JP2007531171A

JP2007531171A - 可変ビーム整形素子

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Publication number: JP2007531171A
Application number: JP2006520067A
Authority: JP
Inventors: テウニスダブリュタッケル; ベルナルダスエイチダヴリュヘンドリクス; ステインカイペル
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2004-07-07
Publication date: 2007-11-01
Also published as: CN1823289A; KR20060040678A; CN100568047C; WO2005006312A2; US7310189B2; US20060176574A1; WO2005006312A3; EP1646903A2

Abstract

ビーム整形素子は、キャビティと、異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体とを有する。光軸は、キャビティを通って延びる。キャビティは、光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲した表面を有する。少なくとも１つのポンプが、第１の流体がキャビティを占有する第１の構成と、第２の流体がキャビティを占有する第２の構成との間で流体をくみ上げるようになっている。

Description

本発明は、光記録媒体を走査する光走査装置と、このような走査装置における放射ビームの強度プロファイルを調整することに限定されないが、調整するのに適切な光ビーム整形素子と、このような装置およびこのような素子を製造する方法に関する。

光記録では、読み取り場所と書き込み場所は、記録媒体を走査するのに必要な放射スポットについて異なる要件を有する。光記録媒体の例は、ＣＤ（コンパクトディスク）およびＤＶＤ（ディジタル多目的ディスク）を含む。

媒体から情報を読み取るとき、放射スポットサイズは読み取り可能なマークサイズを決める。したがって、高情報密度を有する媒体上で小さいマークサイズの読み取りを可能にするように、スポットサイズは小さいのが望ましい。

媒体に情報を書き込むとき、放射スポットサイズは読み取りの場合よりも重要ではない。むしろ、放射源から情報媒体への光路が効率的（すなわち、低い損失）であることが望ましい。これは、放射源の電力消費が減らし、携帯用途にとって特に重要なファクタである。また、放射源は典型的にはレーザである。レーザは記録媒体上に入射する望ましい放射強度を生成するために、より低い駆動電流で動作することができるので、レーザと記録媒体の間の光路が効率的であれば、レーザの寿命は増大する。

読み取りのための小さいスポットサイズを得るために、対物レンズシステムに入射する光ビームの強度分布が比較的平坦であることが望ましい。換言すれば、読み取りのために、放射ビームは高い縁強度（縁強度とは、光軸の周りの強度に対する、対物レンズシステムの入射瞳の縁におけるビームの相対強度である）を有するのが望ましい。

図１は、半径ｒの放射ビームの幅にわたった、典型的な光強度分布を示している。最高光強度Ｉ_ｍａｘは、ビームの中心であり（すなわち、典型的な走査装置における光軸の周り）、ビームの中心から離れるにしたがって比較的鋭く強度が減少する。読み取り用途のために、ビームの縁強度を、ビームの中心部分の透過率を減らすように、ビームに吸収空間フィルタを配置することによって増大させることができる。しかしながら、このようなフィルタは、全光路の効率を減少させ、書き込み用途のためにこのようなフィルタを使用することは望ましくないということになるだろう。

本発明の実施態様の目的は、本明細書またはその他のいずれかで参照されている、従来技術の少なくとも１つの問題点を解決するのに適した光ビーム整形素子を提供することにある。

本発明の実施態様の目的は、書き込み放射ビームの光路の効率を過度に低下させることなく、従来技術の少なくとも１つの問題点を解決するのに適した光素子を提供することにある。

第１の態様では、本発明は、キャビティと、前記キャビティを通って延びる光軸と、異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体と、前記第１の流体が前記キャビティを占有する第１の構成と、前記第２の流体が前記キャビティを占有する第２の構成との間で、前記流体をくみ上げるようになっている少なくとも１つのポンプとを有し、前記キャビティは、前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有する、ビーム整形素子を提供する。

このようなビーム整形素子を提供することによって、ビーム整形素子によって与えられるパフォーマンス（例えば、レンズのパワー）は、キャビティ内に含まれる液体を変えることによって容易に変えることができる。このような素子は、多くの可能な用途を有するが、特に、光走査装置で用いられる可変コリメータ（すなわち、可変パワーコリメータ）を提供するのに適している。

