CN1732520A - 双折射光学部件 - Google Patents

双折射光学部件 Download PDF

Info

Publication number
CN1732520A
CN1732520A CNA2003801079186A CN200380107918A CN1732520A CN 1732520 A CN1732520 A CN 1732520A CN A2003801079186 A CNA2003801079186 A CN A2003801079186A CN 200380107918 A CN200380107918 A CN 200380107918A CN 1732520 A CN1732520 A CN 1732520A
Authority
CN
China
Prior art keywords
refractive index
kinds
optics
birefringent
optical
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.)
Granted
Application number
CNA2003801079186A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100423102C (zh
Inventor
E·J·K·维斯特根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN1732520A publication Critical patent/CN1732520A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100423102C publication Critical patent/CN100423102C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1392—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration
    • G11B7/13925—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1365—Separate or integrated refractive elements, e.g. wave plates
    • G11B7/1369—Active plates, e.g. liquid crystal panels or electrostrictive elements
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1372—Lenses
    • G11B7/1378—Separate aberration correction lenses; Cylindrical lenses to generate astigmatism; Beam expanders
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0006—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier adapted for scanning different types of carrier, e.g. CD & DVD
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0009—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage
    • G11B2007/0013—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)

Abstract

一种光学部件(600，181)包括两种邻接的材料(610，620)，在这两种材料之间具有成形的(例如弯曲的)界面(612，622)。第一种材料(610)是双折射材料。第二种材料(620)的折射率基本上等于该双折射材料在预定角度的折射率。

Description

双折射光学部件
发明领域
本发明涉及包含双折射材料的光学部件、包括这种部件的设备，以及制造这种部件和设备的方法。该部件特别适合于、但不限于用作光学扫描设备中的光学元件。
发明背景
用在光学扫描设备中的光学拾取单元是已知的。这种光学拾取单元安装在可动支架上，以用于在光盘的轨道上扫描。优选将光学拾取单元的尺寸和复杂性尽可能减小，以便减少制造成本并为扫描设备中安装的其他部件留出额外的空间。
现代的光学拾取单元通常都与至少两种不同的光盘格式相兼容，如光盘(CD)和数字通用盘(DVD)格式。最近提出蓝光(Blu-ray)盘(BD)格式，这种格式的盘提供大约25GB的数据存储容量(与CD的650MB的容量和DVD的4.7GB的容量形成对比)。
通过利用小的扫描波长和大的数值孔径(NA)能够实现较大容量的存储，以提供小的焦斑，(焦斑的尺寸近似为λ/NA)，从而允许读出盘的信息层中较小尺寸的标记。例如，典型的CD格式利用785nm的波长，并具有数值孔径为0.45的物镜，DVD利用650nm的波长并具有0.65的数值孔径，BD系统利用405nm的波长和0.85的数值孔径。
通常，材料的折射率作为波长的函数而发生变化。因此，透镜将对不同的入射波长提供不同的焦点和不同的性能。此外，盘可具有不同厚度的透明层，因此对于不同类型的盘需要不同的焦点。
在一些情况下，通过增加每个盘的信息层的数量来进一步增大存储容量。例如，双层BD盘具有由25μm厚的隔离层分开的两个信息层。这样，当来自光学拾取单元的光聚焦在第二信息层上时，其必须要穿过该隔离层。这就引起了球差，即这样一种现象，靠近会聚光锥的轴的光线与该光锥外面的光线相比具有不同的焦点。这导致焦斑模糊，以及随后在盘的读出中的保真度的损失。
为了能够实现双层读出和反向兼容性(即，同样的光学系统用于不同的盘格式)，已经提出用以补偿球差的偏振敏感透镜(PS-透镜)。这些透镜可由双折射材料形成，如液晶。双折射表示对于光束的两种偏振成分存在不同的折射率。双折射材料具有非常折射率(ne)和寻常折射率(no)，两种折射率之差为Δn＝ne-no。通过确保相同或不同的波长入射到具有不同偏振态的透镜上，可使用PS透镜为单一或不同波长提供不同的焦点。
本发明各个实施例的目的在于提供一种改进的光学部件，所述光学部件解决了现有技术的一个或多个问题，不管所述问题在本文中提到与否。
本发明特定实施例的目的在于提供一种双折射透镜，其能够转换到中性状态，从而使其不改变入射光的方向，所述特定实施例的目的在于还提供一种制造这种透镜的方法。
发明概述
在第一方面中，本发明提供了一种用于扫描光学记录载体上的信息层的光学扫描设备，该设备包括用于产生辐射光束的辐射源，和用于将辐射光束会聚在信息层上的物镜系统，其中该设备包括光学元件，该光学元件包括至少两种邻接的材料，在这两种材料之间具有成形的界面，至少第一种材料是双折射材料，第二种材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率。
通过提供具有两种这样的材料的元件，可以将界面限定的光学功能有效地转换到中性状态。例如，如果界面是弯曲的，那么可通过确保偏振辐射光束入射到具有正确定向的元件上来转换界面的透镜能力，从而不提供任何聚焦或发散作用。这样就可以简化扫描设备中的光学装置。此外，第二种材料可用于保护、至少部分地保护双折射材料。
在另一方面中，本发明提供了一种光学部件，该光学部件包括至少两种邻接的材料，在这两种材料之间具有成形的界面，至少第一种材料是双折射材料，第二种材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率。
在又一个方面中，本发明提供一种制造光学扫描设备的方法，该光学扫描设备用于扫描光学记录载体的信息层，由厚度为td且折射率为nd的透明层覆盖该信息层，该方法包括以下步骤：提供用于产生辐射光束的辐射源；提供一种光学元件，该光学元件包括至少两种邻接的材料，在这两种材料之间具有成形的界面，至少第一种材料是双折射材料，第二种材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率。
在再一个方面中，本发明提供一种制造光学部件的方法，该方法包括：提供至少两种邻接的材料，在这两种材料之间具有成形的界面，至少第一种材料是双折射材料，第二种材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率之一。
附图简述
为了更好地理解本发明，并显示如何实施本发明的各个实施例，现在通过举例的方式参考附图，其中：
图1表示了依照本发明优选实施例的光学部件；
图2A-2H表示了依照本发明优选实施例形成液晶透镜的方法步骤；
图3表示了依照本发明实施例的用于扫描光学记录载体的设备，该光学记录载体包括液晶透镜；
图4A和4B表示了图3中所示扫描设备的光学系统怎样与不同偏振光一起使用以扫描双层光学记录载体中的不同层；以及
图5表示了依照本发明另一实施例的光学部件。
具体实施方式
光学部件(或部分光学部件、光学元件)可包括弯曲表面以使光聚焦(例如凸透镜)或者使光发散(例如凹透镜)。根据偏振辐射光束入射到具有弯曲表面的双折射光学部件上的角度，该光学部件将提供不同的聚焦作用或发散作用。
同样，通过其他成形的(即非平坦)表面，如阶跃函数和光栅来提供其他部件的光学功能。
本发明的发明人已经认识到，通过提供邻接该弯曲(或其他成形)表面的附加材料，如果该附加材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率，那么当偏振光以该预定角度入射到该表面(即双折射材料和附加材料之间的界面)上时，该表面将具有因折射率匹配引起的中性作用(例如，其将不能用于使光聚焦或发散)。
因此，对于不同成形的表面，如阶梯结构和光栅，通过设定入射偏振态使其导致两种邻接材料之间基本上相等的折射率匹配，就能够打开和关闭该部件的光学功能，因此这两种材料之间的界面变得不可见。
在无机双折射材料(例如晶体，如方解石)中，原子结构是不对称的。这导致材料的物理常数沿不同方向是各向异性的。所述物理常数之一是折射率。考虑沿不同光轴穿行的偏振光束。存在一光轴，在垂直于和平行于光轴穿行时将观测到在该光轴上的不同折射率。一般来说，但不总是，三个轴中两个轴的折射率大于第三轴的折射率。
在有机晶体(如液晶)中出现类似的现象，尽管原子结构的不同当然是无法说出的，但是仅仅在类似晶体结构的液体中的取向有序性差异这一方面是可以讨论的。通常，尽管不总是，三个轴中两个轴的折射率小于第三轴。
液晶分子对准的方向称为定向器。偏振面平行于定向器传播的光经历非常折射率ne。
图1表示了依照本发明的优选实施例的光学部件600。可以设想该光学部件600由两个部分形成。第一部分是由双折射材料形成的平凸透镜610。由于双折射材料由典型的液晶制成，因此其具有产生寻常折射率no的两个寻常轴和产生折射率ne的一个非常轴。该部件的第二部分包括平凹透镜620。在该实施例中，平凹透镜由具有均匀折射率ns的材料形成，其中ne≥ns≥no。在该特定实施例中，ns＝no。双折射材料的非常轴垂直于该部件的法线。
两个部分之间的弯曲界面对应于与凹透镜620的凹面622配合的平凸透镜610的凸面612。
应该理解，当偏振光沿着其偏振面垂直于定向器的双折射材料的寻常轴入射到光学部件600上时，那么由于no＝ns，光将不会经历任何透镜作用，即该部件将充当光学中性部件。
但是，当入射到光学部件600上的偏振光的偏振面不再垂直于定向器时，平凸部分610的折射率将大于平凹部分620的折射率。这仅仅对于投射到双折射材料的非常轴上的偏振面是有效的，从而对于该投射偏振而言，通过光实现了透镜作用，即聚焦光。对于投射到双折射材料的寻常轴上的偏振面而言，没有观测到折射率转变。
由于将偏振面投射到两个轴上，因此将实现两个单独的透镜作用，如果需要可以利用偏振器使其分别可见。
当偏振面精确平行于定向器并且入射角精确平行于光学部件的法线时，偏振面没有投射到寻常轴上，因此对于双折射材料来说仅仅经历了ne。那么在一个单独的光点上实现了最大光强度，因此使光聚焦。
在该部件相对于其法线的倾斜角为θ而不发生扭转，从而使偏振面与双折射材料的非常轴相交的另一种情况下，根据下面的公式观测折射率nθ：
n θ = n o n e n e 2 sin 2 θ + n o 2 cos 2 θ
图2A-2H表示了根据本发明优选实施例形成光学部件的各个步骤。在该特定的情况下，光学部件包括液晶双折射透镜。
在第一步骤中，如图2A中所示，提供模具100，该模具具有成形表面102，该成形表面随后用来限定最后得到的光学部件的一部分形状。在该特定的情况下，液晶基本上是光聚合的，因此该模具是由对于使液晶聚合所采用的辐射是透明的材料(例如玻璃)形成的。
在弯曲表面102上设置对准层110，以便在随后放在该对准层上的液晶中引起预定的定向(由箭头方向110表示)。
在该特定的例子中，对准层是一层聚酰亚胺(PI)。可利用旋涂从溶液涂敷该聚酰亚胺。然后可使该聚酰亚胺对准以便引起特定的定向(该定向确定液晶分子的最终定向)。例如，已知的方法是利用非绒毛布沿单一方向重复摩擦聚酰亚胺层以便引起该定向(110)。
在该特定实施例中构成部分光学部件的基底150具有涂敷于第一表面152的粘合层120。该粘合层设置为形成与液晶的粘合。在该特定的情况下，粘合层也是包括聚酰亚胺的对准(或定向)层。该粘合层包含设置为与液晶分子形成化学键的反应基，并在这种情况下具有与液晶分子相同类型的反应基，从而当使液晶分子光聚合时，也形成与基底上的粘合层的化学键。这导致基底和液晶层之间非常好的粘附。可利用与在模具100上沉积和对准对准层所用的相同类型的方法在基底上沉积粘合层。根据最后得到的液晶部件的所需性质使粘合层沿预定的定向(箭头120)进行定位，该粘合层在这种情况下也作为对准层。
对准粘合层以使其与模具上对准层的方向110平行。优选的是，粘合层的定向平行于对准层的定向，但在与对准层的定向相反的方向上。
如图2B中所示，然后在基底150的第一表面152和模具100的成形表面102之间放置包括一种或多种液晶的配混物200。
在该特定的例子中，如图2B中所示，配混物200包括两种不同液晶的混合物。选择这两种不同的液晶，从而只要使至少一种液晶聚合就能提供所需的折射率性质。
在基底的第一表面152上放置一小滴液晶200。已经从配混物200中除去气体，从而避免在最后得到的光学部件中包含气泡。当聚合过程中的收缩导致聚合液体内部压力下降很大时，还能避免在聚合过程中从固化液体中出来的溶解气体形成气泡。
然后加热玻璃模具，从而使液晶处于各向同性相(通常加热到大约80℃)，以便促进液晶随后流动成为所需的形状。
随后使基底和模具聚集在一起，以限定最终得到的光学部件的液晶部分201的形状(图2C)。为了确保液晶在模具和基底之间形成均质层，可以施加朝模具方向推基底的压力(反之亦然)。
然后可以冷却基底/模具/液晶30分钟，例如下降到室温，以确保液晶从各向同性相进入向列相。
当进入向列阶段时，在液晶混合物中可出现多畴。因此，可将该混合物加热到清除点(clearing point)以上以破坏多畴定向(例如可以加热该混合物三分钟达到105℃)。随后，可以冷却该混合物以获得均质的定向202(图2D)。
然后利用从紫外线辐射源300发出的光302使均质液晶混合物进行光聚合(图2E)，例如通过持续60秒施加10mW/cm2的UV光强度。同时，在液晶和粘合层之间形成化学键。
随后，可从模具100中释放光学部件的第一元件(或部分)(150，203)(图2F)。这可以例如通过在有角的物体400上轻微偏转模具100来实现。可替换的是，可以通过按压平坦支架中的一部分平坦基底以使该平坦基底轻微弯曲来实现。当在模具上使用常规的聚酰亚胺(不具有反应基)时，液晶/基底元件应该很容易与模具分开。
通过重复图2B-2F中所示的步骤可以重新使用模具生产该部件的随后的元件。通常，对准层保持在模具100上，因此不需要再涂敷该对准层。
如果需要，可以进行其他处理步骤以便从基底150上去除液晶202。但是，在大多数情况下，假定基底150形成最终的光学部件的一部分。
图2G和2H表示了可以用于向步骤2A-2F形成的光学元件提供第二种材料的处理步骤，以便产生最终的光学部件。
第二基底160具有液晶物质，该液晶物质能够变成具有所需折射率的透明固体，例如可固化的单体162。在第一基底150的顶部(即位于基底上与聚合的双折射元件203的同一侧)放置隔离物170。该隔离物用于限定液晶表面和聚合单体层的平坦表面之间的间隙。这些隔离物还可用于限定最终的光学部件的长度。在该特定的例子中，最终的光学部件的长度等于基底150的宽度，等于基底160的宽度，等于隔离物170的高度。
对可固化单体162进行选择，使该单体的折射率在固化之后基本上等于聚合的双折射材料203的寻常折射率。
第二基底160可由透明材料形成，如玻璃。隔离物可由任何所需的材料形成，例如玻璃或箔片。
如图2H中所示，在隔离物170上放置第二基底160，以便将图2G的可固化单体162夹在两个基底150、160中间。然后该单体将填充两个基底之间的间隙。
随后，通过施加从UV辐射源300发出的UV辐射302使单体162固化以形成聚合物164。
随后，如果需要，可以除去基底150、160中之一或全部。
得到通常与图1中所示的光学部件类似的光学部件。
用在对准层中的适当聚酰亚胺是由Japan Synthetic Rubber Co.提供的OPTMER AL-1051，而从γ-丁内酯中的溶液旋涂的Merck ZLI2650可用作适当的活性聚酰亚胺，其中的丙烯酸酯基作为粘合层。
如上所述，在该优选实施例中，利用两种液晶的混合物获得所需的ne和no。所用的这两种液晶都是来自Merck，Darmstadt，Germany的1，4-二(4-(3-acryloyloxypropyloxy)苯甲酸基)-2-甲苯(RM257)和E7(具有一小部分氰基三苯基化合物的氰基联二苯混合物)。用于确保液晶和可固化单体的光聚合作用的光引发剂是可从CibaGeigy，Basel，Switzerland获得的Irgacure651。所用的可固化单体是来自Akzo Nobel，Arnhem，The Netherland的2，2-二(4-(2-methacryloyloxyethyloxy)苯氧基)-丙烷(Diacryl 101)。
在一些情况下，将表面活性剂与液晶混合来促进从模具上取下透镜。所用的表面活性剂是FC171全氟化表面活性剂(3M)和2-(正-乙基全氟代辛烷亚磺酰氨基-丙烯酸乙酯)(Acros)。可发现使用表面活性剂会影响液晶的定向(当使用表面活性剂时发现较小的Δn)。
图3表示了用于扫描光学记录载体2的设备1，包括根据本发明实施例的物镜18。该记录载体包括透明层3，在其一侧设置信息层4。通过保护层5来保护该信息层上背对透明层的一侧，使其不受环境影响。透明层面对该设备的一侧称作入射面6。透明层3通过对信息层提供机械支撑而作为该记录载体的基底。
可替换的是，透明层可以仅具有保护信息层的作用，而通过位于信息层另一侧上的层来提供机械支撑，例如通过保护层5，或者通过连接到信息层4的另一个信息层和透明层来提供机械支撑。可以在记录载体的信息层4中存储呈基本上平行、同心或螺旋轨道中排列的光学可检测标记形式的信息，所述标记没有在图中示出。这些标记可以是任何光学可读形式，例如反射系数或磁化方向不同于其周围环境的多个凹坑或多个区域的形式，或这些形式的组合。
光学扫描装置1包括能够发射辐射光束12的辐射源11。该辐射源可以是半导体激光器。分束器13朝准直透镜14反射该发散辐射光束12，该准直透镜将发散光束12转变为准直光束15。准直光束15入射到物镜系统18上。
物镜系统可包括一个或多个透镜和/或光栅。该物镜系统18具有光轴19。物镜系统18将光束17变为会聚光束20，入射到记录载体2的入射面6上。物镜系统具有适合于辐射光束通过透明层3的厚度的球差校正。会聚光束20在信息层4上形成光点21。信息层4反射的辐射形成发散光束22，物镜系统18将其转变为基本上准直的光束23，随后由准直透镜14将其变为会聚光束24。分束器13通过朝检测系统25透射至少一部分会聚光束24而将正向光束与反射光束分开。检测系统捕获该辐射，并将其转变为电输出信号26。信号处理器27将这些输出信号转变为各种其他信号。
这些信号之一是信息信号28，其值代表从信息层4上读出的信息。通过用于纠错的信息处理单元29处理该信息信号。来自信号处理器27的其他信号是聚焦误差信号和径向误差信号30。聚焦误差信号代表光点21和信息层4之间的轴向高度差。径向误差信号代表在信息层4的平面中光点21与该光点遵循的信息层中的轨道中心之间的距离。
将聚焦误差信号和径向误差信号馈入伺服电路31中，该伺服电路将这些信号转变为分别用于控制聚焦致动器和径向致动器的伺服控制信号32。图中没有示出这些致动器。聚焦致动器控制物镜系统18沿聚焦方向33的位置，由此控制光点21的实际位置，使其与信息层4的平面基本上重合。径向致动器控制物镜18沿径向方向34的位置，由此控制光点21的径向位置，使其与信息层4中遵循的轨道中心线基本上重合。图中的轨道沿垂直于图面的方向延伸。
在该特定实施例中，图3的设备也适合于扫描第二种类型的记录载体，该载体具有比记录载体2更厚的透明层。该设备可以使用辐射光束12或具有不同波长的辐射光束来扫描第二种类型的记录载体。该辐射光束的NA可以适合于这种类型的记录载体。必须相应地改变物镜系统的球差补偿。
图4A和4B表示了怎样利用根据上面实施例制造的偏振敏感透镜来提供两个不同的焦点，以适合于读取双层光学记录媒体2′。双层媒体2′具有两个信息层(4，4′)，第一信息层4位于透明层3中的深度d处，第二信息层4′位于第一信息层4下面更深的距离Δd处。
在图4A和4B所示的实施例中，物镜系统18包括偏振敏感透镜181(包括液晶203并如上所述制造)、第二透镜182、四分之一波片(λ/4)183，和扭转向列(TN)液晶元件184。
通过利用液晶透镜181的双焦点性质可改变物镜系统的焦点。
在关模式中，TN元件用于使入射辐射的偏振旋转90°。例如，如图4A中所示，当TN元件关闭时，那么入射的p偏振辐射将旋转90°以形成s偏振辐射。
因此扭转向列元件作为光束旋转装置，该光束旋转装置设置为可控制地改变偏振辐射光束入射到光学元件181上的角度。作为一个可替换的实施例，可以理解，还可以使光学元件181旋转，而偏振辐射光束保持静止。
假定当s偏振辐射入射到元件181上时，由于光学元件181中双折射材料的特殊定向，该辐射经历了双折射材料的寻常折射率。在该特定实施例中，当寻常折射率等于光学元件的第二部分的折射率时，光学元件181作为对于s偏振辐射的光学中性元件。换句话说，如果s偏振辐射是入射到元件181上的平行光束，那么其以平行光束从该元件射出。
s偏振辐射穿过光学元件181之后入射到四分之一波片上，该四分之一波片用于将s偏振光束变为右旋圆偏振光(RHC)，该RHC光聚焦到第二信息层4′上。在从该层反射时，RHC光变为左旋圆偏振光(LHC)。该LHC在透过四分之一波片时转变为p偏振光。然后该p偏振光返回通过光学元件181，并由TN元件184变为s偏振光。
如图4A中所示，这表示当p偏振光进入物镜系统18时，光入射到信息层4′上，反射光以s偏振光从物镜系统18离开。可替换的是，当s偏振光进入物镜系统18时，该光入射到信息层4上，反射光以p偏振光离开物镜系统。因此，如果图3中所示的分束器13是偏振光分束器，那么因为大多数偏振光分束器都透射p偏振光且反射s偏振光，因此很容易确保不会朝光源11反向引导反射光，而是朝检测器25引导几乎所有的反射光。
在图4B中，存在相同的光学装置，但是在该图中TN元件打开，例如通过对该元件施加足够高的电压，因此TN元件不改变通过其的光的偏振。因此，p偏振光入射到光学元件181上。这样，当p偏振光从元件181的第二部分传播到该元件的第一部分时，其经历了折射率变化，即其经历了由形成元件181的第一部分的平凸双折射透镜而引起的一些聚焦(会聚)。
现在轻微会聚的p偏振光然后入射到四分之一波片183上。该四分之一波片用于将p偏振光变为LHC光，该LHC光由透镜182进一步聚焦以便入射到第一信息层4上。从第一信息层4反射时，该LHC光变为RHC光。当RHC光穿过四分之一波片183时，其变为s偏振光，该s偏振光随后返回穿过光学元件181和TN元件184。
因此，如图4A和4B所示，依照本发明一个实施例在扫描设备中提供光学元件。该元件181可用作中性光学部件(如图4A中所示)，或者用作聚焦元件(如图4B中所示)。当这样一种元件在光学上是中性的时，其发射在扫描设备中整形的相对平缓的光束。
应该理解，仅仅以举例的方式描述了上述实施例，各种可替换的实施例对本领域技术人员来说是显而易见的。
用在制造过程中的模具可由任何材料形成，包括刚性材料，如玻璃。
此外，确定该模具的成形表面的尺寸，从而考虑该方法的过程中液晶材料的形状或体积的任何变化。例如，通常液晶单体在聚合时轻微收缩，这是由于液晶中的双键重新组成单键。通过适当地使通过基底和模具限定成形的光学部件稍微加大尺寸，可以产生适当大小和形状的光学部件。
尽管在该特定实施例中基底视为包括单片玻璃，具有两个平坦且基本上平行的侧面，但是应该理解，实际上该基底可以是任何所需的形状。
可以向模具和/或基底涂敷额外的粘附层(在将粘合层沉积到基底上并将定向层沉积到模具上之前)，从而确保涂敷的层良好地附着于模具和基底上。例如，可以使用有机硅烷来提供这种粘附层。对于基底来说，可以使用包括丙烯酸酯基的有机硅烷，对于模具来说，可以使用包括胺端基的有机硅烷。
应该理解，仅仅以举例的方式描述了上述光学部件。可以形成具有与上述不同的性质的光学部件(或者实际上，根据本发明形成的光学元件，即光学部件的一部分)。
例如，在上述实施例中，假定部件的第二部分620的折射率ns等于no。但是，应该理解，实际上可以使用任何值的ns，只要ne≥ns≥no，或ne≤ns≤no。例如，可以形成ns＝ne的光学部件。
可替换的是，ns可以是在no和ne之间的任何固定、预定的值。在这样一种情况下，根据偏振电磁辐射光束以角θ穿过双折射材料时其经历的折射率nθ，可以设想该光学元件具有三种独立的操作方式。因此，这三种方式对应于(I)nθ＜ns，(II)当nθ＝ns时，(III)当nθ＞ns时。在每一种情况下，光学元件中的弯曲表面对辐射的影响(光焦度)将根据ns和nθ之差而改变。
同样，尽管在上面的实施例中将光学部件描述为在两种材料之间具有弯曲界面，但是应该理解，实际上该界面可以具有提供光学功能的任何形状。例如，该界面可以是阶梯结构或光栅结构。在这种情况下，仍然可通过设置入射偏振态来打开和关闭部件的光学功能，从而在两种邻接的材料之间产生基本上相等的折射率匹配。
尽管已经描述了适合于形成光学部件的材料的特定例子，和特定的制造步骤，但是这些仅仅是通过举例的方式再次提供的。
同样，在上面的实施例中，假定光学元件的第二部分620具有均匀的折射率ns，该折射率不是取决于偏振的。但是，应该理解，实际上第二部分620可以由双折射材料形成，只要满足在特定的入射角时第二部分620的折射率等于第一部分610的折射率的标准。
在优选实施例中，假定光学元件的外表面(即，光进入元件和从元件射出的表面)是两个平坦的平行表面。但是，这些表面实际上可以是任何所需形状，包括凹面或凸面。
例如，图5表示了根据本发明另一个实施例的光学元件400。在该实施例中，光学元件包括由双折射材料形成的第一部分402，和由折射率等于双折射材料的非常折射率的材料形成的第二部分404。但是，在该特定实施例中，双折射材料形成为凸透镜而不是平凸透镜。如前面所述，在这种情况下，光学元件的第二部分形成为与凸透镜部分的一个表面配合的平凹透镜。
在光学部件的所有上述实施例中，对于入射偏振辐射的适当角度来说，在该部件的两种材料之间的成形界面在光学上可以是中性的。这就能够以大量新颖和有趣的方式使用该光学元件。

Claims (16)

1.一种用于扫描光学记录载体的信息层的光学扫描设备，该设备包括用于产生辐射光束的辐射源，和用于将辐射光束会聚在信息层上的物镜系统，其中该设备包括光学元件，该光学元件包括至少两种邻接的材料，在这两种材料之间具有成形的界面，至少第一种材料是双折射材料，第二种材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率。
2.如权利要求1所述的设备，其中该辐射源设置为产生偏振辐射光束，该光学扫描设备进一步包括光束旋转装置，其设置为可控制地改变偏振辐射光束入射到光学元件上的角度。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述光束旋转装置设置为旋转该元件。
4.如权利要求2所述的设备，其中所述光束旋转装置设置为改变偏振辐射光束的偏振角。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述第二种材料是双折射材料。
6.如上面任一项权利要求所述的设备，其中第二种材料具有折射率ns，双折射材料具有寻常折射率no和非常折射率ne，其中ne≥ns≥no或ne≤ns≤no。
7.如上面任一项权利要求所述的设备，其中第一种材料和第二种材料中的至少一种作为透镜成形。
8.如上面任一项权利要求所述的设备，其中所述第一种材料和所述第二种材料中的至少一种成形为平凹透镜和平凸透镜中的至少一种。
9.如上面任一项权利要求所述的设备，其中两种材料之一成形为平凸透镜，另一种成形为配合的平凹透镜。
10.一种光学部件，该光学部件包括至少两种邻接的材料，在这两种材料之间具有弯曲的界面，至少第一种材料是双折射材料，第二种材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率。
11.如权利要求10所述的光学元件，其中所述界面是弯曲的。
12.如权利要求10或11所述的光学部件，其中所述第一种材料包括聚合的各向异性定向的液晶。
13.如权利要求10至12中任一项所述的光学部件，其中该光学元件的至少一个外表面是平面。
14.一种制造光学扫描设备的方法，该光学扫描设备用于扫描光学记录载体的信息层，由厚度为td且折射率为nd的透明层覆盖该信息层，该方法包括以下步骤：
提供用于产生辐射光束的辐射源；
提供一光学元件，该光学元件包括至少两种邻接的材料，在这两种材料之间具有成形的界面，至少第一种材料是双折射材料，第二种材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率。
15.一种制造光学部件的方法，该方法包括：
提供至少两种邻接的材料，在这两种材料之间具有成形的界面，至少第一种材料是双折射材料，第二种材料的折射率基本上等于双折射材料在预定角度的折射率之一。
16.如权利要求15所述的方法，该方法包括：
在基底和模具之间放置材料，该模具具有成形表面，至少一部分成形表面具有在其上形成的对准层，并且该基底具有第一表面，在该第一表面上形成粘合层；
将模具和基底聚集在一起，以便将该材料夹在基底的第一表面和模具的成形表面中间；
使该材料聚合以形成所述第一种材料；
将该材料粘附于粘合层；
从模具中移开具有粘附的聚合材料的基底；
用可聚合的另一种材料覆盖聚合的第一种材料的成形表面；以及
使所述另一种材料聚合以形成第二种材料。
CNB2003801079186A 2002-12-30 2003-12-10 光学扫描设备、光学部件以及其制造方法 Expired - Fee Related CN100423102C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02080548.7 2002-12-30
EP02080548 2002-12-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1732520A true CN1732520A (zh) 2006-02-08
CN100423102C CN100423102C (zh) 2008-10-01

Family

ID=32668841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2003801079186A Expired - Fee Related CN100423102C (zh) 2002-12-30 2003-12-10 光学扫描设备、光学部件以及其制造方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20060114764A1 (zh)
EP (1) EP1581938A1 (zh)
JP (1) JP2006512708A (zh)
KR (1) KR20050091758A (zh)
CN (1) CN100423102C (zh)
AU (1) AU2003285636A1 (zh)
WO (1) WO2004059627A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110008945A (zh) * 2019-04-04 2019-07-12 京东方科技集团股份有限公司 一种纹路识别模组及其制备方法、显示装置
US11126060B2 (en) 2017-10-02 2021-09-21 Liqxtal Technology Inc. Tunable light projector

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2909607A1 (en) 2012-10-18 2015-08-26 Koninklijke Philips N.V. Arrangement for an analysis system, analysis system having the arrangement and method for use of the arrangement

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58207152A (ja) 1982-05-28 1983-12-02 Nec Corp パイプライン演算装置テスト方式
JPH0764033B2 (ja) * 1983-09-07 1995-07-12 ミノルタ株式会社 接合形光学部材及びその製造方法
FR2642883B1 (zh) * 1989-02-09 1995-06-02 Asahi Optical Co Ltd
JPH03157843A (ja) 1989-11-16 1991-07-05 Sony Corp 光学ピックアップ装置
JP3534363B2 (ja) * 1995-07-31 2004-06-07 パイオニア株式会社 結晶レンズ及びこれを用いた光ピックアップ光学系
KR100447017B1 (ko) * 1996-01-23 2004-10-15 아사히 가라스 가부시키가이샤 광헤드장치및그제조방법그리고그에적합한회절소자
JPH113528A (ja) * 1997-06-10 1999-01-06 Minebea Co Ltd ピックアップ装置
JPH1139703A (ja) * 1997-07-14 1999-02-12 Sharp Corp ホログラムレーザユニット及び２焦点型の光ピックアップ装置
US6298027B1 (en) * 1998-03-30 2001-10-02 Seagate Technology Llc Low-birefringence optical fiber for use in an optical data storage system
TW451072B (en) * 1999-09-30 2001-08-21 Koninkl Philips Electronics Nv Optical scanning device
JP2003022564A (ja) * 2001-07-06 2003-01-24 Minebea Co Ltd 光ピックアップ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11126060B2 (en) 2017-10-02 2021-09-21 Liqxtal Technology Inc. Tunable light projector
CN110008945A (zh) * 2019-04-04 2019-07-12 京东方科技集团股份有限公司 一种纹路识别模组及其制备方法、显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP1581938A1 (en) 2005-10-05
CN100423102C (zh) 2008-10-01
US20060114764A1 (en) 2006-06-01
JP2006512708A (ja) 2006-04-13
WO2004059627A1 (en) 2004-07-15
AU2003285636A1 (en) 2004-07-22
KR20050091758A (ko) 2005-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100339898C (zh) 光学拾取装置
JP5123418B2 (ja) 収差補正用の液晶素子の製造方法
CN1837931A (zh) 液晶装置、光学拾取器和光学记录和/或再现设备
JP2006127707A (ja) 開口制御素子および光ヘッド装置
CN1180410C (zh) 光记录介质和利用光记录介质的记录和/或重放方法及装置
CN101046988A (zh) 记录光学信息的介质,设备和方法
CN1732472A (zh) 可控双层双折射光学部件
CN1158476A (zh) 光学拾取装置
CN1947188A (zh) 光信息装置以及光信息装置的控制方法
CN1805029A (zh) 光学信息媒体
US7986606B2 (en) Optical head device
CN1750144A (zh) 全息激光单元和光学拾取装置
CN1831975A (zh) 光拾取装置
CN100347590C (zh) 液晶部件
CN1732520A (zh) 双折射光学部件
CN1925035A (zh) 兼容的光学拾取器以及光学记录和/或再现设备
CN1811933A (zh) 光学拾取装置
CN1839431A (zh) 光学记录载体
US7164521B2 (en) Aberration compensating device and optical head device
CN100351927C (zh) 衍射元件和光学头装置
JP2006189695A (ja) 液晶回折光学素子及び光ヘッド装置及び光ディスクドライブ装置
US20060246376A1 (en) Information recording medium, recording/reproducing method for the same, and information recording/reproducing apparatus
CN1685409A (zh) 光学扫描装置
CN1542487A (zh) 光拾取装置
WO2004059629A1 (en) Dual layer birefringent optical component

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee