知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024137751
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】可変式光学構造
(51)【国際特許分類】
G02B 26/08 20060101AFI20240927BHJP
G02F 1/19 20190101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
G02B26/08 H
G02F1/19
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024027099
(22)【出願日】2024-02-27
(31)【優先権主張番号】18/188,198
(32)【優先日】2023-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】515322297
【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マリアッパン、ダヌシュコディ デュライ
(72)【発明者】
【氏名】ドライフス、グレゴリー ダニエル
(72)【発明者】
【氏名】リー、シアオペン
(72)【発明者】
【氏名】ブレイ、ジェイムス ウィリアム
(72)【発明者】
【氏名】ラディギエリ、グレッグ アラン
【テーマコード（参考）】
2H141
2K101
【Ｆターム（参考）】
2H141MA12
2H141MB23
2H141MB27
2H141MB37
2H141MB43
2H141MB49
2H141MB56
2H141MC03
2H141MC04
2H141MC10
2H141MD04
2H141MD32
2H141MF21
2H141MG10
2K101AA11
2K101AA34
2K101CA06
2K101CB01
2K101CB41
2K101EE11
2K101EK01
(57)【要約】
【課題】可変式光学構造及びその改変方法を提供する。
【解決手段】可変式光学構造は、流体リザーバであって、１以上の流体、及び１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、多孔質構造と、流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブとを備えており、１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、毛細管作用によって多孔質構造を通って移動することができる。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】可変式光学構造は、流体リザーバであって、１以上の流体、及び１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、多孔質構造と、流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブとを備えており、１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、毛細管作用によって多孔質構造を通って移動することができる。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
可変式光学構造であって、当該可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の流体、及び前記１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、
多孔質構造と、
前記流体リザーバと前記多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、前記１以上のバルブが開いているときは、前記１以上の流体は、毛細管作用によって前記多孔質構造を通って移動することができる、可変式光学構造。
流体リザーバであって、１以上の流体、及び前記１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、
多孔質構造と、
前記流体リザーバと前記多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、前記１以上のバルブが開いているときは、前記１以上の流体は、毛細管作用によって前記多孔質構造を通って移動することができる、可変式光学構造。
【請求項2】
前記１以上の流体が、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受けるように構成されており、前記１以上の力が、磁力、慣性力、毛細管力及びそれらの組合せの１以上である、請求項１に記載の可変式光学構造。
【請求項3】
前記１以上の流体を磁気的に操作するように配向した磁場源をさらに含む、請求項１に記載の可変式光学構造。
【請求項4】
前記１以上の流体が磁気的に操作可能な流体を含む、請求項１に記載の可変式光学構造。
【請求項5】
前記多孔質構造が、１以上の流体を慣性的に操作するために回転可能である、請求項１に記載の可変式光学構造。
【請求項6】
前記多孔質構造が積層造形によって製造される、請求項１に記載の可変式光学構造。
【請求項7】
前記１以上の光学面が、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体様膜（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む、請求項１に記載の可変式光学構造。
【請求項8】
可変式光学構造を変化させる方法であって、前記可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の流体、及び１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面とを含む流体リザーバと、
多孔質構造と、
流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、当該方法が、
１以上の流体が毛細管作用によって多孔質構造を通って移動できるようにするために、１以上のバルブを開くこと
を含む、方法。
流体リザーバであって、１以上の流体、及び１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面とを含む流体リザーバと、
多孔質構造と、
流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、当該方法が、
１以上の流体が毛細管作用によって多孔質構造を通って移動できるようにするために、１以上のバルブを開くこと
を含む、方法。
【請求項9】
当該方法が、前記１以上の流体を磁場源で磁気的に操作することをさらに含んでおり、前記１以上の流体が、磁気的に操作可能な流体を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために前記多孔質構造を回転させることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項11】
可変式光学構造であって、当該可変式光学構造が、
１以上のメタマテリアルと、
前記メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、
前記１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備える、可変式光学構造。
１以上のメタマテリアルと、
前記メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、
前記１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備える、可変式光学構造。
【請求項12】
前記１以上の磁気的に操作可能な流体が強磁性流体を含む、請求項１１に記載の可変式光学構造。
【請求項13】
前記可変式光学構造がフォトニックハイパークリスタルである、請求項１１に記載の可変式光学構造。
【請求項14】
可変式光学構造を変化させる方法であって、前記可変式光学構造が、
１以上のメタマテリアルと、
前記メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、
前記１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備えており、当該方法が、
前記可変式光学構造の１以上の光学特性を変化させるために、前記１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作すること
を含む、方法。
１以上のメタマテリアルと、
前記メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、
前記１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備えており、当該方法が、
前記可変式光学構造の１以上の光学特性を変化させるために、前記１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作すること
を含む、方法。
【請求項15】
前記１以上の光学特性が、不透明度、透明性、屈折率及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示技術の分野は、広義には、可変式光学構造及びその改変方法に関する。
【0002】
