JP6817623B2 - 偏光制御装置および偏光制御方法 - Google Patents
偏光制御装置および偏光制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6817623B2 JP6817623B2 JP2016230675A JP2016230675A JP6817623B2 JP 6817623 B2 JP6817623 B2 JP 6817623B2 JP 2016230675 A JP2016230675 A JP 2016230675A JP 2016230675 A JP2016230675 A JP 2016230675A JP 6817623 B2 JP6817623 B2 JP 6817623B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polarization
- light
- optical
- optical elements
- optical element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims description 236
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 47
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 258
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 107
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 25
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 21
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 21
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 15
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 102100034241 Elongator complex protein 2 Human genes 0.000 description 3
- 101710167764 Elongator complex protein 2 Proteins 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 102100039246 Elongator complex protein 1 Human genes 0.000 description 2
- 101710167754 Elongator complex protein 1 Proteins 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 241000406668 Loxodonta cyclotis Species 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012576 optical tweezer Methods 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
また、本発明の他の偏光制御装置は、光軸に沿って入射する入射光を、その光軸交差面の各部位ごとに偏光状態を制御された出射光に変換して出射する偏光制御装置において、光軸に沿って配置された3つ以上の光学素子を備え、光学素子のうちの特定の3つの光学素子であって入射側から1番目、2番目、3番目の光学素子の各々は、その光軸交差面において複数の制御領域に分割され、特定の3つの光学素子の各々の各制御領域は、他の光学素子の各制御領域と光軸に沿って互いに対応するように配置され、1番目の光学素子は、入射光に対し、制御領域ごとに所定の位相遅れを与え、2番目の光学素子は、入射光の偏光状態を、制御領域ごとに直線偏光から楕円偏光に変換し、3番目の光学素子は、入射光の偏光状態を、制御領域ごとに楕円偏光から他の偏光状態に変換して楕円率と偏光方向が任意に制御された出射光を出射させることを特徴とする。
以下、本発明の実施形態に係る偏光制御装置および偏光制御方法について、図面を参照して説明する。図1は、右手直交座標系xyzのx軸方向に直線偏光して光軸z方向に進むビームを、ラジアル偏光ビームに変換して出射する偏光制御装置1を示す。偏光制御装置1は、3つの液晶光学素子LC1,LC2,LC3(総称して、液晶光学素子LC)を光軸zに沿って順番に備えている。液晶光学素子LCの各々は、ホモジニアス配向の液晶素子であり、液晶の配向方向αとこれに直交する方向βの2方向における実効屈折率Nα、Nβを、互いに異なる値となるように制御することができる(図2を参照して後述)。
次に、図5を参照して偏光制御方法を説明する。この偏光制御方法は、図1に示した偏光制御装置を用いて、直線偏光の入射光を光軸交差面の各部位ごとに制御された偏光状態に変換して出射する方法である。
図6乃至図9を参照して、偏光制御装置1および偏光制御方法の実施例として、計算結果を説明する。図6は、偏光制御装置1からの出射光の光軸交差面における各制御領域に対応する各部位に生成可能な偏光状態を光電場の軌跡で示す。図中の実線は右回り(CW)円偏光、破線は左回り(CCW)円偏光を示す。
図10(a)は、出射光の偏光状態をアジマス偏光とした場合の偏光制御装置および偏光制御方法の実施形態を示す。また、図10(b)は、出射光の光軸交差面の各部位ごとに任意の楕円偏光を分布させる偏光状態とした場合の偏光制御装置および偏光制御方法の実施形態を示す。これらの出射光は、位相差ξ,η,ζを各制御領域ごとに制御することにより生成される。
