特許 6469717 可変フォトサーマルレンズ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6469717

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】可変フォトサーマルレンズ

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/29 20060101AFI20190204BHJP

   G02B 3/14 20060101ALI20190204BHJP

   G02B 5/22 20060101ALI20190204BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/29

   G02B3/14

   G02B5/22

【請求項の数】11

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-558350(P2016-558350)

(86)(22)【出願日】2015年3月23日

(65)【公表番号】特表2017-510846(P2017-510846A)

(43)【公表日】2017年4月13日

(86)【国際出願番号】EP2015056069

(87)【国際公開番号】WO2015140342

(87)【国際公開日】20150924

【審査請求日】2018年2月5日

(31)【優先権主張番号】14/222,349

(32)【優先日】2014年3月21日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】512117362

【氏名又は名称】フンダシオ インスティチュート デ サイエンセズ フォトニクス

(73)【特許権者】

【識別番号】512171032

【氏名又は名称】インスティトゥシオ カタラナ デ レセルカ イ エストゥディス アヴァンカッツ

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100106655

【弁理士】

【氏名又は名称】森 秀行

(72)【発明者】

【氏名】ドナー、ジョン

(72)【発明者】

【氏名】マーティー、ルノー

(72)【発明者】

【氏名】キダン、ロマン

【審査官】 野口 晃一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１０９８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１３７０５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 ZENG et al.，Fiber Endoscopes Utilizing Liquid Tunable-Focus Microlenses Actuated Through Infrared Light，Journal of Microelectromechanical Systems，米国，IEEE，２０１１年 ４月 ７日，Vol.20, No.3，pp.583-593

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

Ｇ０２Ｂ １／００−１／０８

３／００−３／１４

５／２０−５／２８

Ｇ０２Ｆ １／００−１／１２５

１／２１−７／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

各々に少なくとも１つの光吸収粒子が提供された少なくとも１つのセルと、前記セルと熱的に接触したサーマルオプティカル材料と、前記光吸収粒子を照明するための少なくとも１つの制御可能な光ソースとを備えた可変フォトサーマルレンズであって、前記光ソースは、前記光吸収粒子によって吸収されうる少なくとも１つのスペクトル成分を有し、波長および／またはパワーおよび／または偏波を制御可能であり、各セルは、１つのまたは複数の前記光吸収粒子と１つのまたは複数の前記光ソースとの間の光学的相互作用エリアによって規定され、前記可変フォトサーマルレンズは、屈折率の局所的な変化を誘起することにより制御される、可変フォトサーマルレンズ。

【請求項2】

前記光吸収粒子は基材上でパターン化されている請求項１に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項3】

前記光吸収粒子はプラズモン粒子であり、前記光ソースはそれらのプラズモン共鳴のところで射出するように適合されている請求項１又は２に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項4】

前記プラズモン粒子は、ナノアンテナ、ナロロッド、ナノホール、ナノ粒子、ナノスター、ナノオリゴマー、および／または多分岐ナノ粒子のいずれか又は組み合わせである請求項３に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項5】

前記プラズモン粒子は金ナノ粒子である請求項４に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項6】

前記サーマルオプティカル材料は、水、グリセロールまたはオクタンである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項7】

セルのアレイが設けられ、各セルは、１つ又は複数の前記光ソースのスポットサイズによって規定される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項8】

前記セルは、前記光吸収粒子の物理的な位置によって規定される請求項１乃至７のいずれか一項に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項9】

１つの光ソースと、前記光ソースのスポットの異なる位置を提供するためのガルバノミラーとが設けられた請求項１乃至８のいずれか一項に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項10】

複数の光ソースが設けられた請求項１乃至８のいずれか一項に記載の可変フォトサーマルレンズ。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の可変フォトサーマルレンズを複数備えたマイクロレンズアレイ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フォトサーマルレンズ、すなわち、与えられる熱の変化によって特性を変化させる能力を有しており、それゆえ、チューニング可能な特性を示すレンズに関する。

【背景技術】

【0002】

微細化へ向けた現在の一般的な傾向において、集積型微小光学素子は、データストレージ、光学式ディスプレイ、および撮像システムにおいて中心的な役割を演じている。これらシステムにおける細かなアライメントおよび焦点の調整は、通常、しばしば高価である機械部品の手段によってなされる。