他の態様では、本発明は、ビーム整形素子を有する光装置であって、前記素子は、
キャビティと、
前記キャビティを通って延びる光軸と、
異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体と、
前記第１の流体が前記キャビティを占有する第１の構成と、前記第２の流体が前記キャビティを占有する第２の構成との間で、前記流体をくみ上げるようになっている少なくとも１つのポンプとを有し、
前記キャビティは、前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有する、光装置を提供する。

他の態様では、本発明は、ビーム整形素子の製造方法であって、キャビティを備えるステップと、異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体を備えるステップと、前記第１の流体が前記キャビティを占有する第１の構成と、前記第２の流体が前記キャビティを占有する第２の構成との間で、前記流体をくみ上げるようになっている少なくとも１つのポンプを備えるステップとを有し、光軸が前記キャビティを通って延びており、前記キャビティは前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有する方法を提供する。

他の態様では、本発明では、光装置を製造する方法であって、ビーム整形素子を備えるステップを有し、該ビーム整形素子は、キャビティと、前記キャビティを通って延びる光軸と、異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体と、前記第１の流体が前記キャビティを占有する第１の構成と、前記第２の流体が前記キャビティを占有する第２の構成との間で、前記流体をくみ上げるようになっている少なくとも１つのポンプとを有し、前記キャビティは、前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有する方法を提供する。

他の態様では、本発明は、キャビティと、前記キャビティを通って延びる光軸と、異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体と、少なくとも１つのポンプとを有し、前記キャビティは、前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有するビーム整形素子の動作方法であって、前記キャビティから前記第１の流体を排出する第１のステップと、前記キャビティに前記第２の流体を流しこむ第２のステップを有する方法を提供する。本発明の方法の好ましい実施態様では、前記第１のステップと前記第２のステップとは、同時に実行される。

本発明のさらなる理解のために、同じ実施形態がどのようにして効を奏するかを示すために、例として、添付の概略図の参照がこれからなされる。

本発明者は、第１の屈折率の流体と第２の異なる屈折率の他の流体を交互に満たすことができるキャビティを備えることによって調節可能なビーム整形素子を提供することができるとわかった。

キャビティの少なくとも１つの表面は湾曲した表面を有する。したがって、第１の流体で満たされた場合に素子によって与えられるビーム整形（例えば、光路の変更）は、第２の流体で満たされる場合に素子によって与えられるビーム整形とは異なるであろう。２つの流体は異なる屈折率を有する。キャビティを第１および第２の流体で望ましいように満たす少なくとも１つのポンプが備えられる。

流体は、任意の力に応じてその形を変える物質であり、そのチャンバーの輪郭に流れ、または、それに従う傾向があり、流れることが可能な、気体、蒸気、液体、固体および液体の混合物を含む。

２つの流体は、ほぼ交じり合わない、すなわち、２つの流体は混合しないのが好ましい。２つの流体は、素子にかかる重力の影響を最小化するために、ほぼ等しい密度にすることができる。

ビーム整形素子は、入射光のプロファイルを変える素子である。例えば、素子は、入射光の１つまたは複数の波長を収斂または発散するように機能するレンズとして機能してもよい。可変または調節可能なビーム整形素子は、光学特性（例えば、レンズパワー）を変えることができる素子である。

この明細書では、光という用語は、可視電磁波に限定されず、すべての波長の電磁波に当てはまる。

本発明の実施形態は、特に、光走査装置で用いるのに適している。

光ピックアップユニット（ＯＰＵ）の光効率は、コリメータレンズの開口数（ＮＡ）の選択によって決定される。また、コリメータのＮＡは、対物レンズ上のレーザ光ビームの縁強度を決定する。ＮＡとともに減少する縁強度は、ディスク上に小さいスポットを得るのに高くなければならない（したがって、隣接トラックの間のクロストークを防止する）。他方、高いパワー効率を得るためには、高いコリメータＮＡが好ましい。書き込みモードでは、ディスクの位相変化層における書き込み過程の非線形性質のため、リム強度は弱められる可能性がある。結果として、効率と縁強度の間にはトレードオフの関係がある。高いパワー効率は、書き込みの間、高いビットレートを可能にし、高い縁強度は、ディスクのよい読み取りに必要である。

図２Ａ、２Ｂ、４Ａ、４Ｂは、高い光路効率と高い縁強度の双方を可能にする本発明の実施形態によるコリメータ２００、４００を示している。

図２Ａおよび２Ｂは、コリメータ２００の２つの異なる構成を示している。双方の図において、レーザダイオード１００は、ガラス窓１１０を通って、光１２０を出力する。コリメータ２００は、入射光１２０からほぼ平行な光１２２、１２２’を生成するようになっている。平行光１２２、１２２’は、光軸９０にほぼ平行であり、この実施形態では、コリメータ２００およびレーザダイオード１００の双方を通って延びている。

この実施形態では、コリメータ２００は、合成レンズ、すなわち、３つの直列のレンズ素子を形成する、３つの結合されたレンズ素子２１０、２２０、２３０を有するのが有効である。コリメータは、可変素子によって間を埋められる２つの固定レンズ素子から構成されるのが有効である。中央のレンズ素子２１０は、２つの流体２５０、２５２のいずれか１つによって満たされてもよいキャビティまたはチャンバーによって形成されている。この特別の実施形態では、設計を単純にするために、キャビティの両側の２つのレンズ２２０、２３０は、流体の１つの屈折率と近い屈折率を有する材料から形成される（しかし、他の実施形態では、このようなレンズは任意の屈折率を有する材料から形成されてもよいことは理解されるであろう）。

例えば、この特別の実施形態では、１つの流体は水であってもよく、他方の流体はオイルであってもよい。ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）のような、４０５ｎｍで１．５１、つまりオイルの屈折率に近い屈折率を有するプラスチックを用いてもよい。水の屈折率は、４０５ｎｍの光波長で１．３５である。

光軸９０の周りに広がるキャビティ２１０の双方の表面２１５、２２５は湾曲している（そして、レーザダイオード光源１００から見れば、双方とも凸形状である）。また、これらの表面は、隣接するレンズ２２０、２３０の表面を定める。コリメータ２００の入力面（すなわち、光源１００に近いレンズ２３０の表面）は平坦であり、光軸９０にほぼ垂直である。コリメータ２００の出力面２２２（すなわち、コリメータの外側のレンズ２００の表面）は湾曲している（そして、光源１００の位置から見れば、凸形状に見える）。コリメータ２００の外側表面上のビームストップ２６０は、出力ビーム１２２、１２２’用の所定の半径の出力開口を定める。

ポンプ２４０は、この場合、２つのチャネル２４２、２４４によってキャビティ２１０に接続されている。ポンプとキャビティ２５０の間の接続は、図に概略的に示されている。一般に、２つの接続は、キャビティに関して、完全に対向している。ポンプは、少なくともキャビティ２１０の大きさに対応する流体の容積を収容するようになっている。これにより、ポンプはチャンバー２１０からくみ上げられた流体を収容することができる。ポンプは、流体を収容する別の容器を備えることによってこれを達成できる。かわりに、２つのチャネル２４２、２４４の長さを組み込んだポンプチャンバーの容積が望ましい容積を収容するのに十分であってもよい。

ポンプ２４０は、２つの流体２５０、２５２の一方または他方がキャビティ２１０を満たすように２つの流体をくみ上げるようになっている。これは、流体の一方がキャビティ内の他方の流体に置き換わることによってなすことができる。ここでは、流体の粘性と混合しない性質が重要である。かわりに、キャビティをポンプによって空にし、次に、キャビティを他の流体で再び満たす。２つの流体が等しくない密度を有する場合、重力が空にすることおよび／または満たすことを助けるかもしれない。

もし望むならば、キャビティ２１０が空にされ、流体２５０、２５２で満たされる能力を改善するために、キャビティ２１０の内部は、可変濡れ性を制御できるように有してもよい。例えば、このような可変濡れ性は、キャビティ２１０の内部に絶縁層によってカバーされた電極を配することによって与えることができ、その結果、エレクトロウェッティングは濡れ性を制御するために用いてもよい。濡れ性の変化は、２つの流体の間の界面に力を及ぼし、これによって、キャビティから一方の流体を吐き出し、および／または、キャビティに他の流体を満たす。例えば、水−オイルシステムでは、高い濡れ性がキャビティ内の水に力を及ぼし、低い濡れ性がキャビティ内のオイルに力を及ぼす。この実施形態では、キャビティ自身がポンプである。このエレクトロウェッティングポンプの詳細については、ヨーロッパ特許出願０２０８０３８７．０号も参照。

さまざまなタイプのポンプをポンプ２４０として用いてもよい。例えば、国際特許出願国際公開０２／０６９０１６号は、流体を動かすことができる多くの方法、例えば、電気毛細管、差圧電気毛細管、エレクトロウェッティング、連続エレクトロウェッティング、電気泳動、電気浸透、誘電泳動、電気流体力学ポンピング、熱毛細管、熱膨張、誘電ポンピング、可変誘電ポンピングが記載され、このいずれもポンプ２４０で必要とされるポンプアクションを提供するために用いることができる。かわりに、機械ポンプを用いることもできる。

キャビティ２１０内の流体２５０、２５２を変えることにより、図２Ａに示された構成と図２Ｂに示された構成の間で、レンズの構成を変える。対応する変化が、出力ビームのプロファイルに生じる（ビーム１２２から１２２’へ）。

図２Ａは、オイル２５０で満たされたキャビティ２１０の第１の構成にあるコリメータ２００を示している。これは読み取りモードとして見ることができる。オイル２５０の屈折率はレンズ２２０、２３０のプラスチックのそれと適合するので、キャビティは全く光パワーを有せず、コリメータの開口数は出力面２２２の曲率によってのみ決められる。

図２Ｂ示された構成（書き込みモード）では、キャビティ２１０は水２５２で満たされる。結果として、水とレンズ２３０、２２０を形成する材料との間に屈折率差が存在するので、キャビティは光パワーを有する。その結果、コリメータの開口数は出力面２２２ばかりによってではなく、キャビティ面２１５、２２５によっても決められる。

便宜のため、図２Ａおよび２Ｂに示されているコリメータの近軸表現が与えられている。ラベルＡの光線は図２Ａに示された構成に対応し、ラベルＢの光線は、図２Ｂに示された書き込みモードの構成に対応する。

近軸表現では、コリメータの出力面２２２が効果的に焦点距離ｆ_３の正レンズになる。キャビティ面２１５、２２５は、焦点距離がそれぞれｆ_２およびｆ_１の他の正レンズおよび負レンズを導入する。読み取りモード（図２Ａに示された構成）では、レンズｆ_１およびｆ_２は効果的に不可視となり、開口数は、前面に位置するストップ２６０の半径とともに、レンズｆ_３によって決められる（周辺光線は図３の文字Ａによって示されている）。

書き込みモード（すなわち、コリメータ２００が図２Ｂに示された構成にある場合）では、焦点距離ｆ_１およびｆ_２のレンズもまた光源を結像するように機能する。したがって、（レンズｆ_１、ｆ_２、ｆ_３によって形成される）全レンズシステムの焦点距離は読み取りモードよりも短くなり、ストップ２６０の半径が変化しないので、結果として、ＮＡは高くなる。この構成の周辺光線は実線Ｂによって示されている。

近軸レンズ設計分析からは、コリメータにできるだけ近いところにスイッチングレンズ素子を置くと有利であることが理解されるだろう。したがって、光パワーそして必要とされる表面湾曲は比較的小さい。

図４Ａおよび４Ｂは、本発明の他の実施形態によるコリメータ４００を示している。２つの図は、コリメータ４００の２つの異なる構成を示している。この図において同一の参照番号は、図２Ａおよび２Ｂにおいて示されたものと同じ特徴を示している。

コリメータ４００のレンズ設計は、コリメータ２００のそれと一般的に同じであることが理解されるだろう。しかしながら、コリメータ４００のキャビティ面４１５、４２５の曲率は、コリメータ２００の表面２１５、２２５の曲率とは異なる。結果として、コリメータ４００のビーム出力プロファイル４２２、４２２’は、コリメータ２００のプロファイル１２２、１２２’のそれとは異なる。

