整することができる。

例えば、所望なら、エレクトロウェッティング効果を用いることにより表面のぬれ性を適切に変化させることによって、平面的メニスカス４４０の角度は、例えばメニスカス４４０’を形成するように、光軸に対して異なった角度に調整されることができる。代わりに、接触角の適切な選択により、メニスカスの形状は、曲がったメニスカスを形成するように調整されることができる。最終的な結果は、異なった光機能を提供する、即ち異なった形の光反射表面を提供するようにメニスカス形状又は位置が変えられるということである。

大部分のエレクトロウェッティングデバイスにおいて、流体間の界面の形状は、メニスカスと壁との接触角に影響を与えることによって決定される。通常、壁の間では、界面は影響を受けず、界面自由エネルギーが最低状態に属する形状になる。しかし、本発明の発明者らは、導電流体を、絶縁流体の層の下に配置される電極の方へ引っ張ることが可能であることを理解した。電圧の適当な制御によって、このエレクトロウェッティング現象を用いて導電流体が電極に触れないことを確実にすることができ、曲がった界面が生じる。

図４−Ａ及び４−Ｂは、この原理を利用する本発明の実施例による可変ミラー５００を示す。ミラー５００は、導電流体２１０及び絶縁液体２２０を含む円筒状チャンバ２３０を含む。２つの液体２１０、２２０は、反射材料を含む界面５４０に沿って接触している。電極２５２は、導電液体２１０と電気的に接触している。

光軸９０は、円筒状チャンバ２３０の縦軸に沿って延在する。絶縁液体の位置を決めるために、疎水性層２３２は、チャンバ２３０の一方の側の内側表面にある。電極（２５５ａ−２５５ｅ）は、絶縁疎水性層の表面の下に配置されている。電極２５５ａ、２５５ｂ、２５５ｃ、２５５ｄ、２５５ｅのそれぞれは、環状であり、光軸９０の周りで延在する。電極２５２と電極２５５ａ−２５５ｅのうち１つ又は複数との間の適当な制御電圧によって、球面波面収差が生成されることができる。これは、二重層光読出しシステムにおいて一方の読出し層から他方の読出し層に切り替えるときに起こる球面波面収差の補償のために用いられることができる。

好適には、疎水性表面をカバーしている絶縁層は、比較的薄く、例えば、厚さ２００μｍ以下、より好適には約１００μｍの厚さである。

図４−Ａは、電極２５２と電極２５５ａ−２５５ｅのうち１つとの間に電圧が加えられていない可変ミラー５００を示す。この実施例において、界面が接触する壁のぬれ性は、界面が略平面のままであるように、界面がほぼ９０°の接触角を有するように構成される。例えば、界面の一方の側に存在する壁の部分（例えば上側部分）は親水性であってよく、壁の他方の部分（例えば下側部分）は疎水性であってよい。

図４−Ｂは、環状電極２５５ｄと電極２５２との間に第１の電圧が加えられ、環状電極２５５ａと電極２５２との間に第２の電圧が加えられる瞬間を示す。これらの電圧は、導電液体の電極上にある部分を電極の方へ引き寄せ、従って界面構成５４０’の変形に至るように加えられることが分かる。

上記の実施例で、流体チャンバが、例えば円錐、円筒その他のいかなる所望の形状であってもよいことが理解されるであろう。更に、電極は、所望の形状の電気表面を与えるためにいかなる所望の形状であってもよく、例えば、環状形状、分節化された（segmented）形状又はいかなる任意の形状を持ってもよい。例えば、図５は、親水層２３２の下にある電極の構成以外は全体的に可変ミラー５００に類似した可変ミラー６００の平面図を示す。この特定の実施例において、可変ミラー６００は、光軸９０に対して円形対称ではない一連の電極を持つ。代わりに、電極のうちの２つ６５５ｂ、６５５ｃは楕円形状であり、光軸９０の何れかの側にある共通平面上に配置される。第３の電極６５５ａは、チャンバのベース領域のうち電気電極６５５ｂ、６５５ｃによってカバーされない余りの部分上で延在する。電極６５５ａ−ｃのそれぞれと電極２５２との間に電圧を加えることによって、コマ収差を生成する反射表面が生成される。この種のコマ波面発生面は、ディスク傾斜に起因するコマ収差を補正するために光記録ピックアップにおいて用いられることができる。所望の面を達成するための適切な技術は、６５５ａと電極２５２との間に０ボルトを加え、６５５ｂと２５２との間に＋Ｖ１ボルト、６５５ｃと２５２との間に−Ｖ１ボルトを加えることである。

