特許 7594788 屈折波面補正装置

(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】

(24)【登録日】2024-11-27

(45)【発行日】2024-12-05

(54)【発明の名称】屈折波面補正装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/00 20060101AFI20241128BHJP

   G02B 26/06 20060101ALI20241128BHJP

   G02B 3/12 20060101ALI20241128BHJP

   G02B 3/14 20060101ALI20241128BHJP

   G02B 7/02 20210101ALI20241128BHJP

   G02B 7/04 20210101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

G02B26/00

G02B26/06

G02B3/12

G02B3/14

G02B7/02 C

G02B7/04 E

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2021544594

(86)(22)【出願日】2020-02-03

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-24

(86)【国際出願番号】 EP2020052640

(87)【国際公開番号】W WO2020157338

(87)【国際公開日】2020-08-06

【審査請求日】2023-02-01

(31)【優先権主張番号】102019102570.2

(32)【優先日】2019-02-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】513139622

【氏名又は名称】アルベアト－ルートヴィヒス－ウニヴェアズィテート フライブルク

【氏名又は名称原語表記】Ａｌｂｅｒｔ－Ｌｕｄｗｉｇｓ－Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ Ｆｒｅｉｂｕｒｇ

【住所又は居所原語表記】Ｆａｈｎｅｎｂｅｒｇｐｌａｔｚ，Ｄ－７９０９８ Ｆｒｅｉｂｕｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ツァグラー アタマン

(72)【発明者】

【氏名】カウストゥブ ベネルイェー

(72)【発明者】

【氏名】パウヤ ラヤイポウル

(72)【発明者】

【氏名】ハンス ツァッペ

【審査官】鈴木 俊光

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５０４７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３０３７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２２９４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１２２１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８６９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２６５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１１８４１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１６０１３０２３（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／００ － ２６／０８

Ｇ０２Ｂ ３／１２ － ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

補償光学系用の屈折波面補正装置（１）であって、
少なくとも一部領域が透明な電極膜（２）と、
区画（３）であって、
前記電極膜（２）に接触する透明な光学液体（４）が充填され、かつ
前記区画（３）の光学特性を規定する光学的な境界（６）を形成する制限膜（１４）によってカバーされている区画（３）と、
実施されるべき波面補正を示す制御信号に応答して前記光学的な境界（６）を偏向させるための少なくとも一部領域が透明な複数のアクチュエータ素子（５）と、を備える屈折波面補正装置（１）において、
前記電極膜（２）は、前記複数のアクチュエータ素子（５）を備え、
前記電極膜（２）に少なくとも１つの、前記制限膜（１４）の不所望な変形を補償するための、または前記制限膜（１４）の凸の偏向を提供するための補償素子（７）が設けられており、
前記屈折波面補正装置（１）は、光路または視野を規定しかつ制限する光学開口（８）有し、
前記複数のアクチュエータ素子（５）および前記電極膜（２）の透明部分は、前記光学開口（８）とオーバラップしていることを特徴とする、
屈折波面補正装置（１）。

【請求項2】

前記電極膜（２）は前記屈折波面補正装置（１）の基板（１５）に取り付けられ、かつ前記制限膜（１４）は前記電極膜（２）から離間されている、
または、
前記電極膜（２）は、前記電極膜（２）が弾力的に変形可能であるように吊り下げられ、かつ前記制限膜（１４）を形成する、
請求項１記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項3】

前記少なくとも１つの補償素子（７）は、前記複数のアクチュエータ素子（５）と共にプッシュプル動作が可能となるように配置されており、かつ／または
前記少なくとも１つの補償素子（７）と前記複数のアクチュエータ素子（５）とは、同じ電圧でアドレシングされるとき、前記光学的な境界（６）の反対の湾曲を生じさせる、
請求項１または２記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項4】

