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MICROSCOPE DEVICE, OPTICAL PICKUP DEVICE, AND LIGHT IRRADIATION DEVICE

Foreign code F110005495
File No. AF18-01WO
Posted date Sep 7, 2011
Country WIPO
International application number 2011JP054819
International publication number WO 2011/105618
Date of international filing Feb 24, 2011
Date of international publication Sep 1, 2011
Priority data
  • P2010-042763 (Feb 26, 2010) JP
Title MICROSCOPE DEVICE, OPTICAL PICKUP DEVICE, AND LIGHT IRRADIATION DEVICE
Abstract A microscope device comprises a light source which outputs linearly polarized light having a first wavelength, a polarized light conversion element which includes a liquid crystal layer and converts the linearly polarized light into radially polarized light by transmitting the linearly polarized light through the liquid crystal layer, an objective lens which focuses the radially polarized light onto an object plane, a condenser lens which condenses light reflected by the object plane, a light receiving element which receives the light condensed by the condenser lens and outputs a signal corresponding to the intensity of the light, and a controller which applies voltage corresponding to the first wavelength to the liquid crystal layer of the polarized light conversion element. The polarized light conversion element is disposed on a pupil plane on the light source side of the objective lens.
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】 第1の波長を持つ直線偏光を出力する第1の光源と、
 液晶分子が含まれる液晶層を有し、前記直線偏光に当該液晶層を透過させることにより、前記直線偏光をラジアル偏光に変換する偏光変換素子と、
 前記ラジアル偏光を物体面に集光する対物レンズと、
 前記物体面からの光を集光する集光レンズと、
 前記集光レンズにより集光された光を受光し、当該光の強度に応じた信号を出力する受光素子と、
 前記偏光変換素子が有する前記液晶層に前記第1の波長に応じた電圧を印加するコントローラと、
を有し、
 前記偏光変換素子は、前記対物レンズの前記光源側に配置され、光軸に沿って配置された、入射光の一部の位相を反転する位相反転素子と、前記直線偏光をラジアル偏光に変換する偏光面回転素子とを有し、
 前記偏光面回転素子は、前記液晶層と、該液晶層を挟んで対向するように配置された二つの第1の透明電極とを有し、
 前記液晶層は、前記偏光面回転素子と前記光軸との第1の交点を中心とする円周方向に沿って配置された複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれに含まれる前記液晶分子の配向方向は互いに異なり、
 前記液晶層の前記複数の領域のそれぞれは、前記二つの第1の透明電極間に前記第1の波長に応じた電圧が印加されることにより、前記直線偏光のうちの当該領域を透過した成分の偏光面を、当該領域に含まれる前記液晶分子の配向方向に応じて前記第1の交点を中心とする放射方向に平行となるように回転させ、
 前記位相反転素子は、該位相反転素子と前記光軸との第2の交点を中心とした放射方向に沿って交互に配置された第1の輪帯部分及び第2の輪帯部分を有し、前記第1の輪帯部分に入射した前記直線偏光または前記ラジアル偏光の位相を、前記第2の輪帯部分に入射した前記直線偏光または前記ラジアル偏光の位相に対して反転させる、
ことを特徴とする顕微鏡装置。

【請求項2】 前記複数の領域のそれぞれに含まれる前記液晶分子の配向方向は、前記偏光面回転素子に入射した直線偏光の偏光面となす角度が、前記第1の交点及び当該領域を通る所定の直線と前記偏光面との間の角度の1/2となる方向であり、
 前記二つの透明電極間に前記第1の波長に応じた電圧が印加されることにより、前記偏光面回転素子は、前記直線偏光のうち、前記複数の領域のそれぞれを透過した成分の偏光面を、前記直線偏光の偏光面と前記配向方向のなす角の2倍の角度回転させて前記所定の線と平行にする、請求項1に記載の顕微鏡装置。

【請求項3】 前記複数の領域のそれぞれにおける前記所定の線は、前記第1の交点を通り、かつ当該領域を2等分する線である、請求項2に記載の顕微鏡装置。

【請求項4】 前記複数の領域のうち、前記直線偏光の偏光面に平行でかつ前記光軸を通る面と交差する二つの領域の何れか一方を第1の領域とし、前記複数の領域の総数をNとしたときに該第1の領域に対して時計回りまたは反時計回りの順にn番目の領域における前記配向方向と、前記第1の領域に入射する前記直線偏光の偏光面とがなす角度θが、
 θ=360°×(n?1)/(2N)
となるように、前記複数の領域のそれぞれにおける前記配向方向が設定され、ここでnは1からNの何れかの整数である、請求項1に記載の顕微鏡装置。

【請求項5】 前記位相反転素子は、
 液晶分子が含まれる第2の液晶層と、
 該第2の液晶層を挟んで対向するように配置された二つの第2の透明電極とを有し、
 前記二つの第2の透明電極のうちの一方は、前記第1の輪帯部分に対応した複数の輪帯電極であり、該輪帯電極と前記二つの第2の透明電極の他方との間に前記第1の波長に応じた電圧を印加することにより、前記第1の輪帯部分に入射する前記直線偏光または前記ラジアル偏光の位相を反転させる、請求項1~4の何れか一項に記載の顕微鏡装置。

