CN101194193A - 可切换的光学元件 - Google Patents

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Abstract

一种可切换光学元件具有光轴。该元件包括腔室、具有限定腔室内表面的表面(该表面横穿光轴延伸)的波前调节器、第一流体和第二流体。该流体是不混容的并在接触面上接触。该光学元件可在第一流体基本上覆盖波前调节器的表面的第一离散状态和第二流体基本上覆盖波前调节器的表面的第二离散状态之间切换，其中该腔室在两种离散状态中都包围两种流体，并且该接触面在第一离散状态中横穿光轴延伸。

Description

可切换的光学元件
技术领域
本发明涉及一种可切换的光学元件，以及包括可切换的光学元件的装置，以及制造这种装置和元件的制造和操作方法。该元件的实施例尤其适用于扫描不同类型光学记录载体的信息层的光学扫描装置。
背景技术
光学记录载体以多种不同的格式存在，通常将每种格式设计成由特定波长的辐射束扫描。例如，CD是可提供的，尤其，如CD-A(音频CD)、CD-ROM(只读存储器CD)和CD-R(可记录的CD)，并被设计成借助于具有大约785nm的波长(λ)的辐射束扫描。另一方面，将DVD设计成利用具有大约650nm的波长的辐射束扫描，以及将BD设计成利用具有大约405nm的波长的辐射束扫描。一般来说，波长越短，光盘的相应容量越大，例如BD格式盘具有比DVD格式盘更大的存储容量。
理想的是，扫描装置和不同格式的光学记录载体相兼容，例如用于响应具有不同波长的辐射束来扫描不同格式的光学记录载体，而优选使用一个物镜系统。例如，当引入具有较高存储容量的新光学记录载体时，对于用于相读和/或写信息到新光学记录载体的相应的新光学扫描装置来说理想的是向后兼容的，也就是能够扫描具有现有格式的光学记录载体。
为了允许光学扫描装置的光学特性被调整用于不同格式的光学记录载体，已知多种可变的或者可切换的光学元件。可切换的光学元件是可以在两种或者多种不同状态之间切换的光学元件，光学元件在每种状态中具有不同的光学特性。
例如，美国专利6,288,846描述了这样的系统：其中流体系统可以在两种不同的离散状态之间切换，以便提供不同的波前修正(wavefront modification)。当系统处于这些状态的其中一种时，在流体和波前调节器(wave front modifier)之间建立几乎为零的折射率差，以便于让辐射束不变化。在系统的另一状态中，该折射率差具有足够的值以便修正辐射束路径。使用流体控制(fluid-handling)系统在状态之间切换流体系统。流体控制系统的实例包括皮下注射器、蠕动泵、可压缩球形物(bulb)和压电、水压或者气压致动器。
Philips Electronics的WO2004/027490描述了一种改进的可切换的光学元件，其具有第一离散状态和不同的第二离散状态。该元件包括含第一流体和不同的第二流体的流体系统、具有表面的波前调节器、以及用来作用于流体系统上以在元件的第一和第二离散状态之间切换的流体系统开关。波前调节器设置在腔室内。导管在腔室的相对侧之间延伸。当元件在第一离散状态时，波前调节器的表面基本上被第一流体覆盖，第二流体位于导管中。当元件在第二离散状态时，波前调节器的表面基本上被第二流体覆盖，第一流体位于导管中。流体系统开关使用电润湿效应在腔室(并覆盖波前调节器)和导管之间移动流体。
这种已知的系统可能制造起来很复杂，相关的泵、注射器或者沟道增加了光学元件的总尺寸和复杂性。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种解决现有技术的一个或者多个问题的可切换的光学元件，不管这里描述的或者其它的。本发明的特定实施例的目的是提供一种更容易制造的可切换的光学元件。
