KR20080022186A - 2개의 메니스커스를 갖는 가변 유체 렌즈 - Google Patents

2개의 메니스커스를 갖는 가변 유체 렌즈

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KR20080022186A
KR20080022186A KR1020087000703A KR20087000703A KR20080022186A KR 20080022186 A KR20080022186 A KR 20080022186A KR 1020087000703 A KR1020087000703 A KR 1020087000703A KR 20087000703 A KR20087000703 A KR 20087000703A KR 20080022186 A KR20080022186 A KR 20080022186A
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베르나르두스 에이치. 더블유. 헨드릭스
스테인 쿠이페
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

가변 렌즈와 가변 렌즈의 작동방법이 개시되어 있다. 이 가변 렌즈는, 광축(19)을 갖는다. 이 렌즈는, 제 1 및 제 2 렌즈부재를 구비한다. 제 1 렌즈부재는, 광축을 가로질러 연장되는 제 1 메니스커스(132) 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체로 이루어진다. 제 2 렌즈부재는, 광축을 가로질러 연장되는 제 2 메니스커스(134) 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체로 이루어진다. 메니스커스 제어기는, 각 메니스커스의 형상을 제어하도록 구성된다. 메니스커스 제어기(110)는, 상기 제 1 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양이 적어도 소정의 파장의 방사빔에 대해 상기 제 2 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양으로 실질적으로 보상되도록 상기 메니스커스들의 형상을 제어하도록 구성된다. 이러한 가변 렌즈는, 광학주사장치, 카메라, 현미경 또는 망원경으로 이루어진 다양한 장치에 내장될 수 있다.
Figure P1020087000703
가변 렌즈, 메니스커스, 구면수차, 굴절률.

Description

2개의 메니스커스를 갖는 가변 유체 렌즈{Variable fluid lens having two menisci}
본 발명은, 가변 렌즈와, 이 가변 렌즈 작동방법과, 카메라, 광학주사장치, 현미경 및 망원경을 구비하는 상기 가변 렌즈를 갖는 장치와, 그 가변 렌즈와 이 장치의 제조방법에 관한 것이다.
가변 렌즈는, 초점이 가변하는 렌즈이다. 가변 렌즈는, 다양한 응용, 이를테면, 카메라, 현미경 또는 천문학에서 화상의 포커싱을 하게 하는데, 또 이와는 달리 광학주사장치 등의 장치에 있는 대물렌즈의 공역 거리를 변경하는데 사용된다.
가변 렌즈는, 아주 다양한 콘피규레이션으로 존재한다. 가변 렌즈는, 적어도 하나의 렌즈 또는 렌즈군을 기계적으로 변위시켜서 형성될 수 있다. 이러한 기계적 렌즈는, 상대적으로 값비싸고, 피로하기 쉽고, 진동에 민감하다. 이와는 달리, 초점 길이의 변화가 그 렌즈의 콘피규레이션을 전환하여서 이루어지는 스위칭 가능형 렌즈가 공지되어 있다. 일부의 스위칭 가능형 렌즈는, 액정으로 이루어지고, 그 액정의 주축은 적어도 2개의 방향 사이에서 전환 가능하다. 그래서, 액정분자의 방위 전환은, 편광된 입사광에 의한 렌즈의 굴절률과 그에 따라서 초점 길이를 변화시킨다.
메니스커스 상에서 접촉하는 혼화 불가능한 유체로 형성된 다른 스위칭 가능 형 렌즈가 공지되어 있다. 이 유체의 굴절률은 서로 다르다. 상기 메니스커스의 형상 변화는, 그 렌즈에 의해 제공된 초점 길이의 변화를 제공한다. 국제특허출원번호 PCT/IB03/00222(WO 03/069380 A1으로서 공개됨)에는, 메니스커스의 형상이 전기습윤현상을 거쳐 변경되는 상기와 같은 가변 초점렌즈가 기재되어 있다.