前記少なくとも１つの補償素子（７）は、前記複数のアクチュエータ素子（５）とは独立してアドレシングすることができ、かつ／または
前記少なくとも１つの補償素子（７）は、前記屈折波面補正装置（１）の基板（１５）から離れる方向に向けられた、前記制限膜（１４）の凸の偏向を提供するように配置されている、
請求項１から３までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項5】

前記少なくとも１つの補償素子（７）は、前記光学開口（８）の外側側方にかつ／または
前記複数のアクチュエータ素子（５）の外側側方に少なくとも部分的に延在する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項6】

前記複数のアクチュエータ素子（５）内の個々にアドレシング可能な電極（１１）の数は、前記少なくとも１つの補償素子（７）の数よりも多い、請求項１から５までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項7】

前記少なくとも１つの補償素子（７）は、少なくとも２つの個々にアドレシング可能な電極（９，１０）を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項8】

前記少なくとも１つの補償素子（７）が有する、少なくとも２つの個々にアドレシング可能な前記電極（９，１０）は、前記複数のアクチュエータ素子（５）の外側および／または前記光学開口（８）の外側に配置されている、請求項７記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項9】

前記少なくとも１つの補償素子（７）は、前記電極膜（２）上の少なくとも１つの電極（９，１０）により形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項10】

前記複数のアクチュエータ素子（５）は、前記電極膜（２）上の電極（１１）により形成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項11】

前記複数のアクチュエータ素子（５）は、前記電極膜（２）の第１の側（１２）に設けられており、前記少なくとも１つの補償素子（７）は、前記第１の側（１２）の反対側の前記電極膜（２）の第２の側（１３）に設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項12】

前記区画（３）をカバーする前記制限膜（１４）は、前記電極膜（２）から離間され、かつ／または
前記区画（３）は、前記光学開口（８）を越えて側方に延在する、
請求項１から１１までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項13】

前記電極膜（２）は、前記屈折波面補正装置（１）の基板（１５）に取り付けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項14】

前記電極膜（２）を支持する基板（１５）の第１の側に、
第１の複数のアクチュエータ素子（５）と、
透明な光学液体（４）を含む第１の区画（３）と、
第１の制限膜（１４）と、
が形成されており、かつ
前記電極膜（２）を支持する前記基板（１５）の反対の第２の側に、
第２の複数のアクチュエータ素子（２１）と、
透明な光学液体（２３）を含む第２の区画（２２）と、
第２の制限膜（２４）と、
が形成されている、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項15】

前記第１の区画（３）と前記第２の区画（２２）とは、高さ（２５）において異なっており、かつ／または
前記第１の区画（３）は、高次収差モードを補正するように構成されており、かつ／または
前記第２の区画（２２）は、低次収差モードを補正するように構成されている、
請求項１４記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項16】

前記複数のアクチュエータ素子（５）は、圧電素子（２６）により形成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）。

【請求項17】

前記光学液体（４，２３）と接触し、かつ前記電極膜（２）から離間された前記制限膜（１４，２４）の、重力により誘発される非対称変形を補償するための、かつ／または
前記屈折波面補正装置（１）の基板（１５）から離れる方向に向けられた、前記制限膜（１４，２４）の凸の偏向を提供するための、かつ／または
幾つかの収差補正の範囲および／または忠実度を改善するための、
請求項１から１６までのいずれか１項記載の屈折波面補正装置（１）における少なくとも１つの補償素子（７）の使用。

【請求項18】

低次収差補正のためのストロークおよび／もしくは忠実度、
デフォーカスモード、
第１の球面収差モード、または
第２の球面収差モードを改善するための、
請求項１７記載の少なくとも１つの補償素子（７）の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、補償光学系用の屈折波面補正装置であって、少なくとも部分的に透明な電極膜と、電極膜に接触する透明な光学液体が充填された区画と、実施されるべき波面補正を示す制御信号に応答して光学的な境界を偏向させるための少なくとも部分的に透明な複数のアクチュエータ素子とを備える屈折波面補正装置に関する。

【0002】

補償光学（ＡＯ）は、大気のゆらぎのリアルタイム補正を介して、乱流媒体を通した回折限界画像のための地上望遠鏡内で伝統的に使用される実績のある技術である。最近、多くの生命科学顕微鏡検査技術は、サンプル／照明により誘発される波面誤差のＡＯに基づく補正により、解像度およびコントラストの向上を達成することが判っている。しかしながら、生命科学顕微鏡検査内でのＡＯの広範囲な適用は、その法外なコストによって妨げられている。発明者らは、最近、任意の波面誤差を補正するために、動的な／適用性のある素子に基づく屈折ＡＯ解決手段を開発した。この装置の概略図は、図１に示されている。センサーレス波面推定技術と併用する場合、この新しいアプローチは、完全なインラインＡＯ系を構築するために使用することができる。したがって、これは、ＡＯ生命科学顕微鏡検査の複雑さ、ひいてはコストを大幅に低減する可能性を有する。発明者らは、このデバイスを実現し、このアプローチの有効性を実験的に証明した。その過程で、システム性能を制限する少なくとも３つの重要な問題が確認された。これらを、以下に列挙することができる：
－ 静電作動は、引力を発生させることができるだけであり、図１に示すタイプの光流体屈折位相変調器の波面補正の能力の範囲、正確性および対称性を制限する。
－ プルイン不安定性のため、作動範囲と作動電圧との間に根本的なトレードオフがある。静電的に動作する屈折位相変調器の関連では、このトレードオフは、低次収差と高次収差との補正振幅の間のトレードオフに変換される。
－ このような装置を、光軸が地面に対して平行となるように垂直方向で作動する場合、チャンバ内の重力により誘発される圧力勾配のために、液体変位が、重大な寄生波面誤差に追加され、これは、単にアクチュエータによって補正することが極めて困難であるか、または全く不可能である。

【0003】

本発明は、先に列挙された問題のいずれかまたは全てを軽減または回避する改善された屈折波面補正装置を見出すという問題を解決する。

【0004】

これを達成するために、本発明は、請求項１の特徴を考慮する。したがって、冒頭で説明されたような屈折波面補正装置のために、本発明は、少なくとも、電極膜が、複数のアクチュエータ素子を備え、この電極膜に少なくとも１つの補償素子が設けられていることを特徴とする装置を提案する。電極膜に少なくとも１つの補償素子を設けることにより、アクチュエータ素子だけにより誘発される不所望な変形および／または区画内での光学的に透明な液体の（例えば重力により誘発される）挙動に対抗することが可能になる。したがって、本発明により提案された解決手段は、先に述べられた問題に取り組み、その問題を少なくとも部分的に解決することに寄与することができる。

【0005】

一般的に言えば、素子は、アクチュエータ素子かまたは補償素子か、またはその両方であってもよい。素子は、波面変調におけるその役割にフォーカスされる場合、アクチュエータ素子として扱われる。素子は、膜の不所望な変形の補償についてのその役割にフォーカスされる場合、補償素子として扱われる。

【0006】

本発明の実施態様は、補償素子はそれぞれ、各々のアクチュエータ素子によりカバーされる面積よりも大きくてもよい面積をカバーすることを特徴とする。したがって、膜の不所望な変形を補償する力を生じさせることができる。

【0007】

本発明の実施態様は、少なくとも部分的に透明な電極膜が、装置の光学開口と比べて半径において少なくとも２０％大きいかまたは少なくとも５０％大きくさえあることを特徴とする。したがって、バランシング素子を収容するスペースが提供される。

【0008】

本発明の実施態様は、少なくとも１つの補償素子が、装置の開口の外側側方に少なくとも部分的に延在することを特徴とする。したがって、開口によって規定または制限される光路内での画像特性への少なくとも１つの補償素子の影響を軽減または回避することができる。

【0009】

付加的にまたは代替的に、少なくとも１つの補償素子は、複数のアクチュエータ素子の外側側方に延在してもよい。したがって、補償素子は、アクチュエータ素子のいずれかまたは全てによって誘発される区画の変形に対する境界効果を補償するために有用であってもよくかつ／またはそのために使用されていてもよい。

【0010】

本発明の実施態様は、複数のアクチュエータ素子が、開口の外側側方に少なくとも部分的に延在することを特徴とする。したがって、開口により規定または制限された画像または光導波路の全範囲をアクチュエータ素子のアドレシング指定による区画の変形のために使用することができる。

【0011】

本発明の実施態様は、複数のアクチュエータ素子内の個々にアドレシング可能な電極の数が、補償素子の数よりも多いことを特徴とする。したがって、補償要素によるよりも、アクチュエータ素子により細かい解像度を達成することができる。

【0012】

本発明の実施態様は、少なくとも１つの補償素子が、特に複数のアクチュエータ素子の周りに分配された少なくとも２つの個々にアドレシング可能な電極を有することを特徴とする。

【0013】

本発明の実施態様は、少なくとも１つの補償素子が、電極膜上の少なくとも１つの電極により形成されていることを特徴とする。したがって、補償素子が導電性の液体である場合とは対照的に、この場合では、補償素子によって発生させられる反作用についての局所的なスポットを規定することができる。

【0014】

本発明の実施態様は、複数のアクチュエータ素子が、電極膜上の電極により形成されていることを特徴とする。したがって、アクチュエータ素子は、区画の変形のために、個別に静電力を発生させるために使用することができる。

【0015】

本発明の実施態様は、複数のアクチュエータ素子が、電極膜の第１の側に設けられており、少なくとも１つの補償素子が、第１の側の反対側の電極膜の第２の側に設けられていることを特徴とする。この実施態様は、とりわけ、比較的密な電極レイアウトのために有用である。

【0016】

代替的にまたは付加的に、複数のアクチュエータ素子と少なくとも１つの補償素子とは、電極膜の第１の側または第１の側の反対側の第２の側のような、電極膜の共通の側に設けられている。この実施態様は、例えば、製造方法の簡素化のために使用することができる。

【0017】

本発明の実施態様は、区画が、制限膜によってカバーされていることを特徴とする。したがって、制限膜は、透明な光学液体が充填される場合、区画の光学特性を規定する光学的な界面または光学的な境界を形成する。例えば、制限膜は、電極膜から離間されていてもよい。これは、好ましくは、区画全体で、制限膜の遠隔変形を可能にしてもよい。

【0018】

本発明の実施態様は、電極膜が、基板に取り付けられていることを特徴とする。したがって、アクチュエータ素子と補償素子とを、固定された位置に配置することができる。

【0019】

本発明の実施態様は、電極膜の第２の側が、透明な光学液体に接触していることを特徴とする。付加的にまたは代替的に、電極膜の第２の側は、制限膜に向けられていてもよい。

【0020】

本発明の実施態様は、接地電極が、区画の外側に形成されていることを特徴とする。したがって、接地電極は、区画の外側から、容易にアクセス可能かつ／または容易にアドレシング可能であってもよい。例えば、接地電極は、制限膜、例えば本明細書で他の箇所で説明された制限膜上に形成されていてもよい。例えば、接地電極は、コーティングとして形成されていてもよい。

【0021】

本発明の実施態様は、透明な光学液体が、密度（例えば１～２ｇ／ｃｍ^３）において一致しかつ／または屈折率において、例えば少なくとも０．２だけ異なるバランシング液体を介して釣り合わせられていることを特徴とする。この釣り合いは、制限膜によって、好ましくは本明細書内で他の箇所で説明された制限膜、または電極膜、またはその両方により媒介されていてもよい。

【0022】

本発明の実施態様は、区画の外側に、好ましくは制限膜上に、特に導電性の透明な液体として接地電極が形成されていることを特徴とする。したがって、堆積またはアブレーションの形態の個別の接地電極は必要なくてもよい。また、透明な液体は、区画内の透明な光学液体の屈折率からかなり異なる屈折率で提供されていてもよい。この場合、制限膜は、区画の光学的な境界を規定するものと見なしてもよい。導電性の透明な液体の密度が適切に選択されている場合、制限膜の外側の導電性の透明な液体は、区画内部の光学的に透明な液体の質量により、制限膜の変形に釣り合わされてもよい。