根据本发明的第一个方面，提供了一种具有光轴的可切换的光学元件，该元件包括腔室；具有限定腔室的内表面的表面的波前调节器，该表面横穿光轴延伸；第一流体和第二流体，所述流体不相容并在接触面(interface)上接触；该光学元件可在第一流体基本上覆盖波前调节器的表面的第一离散状态和第二流体基本上覆盖波前调节器的表面的第二离散状态之间切换；其中该腔室在两种离散状态中都包围两种流体，并且接触面在第一离散状态中横穿光轴延伸。
当这样的光学元件在单一腔室内保持着两种流体同时在两种状态之间切换时，装置的结构比需要附加导管或者单独的机械泵的现有技术的装置简单。因此，这种光学元件的结构更容易制造，并可以使得相对紧凑，也就是因此通过在任何装置或者设备中的所述元件而降低了覆盖区(footprint)(所占据的区域)。
光学元件还可以包括流体切换系统，该流体切换系统被布置以通过利用电湿润效应移动所述流体而在第一和第二离散状态之间切换所述光学元件。
流体切换系统可以包括耦合到第二流体的第一电极，以及位于邻近波前调节器的表面的第二电极。
波前调节器的表面可以包括在第二电极和腔室内的流体之间形成绝缘阻挡层的第一接触层。
第二电极可以在邻近波前调节器的表面延伸，和波前调节器的表面有固定的预定距离。
第二电极可以包括多个独立地可寻址部分。
波前调节器的表面可以是非平面的。
波前调节器的表面可以限定至少一个突起。
该至少一个突起的高度小于50μm。
该至少一个突起可以形成衍射光栅。
该腔室可以包括至少一个侧壁，其中接触面在第一离散状态中延伸到所述侧壁。
所述侧壁的润湿性可以是这样的使得当在第一离散状态中时接触面在横穿光轴的平面中延伸。
所述侧壁的润湿性可以是这样的使得当在第一离散状态中时接触面是弯曲的。
光学元件还可以包括位于邻近所述至少一个侧壁的接触面电极，用于控制所述壁的润湿性。
根据本发明的第二个方面，提供一种包括如上所述的可切换的光学元件的设备。
该设备可以是光学扫描装置。
根据本发明的第三个方面，提供一种操作该装置的方法，该装置包括具有光轴的可切换的光学元件，该元件包括腔室、具有限定腔室的内表面的表面的波前调节器，该表面横穿光轴延伸；第一流体和第二流体，所述流体不相容并在接触面上接触；该光学元件可在第一流体基本上覆盖波前调节器的表面的第一离散状态和第二流体基本上覆盖波前调节器的表面的第二离散状态之间切换；其中该腔室在两种离散状态中都包围两种流体，并且接触面在第一离散状态中横穿光轴延伸，该方法包括：在第一离散状态和第二离散状态之间切换光学元件。
该装置还可以包括辐射源，辐射源被布置以便以第一种操作模式提供第一辐射束，以及以第二种操作模式提供第二辐射束，该方法包括：根据表示辐射源的操作模式的信号在离散状态之间切换光学元件。
根据本发明的第四个方面，提供一种制造具有光轴的可切换的光学元件的方法，该方法包括提供腔室；提供具有限定腔室的内表面的表面的波前调节器，该表面横穿光轴延伸；提供第一流体和第二流体，所述流体不相容并在接触面上接触；提供流体切换系统，用于在第一流体基本上覆盖波前调节器的表面的第一离散状态和第二流体基本上覆盖波前调节器的表面的第二离散状态之间切换该光学元件；其中该腔室在两种离散状态中都包围两种流体，并且接触面在第一离散状态中横穿光轴延伸。
附图说明
现在将参考附图，仅仅借助于实例描述本发明的优选实施例，其中：
图1A和1B分别示出了在第一离散状态中，根据第一个实施例的可切换的光学元件的侧横截面图和平面图；
图2A和2B分别示出了在第二离散状态中，第一实施例的光学元件的侧横截面图和平面图；
图3示出了在第一离散状态中，根据第二实施例的光学元件的侧横截面图；以及
图4示出了结合根据本发明的实施例的可切换的光学元件的光学扫描装置的示意图。
具体实施方式
图1A-2B示出了根据本发明的实施例的可切换的光学元件100。图1A和1B示出了在第一离散状态中的元件100，图2A和2B示出了第二离散状态中的元件。