상기 스위칭 가능형 렌즈가 대체로 값싸고 기계적 현상에 덜 취약하지만, 전형적으로 액정 또는 전기습윤렌즈의 포커스 변화로 원하지 않는 구면수차가 발생하게 된다.
본 발명의 목적은, 여기에 기재되든 그렇지 않든 간에 종래기술의 하나 이상의 문제점을 해결하는 가변 렌즈를 제공하는데 있다. 본 발명의 특별한 실시예들의 목적은, 실질적으로 구면수차가 없는 비교적 값싼 가변 렌즈를 제공하는데 있다.
본 발명의 제 1 국면에 따른 광축을 갖는 가변 렌즈는, 광축을 가로질러 연장되는 제 1 메니스커스 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체로 이루어진 제 1 렌즈부재와, 상기 광축을 가로질러 연장되는 제 2 메니스커스 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체로 이루어진 제 2 렌즈부재와, 각 메니스커스의 형상을 제어하도록 구성된 메니스커스 제어기를 구비하고, 상기 메니스커스 제어기는, 상기 제 1 메니스커스에서 생성된 구면수차의 양이 적어도 소정의 파장의 방사빔에 대해 상기 제 2 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양으로 실질적으로 보상되도록 상기 메니스커스들의 형상을 제어하도록 구성된다.
상기 가변 렌즈는, 상기 제 1 메니스커스에서 생성된 구면수차의 양이 상기 제 2 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양으로 실질적으로 보상되도록 상기 메니스커스들의 형상의 세팅을 이용한다. 이러한 구성에 의해, 가변 렌즈가 실질적인 구면수차 없이 연속적인 초점 거리의 범위를 제공하도록 형성될 수 있다.
상기 메니스커스 제어기는, 상기 메니스커스들에 의해 제공된 구면수차의 순(net) 양이 200mλ OPDrms미만이도록 각 메니스커스의 형상을 제어하도록 구성되어도 된다.
상기 메니스커스 제어기는, 상기 메니스커스들에 의해 제공된 구면수차의 순 양이 100mλ OPDrms미만이도록 각 메니스커스의 형상을 제어하도록 구성되어도 된다.
상기 메니스커스 제어기는, 상기 메니스커스들에 의해 제공된 구면수차의 순 양이 회절 제한치 미만이도록 각 메니스커스의 형상을 제어하도록 구성되어도 된다.
상기 제 1 렌즈부재와 상기 제 2 렌즈부재는, 제 1, 제 2 및 제 3 유체의 몸체를 갖는 단일의 공통 유체 챔버에 의해 한정되어도 되고, 상기 제 1 및 제 2 유체의 몸체는 상기 제 1 렌즈부재의 2개의 유체이고, 상기 제 2 및 제 3 유체의 몸체는, 상기 제 2 렌즈부재의 2개의 유체이다.
상기 메니스커스 제어기는, 각 메니스커스의 곡률반경을 변경하도록 구성되어도 된다.
상기 렌즈는, 상기 메니스커스들 중 적어도 하나의 위치를 검출하고, 이 측정된 위치를 나타낸 신호를 상기 메니스커스 제어기에 제공하도록 구성된 메니스커 스 검출기를 더 구비하여도 된다.
본 발명의 제 2 국면에서는, 상술한 것과 같은 가변 렌즈를 구비한 장치를 제공한다.
이 장치는, 상기 가변 렌즈를 통해 전송된 방사빔의 구면수차를 결정하고, 상기 검출된 구면수차를 나타낸 메니스커스 제어기에 신호를 제공하도록 구성된 구면수차 검출기를 더 구비하여도 된다.
상기 장치는, 광학주사장치, 카메라, 이동전화, 현미경 및 망원경 중 적어도 하나로 이루어져도 된다.
본 발명의 제 3 국면에 따른 광축을 갖는 가변 렌즈 제조방법은, 광축을 가로질러 연장되는 제 1 메니스커스 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체로 이루어진 제 1 렌즈부재를 설치하는 단계와, 상기 광축을 가로질러 연장되는 제 2 메니스커스 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체로 이루어진 제 2 렌즈부재를 설치하는 단계와, 각 메니스커스의 형상을 제어하도록 구성된 메니스커스 제어기를 설치하는 단계를 포함하고, 상기 메니스커스 제어기는, 상기 제 1 메니스커스에서 생성된 구면수차의 양이 적어도 소정의 파장의 방사빔에 대해 상기 제 2 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양으로 실질적으로 보상되도록 상기 메니스커스들의 형상을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 제 4 국면에 따른 광축을 갖는 가변 렌즈 작동방법으로서, 상기 가변 렌즈는, 광축을 가로질러 연장되는 제 1 메니스커스 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체로 이루어진 제 1 렌즈부재와, 상기 광축 을 가로질러 연장되는 제 2 메니스커스 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체로 이루어진 제 2 렌즈부재를 구비하고, 이 작동방법은, 상기 제 1 메니스커스의 구면수차가 적어도 소정의 파장의 방사빔에 대해 상기 제 2 메니스커스의 구면수차를 실질적으로 보상하도록 각 메니스커스의 형상을 제어하는 것을 포함한다.
이 방법은, 상기 렌즈의 원하는 초점 길이를 나타낸 신호를 수신하는 것과, 상기 원하는 초점 길이를 제공하기 위해 원하는 각 메니스커스의 형상을 나타낸 데이터를 판독하는 것을 더 포함하여도 된다.
상기 방법은, 다른 메니스커스의 원하는 형상을 결정하기 위해 상기 메니스커스들 중 적어도 하나의 형상을 결정하는 것을 더 포함하여도 된다.
상기 방법은, 상기 가변 렌즈를 통해 전송된 방사빔의 구면수차를 측정하는 것을 나타낸 신호를 결정하는 것과, 각 메니스커스의 형상을 제어하여 상기 방사빔에 제공된 순 구면수차를 줄이는 것을 더 포함한다.
상기 메니스커스 제어기는, 전기습윤현상에 의해 상기 메니스커스들 중 적어도 하나의 형상을 제어하도록 구성되어도 된다.
상기 렌즈부재들 중 적어도 하나는, 2개의 각각의 유체를 담은 유체 챔버를 구비하여도 되고: 상기 방법은 상기 챔버 내에 담겨진 각 유체의 체적을 조정하여서 챔버를 구비한 상기 렌즈부재의 메니스커스의 형상을 제어하는 것을 더 포함한다.
이후, 본 발명의 실시예들은, 아래의 첨부도면을 참조하여 예시로만 설명된다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 장치의 가변 렌즈의 레이아웃을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변 렌즈를 갖춘 광학주사장치의 개략도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라, 전기습윤 현상을 사용하여 제어된 가변 렌즈의 개략도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 렌즈에서 사용하기 위한, 펌핑을 사용하여 제어된 렌즈부재의 개략도이다.
본 발명자가 실현한 것은, 가변 유체 기반 렌즈가 2개의 메니스커스를 갖는 유체 기반 렌즈를 제공함으로서, 최소의 구면수차를 제공하도록 형성될 수 있다는 것이다. 상기 렌즈의 전체 초점 길이는, 양쪽의 메니스커스의 형상으로 결정된다. 하나의 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양은, 실질적으로 나머지의 메니스커스의 것만큼 보상되도록 그 메니스커스들의 형상을 제어함으로써, 비교적 구면수차가 없는 렌즈를 형성할 수 있다.
각 메니스커스는, 2개의 각각의 혼화 불가능(혼화 가능하지 않은) 유체들 사이의 경계면이고, 그 2개의 유체 각각의 굴절률이 서로 다르다.