レーザダイオードの出力プロファイルはほぼガウシアンである。出力の大部分が高ＮＡコリメータで集められる場合、縁の強度は低い。結果として、走査装置の対物レンズの有効開口数は減少し、結果として、ディスク上に大きなスポットができる。また、スポットのポジショニングに用いられる高周波数マークの変調は、ロバスト検出にとって低くなるすぎる可能性がある。Ｂ．Ｒ．Ｆｒｉｅｄｅｎによる論文ＬｏｓｓｌｅｓｓＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆａＰｌａｎｅＬａｓｅｒＷａｖｅｔｏａＰｌａｎｅＷａｖｅｏｆＵｎｉｆｏｒｍＩｒｒａｄｉａｎｃｅ，ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓｖｏｌ．１４，ｐｐ１４００−１４０３Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９６５は、２つの非球面を用いていかにガウシアンビームプロファイルを平坦な強度プロファイルに変換することができるかを記載している。本発明の装置内の２つの表面４１５、４２５は、２つのこのような非球面を示している。

Ｂ．Ｒ．Ｆｒｉｅｄｅｎによる論文に記載された装置の主な欠点は、それがアッベの正弦法則に従わないことである。結果として、装置は製造誤差やミスアライメントに非常にセンシティブである。

しかしながら、走査装置における書き込み動作の間、波面収差は読み取りの間よりも高くなりうる。例えば、ビーム整形素子のキャビティ２１０が書き込みモードの間だけアクティブの場合、これにより、コリメータ４００の感度はこのような誤差まで減少する。

図４Ａでは、キャビティ２１０はオイル２５０で満たされる。キャビティ２１０は全く光パワーを有せず、開口数は同様に前面２２２の曲率によってのみ決まる。結果として、ビームプロファイル４２２はガウシアンである。

図４Ｂに示された書き込みモードでは、キャビティ２１０は水２５２で満たされる。キャビティは、（表面４１５と４２５の両端の屈折率差のため）光パワーを有し、開口数は表面２２２、４１５、４２５の曲率とストップ２６０の半径によって決まる。光軸９０を横切って延びるキャビティ面４１５、４２５の形と、これら表面の両端の屈折率の差とは、出力ビームプロファイル４２２’が均一になるようなものである。

横切ってという用語は、表面が光軸９０に横断して広がること（すなわち、光軸９０に平行ではないこと）を意味するにすぎないと理解されるべきである。

当業者は、本発明の他の実施形態が多くの形をとってもよいことを理解するだろう。例えば、上記実施形態では、２つの流体のみがキャビティを満たすために交互に用いられるとされているが、異なる屈折率を有する任意の数の流体を、キャビティを満たすために用いることができることは理解されるであろう。例えば、ビーム変更素子の３つの異なる区別された構成を提供するために、異なる屈折率を有する３つの異なる流体を用いることができる。

上記実施形態では、キャビティの表面２１５、２２５、４１５、４２５は光軸９０に関して回転対称であるとされてきた。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。

上記実施形態では、ガウシアンビームプロファイルを平坦なプロファイルに変化することができる一例が与えられている。しかしながら、ビームプロファイルの他の変化を本発明の他の実施形態によって達成できることは理解されるだろう。例えば、素子は、第１のガウシアンビームプロファイルを、異なる縁強度を有する第２のガウシアンビームプロファイルに変えるようになっていてもよい。好ましくは、素子は、異なる構成で、与えられた入射放射ビームに対して１つまたは複数の異なる強度プロファイルを与えるようになっている。好ましくは、２つの異なる強度プロファイルは少なくとも５％縁強度が異なる（例えば、一方の強度プロファイルは、他方の強度プロファイルの９５％以下の縁強度を有する）。

ビーム整形素子は、１つまたは複数の光学素子と組み合わせることができる。このような光学素子は、一方または他方の流体と同じ屈折率を有する材料から形成してもよい。

本発明の実施形態の素子は、さまざまな用途および装置に用いることができる。素子は、レーザビームの強度プロファイルを変えるために用いるのに特に適している。

図５は、本発明の一実施形態による可変レンズを有する対物レンズシステム１８を含む、光記録媒体２を走査する装置１を示す。記録媒体は、透明層３を有し、その一方の側に情報層４が配されている。透明層から離れて面する情報層のサイドは、保護層５によって周囲の影響から保護される。装置に面する透明層のサイドは入射面６と呼ばれる。透明層３は、情報層に対する機械的支持を与えることによって、記録媒体の基板として機能する。

かわりに、透明層は、情報層を保護する唯一の機能を有し、機械的支持は情報層の他のサイドの上の層によって、例えば、保護層５によって、または、他の情報層および情報層４に接続された透明層によって、与えてもよい。

