KR20060134132A

KR20060134132A - 가변 미러

Info

Publication number: KR20060134132A
Application number: KR1020067020094A
Authority: KR
Inventors: 스테인 쿠이페; 베르나르두스 에이치. 더블유. 헨드릭스
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-12-27
Also published as: CN1942805A; EP1735653A1; CN100460923C; JP2007531039A; WO2005096069A1; US20070139751A1

Abstract

가변 미러(100; 200; 300; 400; 500; 600; 740; 922)는 유체 챔버(130; 230)와, 적어도 일부의 유체 챔버를 통해 연장하는 광학 축(90)과, 광학 축을 가로질러 연장하는 계면(140, 140'; 240, 240'; 340, 340'; 440, 440'; 540, 540')에 걸쳐서 접촉하는 제1극성 및/또는 도전성 유체(110; 210)와 제2유체(120; 220)를 포함한다. 유체는 실질적으로 혼합할 수 없다. 계면은 반사 물질을 구비한다. 전기 습윤 효과를 통해서 계면의 배열을 변경하도록 배열된 계면 조정부(250; 250'; 250'')가 배열된다.

유체 챔버, 극, 전기 습윤 효과, 계면.

Description

가변 미러{VARIABLE MIRROR}

본 발명은 가변 미러와, 이러한 가변 미러와 통합되는 장치 및 가변 미러를 제작하는 방법에 관한 것이다.

미러는 광을 반사하도록 배열된 장치이다. 용어 광은 가시의 전자기 방사와 전자기 방사 이외의 파장 모두를 포함하는 것으로 이해된다.

가변 미러는, 미러의 반사부의 배열이 변할 수 있는, 예를 들면 미러의 반사부의 위치와 배향 및 형상이 변화될 수 있는 미러다.

가변 미러는 광학 주사 장치 내에서를 포함되는 다양한 적용에 사용될 수 있다. 광학 주사 장치는 매체에 대한/매체로부터 정보의 판독 및/또는 기록을 위해 광학 기록 매체를 주사하는 장치이다. 광학 기록 매체의 예로서는, CD(콤팩트 디스크) 및 DVD(디지털 다기능 디스크)를 포함한다.

US 6,002,661은, DVD 및 CD를 위한 데이터 재생 장치 내의 변형 가능한 미러(반사면을 제어 가능하게 변형할 수 있는 미러)의 사용을 개시한다. CD와 DVD 간의 커버층의 두께 차이에 기인해서, 데이터 재생 장치가 고품질의 데이터 재생 신호를 얻는 것은 어려울 수 있다. 전기적으로 제어 가능한 변형 가능한 미러가 광학 주사 시스템의 디포커싱 동작을 교정하는데 사용된다.

US 6,002,661은, 미러화된 표면을 눌러서 변형하기 위해서, 압전 액튜에이터 를 사용함으로써, 어떻게 미러가 변형될 수 있는 지를 기재한다. 또한, US 6,002,661은, 제1기준 면이나 제2의 다른 형상의 기준 면에 대해서 적합할 수 있는 가요성 반사 면을 사용하는 변형 가능한 미러를 개시한다. US 5,880,896은 광학 디스크 기록/재생 장치에서 사용하기 위한 변형 가능한 미러를 개시한다. 미러의 반사 표면은, 반사 표면을 갖는 가요성 부재를 제어 가능하게 변형함으로써 조정되는데, 부재는 정전 응력으로 변형된다.

이러한 변형 가능한 미러는, 바람직한 형상을 달성하기 위해서 미러에 연속적으로 압력이 가해지고 압력이 해제됨에 따라, 마모하기 쉽다. 또한, 요구되는 방법으로 반사 표면을 변형하는 것은 제어하기 어렵고, 결과적으로 양호한 광학 품질의 변형 가능한 광학 미러를 제공하는데 상대적으로 고비용이 들게 된다.

본 발명의 실시형태의 목적은, 본 명세서에 언급되거나 그 밖의 하나 이상의 종래 기술의 문제점을 처리하는 가변 렌즈를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 실시형태의 목적은, 이러한 개선된 가변 미러와 통합되는 광학 장치 및 이러한 개선된 가변 미러와 이러한 광학 장치를 제작하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 실시형태의 목적은, 동작 동안 상대적으로 광학 경로가 기계적으로 마모되거나 파손되기 쉽지 않은 가변 미러를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1측면에 따라서, 유체 챔버와, 적어도 일부의 유체 챔버를 통해 연장하는 광학 축과, 광학 축을 가로질러 연장하는 계면에 걸쳐서 접촉하는 제1극성 및/또는 도전성 유체 및 제2유체와, 전기 습윤 효과를 통해서 계면의 배열을 변경하도록 배열된 계면 조정부를 구비하며, 유체는 실질적으로 혼합할 수 없고, 계 면은 반사 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 미러를 제공한다.

이러한 가변 미러를 제공함으로써, 미러의 배열이 계면의 배열을 조절함으로써 용이하게 변경될 수 있다. 장치는 비교적 값싸게 제작될 수 있다. 계면은, 미러에 인가된 제어 신호에 따라 다양한 구성을 갖도록 배열될 수 있다. 또한, 미러의 반사부가 고체층으로 제공되지 않음에 따라, 미러는 비교적 피로하기 쉽게 된다.