【0003】

機械的な調節が導入する制限を克服するべく、電気に関連した様々な発明が提案されている。

【0004】

第一の戦略は、材料の熱光学的特性を変更することなしに、電気的信号を用いて液体の表面に新たな形をとらせることに依拠している。例えば、米国特許出願公開第２０１３／０１９４３２３号に記載されたエレクトロウェッティングレンズは、液滴の形状は電圧を印加することにより変更されうることを示している。表面に印加される局所的な電圧は、液滴と表面との接触角を変化させ、それゆえ、液滴の形状を変更させ、これは、液体系マイクロレンズの焦点の変化をもたらす。それにもかかわらず、そのようなアプローチには、例えば（制限されるわけではないが）、集積化の難しさ、遅い時間応答（いくつかの応用では、系の加速は、液滴の形状を変更させ、レンズに狂いを導入しうる）、および、単一のレンズを用いて複数の平面に同時に結像できない、などの欠点がある。

【0005】

第二の戦略では、電気的励振を用いて、２つの電極間に設置されたレンズ形成材料を変質させるエネルギーを送出し、その特性をチューニングする。この戦略に従い、米国特許出願公開第２００５／０１１７１９５号において開示されている電気励振フォトサーマルレンズが発明された。この特許では、サーモオプティカルポリマーが、一方が湾曲した２つの光学的に透明な表面の間に封入され、温度コントローラがサーモオプティカルポリマーに結合される。この発明は、そのように形成されたレンズの焦点に関する特性を、温度を変化させることによって変化させることを可能とする。単一のレンズの焦点面全体を変
化させることはできるが、この発明は、焦点の局所的な調節などのさらなる微調整をして、単一の素子によって異なる焦点面を生じさせることを可能とするものではない。さらに、マトリックス状の構成においてこの発明を考えた場合、各レンズへ電気的にアドレスすることが必要であり、これは、レンズ系の複雑なエンジニアリングをもたらし、いくつかの応用においてそれを使用不可能とする。

【0006】

一般に、電気的励振は、いくつかの応用にとって制限を与えうるものである。機械および電気誘導レンズ形成がもたらす障害を克服するには、光学制御レンズの発明が適切であるとみなされるようになってきた。実際、光学的制御は、各レンズ素子を電気的に結線する必要性を排除し、レンズの特性を遠隔制御することを可能とする。さらに、電気的結線や機械的素子の排除は、光学素子の透明性を改良するのに役立ちうる。これに沿うと、第一の戦略は、材料の熱光学的特性を変更することなしに、光学的信号を用いて液体の表面に新たな形をとらせることであって、ここで、光エネルギーは液滴の表面エネルギーを変更するのに使用され、これは、それらの形状を制御することを可能とすることに依拠するものである。例えば、液滴が、支持体層と液滴との間に設置される光応答層上に配置される。欧州特許出願公開第１３０４５９１号に記載されているように、この液滴は選択的に光ソースで照射され、これは、表面エネルギーを、それゆえ、液滴と上記層との接触角を変更させ、マイクロレンズの焦点距離およびフォーカルスポットの水平方向の位置を変化させうる。このレンズは、エレクトロウェッティングレンズに付随する欠点のほとんど、例えば、前述したもの（集積化の難しさ、遅い時間応答、および、単一のレンズを用いて複数の平面を同時に結像できない）をいまだに示している。