可切换的元件100包括腔室102，光轴119穿过腔室延伸。腔室102具有横穿光轴119延伸的端壁104、106。在该特定实施例中，端壁104、106通常垂直于光轴119延伸。元件100被布置以控制沿着光轴119入射的辐射束。因此端壁104、106是由透明的坚硬材料构成的，例如玻璃。
在该特定实施例中，腔室是圆柱形的。腔室关于光轴119圆形对称。因此腔室的侧壁通过平行于光轴119延伸的单一连续侧壁110限定。
元件100包括具有限定腔室的内表面的表面的波前调节器。波前调节器布置成当光学元件在至少一种离散状态时修正入射辐射束的波前。波前调节器的表面是非平面的。该表面可以是弯曲的，用于提供光功率(例如作为透镜的功能)。在该特定实施例中，该表面包括多个突起(107a-107d)。这些突起形成预定高度的一系列台阶。在该特定实施例中，每个台阶等于预定的高度h，并关于光轴119圆形对称。中央台阶107a是圆柱形的。台阶107b-107d是圆环台阶，和光轴119同轴。光学元件布置成控制经过光学元件的光活性(active)部分传输的辐射束。波前调节器的表面跨过光学元件100的光学活性部分延伸。
腔室102包围两种流体120、122。两种流体是不相容的，并具有至少一种不同的光学特性。例如，流体的折射率、颜色、吸收、反射率或者不透光性可以不同。优选地，流体120、122是相同的密度，使得装置的操作不过度地受到机械效果或者重力的影响。在该特定实施例中，每种流体具有不同的折射率。流体在接触面124接触。
可切换的光学元件100可以在两种离散状态之间切换。在第一种离散状态(图1A和1B所示的)中第一流体120覆盖着波前调节器的表面(在该实施例中由突起107a-107d限定)。流体120、122的本体横穿光轴119延伸。第一和第二流体120、122之间的接触面124横穿光轴延伸。接触面124的外围和侧壁110接触。侧壁110相对于两种流体120、122具有相等的润湿性(至少在接触面与侧壁110相交的位置)。因此，三相接触角(两种流体和侧壁之间的角度)垂直于侧壁延伸。在波前调节器的表面上的第一流体的厚度是这样的使得接触面124的形状不受所述表面形状的影响。因此，接触面124是平面的。
应当理解的是，在其它实施例中，侧壁不可以平行于光轴119延伸。然而，通过适当选择侧壁的润湿性，以便于限定正确的三相接触角，两种流体之间的接触面124可以被形成为第一种离散状态中的平面。
图2A和2B示出了第二种离散状态中的可切换的光学元件。在第二种离散状态中，第二流体122覆盖着波前调节器的表面。在第二种离散状态中，第一流体120设置在腔室102的光学活性部分的外面。第一流体120不穿过光轴119延伸。第一流体设置在腔室102的外围。在该特定实施例中，在元件100的第二离散状态中，第一流体120以环形和光轴119同轴地延伸。第一流体120覆盖和波前调节器的表面相邻但在其外面的端壁106的表面。由于第二流体120具有不同于第一流体的光学特性(在该实施例中，不同的折射率)，所以当光学元件100在第二离散状态中时，波前调节器表面的操作将不同于第一离散状态中的操作。优选地，所述的其中一种流体的折射率等于限定波前调节器的表面的材料的折射率。在这种情况下，由波前调节器提供的光功能被无效，也就是波前调节器实际上变得对入射辐射(或者至少在折射率相同的波长处的入射辐射)不可见。
元件100利用电湿润效应可以在第一离散状态(图1A、1B)和第二离散状态(图2A、2B)之间切换。所述的其中一种流体是易受电影响的流体，例如极性流体或者导电流体，比如盐水。其它的流体将是不容易受电影响的流体(也就是不受施加电场的影响)例如电绝缘流体例如硅油。
在图中所示的本发明的实施例中，第一流体120是油，第二流体122是盐水。