上記の実施例において、可変ミラーは、２つの流体間の反射界面によって形成された単一の可変光デバイスを有するように示され、界面は可変構成である。しかし、別の実施例が複数の可変光デバイス又は複数の反射面を含むことができることはいうまでもない。例えば、レンズ（例えば可変レンズ）が、可変ミラーによって連結されることができる。代わりに、本発明の１つ又は複数の実施例による可変ミラーのアレイによって大きな可変ミラーが形成されることができる。

更に、可変ミラーが、２ミラーイメージングシステムにおいて１つ又は複数のミラーとして組み込まれることができる。２ミラーイメージングシステムは、多くの形式（例えばニュートン望遠鏡、カセグレン、マクストフカセグレン及びシュワルツシルト型）で存在する。最後の型のものは、コンパクトな高さの対物レンズシステムを実現する光学式記録又はニアフィールド光学式記録においても、利用されることができる。本発明の可変ミラーの実施例は、これらのアプリケーションに特に適している。なぜなら、これは、可変ミラー構成のために含まれる収差補正を有するコンパクトな対物レンズを許可するからである。

図６において、マクストフカセグレン反射屈折光学系７００の実施例が示される。この実施例において、システム７００は切り換え可能な１次ミラーとして反射材料を含む界面７４０を利用する。第２の、固定したミラー７０１は、２次ミラーとして動作する。１次ミラーの中央開口部７０２は、２つの流体２１０、２２０を含むチャンバの押出し成形品を形成することによって容易に得られることができる。入射光９３は、１次ミラーとして働く反射界面７４０上で反射し、２次ミラー７０１に進み、そして、１次ミラーの開口７０２を通じて画像を形成する。

本発明の実施例が、光学式走査、顕微鏡検査、望遠鏡、レーザーキャビティ、そして、カメラのための光部品において利用されることができることも分かる。

例えば、レーザー内で、２ミラー共振器（共振空胴とも呼ばれる）が、共通して用いられる。ミラーは、平らか、又は凹面若しくは凸面であってよい。２つのミラーの曲率及び空胴の長さを固定することによって、所望の特性を有する明確なガウス共振器モードが選択されることができる。例えばC. Pare他によるIEEE J. Quantum Electron. 28 （1994） pg 355、J Leger他によるOpt.Lett. 19 （1994） pg 108に説明されるように、共振器に受動素子を配置することによって、レーザーモードは影響を受けることができる。本発明は、共振器のモードをアクティブに変えることによってこの種の共振器の設計スペースを増やすために用いられることができる。共振器のモードを変えるために、ミラーのうちの少なくとも１つの曲率が調整される。これは、本発明の実施例による可変ミラーを用いることにより達成されることができる。