【発明の概要】

【0007】

本発明は、光学的励振を使用してエネルギーを送出し、これは、レンズ形成材料の熱光学的特性を変更させ、その光学的特性を細かにチューニングすることを可能とする。それゆえ、上述した欠点は、単一のおよびマトリクス状のレンズのためのあらゆる光学デバイスに組み込むことが容易な可変レンズを提供することによって解決される。また、それは、速く、頑強であり、低価格とすることができる。さらに、それは、焦点を局所的に調節して、単一の素子によって異なる焦点面を生じさせることを可能とする。なお、「光ソース」は、電磁放射線のソースを意味し、これには例えば、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線、近赤外線、短波長赤外線、中波長赤外線、長波長赤外線、遠赤外線、電波、およびレーダ波のソースが含まれるが、これらに限定されるものではない。このように、温度の所定の分布を、サーモオプティカル材料内に生じさせる。サーモオプティカル材料は、例えば、各種液体（例えば、水、オクタン、アルコール、グリセロール、生物学的媒体（血液、血漿など））、気体（例えば、空気、ヘリウム）、および固体（例えば、ガラス、シリカ、石英、プラスチック、またはポリマー）である。屈折率の変化は、温度プロファイルによって引き起こされ、屈折率の局所的なパターン化（patterning）をもたらす。このようにして、少なくとも１つの位置で焦点距離を調節してもよく、平面全体にわたる焦点距離を局所的に変更することができる。この変更は、連続的に行って焦点距離を連続的に制御することができ、また、別々の工程で行って、個々のサーマルレンズのアレイ／マトリクスへと導くこともできる。後者の実施において、本発明は、温度制御された隣接領域間にサーマルバリア（熱伝導性が異なる材料）を備えていてもよい。これらバリアは、蒸着またはスパッタリングにより、マスクを用いてそれらの位置をパターン化することにより適用することができる。同じプロセスが、固、液または気相サーモオプティカル材料に適用されるであろう。本発明のさらに他の側面では、存在しているレンズを変更する方法であって、光吸収粒子が、前述したのと同じ技術で、存在しているレンズ上へとパターン化され、それらは、サーモオプティカル材料として作用し、光ソースで照らされた場合に、当初の存在しているレンズの焦点深度および水平位置を変化させうる方法が提案される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

説明を完全なものとし、本発明のより良好な理解を提供するために、一組の図面を提供する。これら図面は、本発明の好ましい実施形態を描くものであって、本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではなく、本発明がどのように実施されうるかの単なる一例として解釈されるべきである。

【図1】図１は、本発明にかかる熱誘起レンズの原理の模式的な説明図である。

【図2-1】図２−１は、セルおよびレンズ形成位置を規定する、各種モフォロジー的（morphological）光吸収体および光ソースパターンを表示している。

【図2-2】図２−２は、セルおよびレンズ形成位置を規定する、各種モフォロジー的光吸収体および光ソースパターンを表示している。

【図3】図３は、加熱用レーザの存在下で、光吸収粒子の近傍において温度がどのように上昇して、入射する光ソースのレンズ形成をもたらすかを示している。

【図4-1】図４−１は、光吸収材料の様々なパターンを用いた様々な構成に対し、加熱用光ソースの様々な特性について得られた実験結果を示している。

【図4-2】図４−２は、光吸収材料の様々なパターンを用いた様々な構成に対し、加熱用光ソースの様々な特性について得られた実験結果を示している。

【図5】図５は、様々な実験用レンズのサイズおよび形状の特徴を示している。

【図6】図６は、温度制御された隣接領域間での熱バリアの使用による、それら領域間への熱的隔離の提供を模式的に説明する図である。

【図7】図７は、光吸収材料によって吸収されるエネルギーを変化させながら、セルがフォーカスを調節するのに必要な時間応答の特徴を示している。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明は、１つの光吸収粒子または複数の光吸収粒子のアレイと、光吸収粒子と熱的に接触したサーモオプティカル材料と、それらを照明するための少なくとも１つの光ソースとを備え、この光ソースは、光吸収粒子によって吸収されうる少なくとも１つのスペクトル成分を有し、パワーおよび／または偏波および／または波長を調節可能である。熱的な接触により、物理的な接触は必要ではないことが含意される。本発明は、照明されたときに光吸収粒子が温度を変化させる限り、吸収体とサーモオプティカル材料との間にあらゆる材料を組み入れることができる。このテキストにおいて、用語「セル」は、１つの光吸収粒子または複数の光吸収粒子のアレイと加熱用の光ソースとが重なり合っている光学的相互作用エリアとして定義される（例えば、図４−１の４ａの上方左側に示すミクロンサイズの金ディスク、または、図４−１の４ａの右側上方および図５の５ｂの下方における金ナノアンテナのような、より小さな粒子もしくはナノ構造のアレイ）。