光学構造は、多種多様な光学用途で有用である。例えば、かかる構造は、レーザー、顕微鏡、望遠鏡、カメラ、ソーラーコレクター、太陽電池の不可欠な部分である。さらに、光学構造は、反射、吸収、分割、集束などによって光を操作するために多用される。それらの使用に必要な精度のために、光学構造は概して永久的であり、正確に形成されなければならない。そのため、かかる構造の製造には時間及び費用がかかり、かかる構造は変更が容易ではないことがある。
【0003】
さらに、補償光学の分野は、イメージングの大気補正などのために光学系を繰り返し、かつ頻繁に変更する。また、補償光学を利用した集光型太陽熱発電技術により、時間帯によって電力エネルギーの収集効率を高めることも求められている。
【0004】
そこで、迅速かつ繰り返し改変し得る安価な光学構造が必要とされている。
【発明の概要】
【0005】
一態様では、第１の可変式光学構造を提供する。第１の可変式光学構造は、流体リザーバ、多孔質構造及び流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブを含む。流体リザーバは、１以上の流体と、１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面とを含む。１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、毛細管作用によって多孔質構造を通って移動することができる。
【0006】
別の態様では、第１の可変式光学構造を変化させる方法を提供する。第１の可変式光学構造は、流体リザーバ、多孔質構造及び流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブを含む。流体リザーバは、１以上の流体と、１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面とを含む。１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、毛細管作用によって多孔質構造を通って移動することができる。本方法は、１以上の流体が毛細管作用によって多孔質構造を通って流れるようにするために、１以上のバルブを開くことを含む。
【0007】
別の態様では、第２の可変式光学構造を提供する。第２の可変式光学構造は、流体リザーバと、１以上の磁気的に操作可能な流体を受け入れるように配向された構造と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と、流体リザーバと構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブを含む。流体リザーバは、１以上の磁気的に操作可能な流体と、１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を含む。１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、磁場源によって誘導される磁力によって構造を通って移動することができる。
【0008】
別の態様では、第２の可変式光学構造を変化させる方法を提供する。第２の可変式光学構造は、流体リザーバと、１以上の磁気的に操作可能な流体を受け入れるように配向された構造と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と、流体リザーバと構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブを含む。流体リザーバは、１以上の磁気的に操作可能な流体と、１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を含む。１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、磁場源によって誘導される磁力によって構造を通って移動することができる。本方法は、１以上の流体が、磁場源によって誘導される磁力によって構造を通って流れるようにするために、１以上のバルブを開くことを含む。
【0009】
別の態様では、第３の可変式光学構造を提供する。第３の光学構造は、１以上の磁気的に操作可能な流体を含有する構造を含んでおり、１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源とを備える。
【0010】
別の態様では、第３の可変式光学構造を変化させる方法を提供する。前記可変式光学構造は、１以上の磁気的に操作可能な流体を含有する構造を含んでおり、１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源とを備える。本方法は、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するために、磁場源から磁力を誘導することを含む。
【0011】
別の態様では、第４の可変式光学構造を提供する。第４の可変式光学構造は、１以上のメタマテリアルと、メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源とを含む。
【0012】
別の態様では、第４の可変式光学構造を変化させる方法を提供する。第４の可変式光学構造は、１以上のメタマテリアルと、メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源とを含む。本方法は、可変式光学構造の１以上の光学特性を変化させるために、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作することを含む。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本開示の上記その他の特徴、態様及び利点については、添付図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって理解を深めることができよう。
【図1A】本開示技術に係る例示的な可変式光学構造の図。
【図1B】本開示技術に係る可変式光学構造の例示的な細孔の図。
【図1C】本開示技術に係る代替的な可変式光学構造の図。
【図1D】本開示技術に係る可変式光学構造の例示的な細孔の図。
【図2A】本開示技術に係る別の代替的な可変式光学構造の図。
【図2B】本開示技術に係るさらに別の代替的な可変式光学構造の図。
【0014】
別途記載されていない限り、本願に添付した図面は、本開示技術の実施形態の特徴を例示するものである。これらの特徴は、本開示技術の１以上の実施形態を包含する多種多様なシステムに適用できると思料される。そのため、図面は、本明細書で開示する実施形態の実施に必要とされる当業者に公知の慣用的特徴をすべて含んでいるわけではない。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本明細書に記載の実施形態は、公知の光学構造の短所の少なくとも一部を克服する。本明細書に記載の例示的な実施形態は、第１の可変式光学構造を含む。可変式光学構造は、流体リザーバ、多孔質構造及び流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブを含む。流体リザーバは、１以上の流体と、１以上の流体の表面上に位置する１以上の光学面とを含む。１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、毛細管作用によって多孔質構造を通って移動することができる。本明細書に記載の例示的な実施形態は、種々の印加力によって改変可能かつ調整可能な光学構造の製造を容易にする。
【0016】
幾つかの実施形態では、１以上の流体は、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受け取ることができる。一般に、１以上の力は、本明細書に記載の可変式光学構造を選択的に変化させることを容易にする、当技術分野で公知の任意の適切な力とすることができる。幾つかの実施形態では、１以上の力としては、限定されるものではないが、磁力、慣性力、毛細管力及び／又はそれらの任意の組合せが挙げられる。幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、多孔質構造が流体リザーバの上方、流体リザーバに水平に隣接し、流体リザーバの下方又はそれらの組合せとなるように配向される。
【0017】
幾つかの実施形態では、慣性力は、回転からの求心力である。
【0018】
幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、１以上の流体を磁気的に操作するように配向した磁場源も含む。一般に、磁場源は、本明細書に記載の可変式光学構造を選択的に変化させることを容易にする当技術分野で公知の任意の適切な磁場源とすることができる。幾つかの実施形態では、磁場源は、限定されるものではないが、永久磁石、電磁石、常磁性体、強磁性体、希土類磁石及びそれらの組合せの１つである。幾つかの実施形態では、磁場源は、ハルバッハアレイを含む。
【0019】
幾つかの実施形態では、１以上の流体は、磁気的に操作可能な流体を含む。幾つかの実施形態では、１以上の流体は、強磁性流体を含む。
【0020】
幾つかの実施形態では、１以上の流体は、非強磁性流体を含む。これらの実施形態では、非強磁性流体は磁気的に操作可能ではない。
【0021】
幾つかの実施形態では、多孔質構造は、１以上の流体を慣性的に操作するために回転可能である。
【0022】