図７は、第１の及び第２のミラー８１０、８２０を含むレーザーキャビティ８００を示す。ミラー８１０、８２０のうちの少なくとも１つは、調整可能なミラーである。レーザー光線の出力８３０を許可するために、ミラー８２０は部分的に透過性である。ゲイン媒体８４０が、通常２つのミラー８１０、８２０間に位置する。一つ以上のミラーの曲率は、所望の光モ−ドを提供するように調整される。モードの曲率の効果は、H. Kogelnik及びT. Liによる「Laser Beams and Resonators」（Appl. Opt. 5 （1966） pp 1550 - 1567）及びA.E. Siegmanによる書籍「Lasers」（University Science Books, Mill Valley, California, Chapter 19）において詳細に説明されている。第１９．２章において、８つの異なった共振器の種類が記載されている：（１）対称共振器、（２）半対称共振器、（３）対称共焦共振器、（４）長半径（近平面）共振器、（５）近同心共振器、（６）半球状共振器、（７）メニスカス共振器及び（８）不安定共焦共振器である。これらの種類の各々はそれぞれの特性を有する。可変ミラーの２つの流体間のメニスカスの曲率又は位置を変えることによって、キャビティ８００は所望の共振モード間で切替えられることができる。

図８は、本発明の実施例による可変ミラー９２２を組み込んだ光スキャンデバイス９００を示す。光スキャンデバイス９００は、光ディスク９３０をスキャンするために用いられる。この特定の光スキャンデバイスは、種々の光記録担体フォーマット（例えばＣＤフォーマット、ＤＶＤフォーマット及びＢＤ（ブルーレイディスクフォーマット））と互換性を持つ。

一般的に、各光記録担体９３０は、透明層９３２を含み、該透明層の一方の側は情報層９３１を備える。透明層とは異なった方向を向いた情報層の側は、保護膜９３３によって周囲の影響から保護されている。デバイス９００の方を向く透明層の側は、エントランス面と呼ばれる。情報は、図には示されていない実質的に平行、同心又は螺旋のトラックに構成される光学的に検出可能なマークの形式で記録担体の情報層９３１に記憶されてよい。これらのマークは、いかなる光学的に読める書式を有してもよい。

本実施例におけるスキャンデバイス９００は、光記録担体の各種類のための別個の線源９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃを含む。各放射源は、関連した光記録担体をスキャンするための電磁放射線の正しい波長を提供することに適している。しかし、他の実施例では、単一の調整可能な光源が、示された３つの放射源を置換することができることは理解されるであろう。

各光源９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃからの光は、対応するプリコリメータレンズ９０２を通過し、回折格子９０３を通過し、そして、光記録担体９３０の方へ光を反射するそれぞれのビームスプリッタを介して光ビーム経路に入る。

光は、コリメータレンズ９２０を通過し、フォールドミラー９２２で反射し、四分の一波長板９２４を通過し、対物レンズ９２６に入る。対物レンズ９２６に入射する光は、対物レンズ９２６が、視準された放射線ビームを光記録担体の情報層９３１に入射する収束ビームに変換するように平行ビームの形でなければならない。光記録担体の情報層からの光は、システムを通過して戻り、これは、検出器９１０によって検出されるように、サーボレンズ９１２を通じて、関連するビームスプリッタ９１４、９１６、９１８のそれぞれを通じて（反射なしに）伝送されることを含む。

一般的に、それぞれの記録担体をスキャンするのに用いられる電磁放射線の種々の波長を補正するために、コリメータレンズ９２０は移動される（両矢印９２１によって示されるように）。

しかし、この実施例において、コリメータレンズ９２０は固定されている。その代わり、四分の一波長板９２４から対物レンズ９２６に入射する放射線ビーム事件の正確な視準は、フォールドミラー９２２の位置の可変ミラーを利用することによって達成される。従って、コリメータレンズ９２０（機械の疲労に影響されやすい可能性がある）の位置を変えるために用いられるデバイスは、固定されたコリメータレンズ及び可変構成ミラーと取り替えられることができる。

２つの流体間に、反射材料を含んだ界面を有する可変ミラーを提供することによって、本発明は、光通路が機械の疲労から悪影響を受けない可変ミラーを提供することが理解されるであろう。更に、デバイスは、コスト効率良く作られることができ、容易に制御されることができる。