반사 물질은 금속을 구비할 수 있다.

반사 물질은 금속 액체 유사 막(Metal Liquid-Like Film)을 구비할 수 있다.

반사 물질은 유기 폴리머 막 상에 얇은 금속층을 구비할 수 있다.

계면 조정부가, 제1유체와 전기적으로 접촉하는 제1전기 습윤 전극과, 계면에 근접하게 위치된 적어도 하나의 제2전기 습윤 전극과, 상기 계면의 배열을 변경하기 위해 상기 제1전극과 제2전극 사이에 전압을 인가하기 위한 전원을 구비할 수 있다.

상기 계면의 에지가 유체 챔버에 의해 제한될 수 있고, 제2전기 습윤 전극이 적어도 일부의 계면 에지에 작용하도록 배열될 수 있다. 제2전극은 상기 제2유체의 적어도 일부에 의해 계면으로 분리될 수 있다.

본 발명의 제2측면에 따르면, 상기된 바와 같은 가변 미러를 구비하는 광학 장치가 제공된다.

광학 장치는 상기 가변 미러를 포함하는 레이저 공동을 구비할 수 있고, 공동은 제2미러를 더 구비한다.

광학 장치는 주요 미러와 제2미러를 구비하는 막스토브 카세그레(Maksutov Cassegrain)인 반사 굴절 시스템을 구비할 수 있고, 주요 미러가 상기 가변 미러로 형성된다.

광학 장치는 광학 기록 매체를 주사하기 위한 광학 주사 장치를 구비할 수 있다.

본 발명의 제3측면에 다르면, 유체 챔버의 적어도 일부를 통해 연장하는 광학 축을 갖는 유체 챔버를 제공하는 단계와, 광학 축을 가로질러 연장하는 계면에 걸쳐서 접촉하는 제1극성 및/또는 도전성 유체 및 제2유체를 제공하는 단계와, 전기 습윤 효과를 통해서 계면의 배열을 변경하도록 배열된 계면 조정부를 제공하는 단계를 구비하며, 유체는 실질적으로 혼합할 수 없고, 계면은 반사 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 미러를 제작하는 방법을 제공한다.

본 발명의 제4측면에 따르면, 광학 장치가 상기된 바와 같은 가변 미러를 구비하고, 미러가 바람직한 반사 특성을 제공하도록 계면의 배열을 제어 가능하게 변경하는 것을 특징으로 하는 광학 장치를 동작하는 방법을 제공한다.

본 발명의 실시형태는, 이하의 첨부도면을 참조로 기재되는데,

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 가변 미러의 일반적인 단면도,

도 2는 전기 습윤으로 제어된 가변 미러의 실시형태의 단면도,

도 3의 (a) 및 (b)는 전기 습윤으로 제어된 가변 미러의 대안적인 실시형태의 단면도,

도 4의 (a) 및 (b)는 2개의 다른 구성인 가변 미러의 다른 실시형태의 단면을 각각 나타낸 도면,

도 5는 코마 파면 수차를 생성하기 위해 적합한 가변 미러의 전극 레이아웃의 평면도,

도 6은 막스토브 카세그레인 반사 굴절 시스템에서 전환 가능한 주요 미러로서 사용되는 가변 미러의 실시형태,

도 7은 본 발명의 적어도 하나의 실시형태와 통합하는 레이저 공동의 개략적인 도면,

도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 가변 비러와 통합하는 광학 주사 장치의 개략적인 도면이다.

도 1은 본 발명의 제1의 일반적인 실시형태에 따른 가변 미러(100)를 나타낸다. 미러(100)는 유체 챔버(130) 내에 포함된 2개의 유체(110, 120)로 형성된다. 유체는, 흐르거나 따르게 하는 소정의 힘에 응답해서 자체 형상을 자체 챔버의 윤곽으로 변경하는 재료로, 흐를 수 있는 가스, 증기, 액체, 고체와 액체 혼합물을 포함한다.

2개의 유체(110, 120)는 실질적으로 혼합할 수 없는데, 예를 들면 2개의 유체는 믹스되지 않는다.

계면(140)은 2개의 유체(110, 120) 사이의 접촉 영역을 따라 연장하는 메니스커스로 형성된다. 계면(140)은, 계면이 미러의 반사부를 제공하도록 반사 물질 을 구비한다.

계면(140)은 미러(100)의 광학 축을 가로질러 연장한다. 가로지른다는 용어는, 계면이 광학 축을 교차하고(예를 들면, 계면이 교차해서 연장하고), 광학 축과 평행하지 않는 것을 가리키며, 계면은 소정의 각도에서 광학 축(90)을 교차할 수 있다.

반사부는 부분적으로 반사되도록(예를 들면, 10% 또는 50%의 반사율을 갖도록) 배열되거나, 고 반사되도록(예를 들면, 90% 이상 또는, 98% 이상의 반사율을 갖도록) 배열될 수 있다.

계면에서의 반사 물질은, 다수의 형태를 취할 수 있다. 예를 들면, Helene Yockell-Leivere 등의 문헌 "Optical Tests of Nanoengineered Liquid Mirrors"(Applied Optecs vol. 42(2003) p1882)은 유기 리간드로 코팅된 다수의 금속의 나노 입자를 화학적으로 생성함으로써 어떻게 고품질의 미러가 조립될 수 있는지를 기재한다. 그 다음, 입자는 액체 기재상에 퍼지고, 여기서 이들은 자가 조립되어, 광학적인 품질의 반사 면을 제공하게 된다.

동일하게, P. Laird 등 문헌 "Ferrofluid Based Deformable Mirrors-A New Approach to Adaptive Optics using Liquid Mirrors"(Processings SPIE vol. 4839(2003)p733)은 은나노 입자로 구성된 박막의 적용에 의해 어떻게 고 반사 액체 면이 달성될 수 있는지를 기재한다. 은 입자의 안정한 계면의 부유는 문헌에 공지되고, 일반적으로 금속 액체-유사 막(MELLF: Metal Liquid-Like Films)으로 언급된다. 이러한 시스템은 금속의 광학 특성과 액체 부유의 유동성을 결합한다. MELLF 는, 반사 표면의 정확한 제어를 허용하는 매우 근접하게 기판을 따르는 극단적으로 얇은 층을 형성한다. MELLF의 조립은, 일반적으로 액시우스(axious) 용액 내에서의 화학적인 은염의 환원 및 유기 리간드에 의한 입자의 이어지는 코딩에 의한 소정의 은나노 입자의 생성을 포함한다. 코팅될 때, 입자는 수성의 상에서 더 이상 안정하지 않고, 물-유기물 계면에서 자발적으로 조립된다. 계면활성제의 롤은, 응집 동안 입자의 표면 어셈블리와 그 안정성 모두에 중요하다. 또한, 금을 사용하는 유사한 계면 막이 실증되는데, 다른 금속이 바람직한 적용에 대해서, 결과적인 반사 표면의 반사율과 스펙트럼 응답을 맞추는데 사용할 수 있는 것으로 믿어진다.

또한, E.F. Borra, A.M Ritcey, E. Artigau에 의한 문헌 "Floating mirrors" Astrophys. J. Letters, 516, L115-118(1999)은, 액체 상에 고 반사층을 퇴적하기 위한 2개의 다른 기술을 개시한다. 제1기술은, 액체 계면에 퍼진 유기 폴리머 막 상에 얇은 금속층을 선택적으로 퇴적하는 것과 연관된다. 처리는, 표면에만 위치된 유기 분자에 의한 용액 내의 금속 이온의 환원에 의존한다. 제2기술은 MELLF를 생성하는 다른 방법과 관련된다.

유체(110, 120)는 벽(132, 134)에 의해 정의된 챔버(130) 내에 동봉된다. 광학 축(90)을 따라 놓인 하나의 벽(132, 134)의 적어도 부분은 투명하다. 이 특정한 실시형태에 있어서, 광학 축(90)을 따라 놓인 벽(132, 134)의 양쪽 부분은 투명하므로, 계면(140)에 입사한 광(92)이 볼록 미러를 통과함에 따라 계면(140)으로부터 반사되고, 오목 미러를 통과함에 따라 계면(140)으로부터 반사된다.

전형적으로, 챔버(130)의 바람직한 부분 내에 유체를 위치시키기 위해서, 챔 버의 다른 영역은 각 유체에 대해서 다른 습윤성을 갖게 되므로, 각 유체는 각 영역에 흡인되도록 된다. 습윤성은 유체에 의해 젖은(덮인) 측면의 범위이다. 예를 들면, 유체(110)가 극성 유체이고 유체(120)가 비극성 유체이면, 벽(132)에 걸쳐서 놓인 챔버의 내측 표면의 영역의 부분은 친수성이 되므로, 극성 유체(110)를 흡인하고, 비극성 유체(120)는 흡인하지 않는다.

계면(140)의 배열을 조정함으로써, 가변 미러(100)에 의해 제공된 미러 기능은 변화될 수 있다. 예를 들면, 계면(140)이 더 만곡되게 만들어지면(예를 들면, 점선(140')으로 나타낸 형상을 취하면), 결과적인 미러 기능은 만곡의 보다 작은 반지름을 갖는 미러의 기능을 갖게 된다.

계면 조정부는, 전기 습윤 효과를 사용함으로써, 계면(140)의 배열을 변경하는데 사용된다. 전형적으로, 유체는 전기 습윤 효과를 경험하기 위해서 도전성 유체이어야 한다. 전기 습윤에 있어서, 유체가 표면을 젖는(예를 들면, 덮는) 범위는 인가된 전압에 따라 변화된다. 예를 들면, WO 03/069380은 2개의 혼합할 수 없는 유체 사이의 메니스커스의 형상을 변경하기 위해서, 전기 습윤 효과의 사용을 개시한다.