【0023】

本発明の実施態様は、電極膜を支持する基板の反対の第２の側に、第２の複数のアクチュエータ素子と、透明な光学液体を含む第２の区画と、第２の制限膜とが形成されていることを特徴とする。本明細書の冒頭で説明された区画が、この意味で、第１の区画として機能することができると言うことができる。

【0024】

本発明の実施態様は、第１の区画と第２の区画とが、高さにおいて異なることを特徴とする。したがって、異なる収差モードは、異なる区画により補正することができる。この配置は、天文学的補償光学配置のために一般的に使用されるウーファー・ツイーター型の配置に類似している。これらとは異なり、ウーファー機能とツイーター機能との両方が、１つの装置に統合されている。この点で、ウーファーは、長いストロークを有するが低い周波数補正だけを発生させることが可能である装置と特徴付けることができる。また、ツイーターは、短いストロークを有するが、高い周波数補正が可能である装置と特徴付けることができる。

【0025】

本発明の実施態様は、第１の区画が、高次収差モードを補正するように構成されていることを特徴とする。例えば、これは、低い（例えば＜１００μｍまたは＜６０μｍ）高さおよび多数（例えば＞５０または＞６７）の電極を有する区画を構成することによって達成することができる。低減された区画高さは、開口面積が制限されているため、面積が減少する電気素子（アクチュエータ素子）が、単位面積当たりより大きな力を発生させることを保証する。したがって、通常では振幅において小さいが空間周波数において高い高次収差をより効果的に補正することができる。

【0026】

付加的にまたは代替的に、本発明の実施態様は、第２の区画が、低次収差モードを補正するように構成されていることを特徴とする。例えば、これは、高い（＞６０μｍまたは＞１００μｍ）高さおよび少数（＜１００または＜６７）の電極を有する区画を構成することにより達成することができる。増加させられた区画高さは、静電引込みが生じる前に利用可能な変位領域が大きくなることを保証する。したがって、通常では振幅において大きいが空間周波数において低い低次収差をより効果的に補正することができる。

【0027】

本発明の実施態様は、複数のアクチュエータ素子が、圧電素子により形成されていることを特徴とする。したがって、接地電極は、アクチュエータ素子のアドレシング指定のために必要なくなる。

【0028】

本発明の実施態様は、電極膜が、可撓性に変形可能であるように懸架されていることを特徴とする。したがって、電極膜は、アクチュエータ素子を特定の方法で作動させることにより変形することができる。これは、電極膜が、例えば先に説明されたように、透明な光学液体のための制限膜として機能する場合に、特に有利である。

【0029】

本発明の実施態様は、複数のアクチュエータ素子が、区画の外側に配置されていることを特徴とする。したがって、アクチュエータ素子は、区画にアクセスする必要なしに、区画の外側からアドレシングすることができる。

【0030】

本発明の実施態様は、少なくとも１つの補償素子が、透明な導電性の液体により形成されていることを特徴とする。したがって、少なくとも１つの補償素子を形成するための堆積方法は必要なくてもよい。付加的に、透明な導電性の液体は、特に区画の外側に配置される場合、（例えば、第１の）区画の重力により誘発される変形に釣り合わせるための質量バランシング素子として機能することができる。

【0031】

本発明の実施態様は、電極膜が、圧電材料を含むことを特徴とする。したがって、電極膜を、電極膜の層または全体の厚さにおいて統合することができる。代替的なアプローチは、アクチュエータ素子を電極の形態で形成することを回避する。

【0032】

本発明の実施態様は、特に先に説明されたように、少なくとも１つの区画、特に第１および／または第２の区画が閉鎖されていることを特徴とする。特に、この（これらの）区画は、例えば、充填後の回復および／または密封により、かつ／または流体ポートの閉鎖により閉鎖することができる。区画を閉鎖することにより、引張力だけを生じさせることができる素子を使用することにより、プッシュプル変形を比較的容易に達成することができる。

【0033】

上述のことに加えて、本発明は、液体の制限膜の、重力により誘発される非対称変形を補償するための、本発明による、特に屈折波面補正装置に関する請求項のいずれか１項記載の屈折波面補正装置への少なくとも１つの補償電極の使用を提案する。付加的にまたは代替的に、本発明は、液体の制限膜の正の偏向を提供するための上述の使用を提案する。この正の（凸の）偏向は、基板から離れる方向に向けられていてもよい。

【0034】

ここで、本発明を、特定の実施態様を参照して説明する。しかしながら、本発明は、決してこれらの実施態様により限定されるものではない。更なる実施態様は、請求項のいずれかの特徴を別の請求項の特徴または実施態様の特徴と組み合わせることにより導き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】（ａ）公知のタイプの光流体屈折位相変調器［屈折波形補正装置１］の概略図である。

【図2】２つの垂直に積層された、空間的に重ならない電極セットを備えた屈折波形変調器の概略図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は上面図である。

【図3】重力の影響を軽減することができるか、または本質的に影響を受けない別の配置を示す。

【図4】単一の基板に実装されたウーファー／ツイーター型の配置を示す。

【図5】本発明による屈折波面補正装置についての別の作動方法である。

【0036】

図１は、部分（ａ）で、公知のタイプの光流体屈折位相変調器［屈折波形補正装置１］の概略図を示す。ハイドロメカニカルカップリングによって、この装置は、アクチュエータ電極５の中心電極３０の作動により正のデフォーカスが達成され（ｂ）、アクチュエータ電極５のエッジ電極３１の作動により負のデフォーカスが達成される（ｃ）。

【0037】

図２は、２つの垂直に積層された、空間的に重ならない電極セット［アクチュエータ素子５と補償素子７］を備えた屈折波面変調器［屈折波形補正装置１］の概略図である。（ａ）は断面図であり、（ｂ）は上面図である。内部電極［アクチュエータ素子５］は、最大６７個（図では３７個）であり、高次収差補正を提供する。これらは、六角形またはキーストーンパターンまたは他のパターンで分配することができる。外部電極［補償素子７］は、最大１６個の半径方向に分配された電極（図では４個）を有し、幾つかの範囲および／または忠実度を改善し、実際に全ての収差補正のこの例では、特に低次収差補正のためのストロークおよび忠実度を、特にデフォーカスおよび第１および第２の球面収差モードにおいて改善する。このような配置は、全てのアクチュエータ［アクチュエータ素子５］が引力でしか作動しないにもかかわらず、完全なプッシュプル動作を可能にする。外部電極［補償素子７］を収容するために、変形可能な膜［少なくとも部分的に透明な電極膜２］は、（ｂ）に示されるように、光学開口８と比較して半径において少なくとも５０％大きい。装置の背面に堆積された薄い不透明フィルム３２（例えば酸化イリジウム）は、正確に規定された開口面積を提供する。２つの電極層［アクチュエータ素子５と補償素子７とを形成する］は、CytopまたはParylene Cのような薄膜誘電体を介して電気的に絶縁されている。外部電極［補償素子７］の別の利点は、変調器［屈折波形補正装置１］が垂直で作動させられる場合に明らかになる。これらは、重力によって誘発される寄生膜変形の部分的な解除を可能にする大きな補正力を提供する。

【0038】

補償光学系用の屈折波面補正装置１は、少なくとも部分的に透明である電極膜２を有する。補正装置１はさらに、透明な光学液体４が充填された区画３を有する。液体４は、流体ポート３４を介して出し入れすることができる。充填が完了した後に、液体を収容するためにポート３４が閉鎖されてもよい。

【0039】

液体４は、電極膜２に接触する。

【0040】

複数の少なくとも部分的に透明なアクチュエータ素子５は、光学的な境界６を偏向するために形成される。この偏向は、実施されるべき波面補正を示す制御信号に応答して誘導される。

【0041】

電極膜２は、複数のアクチュエータ素子５を備えている。さらに、電極膜２上には、少なくとも１つの補償素子７が設けられている。

【0042】

補正装置１は、光路または視野を規定しかつ制限する開口８を有する。

【0043】

少なくとも１つの補償素子７は、装置１の開口８の外側側方に少なくとも部分的に延在する。

【0044】

図２（ａ）から解るように、少なくとも部分的に透明な電極膜２は、開口８よりも半径において少なくとも５０％大きい領域にわたって延在する。

【0045】

特に、少なくとも１つの補償素子７は、複数のアクチュエータ素子５の外側側方に延在する。

【0046】

複数のアクチュエータ素子５は、開口８の外側側方に少なくとも部分的に延在する。しかしながら、複数のアクチュエータ素子５の主要な部分は、開口８により規定される空間内にある。

【0047】

複数のアクチュエータ素子５内の個別にアドレシング可能な電極１１の数は、補償素子７の数よりも多い。

【0048】

少なくとも１つの補償素子７は、少なくとも２つの個別にアドレシング可能な電極９，１０を有する。これらの電極９，１０は、複数のアクチュエータ素子５の周りに分配されている。この実施態様では、電極９，１０は、完全な円を形成している。

【0049】

電極９，１０の各々は、電極１１の各々よりも面積において大きい。

【0050】

少なくとも１つの補償素子７は、電極膜２上の少なくとも１つの電極９，１０により形成されている。

【0051】

複数のアクチュエータ素子５は、電極膜２上の電極９，１０により形成されている。

【0052】

複数のアクチュエータ素子５は、電極膜２の第１の側１２に設けられている。少なくとも１つの補償素子７は、第１の側１２とは反対側の電極膜２の第２の側１３に設けられている。

【0053】

区画３は、制限膜１４によりカバーされている。制限膜１４と電極膜２とは、スペーサ３３と区画３とにより互いに離間されている。２つの膜２，１４は、第１の区画３の境界を規定していると言うことができる。

【0054】

電極膜２は、基板１５に取り付けられている。制限膜１４は、可撓性であり、スペーサ３３上に懸架されている。

【0055】

電極膜２の第２の側１３は、透明な光学液体４に接触している。また、電極膜２の第２の側１３は、制限膜１４に向けられている。

【0056】

接地電極１６は、区画３の外側に形成されている。この接地電極１６は、コーティングとして制限膜１４上に形成されている。

【0057】

図３は、本質的に重力の影響を受けないか、または少なくともその影響を軽減するのに役立ってもよい別の配置を示す。２つのチャンバ［第１の区画３と外側区画２９］は、質量密度において一致していて、屈折率差の大きい２つの光学液体［透明な光学液体４と導電性の透明な液体１９と］が充填されている。さらに、上方の液体１９は、導電性であり、接地電極１６として機能することができる。別の実施態様では、上方の液体は、導電性である必要はない。接地電極１６は、図２のように形成されていてもよい。

【0058】

図３に戻ると、第１の区画３の垂直な配置では、透明な光学液体４は、密度において一致しかつ屈折率において対照的なバランシング液体１９により制限膜１４を通して釣り合わせられる。

【0059】

したがって、接地電極１６は、導電性の透明な液体１９として、制限膜１４上の区画の外側に形成されている。

【0060】

図４は、単一の基板１５に実装されたウーファー／ツイーター型の配置を示す。第１のチャンバ［第１の区画３］は、密に充填された電極アレイ［アクチュエータ素子５］と単位面積当たり大幅に高める低いチャンバ高さとを特徴とする。このチャンバ［第１の区画３］は、低ないし中程度の振幅で高次収差を補正するように最適化されている。第２のチャンバ［第２の区画２２］は、低い電極密度と、高いチャンバ高さを有し、低次収差での大きなストロークを可能とする。タンデムのこの配置は、固有のストローク対領域のトレードオフ静電作動を排除する。高次収差は、ほとんどいつでも、低次収差に比べて振幅においてかなり小さいため、このような配置は、ＡＯ顕微鏡検査のために特に有用である。この装置のウーファー部分とツイーター部分とは、別々に独立した基板に実装することもできる。