幾つかの実施形態では、多孔質構造は、メソポーラス構造である。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、約１μｍ～約５００μｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、約１００μｍ～約２００μｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、約５μｍ～約１０μｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む。
【0023】
幾つかの実施形態では、多孔質構造は、灯心様構造を含む。
【0024】
幾つかの実施形態では、多孔質構造は、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む。
【0025】
幾つかの実施形態では、多孔質構造は、積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、ポリマー積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、金属積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、セラミック積層造形によって製造される。
【0026】
幾つかの実施形態では、１以上の光学面は、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体様フィルム（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む。幾つかの実施形態では、１以上の光学面は、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体様フィルム（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む。
【0027】
幾つかの実施形態では、１以上の光学面は、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及び／又はそれらの組合せとして成形される。他の実施形態では、光学面は、光学構造が本明細書に記載の通り機能できるようにする任意の形状で形成し得る。他の実施形態では、光学面は、異なる位置で様々な形状の組合せで形成される。
【0028】
幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、望遠鏡で使用するための液体鏡である。幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、太陽エネルギーシステムにおいて使用するための液体鏡である。
【0029】
図１Ａは、本開示技術に係る例示的な可変式光学構造１００を描写する。可変式光学構造１００は、流体リザーバ１０８の上方の多孔質構造１０２を含む。流体リザーバ１０８は、流体１１２と、流体１１２の上面を少なくとも部分的に横断する光学面１０６とを含む。多孔質構造１０２と流体リザーバ１０８との間の流体連通は、バルブ１０４を介して制御される。例示的な実施形態では、磁場源１１０は、流体リザーバ１０８の下方にある。図に示すように、バルブ１０４は閉じられ、光学面１０６及び流体１１２は流体リザーバ１０８内に収容される。
【0030】
図１Ｂは、可変式光学構造１００の多孔質構造１０２の例示的な細孔を描写する。多孔質構造１０２は、流体１１２を含有し、光学面１０６が流体１１２を横切って少なくとも部分的に延在している流体リザーバ１０８の上方にある。多孔質構造１０２と流体リザーバ１０８との間の流体連通は、バルブ１０４を介して制御される。さらに、例示的な実施形態では、磁場源（図示せず）は、流体リザーバ１０８の下方にある。図に示すように、バルブ１０４は閉じられ、光学面１０６及び流体１１２は流体リザーバ１０８内に収容される。
【0031】
図１Ｃは、本開示技術に係る別の例示的な可変式光学構造１００を描写する。例示的な実施形態では、可変式光学構造１００は、流体１１２を含む流体リザーバ１０８の上方の多孔質構造１０２を含む。多孔質構造１０２と流体リザーバ１０８との間の流体連通は、バルブ１０４によって制御される。磁場源１１０は、流体リザーバ１０８の下方にある。図に示すように、バルブ１０４は開いており、流体１１２は、部分的に流体リザーバ１０８と共に、かつ部分的に多孔質構造１０２内に収容され、光学面１０６は、多孔質構造１０２における流体１１２の上面を少なくとも部分的に横切って延在している。光学面１０６は、流体１１２のメニスカスに基づく形状をなす。
【0032】
図１Ｄは、可変式光学構造１００の多孔質構造１０２の例示的な細孔を描写する。多孔質構造１０２は、流体１１２を含む流体リザーバ１０８の上方にある。多孔質構造１０２と流体リザーバ１０８との間の流体連通は、バルブ１０４によって制御される。磁場源（図示せず）は、流体リザーバ１０８の下方にある。図に示すように、バルブ１０４は開いており、流体１１２は、流体リザーバ１０８と共に部分的に収容され、部分的に多孔質構造１０２内にあり、光学面１０６は、多孔質構造１０２における流体１１２の上面を横切って延在している。光学面１０６は、流体１１２のメニスカスに基づく形状をなす。
【0033】
本明細書に記載の例示的な実施形態は、可変式光学構造を変化させる第１の方法を含む。第１の方法は、１以上の流体が毛細管作用によって多孔質構造を通って流れるようにするために、１以上のバルブを開くことを含む。
【0034】
幾つかの実施形態では、方法は、磁場源で１以上の流体を磁気的に操作することも含む。かかる実施形態では、１以上の流体は、磁気的に操作可能な流体である。一般に、磁場源は、本明細書に記載されるような可変式光学構造を選択的に変化させることを容易にする、当技術分野で公知の任意の適切な磁場源とすることができる。幾つかの実施形態では、磁場源は、限定されるものではないが、永久磁石、電磁石、常磁性体、強磁性体及び／又はそれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、磁場源は、ハルバッハアレイを含む。
【0035】
幾つかの実施形態では、方法は、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために多孔質構造を回転させることをさらに含む。
【0036】
本明細書に記載の例示的な実施形態は、第２の可変式光学構造を含む。第２の可変式光学構造は、流体リザーバと、１以上の磁気的に操作可能な流体を受け入れるように配向された構造と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と、流体リザーバと構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブを含む。流体リザーバは、１以上の磁気的に操作可能な流体と、１以上の磁気的に操作可能な流体の表面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を含む。１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、磁場源によって誘導される磁力によって構造物内を流れることができる。本明細書に記載の例示的な実施形態は、種々の印加力によって改変可能かつ調整可能な光学構造の製造を容易にする。
【0037】
幾つかの実施形態では、１以上の磁気的に操作可能な流体は、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受ける。一般に、１以上の力は、本明細書に記載の可変式光学構造の改変を容易にする、当技術分野で公知の任意の適切な力とすることができる。幾つかの実施形態では、１以上の力は、限定されるものではないが、磁力、慣性力、毛細管力及び／又はそれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、構造が流体貯留槽の上方にあり、流体リザーバに水平に隣接し、流体リザーバの下方にあり及び／又はそれらの幾つかの組合せであるように配向される。
【0038】
幾つかの実施形態では、１以上の磁気的に操作可能な流体は、強磁性流体を含む。
【0039】
幾つかの実施形態では、１以上の流体は、非強磁性流体を含む。これらの実施形態では、非強磁性流体は磁気的に操作可能ではない。
【0040】
幾つかの実施形態では、構造は、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために回転可能である。
【0041】
幾つかの実施形態では、構造は多孔質構造を含む。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、メソポーラス構造である。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む。
【0042】
幾つかの実施形態では、多孔質構造は、灯心様構造を含む。
【0043】
幾つかの実施形態では、構造は、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及び／又はそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む。
【0044】
幾つかの実施形態では、構造は、積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、構造は、ポリマー積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、構造は、金属積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、構造は、セラミック積層造形によって製造される。
【0045】