図13は、より一般的な、偏光制御方法の実施形態を示す。この実施形態は、3以上の任意数の光学素子を用いるものである。まず、複数個(例えばm個、ただし3≦m)の光学素子Liを、光軸に沿って配置する(#1)。複数の光学素子Lの各々は、入射光の位相と偏光状態をジョーンズ法に基づいて変換する複数個(例えばn個)の制御領域Ji jを有している。
図14、図15、図16は、偏光制御装置1の使用例を示す。図14に示すように、偏光制御装置1は、試料9を観測する透過型の顕微鏡の対物レンズ90の直前に、着脱式に挿入して用いることができる。偏光制御装置1には、不図示の制御用装置が接続される。レーザ光Rは、偏光制御装置1と対物レンズ90を通して集光され、上方から試料9に照射される。試料9から発せられる物体光は、試料9の下方に配置した検出器91によって記録され、また、モニタによって観察される。
図17(a)に示すように、偏光制御装置1からの出射光が対物レンズ90を通過し光学的異方性を有する媒体99を通過した後に、観察目的の試料9に照射される場合、試料9中の分子9mに所定のZ偏光を照射することができない。これは、所定の偏光における電界Erが、媒体99からの影響を受けた電界Exに変質してしまうことによる。
図19は、偏光制御システム100を示す。偏光制御システム100は、偏光制御装置1と、制御部11と、入出力部12と、データベース13とを備えている。
図20は、偏光制御装置1の他の使用例を示す。この偏光制御装置1は、試料9を観測する反射型の顕微鏡に用いられている。この顕微鏡は、対物レンズ90、ハーフミラーHM、集光レンズ92、遮光板93、検出器91を備えている。ハーフミラーHMは、試料9を照明するレーザ光Rの光路上であって対物レンズ90の手前に配置され、対物レンズ90を通って逆行してくる試料9からの反射光を、集光レンズ92と遮光板93を通して検出器91に送る。
99 媒体
A,B,C,M ジョーンズ行列
Ai j ジョーンズ行列
J,Ji j 制御領域
LC,LC1,LC2,LC3 液晶光学素子
Li 光学素子(偏光素子)
Ps 偏光状態
R レーザ光
z 光軸
z=zin 光軸交差面(入射側)
z=zout 光軸交差面(出射側)
α 配向方向、配向軸
θ 配向軸の回転角
ξ,η,ζ 位相差(位相遅れ)
Claims (9)
- 光軸に沿って入射する入射光を、その光軸交差面の各部位ごとに偏光状態を制御された出射光に変換して出射する偏光制御装置において、
前記光軸に沿って配置された3つ以上の光学素子を備え、
前記光学素子のうちの特定の3つの光学素子であって入射側から1番目、2番目、3番目の光学素子の各々は、その光軸交差面において複数の制御領域に分割され、前記特定の3つの光学素子の各々の各制御領域は、他の光学素子の各制御領域と光軸に沿って互いに対応するように配置され、
前記特定の3つの光学素子は、ホモジニアス配向の液晶光学素子であり、
前記1番目と3番目の光学素子の配向方向が一致し、前記2番目の光学素子の配向方向が前記1番目と3番目の光学素子の配向方向に対して45°傾いて、配置されていることを特徴とする偏光制御装置。 - 前記特定の3つの光学素子は、同じ素子構造を有する前記制御領域をアレイ状に配置して構成されるか、または前記特定の3つの光学素子の光軸を中心として放射状または円環状に形成された前記制御領域を用いて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の偏光制御装置。
- 光軸に沿って入射する入射光を、その光軸交差面の各部位ごとに偏光状態を制御された出射光に変換して出射する偏光制御装置において、
前記光軸に沿って配置された3つ以上の光学素子を備え、
前記光学素子のうちの特定の3つの光学素子であって入射側から1番目、2番目、3番目の光学素子の各々は、その光軸交差面において複数の制御領域に分割され、前記特定の3つの光学素子の各々の各制御領域は、他の光学素子の各制御領域と光軸に沿って互いに対応するように配置され、
前記1番目の光学素子は、入射光に対し、前記制御領域ごとに所定の位相遅れを与え、
前記2番目の光学素子は、入射光の偏光状態を、前記制御領域ごとに直線偏光から楕円偏光に変換し、
前記3番目の光学素子は、入射光の偏光状態を、前記制御領域ごとに楕円偏光から他の偏光状態に変換して楕円率と偏光方向が任意に制御された出射光を出射させることを特徴とする偏光制御装置。 - 前記特定の3つの光学素子は、ホモジニアス配向の液晶光学素子であることを特徴とする請求項3に記載の偏光制御装置。
- 前記3つの液晶光学素子は、光の入射側から1番目と3番目の前記液晶光学素子の配向方向が一致し、2番目の前記液晶光学素子の配向方向が他の2つの前記液晶光学素子の配向方向に対して45°傾いて、配置されていることを特徴とする請求項4に記載の偏光制御装置。
- 前記特定の3つの光学素子は、同じ素子構造を有する前記制御領域をアレイ状に配置して構成されるか、または前記特定の3つの光学素子の光軸を中心として放射状または円環状に形成された前記制御領域を用いて構成されていることを特徴とする請求項3乃至請求項5のいずれか一項に記載の偏光制御装置。
- 光軸に沿って入射する入射光を、その光軸交差面の各部位ごとに偏光状態を制御された出射光に変換して出射する偏光制御装置を用いて、入射光を光軸交差面の各部位ごとに制御された偏光状態に変換して出射する偏光制御方法において、
前記偏光制御装置は光学素子を光軸に沿って3つ備え、
前記光学素子の各々は、その光軸交差面において複数の制御領域に分割され、前記光学素子の各々の各制御領域は、他の光学素子の各制御領域と光軸に沿って互いに対応するように配置され、
光の入射側から1番目の前記光学素子に、直線偏光したレーザ光を入射させ、前記レーザ光が前記3つの光学素子の前記制御領域を順次通過する際に、