亲水(hydrophobic)绝缘体限定了在腔室的一端处的第一覆盖层108，其其在整个腔室102的内表面上延伸。覆盖层108在由玻璃106形成的突起(107a-107d)上延伸。覆盖层由此限定了波前调节器的表面。另外，覆盖层108覆盖与波前调节器的表面相邻的腔室102的内表面的区域。在所示的特定实施例中，覆盖层108是在由端壁106限定的所有内表面上延伸的连续覆盖层。腔室102的相对内表面(由端壁104限定的)是亲水的，以便于吸引容易受电影响的流体比如水，例如端壁104的内表面由玻璃构成。
在图1A和1B所示的第一种离散状态中，由于那个端壁的内表面的亲水特性，所以第二流体122被优先吸引向端壁104。同样地，第一流体120对于端壁104的内表面的亲水特性是有优先吸引力的，并因此覆盖波前调节器的表面。
利用电湿润效应将光学元件100切换到第二离散状态(图2A和2B)，以修正波前调节器表面的润湿性，以便于吸引容易受电影响的第二流体122，以覆盖该表面。由第二流体移动第一流体120的位置，然后仅仅覆盖在仍然是亲水的区域(也就是和波前调节器的表面相邻的区域)中的端壁106的内表面。因此在第二离散状态中移动第一流体120的位置到光学元件的光学活性区域外面的位置。
使用流体切换系统控制波前调节器表面的润湿性。流体切换系统包括位于邻近波前调节器的表面的透明电极134。优选地，在和波前调节器的表面固定的预定距离之内，电极134邻近波前调节器的表面延伸。优选地，电极134平行于波前调节器的表面延伸。例如，如果波前调节器的表面限定了突起，那么电极134在这些突起内延伸距波前调节器的表面预定的距离。优选地，电极134在等于波前调节器的表面的表面区域上延伸，也就是，电极134位于波前调节器表面的全部表面区域之下。
另一个电极132和容易受电影响的流体122电接触。通过从电压源130在电极132、134之间施加电压，可以改变波前调节器表面的润湿性。因此，通过施加适当的电压，可以将可切换的光学元件100从第一离散状态切换到第二离散状态，以便于改变波前调节器表面的润湿性。同样地，通过去除电压，表面的润湿性将回到其额定的亲水性质，并且光学元件将从第二离散状态切换回第一离散状态。
将理解的是，上面的实施例仅仅借助于实例被描述。
例如，波前调节器的表面可以以任何形式弯曲或者定义非周期的相位结构(non-periodic phase structure)。任何突起的高度(高度是突起沿着光学元件的光轴的尺寸)可以是任意的预定尺寸，可适用于可切换的光学元件的特殊应用。优选地，这种突起的高度小于50μm，更优选地，高度在5μm和20μm之间，但是基本上可以等于或者小于5μm。这些尺寸是优选的，因为它们促进流体覆盖和不覆盖表面。术语流体包含能够流动的任何材料，包括但不局限于气体、蒸汽、液体和液晶。
可以在任何设备中使用可切换的光学元件。如果光学元件位于使用两种或者多种辐射束的设备中，则可以布置波前调节器以提供对不同辐射束的波前的不同的修正，或者是由于入射辐射的偏振或者是由于辐射的波长。
例如，波前调节器的表面可以由双折射材料构成，例如液晶。将液晶的主轴布置在横穿(例如垂直)光轴119的方向上。由此液晶分子可以被取向使得第一偏振的辐射束比不同的第二偏振的辐射束将经历波前调节器的不同的折射率。因此，通过光学元件入射的辐射束的不同偏振可能经历不同的波前修正。
同样地，如果波前调节器的表面限定了衍射光栅，那么光栅的台阶可以是预定的高度，使得在至少一个离散状态中，台阶布置成将基本上为2π整数倍的相位变化引入到预定波长的入射辐射束。因此，入射到波前调节器上的那个特定波长的辐射束，当光学元件在那个特定的离散状态时，将不被衍射光栅修正。然而，入射在衍射光栅台阶上的其它波长的辐射束，在波前调节器在那个特定的离散状态时，将被由波前调节器形成的衍射光栅衍射。
在上面实施例中的腔室已经被描述成是圆柱的。然而，将可以理解的是，可以以任何预定的形状形成腔室，例如立方形的或者其它的。在所有的实施例中，腔室围住(也就是全部将其容纳在其中)两个流体主体。