幾つかの実施形態では、１以上の光学面は、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体様フィルム（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及び／又はそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む。幾つかの実施形態では、１以上の光学面は、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体様フィルム（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル及び／又はそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む。
【0046】
幾つかの実施形態では、１以上の光学面は、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及び／又はそれらの組合せとして成形される。他の実施形態では、光学面は、光学構造が本明細書に記載の通り機能できるようにする任意の形状で形成し得る。他の実施形態では、光学面は、異なる位置で様々な形状の組合せで形成される。
【0047】
幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、望遠鏡で使用するための液体鏡である。幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、太陽エネルギーシステムにおいて使用するための液体鏡である。
【0048】
本明細書に記載の例示的な実施形態は、可変式光学構造を変化させる第２の方法を含む。第２の方法は、１以上の流体が、磁場源によって誘導される磁力によって構造を通って流れるようにするために、１以上のバルブを開くことを含む。
【0049】
幾つかの実施形態では、方法は、毛細管作用によって１以上の磁気的に操作可能な流体を構造を通して移動させることも含み、構造は多孔質構造を含む。
【0050】
幾つかの実施形態では、方法は、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために構造を回転させることをさらに含む。
【0051】
本明細書に記載の例示的な実施形態は、第３の例示的な可変式光学構造を含む。第３の可変式光学構造は、１以上の磁気的に操作可能な流体を含有する構造を含んでおり、１以上の磁気的に操作可能な流体の表面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源とを備える。本明細書に記載の例示的な実施形態は、種々の印加力を介して選択的に改変可能かつ調整可能である光学構造の製造を容易にする。
【0052】
幾つかの実施形態では、１以上の磁気的に操作可能な流体は、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受ける。一般に、１以上の力は、本明細書に記載の可変式光学構造の製造を容易にする当技術分野で公知の任意の適切な力とすることができる。幾つかの実施形態では、１以上の力は、限定されるものではないが、磁力、慣性力、毛細管力及び／又はそれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、構造が流体リザーバの上方に位置し、流体リザーバに水平に隣接し、流体リザーバの下方にあり及び／又はそれらの幾つかの組合せとなるように配置される。
【0053】
幾つかの実施形態では、１以上の磁気的に操作可能な流体は、強磁性流体を含む。
【0054】
幾つかの実施形態では、１以上の流体は、非強磁性流体を含む。これらの実施形態では、非強磁性流体は磁気的に操作可能ではない。
【0055】
幾つかの実施形態では、構造は、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために回転可能である。
【0056】
幾つかの実施形態では、構造は多孔質構造を含む。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、メソポーラス構造である。幾つかの実施形態では、多孔質構造は、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む。
【0057】
幾つかの実施形態では、多孔質構造は、灯心様構造を含む。
【0058】
幾つかの実施形態では、構造は、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及び／又はそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む。
【0059】
幾つかの実施形態では、構造は、積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、構造は、ポリマー積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、構造は、金属積層造形によって製造される。幾つかの実施形態では、構造は、セラミック積層造形によって製造される。
【0060】
幾つかの実施形態では、１以上の光学面は、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体様フィルム（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む。
【0061】
幾つかの実施形態では、１以上の光学面は、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及び／又はそれらの組合せとして成形される。他の実施形態では、光学面は、光学構造が本明細書に記載の通り機能できるようにする任意の他の形状を有し得る。他の実施形態では、光学面は、異なる位置で様々な形状の組合せで形成される。
【0062】
図２Ａは、本開示技術に係る例示的な可変式光学構造２００を描写する。可変式光学構造２００は、構造２０２を含む。構造２０２は、流体２０４と、流体２０４の上面を少なくとも部分的に横切って延在する光学面２０６とを含む。磁場源２０８は、構造２０２の下方にある。構造２０２は、回転可能（図示せず）である。描かれているように、光学面２０６の形状及び寸法は、毛細管、磁気及び／又は慣性磁力の組合せによって制御される。
【0063】
図２Ｂは、本開示技術に係る別の例示的な可変式光学構造２００を描写する。可変式光学構造２００は、多孔質構造２１０を含む。多孔質構造２１０は、流体２０４と、流体２０４の上面を少なくとも部分的に横断する光学面２０６とを含む。磁場源２０８は、多孔質構造２１０の下方にある。構造２０２は、回転可能（図示せず）である。描かれているように、光学面２０６の形状及び寸法は、毛細管、磁気及び／又は慣性磁力の組合せによって制御される。
【0064】
幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、望遠鏡で使用するための液体鏡である。幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、太陽エネルギーシステムにおいて使用するための液体鏡である。
【0065】
本明細書に記載の例示的な実施形態は、可変式光学構造を変化させる第３の方法を含む。第３の方法は、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するために、磁場源から磁力を誘導することを含む。
【0066】
幾つかの実施形態では、方法は、毛細管作用によって、１以上の磁気的に操作可能な流体を構造を通して移動させることも含み、構造は、多孔質構造を含む。
【0067】
幾つかの実施形態では、方法は、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために構造を回転させることをさらに含む。
【0068】
本明細書に記載の例示的な実施形態は、第４の例示的な可変式光学構造を含む。第４の可変式光学構造は、１以上のメタマテリアルと、メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源とを含む。本明細書に記載の例示的実施形態は、大きな傾斜角を達成するために改変可能かつ調整可能な光学構造の製造を容易にする。
【0069】
幾つかの実施形態では、１以上のメタマテリアルとしては、ハイパボリックメタマテリアル、電磁メタマテリアル、電磁バンドギャップメタマテリアル、ネガティブインデックスメタマテリアル、シングルネガティブメタマテリアル、ダブルポジティブメタマテリアル、双等方性（bi-isotropic）メタマテリアル、双異方性（bi-anisotropic）メタマテリアル、キラルメタマテリアル、周波数選択的表面メタマテリアル、弾性メタマテリアル、メカニカルメタマテリアル、音響メタマテリアル、構造メタマテリアル、熱メタマテリアル、非線形メタマテリアル、ホールメタマテリアル、テラヘルツメタマテリアル、フォトニックメタマテリアル、チューナブルメタマテリアル、プラズモニックメタマテリアル及び／又はそれらの組合せからなる群から選択されるメタマテリアルが挙げられる。
【0070】
幾つかの実施形態では、１以上のメタマテリアルは、アルミニウム、ステンレス鋼、プラスチック複合材料、ガラス繊維系複合材料及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む。
【0071】
幾つかの実施形態では、１以上の磁気的に操作可能な流体は、強磁性流体を含む。
【0072】
幾つかの実施形態では、１以上の流体は、非強磁性流体を含む。これらの実施形態では、非強磁性流体は磁気的に操作可能ではない。
