KR20070004744A - 다층 가변 굴절률 유닛 - Google Patents

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KR20070004744A
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KR1020067019423A
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올레 케이. 안데르센
마르첼로 엘. 엠. 발리스트레리
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

가변 굴절률 유닛(140)은, 광축과, 상기 광축을 횡단하는 제 1 평면에서 제 1의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 제 1 층(144a,146a,146a')을 구비한다. 상기 제 1 층과 서로 다른 제 2 층(144b,146b,146b')은, 상기 광축을 횡단하는 상기 제 1 평면과 서로 다른 제 2 평면에서 제 2의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장된다. 상기 제 2 층(144b,146b,146b')은 상기 제 1 층(144a,146a,146a')과 중첩된다.
광학장치, 가변 굴절률 유닛, 액정, 평면.

Description

다층 가변 굴절률 유닛{MULTILAYER VARIABLE REFRACTIVE INDEX UNIT}
본 발명은, 가변 굴절률 유닛과, 이 가변 굴절률 유닛을 구비한 광학장치와, 상기 유닛의 제조방법에 관한 것이다.
가변 굴절률 유닛은, 상기 광학장치의 적어도 일부의 굴절률이 제어 가능하게 변경될 수 있는 장치이다. 상기 유닛은, 이를테면 상기 유닛을 투과하는 광의 위상을 제어하는데 사용될 수 있다. 광이란, 가시 전자기 방사선과 다른 파장의 전자기 방사선 양쪽을 포함하는 것이라고 이해한다.
광학적으로 정보를 기록 및 재생하는 정보 기록매체(즉, 광 기록매체)는, 다양한 포맷으로 쓰이기 시작한다. 이를테면, 광 디스크의 여러 가지 형태의 예로는, CD(콤팩트 디스크) 및 DVD(디지털 비디오 디스크 또는 디지털 다기능 디스크)가 있다. 동일한 기록면(이를테면 면당 2층의 DVD)에 복수의 기록층을 갖는 기록매체도 개발되고 있다. 또한, BD(블루레이) 등과 같은 고밀도 광 저장 장치를 개발하고 있다.
상기 기록매체로부터의 판독 및/또는 상기 기록매체에의 기록을 행하는데 사 용된 광 신호에서의 파면 오차를 정정하는 것이 필요하다.
이를테면, 전형적으로, 고밀도 광 기록매체는, 높은 NA(개구수)를 갖는 대물렌즈를 필요로 하여, 광 빔의 파면수차를 증가시킨다.
상기 수차에 의해, 장치 성능에 있어서, 예를 들면 광 기록매체로부터/에 정보의 판독 및/또는 기록을 행할 때 정확도에 있어서, 연속적인 손실이 생길 수 있다. 이어서, 고밀도 저장장치에 있어서, 디스크가 주사될 때 모든 파면 오차를 동적으로 정정하는 것이 바람직할 수 있다. 이를테면,
디스크 커버층의 두께의 오차 또는 변동에 의해 생성된 수차의 영향은, 중요해질 수 있다.
US 출원번호 10/050,604(공개번호 US 2002/0105890 A1)에는, 구면수차를 정정하는데 적합한 수차 정정장치가 기재되어 있다. 도 1 및 도 2는, 각각 동일한 형태의 수차 정정소자의 평면도 및 단면도이다.
도 1은 상기 소자(40)를 X-Y 평면에서 전체적으로 연장한 평면도를 나타내고; 상기 소자(40)의 일부 확대도(40')도 도시되어 있다. 상기 소자(40)는, 원형이고, 전체적으로 원형 대칭이다.
도 2는 상기 소자(40)가 전체적으로 방향 Z로 연장되는 반경방향 단면도로, 이때 ρ는 반경방향 거리 즉, ρ=0은 소자의 중심이고, ρ=500은 상기 소자의 외주이다.