关于图1A-2B所示的实施例，在操作的第一离散模式中(图1A和1B)已经将第一流体120和第二流体122之间的接触面124描述成平面。由于侧壁110具有对于第一流体120和对于第二流体122同样润湿性，所以接触面124是平坦的。因此，接触面124垂直于侧壁110延伸。然而，可以使侧壁110的润湿性大于对于任何一种流体的润湿性。这将改变接触面或者弯月面124的角度。由于接触面124试图实现最小可能的能量结构，如果侧壁表面优先被其中一种流体湿润(假定一个侧壁或多个侧壁平行于光轴延伸)，那么接触面124将是弯曲的(当光学元件在第一离散状态时)。可替换地，使用修正的流体切换系统，可以在连续的预定范围上动态地控制侧壁的润湿性。
图3示出了在第一离散状态中的可切换的光学元件200。光学元件200通常对应于图1A-2B中所示的光学元件100。光学元件200的第二离散状态具有在和图2A和2B中所示的相同的位置的流体120、122。
然而，在图3所示的实施例中，可以动态控制侧壁110′的润湿性。改变侧壁110′的润湿性改变了要被改变的流体120、122之间的接触面124′的形状(也就是弯曲的程度)。由于流体120、122具有不同的折射率，那么在凹入、复杂和平坦之间改变接触面124′的弯曲和/或接触面124′的弯曲度将改变由接触面提供给入射辐射的有效光功率。这向光学元件200提供了额外程度的功能性。
例如，可以在使用三种不同辐射束的设备中使用光学元件200。当设备使用第一或者第二辐射束时，可以将光学元件200控制在一种离散状态中，而当设备使用第三辐射束时可以控制光学元件200在另一离散状态中。接触面124′的曲率可以根据使用的辐射束而变化，以提供任何辐射束的所需程度的聚焦或者散焦。
利用位于邻近侧壁110′的内表面的附加电极136来调节表面110′的润湿性。电极136平行于侧壁110延伸。在该实施例中，电极136是环形的，和光轴119同轴。电极136和腔室的内表面(也就是腔室内的流体)电绝缘。通过在电极132和电极136之间施加来自电压源130的电压，可以改变邻近电极136的腔室内表面的润湿性。该表面的润湿性将取决于所施加的电压。
这种系统允许接触面124′的光功率被调节。
在另一个实施例中，和波前调节器的表面相邻的电极134是由多个独立的可寻址部分形成的。换句话说，可以将不同的电压施加到电极134的不同部分。因此，可以独立地改变波前调节器表面的不同区域的润湿性。通过改变在每个寻址部分上所施加的作为时间函数的电压，这可以用于促进在操作的不同离散模式之间切换，以促进流体的运动。同样地，可以将不同的电压施加到电极134的不同部分，以便于将覆盖着该电极部分的第二流体122的部分选择性地吸引向该电极部分(但是电压是预定值，使得第一流体120仍然覆盖着波前调节器的整个表面)。因此，使用电极的独立可寻址部分可以使接触面124、124′的形状变形，以对入射光束提供球形像差(例如球形像差补偿)。通过所述壁的润湿性或者几何形状的急剧变化可以将弯月面的周界固定(pin)到该壁上。使用这种结构，通过适当控制到电极134的电压，弯月面形状可以在凸起、平坦和凹入之间改变。
如这里描述的可切换的光学元件可以用在多种设备中。
例如，图4示出了借助于第一辐射束4扫描第一光学记录载体3的第一信息层2的装置1，该装置包括物镜系统8。
光学记录载体3包括透明层5，在该透明层的一侧上布置信息层2。通过保护层6保护信息层2远离透明层5的的一侧不受环境的影响。面对装置的透明层的一侧被称作入射面。透明层5通过为信息层2提供机械支撑起到用于光学记录载体3的衬底的作用。可替换地，透明层5可以具有保护信息层的单一功能，而机械支撑通过在信息层2另一侧面上的层提供，例如通过保护层6或者附加信息层和连接到最上面的信息层的透明层。注意的是，在图1中所示的该实施例中，信息层具有对应于透明层5的厚度的第一信息层深度27。信息层2是载体3的表面。
信息以光可检测到的标记的形式存储在记录载体的信息层2上，该标记以基本上平行的、同心的或者螺旋的轨迹布置，图中未示出。轨迹是可以由聚焦的辐射束的光点跟随的路径。标记可以是任何光学可读形式，例如凹坑，或者具有反射系数的区域，或者不同于周围环境的磁化的方向的形式，或者这些形式的组合。在这种情况中光学记录载体3具有盘的形状。
如图2中所示，光学扫描装置1包括辐射源7、准直透镜18、分束器9、以及具有光轴19a的物镜系统8、可切换的光学元件30和检测系统10。另外，光学扫描装置1包括伺服电路11、聚焦致动器12、径向致动器13、以及误差检测的信息处理单元14。
在该特定实施例中，布置辐射源7用于连续地或者单独地提供第一辐射束4、第二辐射束4′和第三辐射束4″。例如，辐射源7可以包括可调节的半导体激光器，用于用提供第三辐射束的分立的激光器连续地提供辐射束4、4′和4″中的两种，或者分开地提供这些辐射束的三种半导体激光。
辐射束4具有波长λ1和偏振p1，辐射束4′具有波长λ2和偏振p2以及辐射束4″具有波长λ3和偏振p3。波长λ1、λ2和λ3都不同。优选地，任何两种波长之间的差异等于或者高于20nm，更优选地50nm。两个或者多个偏振p1、p2和p3可以彼此不同。
准直透镜18布置在光轴19a上面，用于将发散的辐射束4转变成基本上准直的光束20。类似地，它将辐射束4′和4″传输转变成两个分别基本上准直的光束20′以及20″(图4中未示出)。
分束器9被布置用于将辐射束沿着光路径朝着物镜系统8传输。在所示的实例中，通过传输经过分束器9将辐射束向物镜系统8传输。优选地，分束器9由以相对于光轴α角倾斜的平面平行片构成，更优选地α＝45°。在该特定实施例中，物镜系统8的光轴19a和辐射源7的光轴是公共的。
物镜系统8被布置用于将准直的辐射束20转变为第一聚焦辐射束15，以便于在信息层2的位置中形成第一扫描光点16。
在扫描过程中，记录载体3绕主轴(spindle)(图中未示出)旋转，然后通过透明层5扫描信息层2。聚焦辐射束15在信息层2上反射，由此形成反射束21，其回到前向会聚光束15的光学路径上。物镜系统8将反射的辐射束21转变为反射的准直辐射束22。
分束器9通过将沿着光学路径的至少一部分反射辐射22朝着检测系统10传输而使得前向的辐射束20和反射的辐射束22分离开。在所示的实例中，反射的辐射束22通过从分束器9内的波片的反射而被朝着检测系统10传输。在所示的特定实施例中，分束器9是偏振分束器。沿着分束器9和物镜系统8之间的光轴19a设置四分之一波片9′。四分之一波片9′和偏振分束器9的组合确保了反射辐射束22的大部分沿着检测系统光轴19b朝着检测系统10传输。检测系统光轴19b是光轴19a的延续，因为分束器9将至少一部分反射辐射22朝着检测系统10传输。因此，物镜系统光轴包括由附图标记19a和19b表示的轴。
检测系统10包括会聚透镜25和检测器23，它们被设置用来捕获反射辐射束22的所述部分。
检测器被布置以将反射束的所述部分转换成一种或者多种电信号。
其中一种信号是信息信号，其值代表在信息层2上扫描的信息。所述信息信号通过用于误差校正的信息处理单元14处理。
来自检测系统10的其它信号是聚焦误差信号和径向跟踪误差信号。聚焦误差信号表示沿着扫描光点16和信息层2的位置之间的Z轴在高度上的轴向差异。优选地，通过“像散法(astigmatic method)”形成该信号，其中该方法可以通过尤其G.Bouwhuis，J.Braat，A.Huijiser等人的书中第75-80页的“Principles of Optical DiscSystems”(Adam Hilger 1985，ISBN 0-85274-785-3)得知。径向跟踪误差信号表示在信息层2的XY平面中在扫描光点16和该扫描光点16所跟随的信息层2中的轨迹的中心之间的的距离。该信号可以从“径向推挽方法(radial push-pull method)”形成，该方法也可以从前面所述的G.Bouwhuis的书第70-73页中得知。