【0010】

本発明の像焦点面は、光ソースからの光学的信号を制御することにより、動的に形作られうる。このアプローチは、ある材料の屈折率の温度依存性と、光吸収材料が、光で照明したときに熱を発生して所定の温度分布を生じる能力とに依拠している。温度の局所的な上昇は、光の伝搬へ影響を及ぼす屈折率の変化を誘起する。図１に描いているように、パターン化した吸収材料は、光ソースの少なくとも一部を吸収する。このエネルギー吸収は、光吸収粒子の少なくとも一部と熱的に接触しているサーモオプティカル材料の温度上昇をもたらす。したがって、サーモオプティカル材料の光学指数は、光吸収に依存して空間および時間変調される。この光学指数変調は、第２光ソースを、後者がサーモオプティカル材料を横切る際に、逸らすかまたは屈折させる。光学指数変調によってレンズされた（lensed）第２光ソースは、吸収材料を通ってサーモオプティカル材料へ（左側）、または、直接にサーモオプティカル材料へ（左側）と到達しうる。また、系の反射性／透過性に依存して、本発明は、透過および／または反射で使用されうる（左および右側の図の双方において、第２光ソースは透過および／または反射されている）。

【0011】

粒子は、所望の温度分布が達成されるようにパターン化されている。加熱用光ソースと吸収粒子との相互作用エリアは、それらのサーモオプティカル材料との相互作用の結果としてレンズ形成効果を引き起こすセルのサイズおよび位置を規定する。相互作用エリアにより、セルのサイズおよび／または位置は、吸収材料と加熱用光ソースとの物理的な重なりと必ずしも正確に等しくはなく、むしろ、光学的な相互作用エリアと等しいことが含意される。本発明は、図２−１、図２−２に描いているように、吸収材料と加熱用光ソースとの間の相互作用エリアにあらゆる構成を組み入れうる。図２−１の２ａには、電子ビームリソグラフィによって堆積させた金光吸収体の大きくかつ連続したアレイの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像が見られる。図２−１の２ｂは、孤立した光吸収体エリアのＳＥＭ像を示しており、各エリア内には、多数の単独光吸収粒子が存在している。図２−１の２ｃは、吸収エリアのサイズよりも小さな光ソースで照明した単一の光吸収エリアのスケッチである。この場合、セルのサイズおよび位置は光ソースによって規定され、一方、図２−１の２ｄは、分離した光吸収エリアを示している。後者では、光ソースは、孤立した１つのエリアよりも大きく、４つのエリアをカバーしており、それゆえ、４つのセルがあり、それらの位置は、照明されている光吸収エリアによって規定されている。図２−２の２ｅは、光吸収体の連続した１つのエリアと、分離した４つの光ソースとを示しており、ここで、セルのサイズおよび位置は、それらビームによって規定されている。図２−２の２ｆでは、分離した光吸収エリアを見ることができ、そこでは、４つのエリアが４つの光ソースによって部分的に照明されている。セルのサイズおよび位置は、光ビームと光吸収体とが重なり合った領域（または相互作用エリア）によって規定される。

【0012】

いくつかの実施形態では、セルは、基材の内側または上にある。基材は、とりわけ、ガラス、石英、シリカ、プラスチック、またはポリマーでつくられうる。これは、レンズを透過型の構成において使用することを可能とする。あるいは、基材は、シリコンなどの不透明な材料からつくられることができ、これは、本発明を反射モードで使用することを可能とする。また、基材は、光透過の依存性（例えば、スペクトル、角度、または偏波依存性）を有することができ、これは、透過および反射モードで同時に動作することを可能とする。この種の基材は、異なる手段、例えば、積層媒体または二色性素子によって作成されうる。

【0013】

図３は、ディスク形状によって範囲を定められ、複数のナノ粒子（図４−１の４ａにおける金ナノアンテナ）からなる、パターン化された光吸収体の半分を、加熱用光ソース（例えば、波長８００ｎｍの赤外レーザ）で照らし出すことによって形成されたセルを描いている。

【0014】

それら粒子は、基材の上部に位置し、その上でパターン化されうる。光吸収粒子は、様々な材料、例えば、金属（例えば、金、銀または銅）、合金（例えば、窒化チタンまたは炭化珪素）、および半導体材料（例えば、珪素またはゲルマニウム）でつくられうる。パターン化は、電子ビームリソグラフィ、フォトリソグラフィ、レーザ描画、蒸着、スパッタリング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）および／または化学気相堆積（ＣＶＤ）によってなされうる。

【0015】

特に有利な実施形態は、電子ビームリソグラフィおよび蒸着技術を使用して、金マイクロおよびナノ構造を製造する（図２ａ〜ｂ（基材上での吸収体のパターン化）および図４−１の４ａ（２つの異なる吸収構造のサイズおよび形状）における走査電子顕微鏡像を参照のこと）。

【0016】

光吸収粒子は、どのようなスケールでも、即ち、マクロ、メソ、マイクロおよびナノスケールでも構造化されうる。この構造化は、レンズのサイズを減少させること、および／または、光吸収材料の光から熱エネルギーへの変換の効率を高めることに使用されうる。そのような向上の一例は、とりわけ、ナノアンテナ、ナノロッド、ナノホール、ナノ粒子、ナノスター、ナノオリゴマー、多分岐ナノ粒子などのプラズモンナノ粒子を使用することによって与えられる。図４−１、図４−２および図５は、プラズモン構造の使用が、これらナノ粒子によって支援される共鳴を利用することにより、レンズ形成効果を高めること（図４−１、図４−２）と、セルのサイズおよび形状を制御すること（図５）とを可能にすることを示している。それゆえ、プラズモンナノ粒子が、より良好な結果を与えるため好ましいが、本発明はそのような粒子に限定されるものではない。

【0017】

図４−１、図４−２は、サーマルレンズに対して効果的なプラズモン加熱とレンズ伝達関数特性表示（lens transfer function characterization）とを示している。図４−１の４ａは、半径５μｍの金フルディスク（左側）およびナノロッド（ＮＲ）からなる半径５μｍのディスク（右側）のＳＥＭ像である。１２０×８０×５０ｎｍのナノロッドのより高い倍率の像が存在している。対応する吸収スペクトルは、８００ｎｍでの表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）を表示している。図４−２の４ｂは、平行偏波を用いてＳＰＲで励振させた（ａからの）ＮＲディスク（黒色の十字、＋）、直交偏波構成を用いてオフＳＰＲで励振させたＮＲディスク（黒色の十字、×）、金フルディスク（黒色のドット）、および、あらゆる構造なし（黒色の四角）に対して照射した８００ｎｍのレーザパワーに対する焦点シフトおよび光学指数変動を示している。図４−２の４ｃは、ＳＰＲで励振させた、ナノロッドからなるディスク（ｂにおける＋に類似した）についての、３０ｍＷのパワーまでの８００ｎｍ加熱用レーザパワーの関数としての、焦点シフトの線形従属を示している。図４−２の４ｄでは、わずかに異なるサイズ（１００×８０ｎｍおよび１２０×８０ｎｍ）を有する金ナノロッドからなる２つの異なるアレイについて記録された吸収スペクトルを見ることができる。モフォロジー変化は、ＳＰＲスペクトル位置のシフトをもたらしている。これら２つのモフォロジーが異なっている光吸収粒子の吸収は、考慮される加熱用光ソースについて異なっている。図４−２の４ｅには、２つの異なるエリアへ照射した８００ｎｍレーザパワーに応じた焦点シフトおよび光学指数変動が記載されている。

【0018】

図５の５ａは、サーマルレンズによる（位置Ｘの関数としての）２．５μｍグレーティングのコントラストの改善を示している。コントラストの改善から、我々は、サーモオプティカル材料の屈折率が変更された領域の、面内での水平方向のサイズを測定した。これは、パターン化された光吸収体エリアに作用する加熱用光ソース（図２−１の２ｃのように、１つのレーザビームについて、そのビームの半径は５μｍである）の不存在下および存在下でグレーティングをイメージングすること（この場合、波長８００ｎｍの赤外レーザビームであり、像は図５の５ａの差し込みに示されている）によりなされた。

【0019】

図５の５ｂ〜５ｄは、パターン化された吸収材料を同一のままとしつつ、単一素子の範囲内で、加熱用光ソースの特性を変更させることにより、焦点を局所的および動的に変化させる可能性を示している。加熱用光ソースは、図５の５ｂに示される、考慮されている光吸収粒子アレイよりも大きなエリアにフォーカスされる。この場合、加熱用光ソースと考慮されている光吸収粒子アレイとの相互作用エリアは、誘起されるサーマルレンズのサイズおよび形状を規定する（図２−１の２ｄにスケッチするように）。より正確には、図５の５ｂは、電子ビームリソグラフィによる、ナノロッド（ＮＲ）からなる十字型構造のＳＥＭ像である。ＮＲは、図４−１の４ａ（上部および下部右側）に表示されているものと類似しており、８００ｎｍの近赤外において共鳴を示す。２つの差し込み図は、十字の各アームの拡大図に対応しており、各アームにおいてナノロッドは垂直に配向している。図５の５ｃは、十字の垂直軸のナノロッドが励振と共鳴し、したがって、光を効率的に吸収するように垂直方向に沿って配向した偏光についての局所的な焦点のシフトを示している。図５の５ｄは、図５の５ｃと同じであるが、入射する偏光が水平方向に沿って配向している。

【0020】

これら実施形態のすべてが、均一なサーモオプティカル材料、または、図６に示すようにサーマルバリアでパターン化されたサーモオプティカル材料について考慮されうる。

【0021】

図７では、相互作用エリアのサイズに依存したサーマルレンズの時間応答が示されている。図７の７ａ〜７ｃは、それぞれ、１０、５および２μｍ径ディスクからなるサーマルレンズの立ち上がり時間を、ａ、ｂおよびｃに示している。これらディスクは、金ナノロッドからなる（図４−１の４ａの上部右側のように）。立ち上がり時間の実験結果は、図７の７ｄにおいて、ディスク径の関数としてプロットされている。

【0022】

特定の例：
我々は、金ナノロッド（１２０×８０×５０ｎｍ）からなり、３００ｎｍのピッチで位置したアレイ（図４−１の４ａの右側上部および下部）であって、それらの長さ方向でのプラズモンモードで、すなわち、ナノロッドの長軸に沿って直線偏波した入射場について、８００ｎｍで吸収の最大へと導く（図４−１の４ａの下部左側）アレイを製造した。金ナノロッドは、５マイクロメートルの半径を有するディスクのエリアにパターン化される（図４−１の４ａの上部右側）。我々は、半径５ミクロンの金フルディスクも製造した（図４−１の４ａの上部左側）。これら構造を加熱するべく、我々は、ナノロッドの主軸に沿って直線偏波した波長８００ｎｍのレーザ光ソースを使用した。

【0023】

我々は、まず、入射する加熱用レーザパワーと、結果として生じる、入射光ソース（波長４７３ｎｍの青色レーザダイオード）の焦点シフトとの関係（伝達関数）を測定した。加熱用ビームは、５μｍの半径に設定した。

【0024】

我々は、ナノロッドからなる金ディスクについて、０〜３０ｍＷの範囲についてのレーザパワーの関数としての焦点シフトの一次従属性を得た。

【0025】

その結果、我々は、平行および垂直偏波の双方について０〜１４ｍＷのパワーレンジで、同じ８００ｎｍレーザで照明したときの、ＮＲディスク（先と同様）の焦点シフトを測定した。結果として得られた一次従属性は、図４−２の４ｂに示されている。この結果は、再度、４７３ｎｍダイオードレーザの焦点シフトについて与えられている。また、入射する加熱用レーザ（８００ｎｍ）パワーの関数としての焦点シフトが、０〜１５ｍＷの範囲のパワーにわたり、半径５μｍの金フルディスク（単一粒子）について記録された（図４−２の４ｂ）。最後に、吸収構造がない場合の焦点シフトが、様々な加熱パワーについて測定された（図４−２の４ｂ）。これらすべての実験について、結果としての温度が測定され（蛍光偏光異方性と呼ばれる方法を用いて）、それから、各々の場合について屈折率の変化が抽出された（図４−２の４ｂ）。