상기 소자(40)는, 그 소자의 전체 영역에 걸쳐서 전체적으로 연장되는 균일한 두께를 갖는 액정(44)의 평면층을 구비하는 것을 알 수 있다. 도시된 특정 소자 는, 11개의 서로 다른 환상 세그먼트(42a, 42b,42c,...,42k)로 기능적으로 분할된다. 각 세그먼트는, 액정층(44)의 양쪽면에 배치된 한 쌍의 투명전극을 구비한다. 이를테면, 외부 세그먼트(42a)에 위치된 전극(46a,46'a)에 액정층(44)이 삽입되고, 이들 전극은 폭 A를 갖는다. 각 전극은, 인접 전극 사이에 전기적 접촉을 막기 위한 갭(43)만큼 동일한 층에 있는 이웃 전극으로부터 이격된다, 예를 들면, 전극(46'a)은 갭(43)만큼 전극(46'b)으로부터 이격되어 있다. 각 쌍의 전극에 걸친 전압을 변화시킴으로써, 상기 전극 사이의 네마틱 액정의 방위가 변경될 수 있어, 입사 광 신호에 원하는 위상 시프트를 부여한다.
환상 세그먼트의 수와 각 환상 세그먼트의 폭은, 그 소자(40)가 제공하는데 필요로 하는 위상 함수에 의해 결정된다. 이를테면, 도 1 및 도 2에 도시된 소자(40)는, 구면수차 보상을 하는데 적합하다. 따라서, 상기 소자의 원주를 향하는 환상 세그먼트의 수는, 짧은 반경방향 거리에 대해 위상 시프트에 있어서 필요한 상대적으로 큰 변화를 제공하도록, 상대적으로 얇은 폭을 가져야 한다. 특히, 고 개구수의 대물렌즈와 연관되는 응용을 위해, 상기 소자의 외부 림에 위치된 원하는 전극의 폭은, 너무 작아져서 제조가 곤란하다. 또한, 분리된 인접 전극에 필요한 갭(43)은, 그것에 의해 액정층(44)의 방위에 있어서 이상이 생기므로, 상기 소자에 의해 제공된 위상 함수에서의 이상이 생길 수 있다.
(발명의 요약)
본 발명의 실시예의 목적은, 여기서 또는 기타에서 참조한 종래기술의 하나 이상의 문제점을 해결하는데 있다. 본 발명의 특정 실시예의 목적은, 상대적으로 급준한 위상 프로파일을 입사 광빔에 제공하는데 적합하고, 또한 비교적 제조하는데 용이한 가변 굴절률 유닛을 제공하는데 있다.
본 발명의 제 1 국면에 따른 가변 굴절률 유닛은, 광축과, 상기 광축을 횡단하는 제 1 평면에서 제 1의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 제 1 층과, 상기 광축을 횡단하는 상기 제 1 평면과 서로 다른 제 2 평면에서 제 2의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 상기 제 1 층과 서로 다른 제 2 층을 구비한다. 제 2 층은 제 1 층과 중첩된다.
중첩이란, 제 2 층이 부분적으로 제 1 층을 덮거나, 제 1 층을 덮어 제 1 층을 넘어 연장되는 것을 나타낸다. 상기 층들을 중첩함으로써, 가변 굴절률 유닛은, 급준한 위상 프로파일을 제공하도록 제조될 수 있지만, 이층이 타층을 넘어 연장되는 얇은 부분만을 이용함으로써 제조하기가 보다 용이하다. 또한, 상기 유닛이 중첩층을 사용하므로, 인접 세그먼트 사이의 갭의 존재로 인해 위상 프로파일 내에 보이는 이상없이 서로 다른 위상 프로파일을 제조할 수 있다.
바람직한 상기 유닛은, 상기 광축을 횡단하는 제 3 평면에서 제 3의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 적어도 제 3 층을 더 구비하되, 상기 제 3 층은 상기 제 1 층과 제 2 층 양쪽과 중첩된다.