前記1番目の光学素子においては、前記レーザ光に対し、前記制御領域ごとに所定の位相遅れを与え、
前記光の入射側から2番目の光学素子においては、前記レーザ光の偏光状態を、前記制御領域ごとに直線偏光から楕円偏光に変換し、
前記光の入射側から3番目の光学素子においては、前記レーザ光の偏光状態を、前記制御領域ごとに楕円偏光から他の偏光状態に変換し、
前記3番目の光学素子の前記制御領域のそれぞれにおいて楕円率と偏光方向が任意に制御された出射光を得ることを特徴とする偏光制御方法。 - 前記出射光の偏光状態が、ラジアル偏光またはアジマス偏光であることを特徴とする請求項7に記載の偏光制御方法。
- 前記出射光が、光学的異方性を有する媒体を通過した後に用いられる場合、前記制御領域に対し、前記媒体による偏光状態の変化を相殺させるようにすることを特徴とする請求項7に記載の偏光制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016230675A JP6817623B2 (ja) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 偏光制御装置および偏光制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016230675A JP6817623B2 (ja) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 偏光制御装置および偏光制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018087885A JP2018087885A (ja) | 2018-06-07 |
JP6817623B2 true JP6817623B2 (ja) | 2021-01-20 |
Family
ID=62494322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016230675A Active JP6817623B2 (ja) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 偏光制御装置および偏光制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6817623B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021039900A1 (ja) * | 2019-08-28 | 2021-03-04 | 公立大学法人兵庫県立大学 | 試料測定装置および試料測定方法 |
CN111897164B (zh) * | 2020-09-07 | 2022-06-24 | 合肥工业大学 | 液晶型径向偏振光转换器及其制备方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8703795D0 (en) * | 1987-02-18 | 1987-03-25 | Gen Electric Co Plc | Polarisation controller |
US4979235A (en) * | 1989-04-17 | 1990-12-18 | Tektronix, Inc. | Polarization controller for use in optical fiber communication system |
US6765635B1 (en) * | 2000-12-28 | 2004-07-20 | Coadna Photonics, Inc. | Apparatus and method for achromatic liquid crystal electro-optic modulation |
JP5136419B2 (ja) * | 2006-10-16 | 2013-02-06 | 旭硝子株式会社 | 投射型表示装置 |
JP2009145368A (ja) * | 2007-12-11 | 2009-07-02 | Seiko Epson Corp | 電気光学装置、投射型表示装置、プロジェクションシステム、受光装置、撮像装置 |
WO2011105619A1 (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | シチズンホールディングス株式会社 | 偏光変換素子 |
JP5769590B2 (ja) * | 2011-11-11 | 2015-08-26 | シチズンホールディングス株式会社 | 位相及び偏光変調デバイス、また、それを用いたレーザー顕微鏡 |
JP6017212B2 (ja) * | 2012-07-20 | 2016-10-26 | スタンレー電気株式会社 | 光学系、液晶素子及び液晶素子の製造方法 |
CN104583845B (zh) * | 2012-08-16 | 2018-04-24 | 西铁城时计株式会社 | 像差校正光学单元及激光显微镜 |
US9772484B2 (en) * | 2012-11-29 | 2017-09-26 | Citizen Watch Co., Ltd. | Light modulating device |
WO2016111019A1 (en) * | 2015-01-09 | 2016-07-14 | Essilor International (Compagnie Generale D'optique) | Liquid-crystal achromatic phase modulator |
CN107390377A (zh) * | 2016-05-17 | 2017-11-24 | 上海科斗电子科技有限公司 | 液晶多层立体显示器驱动*** |
-
2016