【0073】
一般に、磁場源は、本明細書に記載の可変式光学構造の製造を容易にする、当技術分野で公知の任意の適切な磁場源とすることができる。幾つかの実施形態では、磁場源は、永久磁石、電磁石、常磁性体、強磁性材料及びそれらの組合せからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、磁場源は、ハルバッハアレイを含む。
【0074】
幾つかの実施形態では、可変式光学構造は、フォトニックハイパークリスタルである。
【0075】
本明細書に記載の例示的実施形態は、可変式光学構造を変化させる第４の方法を含む。第４の方法は、可変式光学構造の１以上の光学特性を変化させるために、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作することを含む。
【0076】
幾つかの実施形態では、１以上の光学特性は、不透明度、透明性、屈折率及び／又はそれらの組合せからなる群から選択される。
【0077】
本明細書に記載の例示的な実施形態は、太陽エネルギーシステムを含む。太陽エネルギーシステムは、本明細書に記載の可変式光学構造を含む。太陽エネルギーシステムは、日中に空を走る太陽の軌跡を局所的及び世界的にたどるのに特に有益である。太陽エネルギーシステムは、大きな設置面積と複雑な機械的な太陽追跡メカニズムを必要とする従来の太陽エネルギーシステムと比較して、太陽光を受け取り、必要に応じて方向転換するために必要なスペースが少なくて済む。
【0078】
幾つかの実施形態では、太陽エネルギーシステムは、さらに、限定されるものではないが、ソーラーパワータワー、太陽光吸収体、太陽電池及び／又はソーラーコレクターを始めとして、他の太陽エネルギーシステム部品を含む。
【0079】
幾つかの実施形態では、太陽エネルギーシステムは、太陽、ソーラータワー、ソーラーコレクター、鏡、制御システム、電力変換器、エネルギー貯蔵システム又はそれらの組合せから太陽光を受信するように構成される。
【0080】
幾つかの実施形態では、太陽エネルギーシステムは、可変式光学構造を変化させ、受信された太陽光の量を増加及び／又は最適化するための制御システムを含む。
【0081】
本明細書に記載の例示的な実施形態は、太陽エネルギーシステムで可変式光学構造を使用する方法を含む。本方法は、可変式光学構造を含む太陽エネルギーシステムで太陽光を受光することと、太陽光の受光量を増加及び／又は最適化するために可変式光学構造を変化させることを含む。
【0082】
本開示技術の追加の態様を、以下の実施態様項に示す。
［実施態様項１］
可変式光学構造であって、当該可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の流体、及び１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、
多孔質構造と、
流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、毛細管作用によって多孔質構造を通って移動することができる、可変式光学構造。
［実施態様項２］
１以上の流体が、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受けるように構成されており、１以上の力が、磁力、慣性力、毛細管力及びそれらの組合せの１以上である、実施態様項１に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３］
当該可変式光学構造が、１以上の流体を磁気的に操作するように配向した磁場源をさらに含む、実施態様項１又は実施態様項２に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４］
１以上の流体が磁気的に操作可能な流体を含む、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項５］
１以上の流体が強磁性流体を含む、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項６］
多孔質構造が、１以上の流体を慣性的に操作するために回転可能である、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項７］
多孔質構造が、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項８］
多孔質構造が、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項９］
多孔質構造が積層造形によって製造される、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１０］
１以上の光学面が、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体状膜（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１１］
１以上の光学面が、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及びそれらの組合せの１以上として成形されている、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１２］
可変式光学構造を変化させる方法であって、可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の流体、及び１以上の流体の表面上に配置された１以上の光学面を備える流体リザーバと、
多孔質構造と、
流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、当該方法が、
１以上の流体が毛細管作用によって多孔質構造を通って移動できるようにするために、１以上のバルブを開くこと
を含む、方法。
［実施態様項１３］
当該方法が、１以上の流体を磁場源で磁気的に操作することをさらに含んでおり、１以上の流体が、磁気的に操作可能な流体を含む、実施態様項１２に記載の方法。
［実施態様項１４］
１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために多孔質構造を回転させることをさらに含む、実施態様項１２又は実施態様項１３に記載の方法。
［実施態様項１５］
可変式光学構造であって、当該可変式光学構造が、
１以上のメタマテリアルと、
メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備える、可変式光学構造。
［実施態様項１６］
１以上のメタマテリアルが、ハイパボリックメタマテリアル、電磁メタマテリアル、電磁バンドギャップメタマテリアル、ネガティブインデックスメタマテリアル、シングルネガティブメタマテリアル、ダブルポジティブメタマテリアル、双等方性メタマテリアル、双異方性メタマテリアル、カイラルメタマテリアル、周波数選択的表面メタマテリアル、、弾性メタマテリアル、メカニカルメタマテリアル、音響メタマテリアル、構造メタマテリアル、熱メタマテリアル、非線形メタマテリアル、ホールメタマテリアル、テラヘルツメタマテリアル、フォトニックメタマテリアル、チューナブルメタマテリアル、プラズモニックメタマテリアル及びそれらの組合せからなる群から選択されるメタマテリアルを含む、実施態様項１５に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１７］
１以上の磁気的に操作可能な流体が強磁性流体を含む、実施態様項１５又は実施態様項１６のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１８］
可変式光学構造がフォトニックハイパークリスタルである、実施態様項１５乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１９］
可変式光学構造を変化させる方法であって、可変式光学構造が、
１以上のメタマテリアルと、
メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備えており、当該方法が、
可変式光学構造の１以上の光学特性を変化させるために、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作すること
を含む、方法。
［実施態様項２０］
１以上の光学特性が、不透明度、透明性、屈折率及びそれらの組合せからなる群から選択される、前項に記載の方法。
［実施態様項２１］
可変式光学構造であって、当該可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の磁気的に操作可能な流体、及び１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、
１以上の磁気的に操作可能な流体を受け入れるように構成された構造と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と、
流体貯留槽と構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、１以上のバルブが開いているときは、１以上の磁気的に操作可能な流体は、磁場源によって加えられる磁力によって構造を通って移動することができる、可変式光学構造。
［実施態様項２２］
１以上の磁気的に操作可能な流体は、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受けるように構成されており、１以上の力は、毛細管力、慣性力及びそれらの組合せの１以上である、実施態様項２１に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２３］
１以上の磁気的に操作可能な流体が強磁性流体を含む、実施態様項２１又は実施態様項２２に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２４］
構造が、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために回転可能である、実施態様項２１乃至実施態様項２３のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２５］
構造が多孔質構造を含む、実施態様項２１乃至実施態様項２４のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２６］
多孔質構造が、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む、実施態様項２１乃至実施態様項２５のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２７］
構造が、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様項２１乃至実施態様項２６のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２８］
構造が積層造形によって製造される、実施態様項２１乃至実施態様項２７のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２９］
１以上の光学面が、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体状膜（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む、実施態様項２１乃至実施態様項２８のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３０］
１以上の光学面が、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及びそれらの組合せの１以上として成形されている、実施態様項２１乃至実施態様項２９のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３１］
可変式光学構造を変化させる方法であって、可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の磁気的に操作可能な流体、及び１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、
１以上の磁気的に操作可能な流体を受け入れるように構成された構造と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と、
流体リザーバと構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、当該方法が、
１以上の磁気的に操作可能な流体が、磁場源によって誘導される磁力によって構造を通って移動できるようにするために、１以上のバルブを開くこと
を含む、方法。
［実施態様項３２］
１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために構造を回転させることをさらに含む、実施態様項３１に記載の方法。
［実施態様項３３］
当該方法が、１以上の磁気的に操作可能な流体を構造を通して移動させることをさらに含んでおり、構造が多孔質構造を含む、実施態様項３１又は実施態様項３２に記載の方法。
［実施態様項３４］
可変式光学構造であって、
１以上の磁気的に操作可能な流体、及び１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える構造と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備える可変式光学構造。
［実施態様項３５］
１以上の磁気的に操作可能な流体が、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受けるように構成されており、１以上の力が、毛細管力、磁力、慣性力及びそれらの組合せの１以上である、実施態様項３４に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３６］
１以上の磁気的に操作可能な流体が強磁性流体を含む、実施態様項３４又は実施態様項３５のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３７］
構造が、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために回転可能である、実施態様項３４乃至実施態様項３６のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３８］
構造が多孔質構造を含む、実施態様項３４乃至実施態様項３７のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３９］
多孔質構造が、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む、実施態様項３８に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４０］
構造が、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様項３４乃至実施態様項３９のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４１］
構造が積層造形によって製造される、実施態様項３４乃至実施態様項４０のいずれか１項に記載の改変可能な光
［実施態様項４２］
１以上の光学面が、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体状膜（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む、実施態様項３４乃至実施態様項４１のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４３］
１以上の光学面が、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及びそれらの組合せの１以上として成形されている、実施態様項３４乃至実施態様項４２のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４４］
可変式光学構造を変化させる方法であって、可変式光学構造が、
１以上の磁気的に操作可能な流体、及び１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える構造と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備えており、当該方法が、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するために、磁場源から磁力を誘導すること
を含む、方法。
［実施態様項４５］
１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために構造を回転させることをさらに含む、実施態様項４４に記載の方法。
［実施態様項４６］
当該方法が、１以上の磁気的に操作可能な流体を構造を通して移動させることをさらに含んでおり、構造が多孔質構造を含む、実施態様項４４又は実施態様項４５に記載の方法。
［実施態様項４７］
実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の可変式光学構造を含む太陽エネルギーシステム。
［実施態様項４８］
ソーラーパワータワー、太陽光吸収体、太陽電池、ソーラーコレクター及びそれらの組合せからなる群から選択される１以上の部品をさらに備える、実施態様項４７に記載の太陽エネルギーシステム。
［実施態様項４９］
太陽エネルギーシステムが、太陽からの太陽光を受光するように構成されており、ソーラータワー、ソーラーコレクター、鏡、制御システム、電力変換器、エネルギー貯蔵システム又はそれらの組合せを含む、実施態様項４７又は実施態様項４８に記載の太陽エネルギーシステム。
［実施態様項５０］
太陽エネルギーシステムが、可変式光学構造を改変して受光量を増加及び／又は最適化する制御システムを備える、実施態様項４７乃至実施態様項４９のいずれか１項に記載の太陽エネルギーシステム。
［実施態様項５１］
太陽エネルギーシステムに可変式光学構造を使用する方法であって、当該方法が、
可変式光学構造を含む太陽エネルギーシステムで太陽光を受光することと、
太陽光の受光量を増加及び／又は最適化するために可変式光学構造を変化させることと
を含む、方法。
［実施態様項１］
可変式光学構造であって、当該可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の流体、及び１以上の流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、
多孔質構造と、
流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、１以上のバルブが開いているときは、１以上の流体は、毛細管作用によって多孔質構造を通って移動することができる、可変式光学構造。