도 2는 3상 접촉 각도가 인가된 전압에 따라 변화되는 가변 미러(200)를 나타낸다. 3상은 2개의 유체와 하나의 고체로 이루어진다. 전형적으로, 적어도 제1유체는 액체이다. 장치(200)는 제1유체(210)와 제2유체(220)를 구비하고, 2개의 유체는 혼합할 수 없다. 제2유체(220)는, 실리콘 오일이나 알칸과 같은 비도전성의 비극성 액체이다. 제1유체(210)는 염 용액을 포함하는 물(또는 물과 에틸렌 글 리콜의 혼합물)과 같은 도전성 및/또는 극성 액체이다.

바람직하게는, 2개의 유체(210, 220)는 동일 밀도를 갖도록 배열되므로, 미러 기능이 배향에 독립적이도록 2개의 액체 사이의 중력 효과를 최소화한다. 2개의 유체(210, 220) 사이의 계면(240)은 반사 물질로 구성된다.

계면(240)의 형상 변화는 미러의 효과적인 형상을 변화시킨다. 계면(240)의 형상은, 계면 조정부(250)의 사용에 의한 전기 습윤 현상에 의해 조정된다. 계면 조정부는 극성 유체(210)와 전기적으로 접촉하는 전극(252)과, 계면(240)이 챔버(230)의 표면과 접촉하는 지점에 대응하는 위치에서 챔버(230)의 내부 표면 아래로 연장하는 제2의 환상 전극을 구비한다. 전극(254)은 극성 유체(210)와 도전성 접촉하지 않는다. 환상 전극(254)은 3상선 근방에서 미러(200) 주변에서 연장한다. 전압은 가변 전압 소스(256)로부터 전극(252, 256)을 경유해서 극성 액체(210)를 가로질러 인가된다. 따라서, 전기 습윤 효과는 표면상에서 극성 또는 도전성 유체의 습윤성을 증가하는데 사용되며, 이는 2개의 유체(210, 220)의 3상 접촉 각도의 변화를 유도하므로, 계면(240)의 형상을 변화시킨다(예를 들면, 점선(240')으로 나타낸 형상으로).

표면의 습윤성이 초기에 작으면(극성 액체에 대해서, 통상 소수성 표면, 예를 들면 테프론 유사 표면으로 불린다), 전압은 습윤성을 크게 하는데 사용될 수 있다. 습윤성이 초기에 크면(극성 액체에 대해서, 통상 친수성 표면, 예를 들면 실리콘 다이옥사이드로 불린다), 전압 인가는 비교적 작은 효과를 갖게 된다. 그러므로, 이러한 전기 습윤 장치에서는, 3상 선이 소수성 층과 초기에 접촉하는 것 이 바람직하다.

특정 실시형태에 있어서는, 광학 축(90)이 원통을 통과하는 길이방향으로 연장하는 원통으로서, 장치가 형성되는 것이 고려된다. 그런데, 실제로, 장치는 다수의 다른 구성을 취할 수 있는 것으로 사료된다.

도 3의 (a)는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 가변 미러(300)를 나타낸다. 일반적으로, 도 3의 (a)에 나타낸 실시형태는 도 2에 나타낸 실시형태와 유사하며, 동일 형태를 나타내기 위해서 동일한 참조부호를 사용한다. 이 특정한 실시형태에 있어서, 계면 조정부(250')는, 추가로 제3전극(258)과, 제3전극(258)과 극성 유체와 접촉하는 전극(252) 사이에 전압을 인가하기 위한 대응하는 전압 소스(256')를 포함한다. 전극(258)은 2개의 유체(210, 230) 사이에서 계면(340)을 통해 연장한다. 전극(258)은 극성 유체(210)와 전기적으로 접촉하지 않고, 절연성 커버링을 갖는다. 전극(258)에 전압을 인가함으로써, 전극의 절연성 커버링의 습윤성을 조절할 수 있으므로, 전극(258)이 연장하는 계면(340: 예를 들면 340'에 대한)의 형상을 변경한다.

이 특정 실시형태에 있어서, 전극(258)은 투명하고, 바람직하게는 반사를 위해 계면(340, 340')을 향하는 광과 간섭하지 않도록 비교적 얇아야 한다.

이 특정 실시형태에 있어서, 제3전극(258)은 광학 축을 따른 계면(340)을 통해 연장하고, 전극은 환상의 대칭(예를 들면, 원통)이다. 이러한 전극은 환상의 대칭인 반사 계면(340, 340')에 다수의 신규한 형상을 도입하는데 사용될 수 있다. 이러한 형상은, 전압 소스(256, 256')에 의해 제공된 제어의 적합한 조정으로 실현 된다.

상기 실시형태에 있어서, 메니스커스(2개의 유체 사이의 계면)는 만곡되는 것으로 표시되고, 일반적으로 광학 축에 대해서 대칭이다. 그런데, 반사 계면에 의해 수행되는 바람직한 광학 기능에 따라서, 이들 조건 중 몇몇 또는 모두는 변경될 수도 있다.