- 2016-11-28 JP JP2016230675A patent/JP6817623B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018087885A (ja) | 2018-06-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10036886B2 (en) | Broadband optics for manipulating light beams and images | |
US9715048B2 (en) | Broadband optics for manipulating light beams and images | |
US9772484B2 (en) | Light modulating device | |
Lei et al. | An electrically tunable plenoptic camera using a liquid crystal microlens array | |
JP6265898B2 (ja) | 収差補正光学ユニット及びレーザー顕微鏡 | |
Roider et al. | Axial super-localisation using rotating point spread functions shaped by polarisation-dependent phase modulation | |
Intaravanne et al. | Color-selective three-dimensional polarization structures | |
JP5693559B2 (ja) | 顕微鏡装置、光ピックアップ装置及び光照射装置 | |
US20090059101A1 (en) | Method and apparatus for auto-focus using liquid crystal adaptive optics | |
JP6194710B2 (ja) | 構造化照明装置及び構造化照明顕微鏡装置 | |
Li et al. | Broadband polarization‐switchable multi‐focal noninterleaved metalenses in the visible | |
JP6817623B2 (ja) | 偏光制御装置および偏光制御方法 | |
JP2021508074A (ja) | 顕微鏡対物レンズによって合焦された光ビームを用いてサンプルを走査する方法、及び走査型光学顕微鏡 | |
JP2023543561A (ja) | オフアクシス集光型幾何学的位相レンズおよび該レンズを含むシステム | |
EP3086167A1 (en) | Optical modulation element | |
Xu et al. | Coded liquid crystal metasurface for achromatic imaging in the broadband wavelength range | |
Lu et al. | 3D structured Bessel beam polarization and its application to imprint chiral optical properties in silica | |
Zang et al. | Multiple optical vortices generated by azimuthal fractal spiral zone plates based on liquid crystal spatial light modulator | |
Wang et al. | A polarization converter array using a twisted-azimuthal liquid crystal in cylindrical polymer cavities | |
Murakami et al. | Coronagraph focal-plane phase masks based on photonic crystal technology: recent progress and observational strategy | |
US20180045889A1 (en) | Method and system for polarization state generation | |
WO2003065774A1 (en) | Multi-beam optical tweezers | |
WO2017138655A1 (ja) | 照明装置及び照明光生成方法 | |
Mamonova et al. | Liquid crystal metasurfaces for versatile electrically tunable diffraction | |
Hao et al. | A focal spot with variable intensity distribution for optical tweezers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191023 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200908 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201201 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201218 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6817623 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |