KR20060013656A

KR20060013656A - 가변 굴절면

Info

Publication number: KR20060013656A
Application number: KR1020057021611A
Authority: KR
Inventors: 베르나르두스 에이치. 더블유. 헨드릭스; 스테인 쿠이페
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2006-02-13
Also published as: EP1625440A1; US7342725B2; CN1788225A; CN100480774C; JP2007501438A; WO2004102252A1; US20070030553A1; TW200509112A

Abstract

가변 굴절면을 제공하는 광학 소자(200;300). 광학 소자는 적어도 하나의 측벽(270)에 의해 한정된 챔버(215)와, 챔버(215)를 통해서 연장되는 광축(90)를 구비한다. 챔버(215)는 광축(90)을 횡단하여 연장되는 메니스커스(225)와 접촉하고 있는 제1 유체(220) 및 제2 유체(230)를 포함한다. 메니스커스(225)의 주변은 측벽(27)에 의해 한정된다. 유체(220, 230)는 실질적으로 혼합불가능하고 서로 다른 굴절률을 갖는다. 제1 전기습윤 전극(242;243)은 측벽(270)에 의해 한정된 메니스커스의 주변의 적어도 일부에 작용하도록 배치된다. 제2 전기습윤 전극(280)은 메니스커스(225)를 통과하여 연장된다.

광학소자, 메니스커스, 굴절면

Description

가변 굴절면{A VARIABLE REFRACTIVE SURFACE}

본 발명은 가변 굴절면을 제공하는 소자, 그러한 소자들을 포함하는 장치, 및 그러한 소자들 및 그러한 장치들을 제조하는 방법에 관한 것이다. 그러한 소자는 특히 광 주사장치에서의 구형 수차를 보정하는데 적합하지만, 그것에 한정되지 않는다.

다양한 광학계(optical system)에 있어서는, 광학계의 성능을 저하시키는 원하지 않는 수차가 발생할 수 있다.

예를 들면, CD(Compact Disc), DVD(Digital Video Disc or Digital Versatile Disc) 및 BD(Blue-ray Disc) 등의 광 디스크들은 정보를 광적으로 기록 또는 재생하는 정보 기록매체로서 알려져 있다. 휘어진 광 디스크들은 주사용 빔에서 코마(coma) 수차를 발생시켜, 광 기록 시스템의 판독 신호를 열화시킨다. 또, 이 시스템은 온도 변화에 영향을 받을 수도 있는데, 예를 들면 광 기록 시스템 내의 대물 렌즈는 그것의 온도가 올라가면 구형 수차를 발생시켜 판독신호를 열화시킬 수 있다.

어떤 광 디스크들은 2개 또는 그 이상의 정보층을 갖는다. 하나의 정보층을 스캔하는 것에서 다른 정보층을 스캔하는 것으로 전환할 때(예를 들면 듀얼 층 디스크에서 제1 층에서 제2 층으로), 주사용 빔이 통과해야 하는 서로 다른 커버층(covering layer) 두께로 인해 구형 수차가 발생한다. 그러한 구형 수차는 두 정보층 모두를 정확히 판독할 수 있도록 보정되어야 한다.

그러한 원하지 않는 수차를 보상하기 위한 공지된 기술은 빔 경로 내부에 스위칭 가능한 액정 셀을 제공하는 것이다. 이 셀은 가변적인 구형 수차의 양을 나타내기 위해 배열되며, 그 구형 수차의 양은 그 셀에 전압을 인가함으로써 제어된다. EP 1,168,055는 그러한 수차 보정 장치에 대해서 기술한다. 그러한 액정장치의 하나의 단점은 비교적 고가의 액정 셀을 필요로 한다는 것이다.

본 발명의 실시예의 목적은 여기서 언급되었든 아니든 종래기술의 하나 또는 그 이상의 문제점을 해결하는 광학 소자를 제공하는 것에 있다.

또, 본 발명의 실시예의 목적은 구형 수차를 보정하는데 적합한 비교적 저가의 광학 소자를 제공하는 것에 있다.

제1 국면에 있어서, 본 발명은 가변 굴절면을 제공하는 광학 소자를 제공하고, 상기 소자가,

적어도 하나의 측벽에 의해 한정된 챔버와,

상기 챔버를 통과하여 연장되는 광축을 구비하고,

상기 챔버가 상기 광축을 횡단하여 연장되는 메니스커스 상에 접촉하고 있는 제1 유체 및 제2 유체를 포함하며, 상기 메니스커스의 주변이 상기 측벽에 의해 한정되고, 상기 유체들이 실질적으로 혼합불가능하고 서로 다른 굴절률을 가지며,

상기 측벽에 의해 한정된 상기 메니스커스 주변의 적어도 일부에 작용하도록 배치된 제1 전기습윤 전극과,

상기 메니스커스를 통과하여 연장되는 제2 전기습윤 전극을 더 구비한다.

그러한 소자에 있어서, 메니스커스의 형상은 두 전극 모두에 의해 변경될 수도 있다. 이 메니스커스는 굴절면을 효율적으로 제공하며, 이 메니스커스의 형상은 가변적이다. 메니스커스를 통과하여 연장되는 전극을 사용하면, 메니스커스가 구면 수차를 보정하는데 적합한 형상들을 포함하는 다수의 새로운 형상으로 형성될 수 있다. 그러한 소자는 액정 셀에 비하여 비교적 제조비용이 저렴하다.

또 다른 국면에 있어서, 본 발명은 가변 굴절면을 제공하는 광학 소자를 구비하는 장치를 제공하고, 상기 소자가, 적어도 하나의 측벽에 의해 정의된 챔버와, 상기 챔버를 통과하여 연장되는 광축을 구비하며, 상기 챔버가 상기 광축을 횡단하여 연장되는 메니스커스 상에 접촉하고 있는 제1 유체와 제2 유체를 포함하고, 상기 메니스커스의 주변이 상기 측벽에 의해 한정되고, 상기 유체들이 실질적으로 혼합불가능하고 서로 다른 굴절률을 가지며, 상기 측벽에 의해 한정된 상기 메니스커스 주변의 적어도 일부에 작용하도록 배치된 제1 전기습윤 전극과, 상기 메니스커스를 통과하여 연장되는 제2 전기습윤 전극을 더 구비한다.

또 다른 국면에 있어서, 본 발명은 가변 굴절면을 제공하는 광학 소자를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 방법이 적어도 하나의 측벽에 의해 한정된 챔버와, 상기 챔버를 통과하여 연장되는 광축을 제공하고, 상기 광축을 횡단하여 연장되며 주변이 상기 측벽에 의해 한정되는 메니스커스 상에 접촉하고 실질적으로 혼합 불가능하고 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 유체와 제2 유체로 상기 챔버를 채우고, 상기 측벽에 의해 한정된 상기 메니스커스 주변의 적어도 일부에 작용하도록 배치된 제1 전기습윤 전극을 제공하며, 메니스커스를 통과하여 연장되는 제2 전기습윤 전극을 제공하는 것을 포함한다.

또 다른 국면에 있어서, 본 발명은 광학 장치를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 방법이 가변 굴절면을 제공하며, 상기 소자가 적어도 하나의 측벽에 의해 한정된 챔버와, 상기 챔버를 통과하여 연장되는 광축을 구비하고, 상기 챔버가 상기 광축을 횡단하여 연장되는 메니스커스 상에 접촉하고 있는 제1 유체와 제2 유체를 포함하며, 상기 메니스커스의 주변이 상기 측벽에 의해 한정되고, 상기 유체들이 실질적으로 혼합 불가능하며 서로 다른 굴절률을 갖고, 상기 측벽에 의해 한정된 상기 메니스커스 주변의 적어도 일부에 작용하도록 배치된 제1 전기습윤 전극; 및 상기 메니스커스를 통과하여 연장되는 제2 전기습윤 전극을 더 구비하는 광학 소자를 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 보다 낳은 이해를 위해서 그리고, 본 발명의 실시예들을 실행하는 방법을 보여주기 위해서, 다음의 첨부된 개략적인 도면을 예로서 참조할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 소자의 단면도.

도 2는 도 1에 도시한 소자의 챔버의 사시도.

도 3은 메니스커스의 한 구성을 나타내는 도 1에 도시한 소자의 챔버의 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소자의 단면 평면도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 소자를 구비하는 장치를 개략적 묘사.