［実施態様項２］
１以上の流体が、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受けるように構成されており、１以上の力が、磁力、慣性力、毛細管力及びそれらの組合せの１以上である、実施態様項１に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３］
当該可変式光学構造が、１以上の流体を磁気的に操作するように配向した磁場源をさらに含む、実施態様項１又は実施態様項２に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４］
１以上の流体が磁気的に操作可能な流体を含む、実施態様項１乃至実施態様項３のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項５］
１以上の流体が強磁性流体を含む、実施態様項１乃至実施態様項４のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項６］
多孔質構造が、１以上の流体を慣性的に操作するために回転可能である、実施態様項１乃至実施態様項５のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項７］
多孔質構造が、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む、実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項８］
多孔質構造が、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様項１乃至実施態様項７のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項９］
多孔質構造が積層造形によって製造される、実施態様項１乃至実施態様項８のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１０］
１以上の光学面が、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体状膜（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む、実施態様項１乃至実施態様項９のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１１］
１以上の光学面が、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及びそれらの組合せの１以上として成形されている、実施態様項１乃至実施態様項１０のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１２］
可変式光学構造を変化させる方法であって、可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の流体、及び１以上の流体の表面上に配置された１以上の光学面を備える流体リザーバと、
多孔質構造と、
流体リザーバと多孔質構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、当該方法が、
１以上の流体が毛細管作用によって多孔質構造を通って移動できるようにするために、１以上のバルブを開くこと
を含む、方法。
［実施態様項１３］
当該方法が、１以上の流体を磁場源で磁気的に操作することをさらに含んでおり、１以上の流体が、磁気的に操作可能な流体を含む、実施態様項１２に記載の方法。
［実施態様項１４］
１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために多孔質構造を回転させることをさらに含む、実施態様項１２又は実施態様項１３に記載の方法。
［実施態様項１５］
可変式光学構造であって、当該可変式光学構造が、
１以上のメタマテリアルと、
メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備える、可変式光学構造。
［実施態様項１６］
１以上のメタマテリアルが、ハイパボリックメタマテリアル、電磁メタマテリアル、電磁バンドギャップメタマテリアル、ネガティブインデックスメタマテリアル、シングルネガティブメタマテリアル、ダブルポジティブメタマテリアル、双等方性メタマテリアル、双異方性メタマテリアル、カイラルメタマテリアル、周波数選択的表面メタマテリアル、、弾性メタマテリアル、メカニカルメタマテリアル、音響メタマテリアル、構造メタマテリアル、熱メタマテリアル、非線形メタマテリアル、ホールメタマテリアル、テラヘルツメタマテリアル、フォトニックメタマテリアル、チューナブルメタマテリアル、プラズモニックメタマテリアル及びそれらの組合せからなる群から選択されるメタマテリアルを含む、実施態様項１５に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１７］
１以上の磁気的に操作可能な流体が強磁性流体を含む、実施態様項１５又は実施態様項１６のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１８］
可変式光学構造がフォトニックハイパークリスタルである、実施態様項１５乃至実施態様項１７のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項１９］
可変式光学構造を変化させる方法であって、可変式光学構造が、
１以上のメタマテリアルと、
メタマテリアル上に配置された１以上の磁気的に操作可能な流体と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備えており、当該方法が、
可変式光学構造の１以上の光学特性を変化させるために、１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作すること
を含む、方法。
［実施態様項２０］
１以上の光学特性が、不透明度、透明性、屈折率及びそれらの組合せからなる群から選択される、前項に記載の方法。
［実施態様項２１］
可変式光学構造であって、当該可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の磁気的に操作可能な流体、及び１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、
１以上の磁気的に操作可能な流体を受け入れるように構成された構造と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と、
流体貯留槽と構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、１以上のバルブが開いているときは、１以上の磁気的に操作可能な流体は、磁場源によって加えられる磁力によって構造を通って移動することができる、可変式光学構造。
［実施態様項２２］
１以上の磁気的に操作可能な流体は、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受けるように構成されており、１以上の力は、毛細管力、慣性力及びそれらの組合せの１以上である、実施態様項２１に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２３］
１以上の磁気的に操作可能な流体が強磁性流体を含む、実施態様項２１又は実施態様項２２に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２４］
構造が、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために回転可能である、実施態様項２１乃至実施態様項２３のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２５］
構造が多孔質構造を含む、実施態様項２１乃至実施態様項２４のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２６］
多孔質構造が、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む、実施態様項２１乃至実施態様項２５のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２７］
構造が、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様項２１乃至実施態様項２６のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２８］
構造が積層造形によって製造される、実施態様項２１乃至実施態様項２７のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項２９］
１以上の光学面が、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体状膜（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む、実施態様項２１乃至実施態様項２８のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３０］
１以上の光学面が、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及びそれらの組合せの１以上として成形されている、実施態様項２１乃至実施態様項２９のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３１］
可変式光学構造を変化させる方法であって、可変式光学構造が、
流体リザーバであって、１以上の磁気的に操作可能な流体、及び１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える流体リザーバと、
１以上の磁気的に操作可能な流体を受け入れるように構成された構造と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と、
流体リザーバと構造との間の流体連通を選択的に制御するように構成された１以上のバルブと
を備えており、当該方法が、
１以上の磁気的に操作可能な流体が、磁場源によって誘導される磁力によって構造を通って移動できるようにするために、１以上のバルブを開くこと
を含む、方法。
［実施態様項３２］
１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために構造を回転させることをさらに含む、実施態様項３１に記載の方法。
［実施態様項３３］
当該方法が、１以上の磁気的に操作可能な流体を構造を通して移動させることをさらに含んでおり、構造が多孔質構造を含む、実施態様項３１又は実施態様項３２に記載の方法。
［実施態様項３４］
可変式光学構造であって、
１以上の磁気的に操作可能な流体、及び１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える構造と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備える可変式光学構造。
［実施態様項３５］
１以上の磁気的に操作可能な流体が、重力に打ち勝つのに十分な１以上の力を受けるように構成されており、１以上の力が、毛細管力、磁力、慣性力及びそれらの組合せの１以上である、実施態様項３４に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３６］
１以上の磁気的に操作可能な流体が強磁性流体を含む、実施態様項３４又は実施態様項３５のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３７］
構造が、１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために回転可能である、実施態様項３４乃至実施態様項３６のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３８］
構造が多孔質構造を含む、実施態様項３４乃至実施態様項３７のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項３９］
多孔質構造が、約１ｎｍ～約１ｍｍの範囲内の平均孔径を有する細孔を含む、実施態様項３８に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４０］
構造が、金属、ポリマー、セラミックス、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、疎水性材料、疎水性コーティング、親水性材料、親水性コーティング及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、実施態様項３４乃至実施態様項３９のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４１］
構造が積層造形によって製造される、実施態様項３４乃至実施態様項４０のいずれか１項に記載の改変可能な光
［実施態様項４２］
１以上の光学面が、レンズ、光学構造、フォトニック構造、鏡、光学フィルム、反射性光学フィルム、金属液体状膜（ＭＥＬＬＦ）、銀フィルム、メタマテリアル、ハイパボリックメタマテリアル、太陽電池及びそれらの組合せからなる群から選択される光学面を含む、実施態様項３４乃至実施態様項４１のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４３］
１以上の光学面が、幾何学的形状、非幾何学的形状、放物面、楕円面、球面及びそれらの組合せの１以上として成形されている、実施態様項３４乃至実施態様項４２のいずれか１項に記載の可変式光学構造。
［実施態様項４４］
可変式光学構造を変化させる方法であって、可変式光学構造が、
１以上の磁気的に操作可能な流体、及び１以上の磁気的に操作可能な流体の上面を少なくとも部分的に横断する１以上の光学面を備える構造と、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するように配向した磁場源と
を備えており、当該方法が、
１以上の磁気的に操作可能な流体を磁気的に操作するために、磁場源から磁力を誘導すること
を含む、方法。
［実施態様項４５］
１以上の磁気的に操作可能な流体を慣性的に操作するために構造を回転させることをさらに含む、実施態様項４４に記載の方法。
［実施態様項４６］
当該方法が、１以上の磁気的に操作可能な流体を構造を通して移動させることをさらに含んでおり、構造が多孔質構造を含む、実施態様項４４又は実施態様項４５に記載の方法。
［実施態様項４７］
実施態様項１乃至実施態様項６のいずれか１項に記載の可変式光学構造を含む太陽エネルギーシステム。
［実施態様項４８］
ソーラーパワータワー、太陽光吸収体、太陽電池、ソーラーコレクター及びそれらの組合せからなる群から選択される１以上の部品をさらに備える、実施態様項４７に記載の太陽エネルギーシステム。
［実施態様項４９］
太陽エネルギーシステムが、太陽からの太陽光を受光するように構成されており、ソーラータワー、ソーラーコレクター、鏡、制御システム、電力変換器、エネルギー貯蔵システム又はそれらの組合せを含む、実施態様項４７又は実施態様項４８に記載の太陽エネルギーシステム。
［実施態様項５０］
太陽エネルギーシステムが、可変式光学構造を改変して受光量を増加及び／又は最適化する制御システムを備える、実施態様項４７乃至実施態様項４９のいずれか１項に記載の太陽エネルギーシステム。
［実施態様項５１］
太陽エネルギーシステムに可変式光学構造を使用する方法であって、当該方法が、
可変式光学構造を含む太陽エネルギーシステムで太陽光を受光することと、
太陽光の受光量を増加及び／又は最適化するために可変式光学構造を変化させることと
を含む、方法。
【0083】
本明細書において「幾つかの実施形態」という場合、記載された特徴を備える追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈すべきではない。
【0084】
本開示は、補償光学の様々な利点を重力場の内外で利用できるように、流体の光学面（例えば反射面）を迅速に操作する方法を提供する。これらの利点には、光の集束と、大気ノイズなどの光干渉の対策が含まれる。したがって、本開示は、応答速度及びより分割された、より連続性の少ない光学面という短所を有する固体鏡の断片の操作などの従来の解決策よりも優れている。
【0085】
別途記載されていない限り、本明細書において、「略」、「実質的に」及び「約」などの近似的表現は、それらで修飾された用語が、絶対的又は厳密なものではなく、当業者に自明の近似的なものにすぎないことを示す。したがって、「約」、「略」及び「実質的に」のような用語で修飾された値はその厳密な数値に限定されない。少なくとも幾つかの事例では、近似表現は、その値を測定する機器の精度に対応する。さらに、別途記載されていない限り、「第１」、「第２」などの用語は、本願では符号にすぎず、それらが付されたものに、数的、位置的又は階層的要件を課すものではない。さらに、例えば「第２」という場合、例えば「第１」以下又は「第３」以上のものの存在を必要とするものでも、排除するものでもない。
【0086】
本発明の様々な実施形態の特定の特徴が、ある図面には記載され、他の図面には記載されていないこともあるが、これは便宜上のものにすぎない。本明細書において「幾つかの実施形態」という場合、記載された特徴を備える追加の実施形態の存在を除外するものとして解釈すべきではない。本発明の原理に則して、ある図面に記載された特徴は、他の図面に記載されたいかなる特徴との組合せとして参照及び／又は特許請求の範囲に記載することができる。
【0087】
本明細書では、本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、装置又はシステムの製造・使用及び方法の実施を始め、当業者が本発明を実施できるようにするため、例を用いて説明してきた。本発明の特許性を有する範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明な他の例も包含する。かかる他の例は、特許請求の範囲と文言上の差のない構成要素を有しているか、或いは特許請求の範囲の文言と非本質的な差しかない均等な構成要素を有していれば、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に属する。
【符号の説明】
【0088】
１００ 可変式光学構造
１０２ 多孔質構造
１０４ バルブ
１０６ 光学面
１０８ 流体リザーバ
１１０ 磁場源
１１２ 流体
２００ 可変式光学構造
２０２ 構造
２０４ 流体
２０６ 光学面
２０８ 磁場源
２１０ 多孔質構造
１０２ 多孔質構造
１０４ バルブ
１０６ 光学面
１０８ 流体リザーバ
１１０ 磁場源
１１２ 流体
２００ 可変式光学構造
２０２ 構造
２０４ 流体
２０６ 光学面
２０８ 磁場源
２１０ 多孔質構造
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【外国語明細書】