[發明專利]光調制元件以及具備光調制元件的顯微鏡裝置

有效

• 申請號: 201280012653.0
• 申請日: 2012-03-09
• 公開（公告）號: CN103415803A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 橫山正史;橋本信幸;栗原誠;松本健志;田邊綾乃;齊藤友香
• 申請（專利權）人: 西鐵城控股株式會社
• 主分類號: G02F1/13
• 分類號: G02F1/13;G02B1/02;G02B5/30
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 徐曉靜

技術領域

本發明涉及一種采用液晶并控制透過該液晶的光的相位的光調制元件以及具備這樣的光調制元件的顯微鏡裝置。

背景技術

以往以來，一直在利用激光器顯微鏡、光拾取裝置、激光器加工機等，通過將光照射到對象物來檢測該對象物的形狀等信息或使該對象物產生某些變化的裝置。在這樣的裝置中，為了更加提高析像度，從光源照射并被聚光到對象物的束斑的直徑越小越理想。一般地，束斑的最小直徑根據衍射極限來規定，該最小直徑與波長成比例。因此，從光源照射的光的波長越短，束斑的直徑也能夠越小。

但是，發出波長短的光的光源，例如發出紫色或紫外光的激光器，相比發出比這更長的波長例如綠色或紅色光的光源，一般更昂貴。并且，一般地，在從紫色到紫外的整個波長范圍內，隨著波長變短，光學材料的透射率也降低。因此，對紫色或紫外光具有高透射率的光學材料的種類一直受到限制。

因此，徑向偏振光受到矚目。徑向偏振光是以光軸作為中心，直線偏振光的偏振面放射狀地分布的偏振光。報告了如下內容：通過物鏡將徑向偏振光匯聚于焦點，由此，被聚光到焦平面的光成為z偏振光（即，光的傳播方向與電場方向相同的偏振光），能夠使光聚焦到比根據X或Y偏振光的衍射極限而確定的束斑直徑更小的光點直徑，即得到超析象能力的效果。并且，還提出一種插入了將來自光源的直線偏振光轉換成徑向偏振光的光調制元件的顯微鏡（例如，參照特開2010-19630號公報以及特開2010-15877號公報）。

并且，還提出了一種通過將采用液晶的光調制元件配置于光學系統內，并將使光學系統中產生的波前像差消除的相位分布提供給通過該光調制元件的光束，來補償波前像差的技術（例如，參照特開2005-202323號公報）。

發明內容

光調制元件有時被設計為，當直線偏振光的偏振面沿著與該入射面正交的規定的方向入射時，能夠將該直線偏振光轉換成徑向偏振光。因此，為了得到上述那樣的超析像度的效果，尋求在插入光調制元件到光照射裝置時，調節光調制元件的對準，以使從光源發出的直線偏振光的偏振面在光調制元件的入射面上向著預定的方向。

并且，即使在由采用液晶的光調制元件來校正光學系統中產生的波前像差的情況下，如果直線偏振光的偏振面相對于光調制元件所具有的液晶分子的取向方向沒有向著規定的方向，提供給透過了光調制元件的光束的相位分布也不會成為如所設計那樣的相位分布，無法適當地校正波前像差。因此，在這種情況下，也尋求正確地對準光調制元件，以使直線偏振光的偏振面相對于光調制元件所具有的液晶分子的取向方向而向著規定的方向。

因此，本發明的目的在于，提供一種能夠使入射的直線偏振光的偏振面與液晶分子的取向方向一致的光調制元件。

根據本發明的一個方面，提供一種光調制元件。該光調制元件，具有：第1液晶層，其包含沿著第1方向取向的液晶分子；第1液晶元件，其具有夾著第1液晶層地相對配置的兩個第1透明電極，通過對兩個第1透明電極之間外加電壓，來控制透過第1液晶層的、從光源發出的具有規定的波長的直線偏振光的相位，電壓是與規定的波長相應的電壓；偏振片，其被配置為比第1液晶元件更靠近光源側，具有沿著第1液晶元件的第1方向或者與第1方向正交的方向的透光軸；旋轉機構，其支承第1液晶元件以及偏振片，且將第1液晶元件的光軸作為旋轉軸，使第1液晶元件與偏振片作為一體地旋轉。

在該光調制元件中，優選偏振片相對于旋轉機構裝卸自如地被支承。

另外，該光調制元件中，優選旋轉機構在比第1液晶元件更靠近光源側處具有導軌，導軌沿著與光軸正交的面，以偏振片能夠在從第1位置到第2位置的范圍內移動的方式保持偏振片，該第1位置是與入射到第1液晶元件的直線偏振光的光束不重疊的位置，該第2位置是光束整體通過偏振片的位置。

另外，該光調制元件中，優選第1液晶元件的兩個第1透明電極的其中一個，是與以光軸為中心的同心圓狀的多個環形帶中的至少一個第1環形帶對應的環形電極，第1液晶元件通過對環形電極與兩個第1透明電極的另一個之間外加與規定的波長相應的電壓，來使透過第1環形帶的直線偏振光的相位相對于透過與多個環形帶中的第1環形帶不同的第2環形帶的直線偏振光的相位發生反轉。

該光調制元件優選還具有：偏振面旋轉元件，其將從第1液晶元件射出的直線偏振光轉換成徑向偏振光。這種情況下，旋轉機構支承第1液晶元件、偏振面旋轉元件以及偏振片，且將光軸作為旋轉軸，使第1液晶元件、偏振面旋轉元件與偏振片作為一體地旋轉。