【請求項6】 前記位相反転素子は、前記偏光面回転素子の入射側に配置され、
 前記第2の液晶層に含まれる液晶分子は、前記位相反転素子に入射する直線偏光の偏光面と平行な方向に沿って配向される、請求項5に記載の顕微鏡装置。

【請求項7】 前記位相反転素子は、前記偏光面回転素子の出射側に配置され、
 前記第2の液晶層に含まれる液晶分子は、前記第2の交点を中心とした放射状に配向される、請求項5に記載の顕微鏡装置。

【請求項8】 前記第1の波長と異なる第2の波長を持つ直線偏光を出力し、当該第2の波長を持つ直線偏光が前記偏光変換素子及び前記対物レンズを通って前記物体面に集光されるように配置された第2の光源をさらに有し、
 前記コントローラは、前記第1の光源及び前記第2の光源のうちの何れか一方を点灯させるとともに、当該点灯中の光源から出力される直線偏光の波長に応じた電圧を前記二つの第1の透明電極間及び前記二つの第2の透明電極間に印加する、請求項5~7の何れか一項に記載の顕微鏡装置。

【請求項9】 所定の波長を持つ直線偏光を出力する光源と、
 液晶分子が含まれる液晶層を有し、当該液晶層を透過した前記直線偏光をラジアル偏光に変換する偏光変換素子と、
 前記ラジアル偏光を物体面に集光する対物レンズと、
 前記物体面で反射された光を結像する結像レンズと、
 前記結像レンズにより結像された光を受光し、当該光の強度に応じた信号を出力する受光素子と、
 前記偏光変換素子が有する前記液晶層に前記所定の波長に応じた電圧を印加する駆動回路と、
 前記信号が最大となるように前記駆動回路が出力する電圧を調節するコントローラと、
を有し、
 前記偏光変換素子は、前記対物レンズの前記光源側の瞳面に配置され、光軸に沿って配置された、入射光の一部の位相を反転する位相反転素子と、前記直線偏光をラジアル偏光に変換する偏光面回転素子とを有し、
 前記偏光面回転素子は、前記液晶層と、該液晶層を挟んで対向するように配置された二つの第1の透明電極とを有し、
 前記液晶層は、前記偏光面回転素子と前記光軸との第1の交点を中心とする円周方向に沿って配置された複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれに含まれる前記液晶分子の配向方向は互いに異なり、
 前記液晶層の前記複数の領域のそれぞれは、前記二つの第1の透明電極間に前記所定の波長に応じた電圧が印加されることにより、前記直線偏光のうちの当該領域を透過した成分の偏光面を、当該領域に含まれる前記液晶分子の配向方向に応じて前記第1の交点を中心とする放射方向に平行となるように回転させ、
 前記位相反転素子は、該位相反転素子と前記光軸との第2の交点を中心とした放射方向に沿って交互に配置された第1の輪帯部分及び第2の輪帯部分を有し、前記第1の輪帯部分に入射した前記直線偏光または前記ラジアル偏光の位相を、前記第2の輪帯部分に入射した前記直線偏光または前記ラジアル偏光の位相に対して反転させる、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。

【請求項10】 所定の波長を持つ直線偏光を出力する光源と、
 液晶分子が含まれる液晶層を有し、当該液晶層を透過した前記直線偏光をラジアル偏光に変換する偏光変換素子と、
 前記ラジアル偏光を物体面に集光する対物レンズと、
 前記所定の波長に応じた電圧を前記液晶層に印加する駆動回路と、
を有し、
 前記偏光変換素子は、前記対物レンズの前記光源側の瞳面に配置され、光軸に沿って配置された、入射光の一部の位相を反転する位相反転素子と、前記直線偏光をラジアル偏光に変換する偏光面回転素子とを有し、
 前記偏光面回転素子は、前記液晶層と、該液晶層を挟んで対向するように配置された二つの第1の透明電極とを有し、
 前記液晶層は、前記偏光面回転素子と前記光軸との第1の交点を中心とする円周方向に沿って配置された複数の領域を有し、前記複数の領域のそれぞれに含まれる前記液晶分子の配向方向は互いに異なり、
 前記液晶層の前記複数の領域のそれぞれは、前記二つの第1の透明電極間に前記所定の波長に応じた電圧が印加されることにより、前記直線偏光のうちの当該領域を透過した成分の偏光面を、当該領域に含まれる前記液晶分子の配向方向に応じて前記第1の交点を中心とする放射方向に平行となるように回転させ、
 前記位相反転素子は、該位相反転素子と前記光軸との第2の交点を中心とした放射方向に沿って交互に配置された第1の輪帯部分及び第2の輪帯部分を有し、前記第1の輪帯部分に入射した前記直線偏光または前記ラジアル偏光の位相を、前記第2の輪帯部分に入射した前記直線偏光または前記ラジアル偏光の位相に対して反転させる、
ことを特徴とする光照射装置。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY
  • CITIZEN HOLDINGS CO., LTD.
  • Inventor
  • SATO, Shunichi
  • KOZAWA, Yuichi
  • YOKOYAMA, Hiroyuki
  • NEMOTO, Tomomi
  • HIBI, Terumasa
  • HASHIMOTO, Nobuyuki
  • KURIHARA, Makoto
IPC(International Patent Classification)
Reference ( R and D project ) CREST Enhancing Applications of Innovative Optical Science and Technologies by making Ultimate Use of Advanced Light Sources AREA
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