예를 들면, 계면은 실질적으로 평판(예를 들면, 평면)일 수 있다. 메니스커스의 형상은 광학 축에 대해서 비대칭일 수 있고, 광학 축에 대한 각도에서 경사질 수 있다. 예를 들면, 이러한 효과는 계면의 원주 주변의 다른 지점에서 다른 전기 습윤 특성을 제공하는 표면 및/또는 전극 배열을 사용해서 달성될 수 있다. 이러한 다른 전기 습윤 특성은, 연관 표면과 다른 접촉 각도를 경험하는 원주의 다른 부분으로 귀결되므로, 계면의 전체 형상을 변경한다. 동일하게, 전기 습윤을 사용하고 광학 축에 평행하지 않게 메니스커스가 접촉하는 하나 이상의 표면을 가짐으로써, 다른 메니스커스 배열을 달성할 수도 있다.

도 3의 (b)는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가변 미러(400)의 단순화된 단면을 나타낸다. 이 특정 실시형태에 있어서, 단면에 있어서, 2개의 측벽은 접촉하는 2개의 유체에 대한 다른 습윤성을 갖는다. 습윤성의 이 차이는, 측벽의 본성(예를 들면, 다른 재료로 형성되는 표면으로)이나, 다른 표면보다 큰 양으로 하나의 표면의 습윤성을 변경하도록 전기 습윤 효과를 인가하는 것에 기인할 수 있다. 바람직하게는, 계면의 원주와 접촉하는 측벽의 각 부분은 다른 습윤성을 갖도록 배열될 수 있다.

연관 표면 영역의 습윤성을 적합하게 조절함으로써, 메니스커스(440)가 표면과 접촉하는 접촉 각도가 변경될 수 있으므로, 계면의 형상을 변경한다. 예를 들면, 메니스커스(440)는, 광학 축(90)에 대해서 특정 각도에서, 기본적으로 평면(적어도 취해진 특정 단면에 대해서)으로 보인다.

메니스커스가 접촉하는 표면의 각 부분은, 각 전극(254a, 254b)과 각 가변 전압 소스(256a, 256b)를 갖는다. 전극(254a, 254b)과 극성 유체(210)와 접촉하는 전극(252) 사이에 전압을 인가함으로써, 계면 조정부(250'')는 챔버(230)의 내부 표면과 계면(440)이 접촉하는 각 지점에서 습윤성을 조정할 수 있다.

예를 들면, 바람직하면, 전기 습윤 효과를 사용해서 표면의 습윤성을 적합하게 변경함으로써, 평면 메니스커스(440)의 각도를, 예를 들면 메니스커스(440')를 형성하기 위해서, 광학 축에 대해서 다른 각도로 조정할 수 있다. 한편, 접촉 각도의 적합한 선택에 의해, 만곡된 메니스커스를 형성하도록 메니스커스의 형상이 조절될 수 있다. 최종적인 결과는 메니스커스 형상 또는 위치가 변경되므로, 다른 광학 기능, 예를 들면 다른 형상의 광학 반사 표면을 제공한다.

대부분의 전기 습윤 장치에 있어서, 유체 사이의 계면의 형상은 벽과 메니스커스의 접촉 각도의 영향에 의해 결정된다. 일반적으로, 벽 사이에서, 계면은 영향받지 않고, 최소 표면 자유 에너지 상태에 속하는 형상을 취하게 된다. 그런데, 본 발명은, 절연성 유체의 층 아래에 위치한 전극을 향해서 도전성 유체를 당길 수 있게 실현된다. 전압의 적합한 제어에 의해, 이 전기 습윤 현상은, 도전성 유체가 전극과 접촉하지 않고, 만곡 계면이 발생하는 것을 보장하는데 사용될 수 있다.

도 4의 (a) 및 (b)는 이 원리를 사용하는 본 발명의 실시형태에 따른 가변 미러(500)를 나타낸다. 미러(500)는 도전성 액체(210)와 절연성 액체(220)를 포함하는 원통 챔버(230)를 구비한다. 2개의 액체(210, 220)는 반사 물질을 구비하는 계면(540)을 따라 접촉한다. 전극(252)은 도전성 액체(210)와 전기적으로 접촉한다.

광학 축(90)은 원통 챔버(230)의 길이방향 축을 따라 연장한다. 소수성 층(232)이 챔버(230)의 한쪽 측면의 내측 표면상에 위치되어, 절연성 액체를 위치시킨다. 전극(255a-255e)은 절연성 소수성 층의 표면 아래에 배치된다. 각 전극(255a, 255b, 255c, 255d, 255e)은 환상이고, 광학 축(90) 주위로 연장한다. 전극(252)과 소정의 하나 이상의 전극(255a-255e) 사이의 적합한 제어 전압에 의해, 구면 파면 수차가 생성될 수 있다. 이는, 2중 층 광학 판독 시스템에서 하나의 판독 층으로부터 다른 판독 층으로 전환할 때 일어나는 구면 파면 수차를 보상하기 위해 사용될 수 있다.

바람직하게는, 소수성 표면을 덮는 절연층은 상대적으로 얇고, 예를 들면 두께 200㎛ 미만, 더 바람직하게는 두께 대략 100㎛의 오일층이다.