본 발명자는 서로 다른 굴절률을 갖는 2개의 유체 사이에 메니스커스(meniscus)를 갖는 전기습윤(electrowetting) 장치가 수차 보상을 제공하기 위해 사용될 수 있다는 것을 실현했다.

전자습윤 장치들은 전기습윤 현상을 이용하여 동작하는 장치들이다. 전기습윤에서, 3상(three-phase) 접촉각은 인가된 전압에 따라 변경된다. 3상은 2개의 유체와 하나의 고체로 구성된다. 대표적으로, 이들 유체 중 적어도 하나는 액체이다.

유체는 어떤 힘에 따라 그것의 형상을 바꾸고, 그 챔버의 외형에 흐르거나 따르기 쉬우며, 가스, 증기, 액체 및 유동 가능한 액체와 고체의 혼합물을 포함하는 물질이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소자(200)를 나타낸다. 이 소자(200)는 광학 소자이며(즉, 소자에 입사된 빛의 특성을 바꾸도록 구성됨), 이 경우에는 소자 (200)가 가변 굴절면, 즉 굴절면을 제공하도록 구성되고, 그것의 구성(예를 들면 모양 또는 광축에 대한 경사각)이 변경될 수 있다.

소자(200)는 메니스커스(225) 상에 접촉하고 있는 제1 유체(220)와 제2 유체(230)를 구비하며, 2개의 유체는 혼합불가능하다. 제1 유체(220)는 실리콘 오일(silicone oil) 혹은 알칸(alkane) 등의 비전도형 비극성 액체이다. 그러한 오일의 일 예는 굴절률 n=1.425를 갖는 폴리디메틸(polydimethyl)(8-12%)-페닐메틸실록산 코폴리머(phenylmethysiloxame copolymer)이다. 제2 유체(230)는 염 용액을 포함하는 물 등의 전도형 또는 극성 액체(또는 물과 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)의 혼합물)이다. 일반적으로 물은 굴절률 n=1.334을 갖지만, 염의 용해는 이것을 변경시킬 수도 있다.

2개의 유체(220, 230)는 바람직하게는 두 액체 간의 중력 효과를 최소화하기 위해 같은 밀도를 갖도록 구성되므로, 그 렌즈가 위치(orientation)와 관계없이 기능한다. 2개의 유체(220, 230)는 서로 다른 굴절률을 가지므로, 두 유체 사이의 메니스커스(225)는 표면에 입사된 빛을 굴절시키는 굴절면으로서 작용할 것이다.

메니스커스(225)의 적어도 일부는 광축(90)을 횡단하여 연장된다. 횡단(trasverse)이라는 말은 메니스커스(225)가 광축(90)에 수직이다는 것에 제한되지 않지만, 메니스커스가 광축(90)과 평행하게 연장되지 않는다는 것을 간단히 나타낸다.

메니스커스(225)의 형상을 변형시키면, 소자(200)에 의해 제공된 굴절 기능이 변경될 것이다. 메니스커스(225)의 형상은 전기습윤 현상에 의해, 그리고 소자 의 주변에서 연장되는 환형 전극(242)과 전극(260) 사이에 전압을 인가함으로써, 또 메니스커스(225)를 통과하여 연장되는 전극(280)과 전극(260) 사이에 전압을 인가함으로써 조절된다. 특히 이 실시예에서는, 전극(280)이 광축(90)을 따라 연장된다. 그러한 전압의 인가에 의해 관련된 전극과 표면이 겹쳐진 메니스커스(225)의 접촉각이 변경된다. 그 표면과 전극의 구성으로 인해, 수자 보정에 적합한 메니스커스 형상이 제공될 수도 있다.