바람직하게는, 제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 각 층은, 가변 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 층으로 이루어지고, 상기 재료의 상기 각 층은 균일한 두께를 갖는다.
보다 바람직하게는, 상기 각 층은, 2개의 투명전극 사이에 삽입되어 액정층의 굴절률을 제어하는 액정층을 구비한다. 바람직하게는, 상기 유닛은, 각 전극에 인가된 전압을 제어하는 제어부를 더 구비한다.
바람직하게는, 상기 전극은 상기 액정층의 일부만을 사이에 삽입한다.
바람직하게는, 상기 각 층은 평행하다.
바람직하게는, 상기 각 층은 환상이고 각 환상은 서로 다른 크기를 갖는다.
보다 바람직하게는, 각 환상은, 공통 축 주위에 위치된다.
바람직하게는, 상기 유닛은, 소정의 위상 프로파일을 입사 광 신호에 제공하도록 상기 층의 굴절률을 제어함으로써 광학 파면 수차를 정정하도록 배치된다.
본 발명의 제 2 국면에 따른 광학장치는, 상술한 것과 같은 유닛을 구비한다.
바람직하게는, 상기 광학장치는, 광 기록매체의 정보층을 주사하는 광학주사장치이고, 상기 장치는, 방사빔을 발생하는 방사원과, 그 방사빔을 정보층에 수속하는 대물렌즈계를 더 구비한다.
본 발명의 제 3 국면에 따른 광학장치 작동방법을 제공하고, 상기 광학장치는 상술한 것과 같은 유닛을 구비한다. 상기 방법은, 소정의 위상 변조를 입사 광 신호에 제공하도록 제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 상기 층의 적어도 하나의 굴절률을 제어하는 것을 포함한다.
본 발명의 제 4 국면에 따른 광학장치 제조방법을 제공한다. 이 방법은, 광축을 횡단하는 제 1 평면에서 제 1의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 제 1 층을 설치하는 것을 포함한다. 이 방법은, 제 2 층이 상기 제 1 층과 중첩하도록, 상기 광축을 횡단하는 상기 제 1 평면과 서로 다른 제 2 평면에서 제 2의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 상기 제 1 층과 서로 다른 제 2 층을 설치하는 것을 더 포함한다.
본 발명을 보다 잘 이해하고, 동일한 것의 실시예를 어떻게 실행하는지를 나타내기 위해서, 아래의 첨부하는 개략도를 예시에 의해 설명하겠다:
도 1은 공지된 광학소자의 일 단면의 클로즈업 도면을 포함한 평면도,
도 2는 도 1의 소자의 반경방향 단면도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 굴절률 유닛의 반경방향 단면도,
도 4는 도 3의 유닛의 평면도,
도 5는 구면수차를 보상하기 위해, 도 3의 유닛으로 구성될 수 있는 위상 함수를 나타내고,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 광학주사장치의 개략도이다.
도 3은 가변 굴절률 유닛(140)의 단면도이다. 이 단면도는, 상기 유닛의 반경을 따라 그린 것으로, 여기서 ρ는 중심으로부터 반경을 따라서의 거리를 나타낸다. 상기 ρ의 값은 미크론이다.
도 4는 상기 유닛(140)의 평면도이다. 상기 유닛(140)의 평면도는, 도 1에 도시된 종래의 소자(40)와 대체적으로 동일한 것을 나타낸다. 상기 유닛(140)은, 구면수차 정정을 위해 적합한 위상 함수를 제공하도록 배치된다. 따라서, 상기 유닛(140)은, 원형 대칭이다. 기능적으로, 상기 유닛은, 복수의 동축 환상 세그먼트(142a-142k)로 효과적으로 분할된다. 각 세그먼트는, 서로 다른 위상 시프트를 입사 방사빔에 제공할 수 있다. 도 1에 도시된 종래기술에 대한 상기 유닛(140)의 중요한 차이는, 상기 유닛(140)이 인접 세그먼트 사이에 갭(43)을 갖지 않는다는 것이다.
도 3으로부터 알 수 있듯이, 상기 유닛(140)은, 복수의 층의 액정(144a-144f)으로 형성된다. 이러한 특정 실시예에서, 상기 유닛(140)은, 6개의 개개의 층의 액정으로 형성된다. 제조공정을 단순화하기 위해서, 각 층은, 실질적으로 상기 유닛(140)의 전체 영역에 걸쳐서 연장되고, 이때 각 층(140a-140f)은 균일한 두께를 갖는다. 또한, 설계 기준을 단순화하기 위해서, 각 층의 두께는 실질적으로 같다, 즉 상기 층 144a의 두께는, 상기 층 144b와 같다. 상기 층(140a-140f)은 평행하고, 각 층은 상기 유닛(140)의 광축에 실질적으로 수직한 평면으로 연장된다. 광축은, 상기 유닛의 반경방향 중심을 통해(즉,ρ=0을 통해) Z축에 평행하게 연장된다.
액정의 6개의 층(144a-144f) 중, 한 층(144f)을 제외한 모든 층은, 투명전극(146a,146a',...146e,146e')의 각각의 쌍에 의해 부분적으로 둘러싸여 있다.
한 쌍의 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 전극 사이에 삽입된 액정의 방위 는, 변화될 수 있다. 따라서, 각 쌍의 전극에 인가된 전압을 제어함으로써, 상기 전극 사이에 삽입된 액정의 굴절률은, 제어 가능하게 변화될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 전극은, 대체로 평면이고, 각 전극은 관련 액정층에 실질적으로 평행하게 연장된다, 즉 전극(146a,146a')은 액정층(144a)에 평행하게 연장된다.
본 실시예에서, 각 전극은 환상이고, 이때 주어진 쌍에 있는 각 전극이 균일한 구성, 즉 형상 및 크기를 갖는다. 전극을 사용하여 액정의 굴절률을 제어하므로, 전극들 사이에 삽입된 액정과 함께 각 쌍의 전극은, 함수적으로 작용하여 상기 광축을 횡단하는 평면에서 굴절률이 소정의 구성으로 제어 가능하게 연장되는 층을 효과적으로 제공한다. 상기 특정 실시예에서, 상기 평면은, 횡단한다는 것은 상기 평면이 광축에 평행하지 않는 임의의 각도로 연장되는 예도 커버한다는 것을 알 수 있지만, 광축에 수직하게 연장된다.
전극의 쌍은, 제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 각기 효과적인 기능층이 제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 또 다른 층과 중첩하도록 배치된다. 이를테면, 상기 액정층 144e를 둘러싸는 전극 146e,146e'가 설치된 상기 기능층은, 세그먼트 142b로 연장되어서, 외연에서 (세그먼트 142c까지와 이 세그먼트를 포함하도록만 연장되는) 액정층 144d를 둘러싸는 전극 146d,146d'가 설치된 기능층의 끝을 넘어서 연장된다. 중첩의 영역(즉, 세그먼트 142b)이 폭이 비교적 얇으므로(즉, 10미크론), 이것은 상기 유닛(140)이 급준한 위상 시프트 프로파일을 제공하고 또 비교적 넓은 전극을 사용하게 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 가변 굴절률 유닛(140)은, 공칭값 100미크론 대신에, 즉 다른 층이 사양보다 10미크론 얇은 90미크론인 디스크의 커버층으로부터 생기는 파면 오차를 보상하는데 적합한 위상 함수를 제공하도록 배치된다. 광 디스크를 주사하는데 사용된 방사빔의 파장이 λ0=0.4미크론이라고 가정한다. 위상 함수 내의 각 스텝(위상 변화)의 값은 0.37157 라디안이다. 표 1은, 위상 함수가 각 기능적 세그먼트(142a-142k)와 어떻게 상관되는가를 나타낸다. 각 반경방향 세그먼트의 내부 반경은, ρ내부의 값으로 나타내고, 이때 외부 반경은 ρ외부로 나타내고, 각 세그먼트의 폭은 Δρ이고, 또 각 세그먼트에 의해 나누어 주어진 라디안 단위의 위상 시프트가 나타내어져 있다.
Figure 112006068138264-PCT00001
도 5는 표 1에 따른 반경방향 거리에 따른 라디안 단위의 위상 시프트의 변동을 나타낸다.
도 3으로부터 알 수 있듯이, 본 실시예에서, 제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 환상 기능층은, 각기 연속적인 기능층이 보다 큰 내부 반경을 갖고 앞의 기능층 보다 큰 외부 반경을 갖고, 이때 각 기능층은 소정 수(본 예에서는, 5)의 세그먼트에 걸쳐서 연장된다. 상기 유닛(140)의 세그먼트에 의해 제공된 총 위상 시프트는, 그 세그먼트와 정렬된 각 기능층에 의해 제공된 위상 시프트의 합이다. 이를테면, 세그먼트(142j)에서, 액정층(144a)의 일부를 덮는 전극(146a,146a')이 설치된 기능층만이 그 세그먼트에 나타내어지고, 그에 따라서, 그 세그먼트의 위상 변화의 원인이 된다. 이와는 대조적으로, 5개의 기능층 각각은, 세그먼트(142f)의 범위에 들어가서, 세그먼트(142f)를 투과하는 방사빔에 의해 발견된 위상 시프트는 이들 층에 의해 제공된 축적 위상 시프트일 것이다.
전극 사이에 제한되지 않은 액정의 굴절률이 n이라고 하면, 그 전극 사이에 위치된 액정층의 굴절률은 n-┃Δn┃인 것으로서 나타낼 수 있고, 여기서 Δn은, 전극에 인가되는 전압에 의한 절대 굴절률 차이이다. 각 이웃 세그먼트 사이의 굴절률 Δn의 차이의 절대값은 다음과 같은 관계로 결정된다:
Figure 112006068138264-PCT00002
여기서, dLC는 각 액정층의 두께이고, 0.37157은 각 세그먼트 사이의 (위상 시프트의 변화) 스텝의 값이다. 이를테면, dLC가 약 1미크론이고, 방사빔의 파장이 λ0=0.4이라고 하는 경우, 0.37157의 위상 스텝에 대해, 이것은, 약 0.0237의 Δn의 절대 굴절률 차이를 나타낸다.
도 3으로부터 쉽게 알 수 있는 것은, 본 발명의 다층 유닛(140)에서 사용된 전극이 종래기술의 버전의 단일층에서 사용된 전극보다 훨씬 넓다는 것이다. 이를테면, 표 1로부터 판단할 수 있는 것은, 도 3에 도시된 실시예의 전극의 폭이, (크기가 세그먼트와 유사하고, 그에 따라서 폭이 139 미크론부터 제조하기 어려운 크기인 9미크론까지 변화하는 종래기술의 설계에서의 전극과 비교하여) 198미크론 내지 315미크론에서 변한다는 것이다.
상기 기능층은, 투명재료, 예를 들면 유리로 이루어진 층에 의해 서로 이격되어 있다. 각 기능층 사이의 각 유리층의 전형적인 두께는, 상기 실시예에서 약 100미크론으로 관찰되었다. 전극은, 임의의 투명재료, 예를 들면 PEDOT(폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜))로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 상기 유닛을 투과한 방사빔의 비율을 최소화하기 위해서, 상기 전극은, 비교적 얇다, 예를 들면 50나노미터미만의 두께, 보다 바람직하게는 15나노미터미만의 두께를 갖는다.
여기서 알 수 있는 것은, 상기 실시예는 예시에 의해서만 제공되고, 여러 가지 대안은 당업자에게 있어서 명백하다는 것이다. 이를테면, 상기 실시예에서, 제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 각 기능층은, 액정으로 이루어진 층을 사이에 끼운 한 쌍의 전극으로 구성된다. 물론, 상기와 같은 각 기능층은, 굴절률이 상기 변화를 시행하는 제어수단에 관련하여 제어가능하게 변화될 수 있는 임의의 재료로 형성될 수 있다. 또한, 상기 유닛의 특정한 구성은, 구면수차를 정정하는데 적합하게 기재되어 있다. 여기서 알 수 있는 것은, 다른 구성이, 예를 들면 광학 파면의 코마수차를 정정하는 다른 기능을 제공하는데 적합하다는 것이다. 또한, 사실은, 다 른 구성은, 도 3 및 도 4에 도시된 특별한 구성 외의 구면수차를 정정하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 굴절률 유닛은, 다양한 애플리케이션 및 장치에서 사용될 수 있다. 도 6은 대물렌즈계(18)를 구비한 광 기록매체(2)를 주사하기 위한 장치(1)를 나타낸다. 기록매체는, 투명층(3)을 구비하고, 그 투명층의 일면에는 정보층(4)이 배치되어 있다. 상기 투명층으로부터 떨어지게 대향하는 정보층의 면은 보호층(5)으로 환경적 영향으로부터 보호된다. 상기 장치에 대향하는 투명층의 면은, 입사면(6)이라고 부른다. 투명층(3)은, 정보층을 기계적으로 지지하여서 기록매체에 대한 지지체로서 작용한다.
이와는 달리, 투명층의 유일한 기능은, 정보층을 보호하는 것이고, 기계적 지지는 그 정보층의 나머지 면의 층에 의해, 이를테면 보호층(5)에 의해, 또는 또 다른 정보층과, 상기 정보층(4)에 접속된 투명층에 의해 제공된다.
정보는, 도 6에 도시되지 않은, 실질적으로 평행한 트랙, 동심형 트랙 또는 나선형 트랙으로 배치된 광학적으로 검출가능한 마크의 형태로 기록매체의 정보층(4)에 저장되어도 된다. 상기 마크는, 임의의 광학적으로 판독 가능한 형태, 예를 들면, 피트의 형태, 또는 반사계수나 주변과 서로 다른 자화 방향을 갖는 영역의 형태, 또는 이들 형태의 조합이어도 된다.
주사장치(1)는, 방사빔(12)을 방출할 수 있는 방사원(11)을 구비한다. 이 방사원은, 반도체 레이저이어도 된다. 빔 스플리터(13)는, 발산 방사빔(12)을 시준된 빔(15)으로 변환하는 시준렌즈(14)를 향하여 반사한다. 이 시준된 빔(15)은 대물렌 즈계(18)에 입사된다.
대물렌즈계(18)는, 하나 이상의 렌즈 및/또는 회절격자를 구비하여도 된다. 대물렌즈계(18)는, 광축(19)을 갖는다. 대물렌즈계(18)는, 상기 빔(17)을 기록매체(2)의 입사면(6)에 입사되는 수속빔(20)으로 변경한다. 방사빔이 상기 투명층(3)의 두께를 통과하도록 구성된 상기 대물렌즈계는, 구면수차를 정정한다. 상기 수속빔(20)은, 스폿(21)을 정보층(4)에 형성한다. 방사층(4)에서 반사된 방사선은, 발산빔(22)을 형성하고, 대물렌즈계(18)에 의해 실질적으로 시준된 빔(23)으로 변환되고서 시준렌즈(14)에 의해 수속빔(24)으로 변환된다. 상기 빔 스플리터(13)는, 상기 수속빔(24)의 적어도 일부를 검출계(25)로 전송함으로써 진행빔 및 반사빔으로 분리된다. 이 검출계는, 상기 방사선을 포획하여 전기 출력신호(26)로 변환한다. 신호처리기(27)는, 이들 출력신호를 다양한 다른 신호로 변환한다.
이들 신호 중 하나는, 정보신호(28)이고, 이 정보신호의 값은 정보층(4)으로부터 판독된 정보를 나타낸다. 정보신호는, 오류정정용 정보처리부(29)에 의해 처리된다. 상기 신호처리기(27)로부터의 다른 신호는, 포커스 오차신호와 반경방향 오차신호(30)이다. 상기 포커스 오차신호는, 스폿(21)과 정보신호(4) 사이의 축방향 높이차를 나타낸다. 상기 반경방향 오차신호는, 스폿(21)과 그 스폿이 따라가게 되는 정보층에서의 트랙의 중심 사이의 정보층(4)의 평면에서의 거리를 나타낸다. 포커스 오차신호와 반경방향 오차신호(30)는, 서보회로(31)에 공급되어, 그 서보회로는 이들 신호를 서보 제어신호(32)로 변환하여 각각 포커스 액추에이터와 반경방향 액추에이터를 제어한다. 이 액추에이터는, 도 6에 도시되어 있지 않다. 포커스 액추에이터는, 포커스 방향(33)으로 대물렌즈계(18)의 실제 위치를 제어하여서, 실질적으로 정보층(4)의 평면과 일치하도록 스폿(21)의 실제 위치를 제어한다. 반경방향 액추에이터는, 대물렌즈(18)의 위치를 반경방향(34)으로 제어하여서, 정보층(4)에서 따라가게 되는 트랙의 중심선과 거의 일치하도록 스폿(21)의 반경방향 위치를 제어한다. 도 6의 트랙은, 도 6의 평면에 수직한 방향으로 움직인다.
이러한 특별한 실시예에서 도 6의 장치는, 기록매체(2)보다 두꺼운 투명층을 갖는 제 2 형태의 기록매체를 주사하도록 구성된다. 이 장치는, 상기 방사빔(12) 또는, 제 2형태의 기록매체를 주사하기 위해 파장이 서로 다른 방사빔을 사용하여도 된다. 이러한 방사빔의 NA는, 기록매체의 형태에 맞도록 변경되어도 된다. 이에 따라서, 대물렌즈계의 구면수차 보상을 변경해야 한다.
이를테면, 이중층 DVR(디지털 비디오 레코딩) 디스크에서, 2개의 정보층의 깊이가 0.1mm 및 0.08mm이고, 이 정보층의 깊이는 전형적으로 0.02mm만큼 이격되어 있다. 일 층에서 타 층으로 재포커싱하는 경우, 정보층 깊이 차이로 인해, 원하지 않는 구면수차의 약 200mλ가 일어나고, 그것은 보상될 필요가 있다. 이것은, 소정 양의 구면수차를 대물렌즈계(18) 내에 일으켜서 이루어져, 그 구면수차는 소거된다.
본 발명의 일 실시예에서, 구면수차는, 본 발명의 실시예에 따른 가변 굴절률 유닛(140)을 사용함으로써, 대물렌즈계(18)에 입사되는 빔(15)의 위상을 변경하여 대물렌즈계(18) 내에 일어난다. 상기 가변 굴절률 유닛(140)은, 상기 빔(15)의 광 경로 내에 별도의 장치로서 포함될 수 있거나, 렌즈(14)의 일부를 형성할 수 있 다. 상기 유닛 내의 층들의 굴절률을 변화시킴으로써, 상기 빔(15)에서의 위상 분포는 변화될 수 있어, 원하는 구면수차를 일으킨다.
상기 원하는 구면수차는, 적절한 제어신호(또는 제어신호)를 가변 굴절률 유닛(140)에 인가하여 야기된다. 이를테면, 가변 굴절률 유닛(140)이 각각의 전극 사이에 삽입된 액정으로 이루어진 층들을 이용하는 경우, 적절한 전압신호는, 전압원으로부터 공급되어 각 층 내의 굴절률을 원하는 대로 변화시켜 그 원하는 총 구면수차를 제공한다.
제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 층을 중첩하는 것을 이용하는 가변 굴절률 유닛을 구비함으로써, 가변 굴절률을 갖는 개개의 대응한 작은 영역층을 필요로 하지 않고, 작은 영역에서 굴절률 변화가 일어나는 유닛을 구비하는 것이 가능하다.

Claims (13)

  1. 광축과,
    상기 광축을 횡단하는 제 1 평면에서 제 1의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 제 1 층(144a,146a,146a')과,
    상기 광축을 횡단하는 상기 제 1 평면과 서로 다른 제 2 평면에서 제 2의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 상기 제 1 층과 서로 다른 제 2 층(144b,146b,146b')을 구비하고,
    상기 제 2 층(144b,146b,146b')은 상기 제 1 층(144a,146a,146a')과 중첩되는 것을 특징으로 하는 가변 굴절률 유닛(140).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광축을 횡단하는 제 3 평면에서 제 3의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 적어도 제 3 층(144c,146c,146c')을 더 구비하고, 상기 제 3 층(144c,146c,146c')은 상기 제 1 층(144a,146a,146a')과 제 2 층(144b,146b,146b') 양쪽과 중첩되는 것을 특징으로 하는 가변 굴절률 유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 각 층(144a-144e, 146a-146e, 146a'-146e')은, 가변 굴절률을 갖는 재료로 이루어진 층(144a-144e)으로 이루어지고, 상기 재료의 상기 각 층(144a-144e)은 균일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 가변 굴절률 유닛.
  4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 각 층(144a-144e, 146a-146e, 146a'-146e')은, 2개의 투명전극(146a-146e,146a'-146e') 사이에 삽입되어 액정층(144a-144e)의 굴절률을 제어하는 액정층(144a-144e)을 구비하고,
    상기 유닛은, 각 전극에 인가된 전압을 제어하는 제어부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 가변 굴절률 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전극(146a-146e,146a'-146e')은 상기 액정층(144a-144e)의 일부만을 사이에 삽입한 것을 특징으로 하는 가변 굴절률 유닛.
  6. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 층(144a-144e, 146a-146e, 146a'-146e')은 평행한 것을 특징으로 하는 가 변 굴절률 유닛.
  7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 층(144a-144e, 146a-146e, 146a'-146e')은 환상이고, 각 환상은 서로 다른 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 가변 굴절률 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각 환상은, 공통 축 주위에 위치된 것을 특징으로 하는 가변 굴절률 유닛.
  9. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은, 소정의 위상 프로파일을 입사 광 신호에 제공하도록 상기 층(144a-144e, 146a-146e, 146a'-146e')의 굴절률을 제어함으로써 광학 파면 수차를 정정하도록 배치된 것을 특징으로 하는 가변 굴절률 유닛.
  10. 청구항 1에 기재된 유닛(140)을 구비한 광학장치(1).
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학장치(1)는, 광 기록매체(2)의 정보층(4)을 주사하는 광학주사장치이고, 상기 장치(1)는, 방사빔(12)을 발생하는 방사원(11)과, 그 방사빔(12)을 정보층(4)에 수속하는 대물렌즈계(18)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 광학장치(1).
  12. 청구항 1에 기재된 유닛(140)을 구비한 광학장치(1)의 작동방법으로서,
    소정의 위상 변조를 입사 광 신호에 제공하도록 제어 가능형 가변 굴절률을 갖는 상기 층(144a-144e, 146a-146e, 146a'-146e')의 적어도 하나의 굴절률을 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치 작동방법.
  13. 광축을 횡단하는 제 1 평면에서 제 1의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 제 1 층(144a,146a,146a')을 설치하는 단계와,
    제 2 층이 상기 제 1 층과 중첩하도록, 상기 광축을 횡단하는 상기 제 1 평면과 서로 다른 제 2 평면에서 제 2의 소정 구성으로 가변 굴절률이 제어 가능하게 연장되는 상기 제 1 층과 서로 다른 제 2 층(144b,146b,146b')을 설치하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 광학장치(1)의 제조방법.
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