각 메니스커스는, 그 메니스커스의 형상에 의존한, 각각의 초점 거리를 한정한다. 가변 렌즈의 순 초점 거리 또는 초점 길이는, 상기 메니스커스들의 결합된 초점 거리에 기인한다. 메니스커스마다, 곡률반경은 초점 거리를 한정한다. 그래서, 임의의 주어진 가변 렌즈의 초점 거리에 대해, 그 초점을 이루기 위해 상기 메니스커스의 2개의 반경의 무한한 수의 조합이 존재할 것이다. 각 메니스커스의 각 세팅은, 소정 양의 구면수차를 일으킬 것이다. 그래서, 전체 가변 렌즈가 실질적으로 구면수차가 없도록, 상기 메니스커스의 세팅은, 제 1 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양이 제 2 메니스커스의 것만큼 실질적으로 보상되도록 선택된다. 이것은, 연속적인 렌즈 초점 길이의 범위에 대해 수행될 수 있다.
각 메니스커스의 형상은, 룩업 테이블을 사용하여 결정할 수 있다. 달리 말하면, 각기 원하는 초점 길이를 갖는 가변 렌즈를 제공하기 위해 메니스커스마다 원하는 형상(예를 들면, 곡률반경)을 나타낸 데이터를 갖는 데이터베이스를 형성하고, 그 가변 렌즈는, 모든 초점 길이에서 실질적으로 수차가 없다.
이와는 달리, 각 메니스커스의 형상은, 동적으로 제어될 수 있다. 예를 들면, 가변 렌즈를 통해 전송된 방사빔의 구면수차를 나타낸 품질 신호를 결정할 수 있다. 각 메니스커스의 형상을 제어하여 그 품질 신호를 최적화하지만, 원하는 초점 길이를 유지한다. 예를 들면, 각 메니스커스의 형상은 변경할 수도 있고, 그래서 그 품질 신호는 다수의 반복으로 재측정하여 상기 메니스커스의 최적의 형상/세팅을 결정할 수도 있다. 이러한 최적화는, 예를 들면 최대 경사법에 의거한 최적화 알고리즘을 사용하여 수행된다.
도 1은 장치(100) 내에 내장된 가변 렌즈(130)의 개략도이다.
가변 렌즈(130)는, 2개의 렌즈부재로 형성되는 것으로 간주할 수 있다. 제 1 렌즈부재는, 제 1 메니스커스(132) 상에서 접촉한 2개의 유체를 포함한다, 즉 제 1 메니스커스(132)는, 그 2개의 유체 사이의 경계면이다. 그 2개의 유체는 혼화 불가능하고, 굴절률이 서로 다르다. 제 1 유체의 굴절률은 n1이고, 이 굴절률과 다른 유체의 굴절률은 n2이다.
또한, 제 2 렌즈부재는, 제 2 메니스커스(134) 상에서 접촉한 2개의 유체를 포함한다. 또, 그 유체들은, 혼화 불가능하고, 굴절률이 서로 다르다. 도 1에서, 상기 제 2 렌즈부재의 유체들의 굴절률은 각각 n2 및 n3이다. 이러한 특별한 실시예에서 고안한 것은, 양쪽 렌즈부재가 3개의 유체 몸체에 의해 한정된다는 것이다. 그래서, 단일의, 굴절률 n2의 유체의 공통 몸체는, 메니스커스 132, 134로 분리된다.
가변 렌즈(130)는 광축(19)을 갖고, 양쪽의 메니스커스는 광축을 가로질러(횡단하여) 연장되어 있다. 또한, 도 1은 각 메니스커스(132,134)의 형상을 제어가능하게 변화시키는데 사용되는 메니스커스 제어기(110)를 나타낸다.
계산을 쉽게 하기 위해서, 상기 특별한 실시예에서는 2개의 메니스커스(132,134)간의 간격 d가 무시 가능하다고 가정한다. 입사 방사빔(120)은 입사 동공반경 h를 갖는 평행빔이다(즉, 입사 방사빔(120)의 빔 허리의 반경은 h이다). K1 및 K2를 상기 제 1 및 제 2 메니스커스의 광 배율로 각각 하고, K를 가변 렌즈(130)의 총 배율로서 정의하면 다음식으로 나타낸다.
Figure 112008002050638-PCT00001
여기서, r1은 제 1 메니스커스(132)의 곡률반경이고, r2는 제 2 메니스커스(134)의 곡률반경이다. r1과 r2 양쪽은, 메니스커스들이 굴절률 n2의 제 2 유체의 몸체로부터 보여진 것처럼 볼록한 경우 포지티브로서 정의된다.
파라미터 β는, 제 2 메니스커스의 배율로서 정의되고, 다음식으로 표현된다.
Figure 112008002050638-PCT00002
여기서, l은 (초점 F1에 대한) 제 1 메니스커스의 초점 길이이고, l'은 양쪽의 메니스커스(132,134)의 결합된 초점 길이로부터 생기는 가변 렌즈(130)의 초점 길이이다. 달리 말하면, 입사 평행 방사빔(120)은, (간격이 무시 가능한) 메니스커 스(132,134)로부터의 거리 l'에서, 초점 F12에 초점이 맞추어질 것이다.
3차 파면수차 해석법(세이덜(Seidel) 수차)과 결합하여 근축 계산으로부터, 이러한 시스템의 3차 구형 파면수차 ΔW는 다음과 같다:
Figure 112008002050638-PCT00003
(예를 들면, W.T.Welford, 공개자 Adam Hilger, ISBN 0-85274-564-8에 의한 "광학계의 수차" 참조)
그래서, 가변 렌즈가 실질적으로 구면수차가 없도록, 식[5]로 나타낸 3차 근사식은, ΔW=0로 해결되어야 한다. 가변 렌즈를 만드는 유체들의 적절한 선택(특히 굴절률 n1, n2 및 n3)에 의해, 연속적인 초점 거리의 범위에서, 가변 렌즈가 실질적으로 수차가 없도록 반경 r1과 r2의 설정값이 존재하는 렌즈를 형성할 수 있다.
표 I는 여러 가지 구면 수차가 없는 렌즈를 어떻게 형성할 수 있는지를 나타낸 상기 식 5의 다양한 해결책을 나타낸다. 표 I는 해결책 ΔW=0에 대해, n1=1.5. n2=1.35, n3=1.38일 경우, K1 및 K2의 값들을 나타낸다.
표 I
Figure 112008002050638-PCT00004
상기 실시예에서는, 가변 렌즈의 순 구면수차가 적어도 3차 수차 해석법에 대해 수차가 없다고 가정한다. 그러나, 이것은 상기 광학계가 구면수차가 없도록 형성될 수 있는 정도의 일 측정일 뿐이라는 것을 알아야 할 것이다. 구면수차가 장치에 영향을 주는 정밀도는, 그 장치 내의 가변 렌즈로부터 상기 구면수차를 제거하는 것이 바람직한 정도를 결정한다. 이를테면, 일부의 응용에 있어서, 구면수차의 정도는, 구면수차의 현상은 회절 제한치 미만이도록 하는 것이 바람직하기도 하다.
바람직하게는, 상기 장치는, OPDrms < 200mλ인 경우 실질적으로 구면수차가 없는 것으로서 간주되고, 여기서 OPDrms는 방사빔의 파면을 가로질러서의 제곱 평균 광 경로 길이차이다. 보다 바람직하게는, OPDrms < 100mλ이고, 훨썬 더 바람직하게는 OPDrms < 70mλ이다. OPDrms가 70mλ이하인 경우, 방사빔의 구면수차의 정도는, 회절 제한치 미만으로서 간주된다.