情報は、不図示の、ほぼ平行、同心状、またはらせん状のトラックに配された光学検出可能なマークの形式で、記録媒体の情報層４に記録してもよい。マークは任意の光学読み取り可能な形式、例えば、ピットの形式、または、周囲とは異なる反射係数または磁化方向を有するエリアの形式、または、これらの形式の組み合わせであってもよい。

走査装置１は、放射ビーム１２を発射することができる放射源１１を有する。放射源は、半導体レーザでもよい。ビームスプリッタ１３は、コリメータレンズ１４に向かって発散する放射ビーム１２を反射し、コリメータレンズ１４は発散するビーム１２をコリメータされたビーム１５に変換する。コリメータされたビーム１５は対物レンズシステム１８上に入射される。

対物レンズシステムは、１つまたは複数のレンズおよび／または回折格子を有してもよい。対物レンズシステム１８は光軸１９を有する。対物レンズシステム１８は、ビーム１７を、記録媒体２の入射面６上に入射される収束するビーム２０に変える。対物レンズシステムは、透明層３の厚さを放射ビームが通過するためになされる球面収差補正を有する。収束するビーム２０は、情報層４上でスポット２１を形成する。情報層４によって反射された放射は発散するビーム２２を形成し、発散するビーム２２は対物レンズシステム１８によってほぼコリメートされたビーム２３に変換され、次に、コリメータレンズ１４によって収束するビーム２４に変換される。ビームスプリッタ１３は、検出システム２５に向かって収束するビーム２４の少なくとも一部を透過することによって、前進するビームと反射されたビームに分離する。検出システムは放射を検出し、それを電気出力信号２６に変換する。信号プロセッサ２７はこれらの出力信号をさまざまな他の信号に変換する。

信号の１つは情報信号２８であり、その値は情報層４から読み取られた情報を表している。情報信号は、誤差補正２９のための情報処理ユニットによって処理される。信号プロセッサ２７からの他の信号は、焦点誤差信号と半径誤差信号３０である。焦点誤差信号は、スポット２１と情報層４の間で高さに関する軸方向の差を表している。半径誤差信号は、情報層４の平面において、スポット２１と、スポットによって追跡される、情報層のトラック中心との間の距離を表している。焦点誤差信号と半径誤差信号はサーボ回路３１に入力され、サーボ回路３１は、これらの信号を、焦点アクチュエータと半径アクチュエータをそれぞれ制御するためのサーボ制御信号３２に変換する。アクチュエータは図示されていない。焦点アクチュエータは、焦点方向３３で対物レンズシステム１８の位置を制御し、これにより、スポット２１の実際の位置が情報層４の平面とほぼ一致するように、スポット２１の実際の位置を制御する。半径アクチュエータは、半径方向３４で対物レンズ１８の位置を制御し、これにより、スポット２１の半径方向の位置が情報層４において追跡されるトラックの中心線とほぼ一致するように、スポット２１の半径方向の位置を制御する。図のトラックは、図の平面に垂直な方向に走っている。

この特別の実施形態における図５の装置は、記録媒体２よりも厚い透明層を有する第２のタイプの記録媒体をも走査できるようになっている。この装置は、第２のタイプの記録媒体を走査するために、異なる波長を有する放射ビーム１２または放射ビームを用いてもよい。この放射ビームのＮＡは、記録媒体のタイプに適合させてもよい。対物レンズシステムの球面収差補償はそれに応じてなされなければならない。

上述したようなビーム偏向素子は、望ましいプロファイルを有するビーム１５を与えるために、コリメータレンズ１４として（または、コリメータレンズ１４と対物レンズシステム１８の間に挿入される特別のレンズとして）用いてもよい。

したがって、本発明の一実施形態によるビーム整形素子は、光パワーのロスがほとんどなく、入射放射ビームの強度プロファイルを変えるために容易に用いることができる。このような素子は、光走査装置ばかりではなく、放射ビームの強度を変えることが望ましい任意の装置におけるコリメータで用いるのに特に適している。

典型的な放射ビームの断面の光強度プロファイルを示している。コリメータが読み取りモードにあるときの、本発明の第１の実施形態による、レーザビームのコリメータとして機能するビーム整形素子を示した概略図である。コリメータが書き込みモードにあるときの、本発明の第１の実施形態による、レーザビームのコリメータとして機能するビーム整形素子を示した概略図である。図２Ａおよび２Ｂに示された実施形態の異なるモードによって与えられる、異なる有効レンズ関数を示す光線図である。コリメータが読み取りモードにあるときの、本発明の第２の実施形態による、レーザビームのコリメータとして機能するビーム整形素子を示した概略図である。コリメータが書き込みモードにあるときの、本発明の第２の実施形態による、レーザビームのコリメータとして機能するビーム整形素子を示した概略図である。本発明の実施形態による、コリメータを含む光記録媒体を走査する装置を示している。

Claims

キャビティと、
前記キャビティを通って延びる光軸と、
異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体と、
前記第１の流体が前記キャビティを占有する第１の構成と、前記第２の流体が前記キャビティを占有する第２の構成との間で、前記流体をくみ上げるようになっている少なくとも１つのポンプとを有し、
前記キャビティは、前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有する、ビーム整形素子。
前記ポンプは、電気毛細管、差圧電気毛細管、エレクトロウェッティング、連続エレクトロウェッティング、電気泳動、電気浸透、誘電泳動、電気流体力学ポンピング、熱毛細管、熱膨張、誘電ポンピング、機械ポンピング、可変誘電ポンピングの少なくとも１つを利用して動作する、請求項１に記載の素子。
前記キャビティは円筒状であり、前記キャビティの縦軸は前記光軸と同軸である、請求項１または２のいずれか１項に記載の素子。
前記湾曲表面は非球面である、請求項１から３のいずれか１項に記載の素子。
前記湾曲表面は前記光軸に関して回転対称である、請求項１から４のいずれか１項に記載の素子。
前記第１の構成では、前記素子は、第１のビーム強度プロファイルを与えるように、入射放射ビームを整形するようになっており、前記第２の構成では、前記素子は、第２の異なるビーム強度プロファイルを与えるように、入射放射ビームを整形するようになっている、請求項１から５のいずれか１項に記載の素子。
ビーム整形素子を有する光装置であって、前記素子は、
キャビティと、
前記キャビティを通って延びる光軸と、
異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体と、
前記第１の流体が前記キャビティを占有する第１の構成と、前記第２の流体が前記キャビティを占有する第２の構成との間で、前記流体をくみ上げるようになっている少なくとも１つのポンプとを有し、
前記キャビティは、前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有する、光装置。
前記装置は、前記素子と結び付けられている固定レンズをさらに有する、請求項７に記載の装置。
前記固定レンズは、前記流体の１つの屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料から形成されている、請求項８に記載の装置。
前記装置は、光記録媒体の情報層を走査する光走査装置であり、前記装置は、放射ビームを生成する放射源と、前記放射ビームを前記情報層上に収斂させる対物レンズシステムとを有する、請求項７から９のいずれか１項に記載の装置。
ビーム整形素子の製造方法であって、
キャビティを備えるステップと、
異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体を備えるステップと、
前記第１の流体が前記キャビティを占有する第１の構成と、前記第２の流体が前記キャビティを占有する第２の構成との間で、前記流体をくみ上げるようになっている少なくとも１つのポンプを備えるステップとを有し、
光軸が前記キャビティを通って延びており、前記キャビティは前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有する方法。
光装置を製造する方法であって、
ビーム整形素子を備えるステップを有し、該ビーム整形素子は、
キャビティと、
前記キャビティを通って延びる光軸と、
異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体と、
前記第１の流体が前記キャビティを占有する第１の構成と、前記第２の流体が前記キャビティを占有する第２の構成との間で、前記流体をくみ上げるようになっている少なくとも１つのポンプとを有し、
前記キャビティは、前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有する方法。
キャビティと、前記キャビティを通って延びる光軸と、異なる屈折率を有する第１の流体および第２の流体と、少なくとも１つのポンプとを有し、前記キャビティは、前記光軸を横切って延びる少なくとも１つの湾曲表面を有するビーム整形素子の動作方法であって、前記キャビティから前記第１の流体を排出する第１のステップと、前記キャビティに前記第２の流体を流しこむ第２のステップを有する方法。
前記第１のステップと前記第２のステップとは、同時に実行される、請求項１３に記載の方法。