소자를 통과하는 빛의 투과를 허용하기 위해, 그 소자의 적어도 서로 대향하는 면들(도면에 도시한 위치에서 최상면과 최하면)은 투과성(transparent)을 갖는다. 특히 이 실시예에서는, 소자가 실린더(210)의 형태로 측벽을 가진 챔버(215)를 갖는다. 빛(light)은 실린더의 투광성 단부(212, 214)를 통과하여 챔버(215)에 입사되거나 방사될 수 있다. 유체(220, 230)는 실린더(210)의 측벽에 의해 한정된 챔버(215) 혹은 밀봉된 공간 내에 포함(enclose)되어 있다. 실린더(210)의 내부 표면의 한 단부(전극(260)의 단부)는 극성 유체(230)를 끌어당기기 위해서 친수성을 갖는다. 실린더(210)의 나머지(즉, 반대쪽 단부 및 내부 측벽)는 소수성 도료(270)로 코팅된다. 전극(280)과, 이 전극을 덮는 도료(270)는 둘 다 투과성을 가질 수도 있다. 또한, 전극(280)과 도료(270) 중 적어도 하나는 광학 인공물(artifact)을 방지하기 위해, 예를 들면 전극이 빛을 굴절시키는 것을 방지하기 위해 빛 흡수면(예를 들면 블랙(black))을 갖는다.

유체(230)와 접촉하는 전극(260)의 영역은 완전히 친수성 물질로 형성되거나, 혹은 친수성 층(예를 들면 실리콘 디옥사이드(silicon dioxide) 또는 글래스 (glass))으로 코팅될 수도 있다. 전극(260)은 얇은 절연층으로 덮여질 수도 있으므로, 그 전극은 유체(230)와 용량성으로 결합된다.

특히, 이 실시예에서는, 내부 표면의 친수성 영역(260)이 유체와 전도성 접촉하는 전극을 형성하기 위해, 완전히 투명한 친수성 전도체(예를 들렴 인듐 주석 산화물)로 덮여져 있다.

친수성을 갖는 실린더의 내부 표면의 한 영역과, 소수성을 갖는 내부 표면의 나머지를 제공함으로써, 그 장치의 두 개의 유체 시스템에서는 그 장치의 안정성이 상당히 향상될 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 극성 유체는 비극성 유체나 그와 반대의 유체만을 갖는 것을 희망하는 내부표면의 어떤 부분이든 부착되지 않을 것이다.

이 조건은 극성 유체(230)가 소수성 도료(270)의 부분과 접촉하는 것을 금지하지 않는다는 것에 주의해야 한다. 친수성 층의 목적은 극성 유체를 위치시키는 것인데, 즉 원하는 위치(종종 적어도 부분적으로 그 형상을 한정하는 위치)에 극성 유체를 보유하는 것이다. 따라서, 비교적 작은 친수성 영역은 이 목적에 적합할 수도 있다. 예컨대, 어떤 형상 또는 위치에 극성 유체를 보유해야 하는 영역 이외에는 장치의 내부 표면의 전체가 소수성을 가질 수 있다.

전기습윤(electrowetting)은 표면 상의 극성 또는 전도성 유체의 습윤도(wettability)를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 이 습윤도가 초기에 작으면(극성 액체에 대하여 이것은 보통 소수성 표면, 예를 들면 테프론(teflon)와 같은 표면이라고 부른다), 전압이 그것을 크게 하기 위해 사용될 수 있다. 습윤도가 초기 에 크면(극성 액체에 대하여 이것은 보통 친수성 표면, 예를 들면 실리콘 디옥사이드라고 부른다.), 전압 인가는 비교적 적은 효과를 가질 것이다. 따라서, 전기습윤 장치에서는 3상 라인이 초기에 소수성 층과 접촉하고 있는 것이 바람직하다. 메니스커스(225)가 절연성 커버층에 의해 유체로부터 분리되는 전극(242, 280)과 전도성 접촉하고 있지 않다는 것에 주의해야 한다.

서로 다른 습윤도를 갖는 영역이 완전히 소수성 또는 친수성 물질로 형성될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 이 영역은 다른 물질에 소수성 또는 친수성 물질을 코팅함으로써, 예를 들면 딥 코팅(dip coating)에 의해 혹은 화학 기상 증착(chemical vapour deposition)에 의해 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3은 메니스커스(225)의 서로 다른 구성을 나타낸다.

이 구성들은 전기습윤 효과를 이용해 접촉각을 변경시킴으로써 변경되며, 메니스커스(225)는 그 표면이 전극(280)을 둘러싸며, 메니스커스의 주위(perimeter)는 챔버(215)의 내부 표면과 접촉한다.