이제, 일반적으로 도 1에 도시된 것과 유사한 구조를 갖는 가변 렌즈의 예를 기재하겠다. 그 렌즈의 입사 동공 지름은 1.5mm이다. 그 렌즈는, 실질적으로 파장 405nm의 입사 방사빔에 대해 수차가 없다. 3개의 유체의 굴절률은, n1=1.60, n2=1.34 및 n3=1.61이다. 그 2개의 메니스커스는, D가 마지막 메니스커스로부터 초점까지의 거리(예를 들면, 도 1에서, D는 메니스커스 134로부터 F12까지의 거리에 해당함)에 의해 분리된다. 단지 계산을 단순화하기 위해서, 메니스커스들 변화 형상으로서 메니스커스들 사이의 간격의 이동은 고려하지 않았다.
표 II는 실질적으로 제로 구면수차를 일으키는 상기 가변 렌즈의 적절한 세팅의 리스트를 나타낸다. 보다 작은 D의 값에 대한 수차의 증가는, 개구수의 증가에 기인한다. 구면수차는, mλ의 단위로 제곱 평균 광 경로 길이차로서 표현된다(여기서, λ는 입사 방사빔의 파장이다). 광 경로 길이차의 제곱 평균이 70mλ미만인 경우, 가변 렌즈는, 구면수차가 없는 것으로 할 것이다.
표 II
Figure 112008002050638-PCT00005
도 1에 도시된 장치(100)는, 가변 렌즈를 갖추는 것이 바람직한 임의의 장치일 수 있다, 예를 들면 상기 장치는 카메라, 현미경, 망원경 또는 광학주사장치이 다. 이와는 달리, 상기 장치는, 상술한 장치의 임의의 것을 갖춘 임의의 디바이스일 수 있다, 예를 들면, 상기 장치는, 이동전화, 개인휴대용 정보 단말기(PDA), 컴퓨터 또는 카메라 내장 전자 장난감일 수 있다. 카메라는 용어는, 정지화상(사진) 카메라 또는 비디오 카메라 양쪽을 포함하는 것으로 한다. 이 카메라는 필름 또는 디지털 카메라이어도 된다
예를 들면, 도 2는 제 1 방사빔(4)에 의해 제 1 광 기록매체(3)의 제 1 정보층(2)을 주사하는 장치(1)를 나타내고, 이 장치는 대물렌즈계(8)를 구비한다.
광 기록매체(3)는, 투명층(5)을 구비하고, 이 투명층의 일측면에는, 정보층(2)이 배치된다. 상기 투명층(5)으로부터 멀리 떨어져 대향하는 정보층(2)의 측면은, 보호층(6)에 의해 환경적인 영향으로부터 보호된다. 상기 주사장치에 대향하는 투명층의 측면을 입사면이라고 한다. 투명층(5)은, 정보층(2)을 위한 기계적 지지를 제공하여 광 기록매체(3)의 기판으로서 작용한다. 이와는 달리, 투명층(5)은, 정보층을 보호하는 유일한 기능을 갖고, 기계적 지지는 이를테면, 보호층(6) 또는 추가의 정보층 및 최상부의 정보층에 연결된 투명층에 의해 정보층(2)의 타측면에 일 층으로 제공된다. 주목하는 것은, 정보층이 도 1의 실시예에서, 투명층(5)의 두께에 대응하는 제 1 정보층 깊이(27)를 갖는다는 것이다. 그 정보층(2)은, 매체(3)의 표면이다.
정보는, 도면에 나타내지 않은 실질적으로 평행형, 동심형, 또는 나선형 트랙에 배치된 광학적으로 검출가능한 마크의 형태로 기록매체의 정보층(2)에 저장된다. 트랙은, 포커싱된 방사빔의 스폿이 뒤따라가게 되는 경로이다. 상기 마크는, 임의의 광학적으로 판독 가능한 형태, 예를 들면, 피트의 형태, 반사계수를 갖는 영역의 형태, 또는 주변과 다른 자화방향의 형태, 또는 이들을 조합한 형태이어도 된다. 광 기록매체(3)의 형상이 디스크일 경우이다.
도 2에 도시된 것처럼, 광학주사장치(1)는, 방사원(7), 시준렌즈(18), 빔 스플리터(9), 광축(19a)을 갖는 대물렌즈계(8), 가변 렌즈(30) 및 검출 시스템(10)을 구비한다. 또한, 광학주사장치(1)는, 서보회로(11), 포커스 액추에이터(12), 반경방향 액추에이터(13) 및 오류정정용 정보처리장치(14)를 구비한다.
이러한 특별한 실시예에서, 방사원(7)은, 제 1 방사빔(4), 제 2 방사빔(4') 및 제 3 방사빔(4")을 연속적으로 또는 따로따로 공급하도록 구성된다. 예를 들면, 방사원(7)은, 별도의 레이저가 제 3 빔을 공급하면서 상기 방사빔(4,4',4") 중 2개를 연속적으로 공급하는 튜너형 반도체 레이저 또는, 이들 방사빔을 따로따로 공급하는 3개의 반도체 레이저로 이루어져도 된다.
상기 방사빔(4)은 파장 λ1과 편광 p1을 갖고, 상기 방사빔(4')은 파장 λ2과 편광 p2을 갖고, 상기 방사빔(4")은 파장 λ3과 편광 p3을 갖는다. 상기 파장 λ1,λ2,λ3은, 모두 서로 다르다. 바람직하게는, 임의의 2개의 파장간의 차이는, 20nm이상이고, 보다 바람직하게는 50nm이다. 상기 편광 p1,p2,p3 중 2개 이상의 편광은 서로 다르다.
상기 시준렌즈(18)는, 발산 방사빔(4)을 실질적으로 시준된 빔(20)으로 변환하는 광축(19a)에 배치된다. 마찬가지로, 그 시준렌즈는, 방사빔(4',4")을 2개의 각각의 실질적으로 시준된 빔(20',20")(도 2에 미도시됨)으로 변환한다.
빔 스플리터(9)는, 그 방사빔을 대물렌즈계(8)로 향하여 광로를 따라 전송하도록 구성된다. 도시된 예시에서, 방사빔은 대물렌즈계(8)를 향해 빔 스플리터(9)를 통한 전송에 의해 전송된다. 바람직하게는, 상기 빔 스플리터(9)는, 광축에 대해 각도 α, 보다 바람직하게는 α=45°로 경사진 평면 평행판으로 형성된다. 이러한 특별한 실시예에서, 상기 대물렌즈계(8)의 광축(19a)은, 방사원(7)의 광축과 일치한다.
대물렌즈계(8)는, 상기 시준된 방사빔(20)을 제 1 포커싱된 방사빔(15)으로 변환하여 정보층(2)의 위치에 제 1 주사 스폿(16)을 형성한다.
주사시에, 기록매체(3)는 스핀들(도 2에 미도시됨) 상에 회전하여, 정보층(2)은 투명층(5)을 통해 주사된다. 상기 포커싱된 방사빔(15)은, 정보층(2)에서 반사하여서, 전방향 수속빔(15)의 광로에서 되돌아가는 반사빔(21)을 형성한다. 대물렌즈계(8)는, 그 반사된 방사빔(21)을 반사된 시준 방사빔(22)으로 변환한다.