도 4의 (a)는 전극(252)과 소정의 하나의 전극(255a-255e) 사이에 인가된 전압이 없는 가변 미러(500)를 나타낸다. 이 특정 실시형태에 있어서, 계면이 접촉하는 벽의 습윤성은, 계면이 대략 90°의 접촉 각도를 갖도록 배열되고, 계면이 일반적으로 평면이도록 배열된다. 예를 들면, 계면의 한 측면(예를 들면, 상부) 상에 놓인 벽의 일부는 친수성일 수 있고, 벽의 다른 부분(예를 들면, 저부)은 소수 성일 수 있다.

도 4의 (b)는 환상 전극(255d)과 전극(252) 사이에 제1전압이 인가하고, 환상 전극(255a)과 전극(252) 사이에 제2전압이 인가되는 예를 나타낸다. 전극을 향해서 전극에 걸쳐 놓인 도전성 액체의 부분을 당기도록 이들 전압이 인가되므로, 계면 배열(540')의 변형을 유도하게 된다.

상기 실시형태에 있어서, 유체 챔버는 소정의 바람직한 형상, 예를 들면 원뿔, 원통 등의 형상일 수 있다. 또한, 전극은 소정의 바람직한 형상, 예를 들면 환상, 구획된 형상이거나, 바람직한 형상의 전극 표면을 제공하는 소정의 임의의 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 소수성 층(232) 아래에 놓인 전극의 배열만 제외하고, 도 5는 가변 미러(500)와 일반적으로 유사한 가변 미러(600)의 평면을 나타낸다. 이 특정 실시형태에 있어서, 가변 미러(600)는 광학 축(90)에 대해서 환상의 대칭이 아닌 일련의 전극을 갖는다. 대신, 2개의 전극(655b, 655c)은 일반적으로 타원 형상을 갖고, 광학 축(90)의 어느 측면에서 공통 면 내에 배치된다. 제3전극(655a)은 전기적인 전극(655b, 655c)에 의해 덮이지 않은 챔버의 베이스 영역의 나머지를 가로질러 연장한다. 각 전극(655a-c)과 전극(252) 사이에 전압을 인가함으로써, 코마 수차 생성 반사 표면이 생성된다. 이러한 코마 파면 생성 표면은, 디스크 틸트로부터 일어나는 코마 수차를 교정하기 위해서, 광학 기록 픽업에 사용될 수 있다. 바람직한 표면을 달성하기 위한 적합한 기술은, 전극(655a)과 전극(252) 사이에 제로 전압을 인가하고, 전극(655b)과 전극(252) 사이에 +V1 전압을 인가하며, 전극(655c)과 전극(252) 사이에 -V1 전압을 인가하는 것이다.

상기 실시형태에 있어서, 가변 미러는 2개의 유체 사이의 반사 계면으로 형성된 단일의 가변 광학 장치를 구비한 것을 보이며, 계면은 가변 배열이다. 그런데, 대안적인 실시형태는 복수의 가변 광학 장치나 복수의 반사 표면을 구비할 수 있다. 예를 들면, 렌즈(예를 들면, 가변 렌즈)는 가변 미러로 연결될 수 있다. 한편, 큰 가변 미러가 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따라서, 개별 가변 미러의 어레이로 형성될 수 있다.

또한, 가변 미러는 2개의 미러 이미징 시스템 내에 하나 이상의 미러로서 통합될 수 있다. 2개의 미러 이미징 시스템은, 뉴톤 텔레스코프, 카세그레인, 막스토브 카세그레인, 슈바르츠실트 타입 등의 다양한 형태가 존재한다. 또한, 최종 타입은, 컴팩트한 고 대물 렌즈 시스템을 실현하기 위해서 광학 기록에 사용하거나 그거리 광학 기록에 사용할 수 있다. 본 발명의 가변 미러의 실시형태는, 가변 미러 구성에 기인해서 포함된 수차 교정을 콤팩트한 대물 렌즈에 허용하기 때문에, 특히 이들 적용에 대해서 적합하다.

도 6에는 막스토브 카세그레인 반사 굴절 시스템(700)의 예가 보인다. 이 특정 실시형태에 있어서, 시스템(700)은 전환 가능한 주요 미러로서 반사 물질을 포함하는 계면(740)을 사용한다. 제2의 고정된 미러(701)는 2차 미러로서 작용한다. 주요 미러 내의 중심 개구(702)는, 2개의 유체(210, 220)를 포함하는 챔버 내에 돌출부를 형성함으로써 쉽게 달성될 수 있다. 입사 광(93)은, 우선 주요 미러로서 작용하는 반사 계면(740)에서 2차 미러(701) 상에 반사된 후, 주요 미러 내의 개구(702)를 통과해서 이미지를 형성한다.

또한, 본 발명의 실시형태는, 일반적으로 광학 주사, 마이크로스코피, 텔레스코프, 레이저 공동 및 카메라용의 광학 장치에 사용될 수 있다.