특히 이 실시예에서는, 소자(200)가 2개의 구성 사이에서 전환가능하도록 소자(200)가 구성되며(즉, 유체, 서로 다른 습윤도를 갖는 표면 및 선택된 전압 범위), 이 2개의 구성은 둘 다 어떤 광 전력도 제공하지 않는다(즉, 메니스커스가 렌즈로서 작용하지 않는다.). 이 두 구성에서, 메니스커스의 중심부와 메니스커스의 주변(perimeter)은 광축을 따라 같은 거리에(즉, 도면에 도시한 축에 의해 정의된 바와 같이 같은 위치에) 있다. 도 2에 도시한 구성에서는, 메니스커스가 평평하거나 평면이므로, 메니스커스는 어떠한 수차도 유발하지 않는다.

도 3에 도시한 구성에서는, 메니스커스가 도넛 모양이므로, 메니스커스에 의해 발생된 파면 왜곡(wavefront distortion)은 구형 수차이다. 그러한 구형 수차는 원하지 않는 구형 수차를 상쇄하기 위해 인가될 수 있다.

상기 실시예는 예로서 제공되었으며, 다양한 다른 구성들은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 자명한 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 전극(280)은 광축을 따라(그리고 원형의 원통형 챔버(215)의 중심을 통과하여) 연장되는 것처럼 도시되었지만, 전극은 메니스커스(225)를 통과하여 연장되는 한, 챔버 내부의 어떤 포인트에라도 위치될 수 있다.

또한, 챔버가 원형의 원통형인 것처럼 도시되었지만, 사실상은 챔버가 어떤 원하는 형상이든 가질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 챔버가 원형의 단면을 갖거나, 혹은 어떤 다른 소망의 단면, 예를 들면, 타원, 정사각형 혹은 직사각형을 가질 수도 있다.

챔버의 측벽은 실제로 광축과 평행한 것처럼 도시되었지만, 사실상 그 측벽은 어떤 소망의 형상이든 취할 수 있으며, 혹은 광축(90)에 대해 어떤 소망의 각도이든 취할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들면, 전압을 전극에 인가해야 하는 일없이 평면(평평한)의 메니스커스를 갖기 위해, 챔버의 측벽과 중앙의 전극 벽이 광축에 대해 경사져 있을 수 있어(즉, 챔버와 전극(280)이 원추형 혹은 절두원추형(frusto-conical)일 수도 있어), 그 측벽과 메니스커스의 접촉각이 초기에는 광축(90)과 수직한 평면으로 있다. 또한, 챔버의 측벽만이 경사지게 하는 것도 가능하다. 이 경우에, 평평한 메니스커스를 갖기 위해 중앙 전극에 전압이 인가되어 야 한다.

상기 실시예에서는, 메니스커스가 2개의 구성 간에 전환가능한 것처럼 도시되었다. 그러나, 이 메니스커스는 어떤 많은 소망의 구성들 간에도 전환가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 메니스커스 구성은 계속해서 변할 수도 된다. 상기 실시예에서는, 메니스커스가 2개의 구성 간에 전환가능한 것처럼 묘사되었으며, 그 2개의 구성 모두는 어떠한 광 전력도 제공하지 않는다. 그러나, 메니스커스가 광 전력을 갖는 구성들 간에 전환가능하며, 또 메니스커스가 어떠한 광 전력도 제공하지 않는 구성과 광 전력을 갖는 구성 간에 전환가능하다는 것도 알 수 있을 것이다.

상기 실시예에서는, 단일의 전극이 메니스커스를 통과하여 연장되는 것처럼 기술되었으며, 단일의 전극은 메니스커스의 주변(perimeter)에 작용한다. 하나 또는 그 이상의 전극이 제공될 수도 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

예를 들면, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예의 단면도를 나타내는데, 챔버(215)의 주위에서 연장되는 단일의 환형 전극(242) 대신에, 이 실시예에서는 소자(300)가 챔버(215)의 주위에서 같은 간격으로 이격되어 있는 4개의 분리된 전극(243, 244, 245, 246)을 구비한다.

그러한 구성은 서로 다른 전극에 서로 다른 전압을 인가함으로써 메니스커스가 다양한 형상으로 형성되는 것을 허용한다. 예를 들어, 전압이 인가되어 전극(244, 246)에서의 접촉각이 동일하게 되고, 전극(243)에서의 접촉각을 더 뾰족하게 되며, 전극(245)에서의 접촉각이 더 무디게 되면, 메니스커스는 코마 파면 왜곡과 비슷한 구성을 취하여, 코마를 발생시킨다.

한편, 전극(244, 246)과 겹쳐지는 메니스커스의 주변이 같은 접촉각을 갖고, 전극(243, 245)과 겹쳐지는 메니스커스가 같은 각을 갖지만 Z축을 따라(즉 광축(90)을 따라) 서로 다른 위치에 있으면, 메니스커스(225)는 비점수차(astigmatic) 파면 왜곡과 같은 형상을 취하여, 비점수차를 발생시킨다.

따라서, 도 4에 도시한 바와 같이 그러한 소자(300)는 원하는 수차의 범위를 산출해서 원하지 않는 수차를 상쇄시키기 위해 사용될 수 있다.

그러한 소자들이 광학 장치의 범위 내에 내장될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

도 5는 대물 렌즈(18)를 포함하는, 광 기록매체(2)를 스캐닝하는 장치(1)를 나타낸다. 기록매체는 투명층(3)을 구비하고, 그 투명층의 일 측면 위에는 정보층(4)이 설치된다. 투명층에서 벗어나 있는 정보층의 측면은 보호층(5)에 의해 환경의 영향으로부터 보호된다. 장치쪽으로 향해 있는 투명층의 측면은 입사면(6)이라고 부른다. 투명층(3)은 정보층에 대해 기계적 지지부(mechanical support)를 제공함으로써 기록매체에 대한 기판으로서 작용한다.

한편, 투명층은 정보층을 보호하는 유일한 기능을 가질 수도 있지만, 기계적 지지부는 정보층의 다른 측면 위에 있는 층에 의해, 예를 들면 보호층(5)에 의해 혹은 또 다른 정보층 및 정보층(4)에 접속된 투명층에 의해 제공된다.

정보는 도면에는 도시되어 있은, 실질적으로 병렬로 배열된 광학적으로 검출 가능한 마크, 동심 혹은 나선형 트랙의 형태로 기록매체의 정보층(4)에 저장될 수도 있다. 그 마크들은 어떤 광학적으로 판독가능한 형태, 예를 들면 피트(pits), 또는 그들의 주변과 다른 자화방향과 반사계수를 갖는 영역(areas)의 형태를 취하고 있을 수도 있으며, 혹은 이들 형태의 결합을 취하고 있을 수도 있다.

주사장치(1)는 방사 빔(12)을 방출할 수 있는 방사원(11)을 구비한다. 방사원은 반도체 레이저일 수도 있다. 빔 스프리터(beam splitter;13)는 발산하는 방사빔(12)을, 발산 빔(12)을 시준(collimated) 빔(15)으로 변환하는 시준(collimator) 렌즈(14)쪽으로 반사시킨다.

대물계(objective system)는 하나 또는 그 이상의 렌즈 및/또는 격자(grating)를 구비할 수도 있다. 대물계(18)는 광축(19)을 갖는다. 대물계(18)는 빔(17)을, 기록매체(2)의 입사면(6)에 입사되는 역 빔(20)으로 변경한다. 대물계는 방사빔이 투명층(3)의 두께를 통과하는데 적합한 구형 수차 보정을 갖는다. 역 빔(20)은 정보층(4) 상에 스폿(21)을 형성한다. 정보층(4)에 의해 반사된 방사선은 대물계(18)에 의해 실제 시준 빔(23)으로 변형되며 그리고 시준 렌즈(14)에 의해 역 빔(24)으로 변형되는 발산 빔(22)을 형성한다. 빔 스프리터(13)는 검출 시스템(25)쪽으로 역 빔(24)의 적어도 일부를 전달함으로써 포워드(forward) 및 반사된 빔을 분리한다. 검출 시스템은 방사선을 수집해서 그것을 전기 출력신호(26)로 변환시킨다. 신호 프로세서(27)는 이들 출력신호를 다양한 다른 신호들로 변환시킨다.