伺服电路11被布置用于响应聚焦和径向跟踪误差信号来提供分别控制聚焦致动器12和径向致动器13的伺服控制信号。聚焦致动器12沿着Z轴控制物镜8的位置，由此控制扫描光点16的位置，使得它基本上和信息层2的平面一致。径向驱动其13控制扫描光点16的径向位置，使得通过改变物镜8的位置，它基本上和信息层2中要被跟随的轨迹的中心线一致。
物镜8被布置用于将准直的辐射束20转变为聚焦的辐射束15，其具有第一数值孔径NA1，以便于形成扫描光点16。换句话说，光学扫描装置1能够借助于具有波长λ1、偏振p1和数值孔径NA1的辐射束15扫描第一信息层2。
另外，该实施例中的光学扫描装置还能够借助于辐射束4′扫描第二光学记录载体3′的第二信息层2′，以及借助于辐射束4″扫描第三光学记录载体3″的第三信息层2″。因此物镜系统8将准直的辐射束20′转变为第二聚焦辐射束15′，其具有第二数值孔径NA2，以便于在信息层2′的位置中形成第二扫描光点16′。物镜8还将准直辐射束20″转变为第三聚焦辐射束15″，其具有第三数值孔径NA3，以便于在信息层2″的位置中形成第三扫描光点16″。
扫描光点16、16′、16″的任何一个或者多个可以由在提供误差信号中使用的两个附加光点构成。例如，将根据本发明实施例的可切换的光学元件30设置在光束20的路径中。当光学扫描装置使用第一和第二辐射束扫描时以第一离散模式操作可切换的光学元件，以及当光学扫描装置使用第三辐射束扫描时以第二离散模式操作可切换的光学元件。将波前调节器的表面布置成衍射光栅，以便于提供在提供误差信号中使用的两个附加光点。衍射元件的两种流体具有不同的折射率。其中一种流体具有和限定波前调节器的表面的衍射光栅的材料相同的折射率。在其中一种离散状态中，波前调节器将衍射入射的辐射束，以提供在提供误差信号中使用的两个附加光点。在另一种离散状态中，可切换的光学元件不衍射入射的辐射，使得没有形成两个附加光点。优选地，可以改变光学元件的弯月面的形状，如上面参考图3所示的实施例所述的，以便于提供光功率。这可以用来促进例如对于辐射束15、15′、15″中的一个的双层读出。
在光学扫描装置中的元件30的使用的另一个例子是使得能够读/写两种或者多种不同的盘格式(例如以单一的光驱动)。在WO2004/027490中讨论了实例，并在这里通过参考而被引入。使用可切换的光学元件修正辐射束的波前，以便于允许用于读取不同格式的光学记录载体的光学扫描装置的兼容性。波前修正专用于正被扫描的记录载体的类型。
类似于光学记录载体3，光学记录载体3′包括第二透明层5′，在第二透明层的一侧上布置具有第二信息层深度27′的信息层2′，以及光学记录载体3″包括第三透明层5″，在第三透明层的一侧上布置具有第三信息层深度27″的信息层2″。
在该实施例中，仅仅借助于实例，光学记录载体3，3′和3″分别是“蓝光盘(Blu-ray Disc)”格式磁盘、DVD格式磁盘和CD格式磁盘。因此，波长λ1包含在365和445nm之间的范围中，优选地是405nm。在读模式和写模式中数值孔径NA1都等于大约0.85。波长λ2包含在620和700nm之间的范围中，优选地是650nm。数值孔径NA2在读模式中等于大约0.6并且在写模式中在0.6以上，优选0.65。波长λ3包含在740和820nm之间的范围中，优选地是大约785nm。数值孔径NA3在0.5以下并优选0.45，用于从CD格式磁盘读取信息，以及优选在0.5和0.55之间，用于向CD格式磁盘写入信息。

Claims (19)

1.一种可切换的光学元件(100；200；30)，具有光轴(119)，该元件包括腔室(102)；
具有限定腔室内表面的表面的波前调节器(107a-107d)，该表面横穿光轴延伸；
第一流体(120)和第二流体(122)，这些流体不相容并在接触面上接触；
该光学元件在第一流体(120)基本上覆盖波前调节器(107a-107d)的表面的第一离散状态和第二流体(122)基本上覆盖波前调节器(107a-107d)的表面的第二离散状态之间可切换；
其中该腔室在两种离散状态中包围两种流体(120，122)，并且接触面在第一离散状态中横穿光轴(119)延伸。
2.如权利要求1所述的光学元件，还包括被布置成通过利用电湿润效应移动流体而在第一和第二离散状态之间切换光学元件(100；200；30)的流体切换系统(130，132，134；134′)。
3.如权利要求2所述的光学元件，其中该流体切换系统包括耦合到第二流体(122)的第一电极(132)，以及位于邻近波前调节器的表面的第二电极(134；134′)。
4.如权利要求3所述的光学元件，其中波前调节器(107a-107d)的表面包括在第二电极(134；134′)和腔室内的流体(120，122)之间形成绝缘阻挡层(108)的第一接触层。
5.如权利要求3或者4所述的光学元件，其中第二电极(134；134′)在邻近波前调节器(107a-107d)的表面延伸，和波前调节器的表面有固定的预定距离。
6.如权利要求3-5中任何一项所述的光学元件，其中第二电极(134′)包括多个独立地可寻址部分。
7.如上述任何一项权利要求所述的光学元件，其中波前调节器的表面是非平面的。
8.如上述任何一项权利要求所述的光学元件，其中波前调节器的表面限定至少一个突起(107a-107d)。
9.如权利要求7所述的光学元件，其中所述至少一个突起(107a-107d)的高度(h)小于50μm。
10.如权利要求7或者8所述的光学元件，其中所述至少一个突起(107a-107d)形成衍射光栅。
11.如上述任何一项权利要求所述的光学元件，其中该腔室包括至少一个侧壁(110；110′)，接触面(124；124′)在第一离散状态中延伸到所述侧壁。
12.如权利要求11所述的光学元件，其中所述侧壁(110)的润湿性是这样的使得当在第一离散状态中时接触面(124；124′)在横穿光轴的平面中延伸。
13.如权利要求11所述的光学元件，其中所述侧壁(110′)的润湿性是这样的使得当在第一离散状态中时接触面(124；124′)是弯曲的。
14.如权利要求11，12或者13中任何一项所述的光学元件，还包括位于邻近所述至少一个侧壁(110′)的接触面电极(136)，用于控制所述壁(110′)的润湿性。
15.一种设备(1)，包括上述任何一项权利要求所述的可切换的光学元件(100；200；30)。
16.如权利要求15所述的设备，其中该设备是光学扫描装置(1)。
17.一种操作设备(1)的方法，该设备包括：
具有光轴的可切换的光学元件(30)，该元件包括腔室；具有限定腔室的内表面的表面的波前调节器，该表面横穿光轴延伸；第一流体和第二流体，所述流体不相容并在接触面上接触；该光学元件在第一流体基本上覆盖波前调节器的表面的第一离散状态和第二流体基本上覆盖波前调节器的表面的第二离散状态之间可切换；其中该腔室在两种离散状态中都包围两种流体，并且接触面在第一离散状态中横穿光轴延伸，
该方法包括：
在第一离散状态和第二离散状态之间切换光学元件(30)。
18.如权利要求17所述的方法，其中该设备(1)还包括辐射源(7)，其被布置成以第一种操作模式提供第一辐射束，以及以第二种操作模式提供第二辐射束，
该方法包括：
根据表示辐射源的操作模式的信号在离散状态之间切换光学元件(30)。
19.一种制造具有光轴的可切换的光学元件的方法，该方法包括提供腔室；
提供具有限定腔室的内表面的表面的波前调节器，该表面横穿光轴延伸；
提供第一流体和第二流体，所述流体不相容并在接触面上接触；
提供流体切换系统，用于在第一流体基本上覆盖波前调节器的表面的第一离散状态和第二流体基本上覆盖波前调节器的表面的第二离散状态之间切换该光学元件；其中该腔室在两种离散状态中都包围两种流体，并且接触面在第一离散状态中横穿光轴延伸。
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