【0026】

さらに他の実験において、我々は、わずかに異なるサイズを有している金ナノロッドからなる異なる２つのアレイ（１００×８０ｎｍおよび１２０×８０ｎｍ、双方においてＮＲのピッチは３００ｎｍ）に対して、吸収スペクトルを測定した（図４−２の４ｄ）。モフォロジー変化は、ＳＰＲスペクトル位置のシフトを生じさせている。したがって、これら２つの吸収構造の吸収は、考慮している加熱用光ソースについて異なっている。

【0027】

その結果、金ＮＲからなり、同じディスク形状（半径５μｍ）によって範囲を定められた、これら２つの異なるエリアを照らし出す８００ｎｍレーザパワー（０〜１０ｍＷ）に依存した焦点シフトおよび光学指数変動は、図４−２の４ｅに示すように異なっている。

【0028】

セルのサイズおよび形状を調べるべく、２．５μｍグレーティングのコントラストが、サーマルレンズ化をサーマルレンズなしのコントラストによって正規化して、位置Ｘの関数として計算された（図５の５ａ）。この目的を達成するために、グレーティングが、上述した図４−１の４ａの光吸収粒子のアレイ、サーモオプティカル材料としての水、および５μｍの半径へフォーカスされた８００ｎｍの加熱用レーザビームからつくられたサーマルレンズの上方に設置される。我々は、サーモオプティカル材料の屈折率が変更された領域の面内水平サイズが６．５μｍであることを測定した（コントラスト比グラフのＦＷＨＭを測定することによって）。

【0029】

図５の５ｂ〜５ｄは、加熱用光ソースの特性を変更することにより、セルのサイズおよび形状を動的に変化させる可能性を示しており、特にここでは（図５の５ｃ〜５ｄ）、我々は、パターン化された吸収材料を同一としたまま、偏波を変化させた。図５の５ｂは、電子ビームリソグラフィおよびそれに続く金蒸着による、ナノロッド（ＮＲ）からなる十字型構造のＳＥＭ像を示している。ＮＲは、図４−１の４ａの下方右側に表示されているものと類似しており、８００ｎｍの近赤外において共鳴を示す。図５の５ｂの２つの差し込み図は、十字の各アームの拡大に対応しており、各アームにおいて、ナノロッドは垂直に配向していることを示している。図５の５ｃは、偏波が図５の５ｂの垂直方向に沿って配向した８００ｎｍの加熱用レーザ光ソースについての局所的焦点シフトを示しており、十字の垂直軸のナノロッドは励振と共鳴し、したがって、光を効果的に吸収している。図５の５ｄにおいて、入射した加熱用偏光は、水平方向に沿って配向している。図５の５ｃおよび５ｄの双方において、サーマルレンズの非対称な性質が、パターン化された吸収材料と加熱用光ソースのサイズおよびパワーとを同じにしたまま、入射させる偏波を変化させることによる、焦点シフトの局所的な制御とともに、証明されうる。

【0030】

可変フォトサーマルレンズが、一つの光ソースと、この光ソースのスポットの異なる位置を提供するためのガルバノミラーを備えていてもよい。また、可変フォトサーマルレンズが、複数の光ソースを備えていてもよい。また、上述した可変フォトサーマルレンズを複数備えたマイクロレンズアレイを構成することも可能である。

【0031】

このテキストにおいて、用語「備える」およびその派生語（例えば「備えた」など）は、排他的意味で理解されるべきではない。すなわち、これら用語は、記載および定義されているものがさらなる要素、工程などを含んでいてもよいという可能性を排除するように解釈されるべきではない。

【0032】

他方、本発明は、明らかに、ここに記載した特定の実施形態に制限されるものではなく、特許請求の範囲において規定される発明の全般的範囲内で、いずれかの当業者によって考慮されうるあらゆる変形（例えば、材料の選択、寸法、構成要素、配置などに関して）を包含している。

【図1】

【図2-1】

【図2-2】

【図3】

【図4-1】

【図4-2】

【図5】

【図6】

【図7】