이들 신호 중 하나는 정보신호(28)이며, 그것의 값은 정보층(4)으로부터 판독된 정보를 나타낸다. 정보 신호는 오류 보정부(29)의 정보 처리부에 의해 처리된다. 신호 프로세서(27)로부터의 다른 신호들은 초점 오류 신호 및 방사 오류 신호 (30)이다. 초점 오류 신호는 스폿(21)과 정보층(4) 간의 축의 높이 차이를 나타낸다. 방사 오류 신호는 정보층(4)의 평면에서 스폿(21)과 스폿 뒤에 있는 정보층 내의 트랙 중심 간의 거리를 나타낸다. 초점 오류 신호와 방사 오류 신호는 이들 신호를, 초점 액추에이터와 방사 액추에이터를 각각 제어하는 서보 제어신호(32)로 변환시키는 서보 회로(31)로 공급된다. 이 액추에이터들은 도면에 도시되어 있지 않다. 초점 액추에이터는 초점 방향(33)으로 대물계(18)의 위치를 제어하여 스폿(21)의 실제 위치를 제어함으로써, 그 위치가 정보층(4)의 평면과 실질적으로 일치하게 된다. 방사 액추에이터는 방사 방향(34)으로 대물 렌즈(18)의 위치를 제어하여, 스폿(21)의 방사 위치를 제어함으로써, 그 위치가 정보층(4) 내의 트랙의 중심선과 실질적으로 일치하게 된다. 도면에서 트랙은 도면의 평면과 수직한 방향으로 움직인다.

이 실시예에서의 도 5의 장치는 기록매체(2)보다 두꺼운 투명층을 갖는 제2 타입의 기록매체를 스캔하는 데도 적합하다. 이 장치는 방사 빔(12) 혹은 제2 타입의 기록매체를 스캔하기 위해 서로 다른 파장을 갖는 방사 빔을 사용할 수도 있다. 이 방사 빔의 NA는 이 타입의 기록매체에 적합할 수도 있다. 따라서, 대물계의 구형 수차 보상이 적합해야 한다.

이 특별한 실시예에서는, 소자(200)가 구형 수차 보상을 제공하기 위해 제공된다. 이 소자(200)는 빔의 경로에, 바람직하게는 시준 렌즈(14)과 대물계(18) 사이에 위치된다. 그러나, 바람직하게는, 소자(200)가 대물계(18) 내부에, 예를 들면 대물 렌즈를 구성하는 필수 부분으로서 내장될 수도 있다. 메니스커스 제어 시스템 (400)는 적절한 전압을 소자(200)의 전극에 인가하기 위해 설치되므로, 이 소자(200)는 원하는 구형 수차 보상을 제공한다.

또 다른 실시예에 있어서, 소자(200)는 디스크 틸트(tilt)에 의해 발생하는 코마를 보상하기 위해 코마를 제공한다.

상술한 바와 같이 소자를 제공함으로써, 비교적 저가의 수차(비구형 수차를 포함) 보상 장치가 광 주사장치를 포함하는 광학계의 범위에 제공될 수도 있다.

Claims

광학 소자(200;300)에 있어서,

가변 굴절면을 제공하고,

적어도 하나의 측벽(270)에 의해 한정된 챔버(215)와,

상기 챔버(215)를 통과하여 연장되는 광축(90)을 구비하며,

상기 챔버(215)가 상기 광축(90)을 횡단하여 연장되는 메니스커스(225) 상에 접촉하고 있는 제1 유체(220)와 제2 유체(230)를 포함하며, 상기 메니스커스의 주변이 상기 측벽(27)에 의해 한정되고, 상기 유체(220, 230)가 실질적으로 혼합불가능하고 서로 다른 굴절률을 가지며,

상기 측벽(270)에 의해 한정된 상기 메니스커스의 주변의 적어도 한 부분에 작용하도록 배치된 제1 전기습윤 전극(242;243)과,

상기 메니스커스(225)를 통과하여 연장되는 제2 전기습윤 전극(280)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 전극(280)은 상기 광축(90)을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

소정의 메니스커스 구성을 형성하기 위해 상기 제1 전기습윤 전극(242, 243)에 전압을 제공하고 상기 제2 전기습윤 전극(280)에 전압을 제공하는 전압 제어 시스템(240; 285;400)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
제 3 항에 있어서,

소정의 구성은 실질적으로 평평하며 상기 광축(90)과 실질적으로 수직한 평면에서 연장되는 상기 메니스커스(225)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

소정의 구성은 평평하지 않은 상기 메니스커스(225)를 구비하지만, 상기 측벽(270)과 접촉하고 있는 상기 메니스커스의 주변은 상기 메니스커스(225)가 상기 제2 전극(280)과 접촉하는 위치로서 상기 광축(90)을 따라 실질적으로 같은 위치에 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 소자(300)는 상기 메니스커스의 주변의 일부에 작용하도록 배치되며 상기 제1 전기습윤 전극(243)에 의해 작용된 상기 메니스커스의 일부로부터 분리된 적어도 제3 전기습윤 전극(244, 245, 246)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 측벽(270)의 적어도 하나는 상기 광축(90)에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제1 및 제2 유체(220, 230)는 실질적으로 동일한 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
장치(1)에 있어서,

가변 굴절면을 제공하고,

적어도 하나의 측벽(270)에 의해 정의된 챔버(215)와,

상기 챔버(215)를 통과하여 연장되는 광축(90)을 구비하며,

상기 챔버(215)가 상기 광축(90)을 횡단하여 연장되는 메니스커스(225) 상에 접촉하고 있는 제1 유체(220) 및 제2 유체(230)를 포함하며, 상기 메니스커스의 주변이 상기 측벽(27)에 의해 한정되고, 상기 유체(220, 230)가 실질적으로 혼합불가능하고 서로 다른 굴절률을 가지며,

상기 측벽(270)에 의해 한정된 상기 메니스커스 주변의 적어도 일부에 작용하도록 배치된 제1 전기습윤 전극(242;243)과,

상기 메니스커스(225)를 통과하여 연장되는 제2 전기습윤 전극(280)을 더 구비하는 광학 소자(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 장치는 메니스커스 제어 시스템(400)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

상기 장치는 광 기록매체(2)의 정보층(4)을 스캔하는 광 주사장치이며, 상기 장치는 방사 빔(12, 15, 20)을 발생시키는 방사원(11)과, 상기 정보층(4) 상에 상기 방사빔을 집광시키는 대물계(18)를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
가변 굴절면을 제공하는 광학 소자(200; 300)를 제조하는 방법에 있어서,

적어도 하나의 측벽(270)에 의해 한정된 챔버(215)와, 상기 챔버(215)를 통과하여 연장되는 광축(90)을 제공하며,

상기 광축(90)을 횡단하여 연장되고 주변이 상기 측벽(270)에 의해 한정되는 메니스커스(225) 상에 접촉하고 실질적으로 혼합불가능하며 서로 다른 굴절률을 갖는 제1 유체(220) 및 제2 유체(230)로 상기 챔버(215)를 채우고,

상기 측벽(270)에 의해 한정된 상기 메니트커스 주변의 적어도 일부에 작용하도록 배치된 제1 전기습윤 전극(242;243)을 제공하며,

상기 메니스커스(225)를 통과하여 연장되는 제2 전기습윤 전극(280)을 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
광학 장치(1)를 제조하는 방법에 있어서,

가변 굴절면을 제공하고,

적어도 하나의 측벽(270)에 의해 한정된 챔버(215)와,

상기 챔버(215)를 통과하여 연장되는 광축(90)을 구비하며,

상기 챔버(215)가 상기 광축(90)을 횡단하여 연장되는 메니스커스(225)와 접촉하고 있는 제1 유체(220) 및 제2 유체(230)를 포함하고, 상기 메니스커스의 주변이 상기 측벽(27)에 의해 한정되며, 상기 유체(220, 230)가 실질적으로 혼합불가능 하고 서로 다른 굴절률을 가지며,

상기 벽(270)에 의해 한정된 상기 메니스커스의 주변의 적어도 한 부분에 작용하도록 배치된 제1 전기습윤 전극(242;243)과,

상기 메니스커스(225)를 통과하여 연장되는 제2 전기습윤 전극(280)을 더 구비하는 광학 소자(200, 300)를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.