【0061】

電極膜２を支持する基板１５の反対の第２の側２０には、第２の複数のアクチュエータ素子２１と、透明な光学液体２３を含む第２の区画２２と、第２の制限膜２４とが形成される。第１の区画３は、示されているように、第２の区画２２と流体接続されていてもよい。したがって、第２の透明な光学液体２３は、透明な光学液体４と同一であってもよい。

【0062】

第１の区画３と第２の区画２２とは、高さにおいて異なっている。

【0063】

第１の区画３は、高次収差モードを補正するように構成されていて、第２の区画２２は、低次収差モードを補正するように構成されている。

【0064】

図５は、本発明による屈折波面補正装置１の別の作動方法を示す：変形可能な膜［少なくとも部分的に透明な電極膜２］を達成するために、圧電活性ポリマー、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）をアクチュエータ素子５として使用することもできる。膜２は、膜２の一方の側１２の少なくとも１つの接地電極１６と、他方の側の少なくとも部分的に透明なアクチュエータ素子５を形成するパターン化された信号電極との電極層３５および３６により挟まれている圧電活性ポリマーを有する。個別にアドレシング可能な信号電極１１は、必要な膜２を発生させるように局所的な電場を発生させるために使用することができる。膜の製造を単純化するために、接地電極層３５は、図５に示すように、電気的に接地されたイオン性の光学液体［導電性の透明な液体１９］を使用することを優先することで、省くことができる。圧電作動は双方向であるため、この構成は、図２に示された構成の代替である。

【0065】

この実施態様では、複数のアクチュエータ素子５は、圧電素子により形成されている。

【0066】

電極膜２は、可撓性に変形可能なように懸架されている。

【0067】

複数のアクチュエータ素子５は、区画３の外側に配置されている。

【0068】

少なくとも１つの補償素子７は、区画３の内側で、透明な導電性の液体によって形成されている。

【0069】

要約すると、本発明は、例えば重力の影響によって誘発される、区画３の不所望な変形を補償または無効化するためのかつ／または制限膜１４の正の（凸の）偏向を発生させるためのアクチュエータ素子５を提供する補償素子７を少なくとも部分的に透明な膜２に形成することを使用することを提案する。複数のアクチュエータ素子５と少なくとも１つの補償素子７とは、共通の電極膜２に設けられている。

【符号の説明】

【0070】

１ 屈折波面補正装置
２ 少なくとも部分的に透明な電極膜
３ （第１の）区画
４ 透明な光学液体
５ 少なくとも部分的に透明なアクチュエータ素子
６ 光学的な境界
７ 補償素子
８ 開口
９ 補償素子の電極
１０ 補償素子の電極
１１ アクチュエータ素子の電極
１２ 電極膜の第１の側
１３ 電極膜の第２の側
１４ 制限膜
１５ 基板
１６ 接地電極
１７ コーティング
１８ バランシング液体
１９ 導電性の透明な液体
２０ 基板の反対の第２の側
２１ 第２の複数のアクチュエータ素子
２２ 第２の区画
２３ 透明な光学液体
２４ 第２の制限膜
２５ 高さ
２６ 圧電素子
２７ 圧電材料
２８ 正の偏向
２９ 外側区画
３０ 中心電極
３１ エッジ電極
３２ 不透明フィルム
３３ スペーサ
３４ 流体開口部
３５ 電極層
３６ 電極層

【図1(a)】

【図1(b)】

【図1(c)】

【図2(a)】

【図2(b)】

【図3】

【図4】

【図5】