請求項において利用されるあらゆる引用符号は、例示によって提供されているものであり、いかなる形であれ請求項を制限するように解釈されてはならない。

本発明の一実施例による可変ミラーの一般化された横断面図である。 エレクトロウェッティングによって制御される可変ミラーの実施例の横断面図である。 エレクトロウェッティングによって制御される可変ミラーの代替実施例の横断面図である。 エレクトロウェッティングによって制御される可変ミラーの代替実施例の横断面図である。 可変ミラーの他の実施例の横断面図である。 可変ミラーの他の実施例の横断面図である。 コマ波面収差を生成するのに適した可変ミラーの電極レイアウトの平面図である。 マクストフカセグレン反射屈折光学系において切り換え可能な１次ミラーとして利用される可変ミラーの実施例である。 本発明の少なくとも１つの実施例を組み込んだレーザーキャビティの回路図である。 本発明の実施例による可変ミラーを組み込んだ光スキャンデバイスの回路図である。

Claims (13)

1. −流体チャンバと、
   −前記流体チャンバの少なくとも一部を通じて延在する光軸と、
   −第１の極性及び／又は導電流体と第２の流体とであって、これら第１の流体及び第２の流体は、前記光軸を横切って延在する界面で接触し、実質的に混ざらない、流体と、
   −エレクトロウェッティング効果によって前記界面の構成を変化させる界面調整器と、を有する可変ミラーにおいて、前記界面は反射材料を含む、可変ミラー。
2. 前記反射材料は金属を含む請求項１に記載のミラー。
3. 前記反射材料は金属液体状薄膜を含む請求項１又は請求項２に記載のミラー。
4. 前記反射材料は有機ポリマー薄膜上の細い金属層を含む請求項１、２又は３に記載のミラー。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載のミラーにおいて、前記界面調整器は、
   −前記第１の流体に電気的に接触する第１のエレクトロウェッティング電極と、
   −前記界面に隣接して位置する少なくとも１つの第２のエレクトロウェッティング電極と、
   −前記界面の前記構成を変化させるために前記第１の及び第２の電極間に電圧を印加するための電圧源と、
   を有する、ミラー。
6. 請求項５に記載のミラーにおいて、前記界面の端は、前記流体チャンバによって制限され、前記第２のエレクトロウェッティング電極は、前記界面端の少なくとも一部に作用するように構成される、ミラー。
7. 請求項５に記載のミラーにおいて、前記第２の電極は、前記第２の流体の少なくとも一部によって前記界面から分離される、ミラー。
8. 請求項１に記載の可変ミラーを有する光デバイス。
9. 請求項８に記載の光デバイスにおいて、当該光デバイスは前記可変ミラーを含むレーザーキャビティを有し、当該キャビティは第２のミラーを更に含む、光デバイス。
10. 請求項８に記載の光デバイスにおいて、当該光デバイスは、１次ミラー及び２次ミラーを有するマクストフカセグレン反射屈折光学系を有し、前記１次ミラーは前記可変ミラーによって形成されている、光デバイス。
11. 請求項８に記載の光デバイスにおいて、光記録担体をスキャンするための光スキャンデバイスを有する光デバイス。
12. 可変ミラーを製造する方法において、
    −流体チャンバを提供するステップであって、当該流体チャンバは、当該流体チャンバの少なくとも一部を通じて延在する光軸を有する、ステップと、
    −第１の極性及び／又は導電性流体と第２の流体とを提供するステップであって、これら第１の流体及び第２の流体は、前記光軸を横切って延在する界面で接触し、実質的に混ざらないものであり、前記界面は反射材料を含む、ステップと、
    −前記エレクトロウェッティング効果によって前記界面の構成を変化させる界面調整器を提供するステップと、
    を有する方法。
13. 請求項１に記載の可変ミラーを含む光デバイスを動作させる方法において、前記ミラーが所望の反射特性を与えるように前記界面の前記構成を制御可能に変化させるステップを有する方法。

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