예를 들면, 레이저 내에서, 2개의 미러 공진기(또는 공진 공동으로 불림)가 일반적으로 사용된다. 미러는 평면이거나 오목하거나 또는 볼록할 수 있다. 2개의 미러의 만곡과 공동의 길이를 고정함으로써, 잘 정의된 가우시안 공진기 모드가 바람직한 특성을 갖게 선택될 수 있다. 공진기 내에 수동 소자를 위치함으로써, 예를 들면 C.Pare 등의 IEEE J.Quantum Electron. 28(1994)pg355, J Leger 등의 Opt.Lett. 19(1994)pg108에 기재된 바와 같이, 레이저 모드가 영향을 받을 수 있다. 본 발명은 공진기의 모드를 활동적으로 변경함으로써, 이러한 공진기의 설계 공간을 증가시키는데 사용될 수 있다. 공진기의 모드를 변경하기 위해서, 적어도 하나의 미러의 만곡이 조정된다. 이는, 본 발명의 실시형태에 따른 가변 미러를 사용함으로써 달성될 수 있다.

도 7은 제1 및 제2미러(810, 820)를 구비하는 레이저 공동(800)을 나타낸다. 적어도 하나의 미러(810, 820)는 조정 가능한 미러이다. 레이저 광의 출력(830)을 허용하기 위해서, 미러(820)는 부분적으로 투과할 수 있다. 전형적으로, 게인 매질(840)이 2개의 미러(810, 820) 사이에 놓인다. 하나 이상의 미러의 만곡이, 바람직한 광학 모드를 제공하기 위해서 조정된다. 모드에 따른 만곡 효과는, "Laser Beams and Resonators", H. Kogelnik and T. Li, Appl. Opt. 5(1996)pp1550-1567의 문헌과 "Lasers", A.E. Siegman, University Science Books, Mill Valley, California, Chapter 19의 문헌에 광범위하게 기재된다. Chapter19.2에는 8개의 다른 공진기 타입이 기재되는데: (1) 대칭 공진기, (2) 반대칭 공진기, (3) 대칭 공초점 공진기, (4) 긴 반지름(근방 평면) 공진기, (5) 근방 동심 공진기, (6) 반구형 공진기, (7) 오목-볼록 공진기 및, (8) 불안정 동초점 공진기가 기재된다. 이들 타입 각각은 그 고유한 특성을 갖는다. 가변 미러 내의 2개의 유체 사이의 메니스커스의 만곡이나 위치를 변경함으로써, 공동(800)이 바람직한 공진 모드 사이에서 전환될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 가변 미러(922)와 통합하는 광학 주사 장치(900)를 나타낸다. 광학 주사 장치(900)는 광학 디스크(930)를 주사하는데 사용된다. 이 특정한 광학 주사 장치는 다양한 광학 기록 매체 포맷, 예를 들면 CD 포맷, DVD 포맷, BD 포맷(Blu-ray Disc format)과 호환할 수 있다.

전형적으로, 각 광학 기록 매체(930)는 투명층(932)을 구비하고, 그 한쪽 측면에 정보층(931)이 제공된다. 투명층으로부터 이격되어 면하는 정보층의 측면은 보호 층(933)의 주변 영향으로부터 보호된다. 장치(900)와 면하는 투명층의 측면은 입사면으로 언급된다. 정보는 도면에 표시되지 않은 실질적으로 평행한 동심이나 나선의 트랙으로 배열된 광학적으로 검출 가능한 마크 형태로 기록 매체의 정보층(931)에 기억될 수 있다. 이들 마크는 소정의 광학적으로 판독가능한 형태를 가질 수 있다.

이 실시형태의 주사 장치(900)는 각 타입의 광학 기록 매체를 위한 분리 방사 소스(901a, 901b, 901c)를 구비한다. 각 방사 소스는 연관 광학 기록 매체를 주사하기 위한 전자기 방사의 정확한 파장을 제공하는데 적합할 수 있다. 그런데, 그 밖의 실시형태에 있어서, 단일의 동조 가능한 광학 소스는 3개의 도시된 소스로 대체될 수 있다.

각 광학 소스(901a, 901b, 901c)로부터의 광은, 각 프리 콜리메이터 렌즈(902)를 통과하고, 격자(903)를 통과하며, 광학 기록 매체(930)를 향하는 광을 반사하는 각 빔 스플리터를 경유해서 광학 빔 경로로 진행한다.

그 다음, 콜리메이터 렌즈(920)를 통과하는 광은 폴딩 미러(922)에서 반사되어, 1/4파 플레이트(924)를 통해, 대물 렌즈(926)로 반사된다. 대물 렌즈(926) 상에 입사한 광은 시준된 빔 형태가 되어, 대물 렌즈(926)가 시준된 방사 빔을 광학 기록 매체의 정보층(931) 상에 입사한 수렴하는 빔으로 변형하도록 한다. 그 다음, 광학 기록 매체의 정보층으로부터의 광은, 연관된 빔 스플리터(914, 916, 918) 각각을 통해 (반사 없이) 투과하는 것을 포함해서, 시스템을 통해서 되돌려지고, 서보 렌즈(912)를 통해서 검출기(910)에 의해 검출된다.

전형적으로, 각 기록 매체를 주사하는데 사용된 전자기 방사의 다른 파장을 교정하기 위해서, 콜리메이터 렌즈(920)는 (2중 헤드 화살표(921)로 가리켜지는 바와 같이) 움직인다.

그런데, 이 특정 실시형태에 있어서, 콜리메이터 렌즈(920)는 고정된다. 1/4파 플레이트(924)로부터 대물 렌즈(926)에 입사하는 방사 빔의 정확한 시준은 폴딩 미러(922)의 위치 내에 가변 미러를 사용함으로써 대신 달성된다. 결과적으로, 콜리메이터 렌즈(920: 기계적으로 피로하기 쉬운)의 위치를 변경하는데 사용된 장치는, 고정된 콜리메이터 렌즈와 가변 배열 미러로 대체될 수 있다. 2개의 유체 사이에 반사 물질을 구비하는 계면을 구비한 가변 미러를 제공함으로써, 본 발명은 광학 통로가 기계적인 피로를 겪지 않는 가변 미러를 제공한다. 또한, 장치는 비용 효과적으로, 쉽게 제어할 수 있게 만들 수 있다.

청구항 내의 소정의 참조 부호는 예로서만 제공되는 것으로, 청구항을 소정의 방법으로 제한하는 것은 아니다.

Claims

유체 챔버(130; 230)와,

적어도 일부의 유체 챔버를 통해 연장하는 광학 축(90)과,

광학 축을 가로질러 연장하는 계면(140, 140'; 240, 240'; 340, 340'; 440, 440'; 540, 540')에 걸쳐서 접촉하는 제1극성 및/또는 도전성 유체(110; 210) 및 제2유체(120; 220)와,

전기 습윤 효과를 통해서 계면의 배열을 변경하도록 배열된 계면 조정부(250; 250'; 250'')를 구비하며,

유체는 실질적으로 혼합할 수 없고, 계면은 반사 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 미러(100; 200; 300; 400; 500; 600; 740; 922).
제1항에 있어서,

반사 물질은 금속을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 미러.
제1항 또는 제2항에 있어서,

반사 물질이 금속 액체 유사 막을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 미러.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서,

반사 물질은 유기 폴리머 막 상에 얇은 금속층을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 미러.
상기 항 중 어느 한 항에 있어서,

계면 조정부(250; 250'; 250'')가,

제1유체(110; 210)와 전기적으로 접촉하는 제1전기 습윤 전극(252)과,

계면(140; 140'; 240; 240'; 340; 340'; 440; 440'; 540; 540')에 근접하게 위치된 적어도 하나의 제2전기 습윤 전극(254, 254a, 254b; 255a, 255b, 255c, 255d, 255e)과,

상기 계면의 배열을 변경하기 위해 상기 제1전극과 제2전극 사이에 전압을 인가하기 위한 전원(256; 256'; 256a; 256b)을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변 미러.
제5항에 있어서,

상기 계면(140, 140'; 240, 240'; 340, 340'; 440, 440')의 에지가 유체 챔버(130; 230)에 의해 제한되고, 제2전기 습윤 전극(254, 254a, 254b)이 적어도 일 부의 계면 에지에 작용하도록 배열된 것을 특징으로 하는 가변 미러.
제5항에 있어서,

제2전극(255a, 255b, 255c, 255d, 255e)은 상기 제2유체(220)의 적어도 일부에 의해 계면(540, 540')으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 가변 미러.
제1항에 청구된 가변 미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치(700; 800; 900).
제8항에 있어서,

광학 장치는 상기 가변 미러를 포함하는 레이저 공동(800)을 구비하고, 공동은 제2미러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제8항에 있어서,

주요 미러(740)와 제2미러(701)를 구비하는 막스토브 카세그레인 반사 굴절 시스템(700)을 구비하고, 주요 미러가 상기 가변 미러로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제8항에 있어서,

광학 기록 매체를 주사하기 위한 광학 주사 장치(900)를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
유체 챔버의 적어도 일부를 통해 연장하는 광학 축(90)을 갖는 유체 챔버(130; 230)를 제공하는 단계와,

광학 축을 가로질러 연장하는 계면(140, 140'; 240, 240'; 340, 340'; 440, 440'; 540, 540')에 걸쳐서 접촉하는 제1극성 및/또는 도전성 유체(100; 200) 및 제2유체(120; 220)를 제공하는 단계와,

전기 습윤 효과를 통해서 계면의 배열을 변경하도록 배열된 계면 조정부(250; 250'; 250'')를 제공하는 단계를 구비하며,

유체는 실질적으로 혼합할 수 없고, 계면은 반사 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 가변 미러(100; 200; 300; 400; 500; 600; 740; 922)를 제작하는 방법.
광학 장치가 제1항에서 청구된 가변 미러를 구비하고,

미러가 바람직한 반사 특성을 제공하도록 계면(140, 140'; 240, 240'; 340, 340'; 440, 440'; 540, 540')의 배열을 제어 가능하게 변경하는 것을 특징으로 하는 광학 장치(700; 800; 900)를 동작하는 방법.