빔 스플리터(9)는, 상기 반사된 방사빔(22)의 적어도 일부를 검출 시스템(10)을 향해 광로를 따라 전송하여서 상기 전방향 방사빔(20)을 그 반사된 방사빔(22)으로부터 분리한다. 도시된 예시에서, 상기 반사된 방사빔(22)은, 빔 스플리터(9) 내에 플레이트로부터의 반사에 의해 검출 시스템(10)을 향해 전송된다. 도시된 특별한 실시예에서, 빔 스플리터(9)는, 편광 빔 스플리터이다. 1/4 파장판(9')은, 빔 스플리터(9)와 대물렌즈계(8) 사이의 광축(19a)을 따라 설치된다. 그 1/4 파장판(9')과 편광 빔 스플리터(9)의 조합은, 대다수의 반사된 방사빔(22)이 확실 하게 검출 시스템 광축(19b)을 따라 검출 시스템(10)으로 전송되게 한다. 검출 시스템 광축(19b)은, 검출 시스템(10)을 향해 상기 반사된 방사빔(22)의 적어도 일부를 전송하는 빔 스플리터(9)로 인한 광축(19a)의 연속이다. 이와 같이, 대물렌즈계 광축은, 참조번호 19a 및 19b로 나타낸 축들을 포함한다.
검출 시스템(10)은, 상기 반사된 방사빔(22)의 일부분을 포획하도록 구성된 수속렌즈(25)와 검출기(23)를 구비한다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 렌즈(30)는, 빔 스플리터(9)와 검출기(230 사이의 광로에 설치된다. 바람직하게는, 가변 렌즈(30)는, 빔 스플리터(9)와 수속렌즈(25) 사이에 설치된다. 가변 렌즈(30)를 사용하여 상기 반사된 방사빔(22)의 일부분의 포커싱을 제어한다.
많은 종래기술의 광학주사장치에서, 서로 다른 방사빔에 의한 결상은 서로 다른 축방향 위치에 있을 것이다. 이것은, 서로 다른 방사빔에 대한 서로 다른 공역 세팅 및/또는 서로 다른 축방향 위치에 있는 방사원의 사용에 기인할 수 있다. 그 화상의 서로 다른 축방향 위치를 보상하기 위해서, 많은 경우에 있어서, 종래기술의 광학주사장치는, 서로 다른 방사빔에 대한 서로 다른 검출기를 구비한다. 이는, 상기 광학주사장치의 비용과 크기를 증대시킨다.
여기에 기재된 실시예에서, 상기 화상의 서로 다른 축방향 위치의 상기 문제점을 해결하기 위해서, 가변 렌즈(30)의 초점 길이를 조정하여, 서로 다른 방사빔으로부터의 스폿이 동일한 화상면(즉, 정보 검출기의 것)에 포커싱되게 한다. 그래서, 단일의 정보 검출기를 사용할 수 있다. 종래기술의 가변 렌즈에서, 초점 길 이를 조정하면 원하지 않는 상이한 구면수차의 양을 생성할 것이다. 이러한 문제점은 가변 렌즈(30)에 의해 해결된다.
상기 가변 렌즈(30)의 메니스커스들을 제어하여, 원하는 초점 거리를 제공하지만, 2개의 메니스커스의 결합에 의해 생성된 구면수차의 순 양이 무시 가능하여, 즉 가변 렌즈에 의해 생성된 구면수차는 광학주사장치의 성능에 영향을 미치지 않도록 충분히 낮게 한다.
상기 검출기(23)는, 상기 반사된 빔의 상기 일부분을 하나 이상의 전기신호로 변환하도록 구성된다.
그 신호들 중 하나가 정보신호이고, 그 정보신호의 값은 정보층(2)에 주사된 정보를 나타낸다. 정보신호는, 오류정정용 정보처리장치(14)에서 처리된다.
상기 검출 시스템(10)으로부터 기타의 신호는, 포커스 오차신호와 반경방향 트랙킹 오차신호이다. 포커스 오차신호는, 주사 스폿(16)과 정보층(2)의 위치 사이의 Z축을 따라서의 축방향 높이차를 나타낸다. 바람직하게는, 이 포커스 오차신호는, 특히 G.Bouwhuis,J.Braat,A.Huijiser et al, "Principles of Optical Disc Systems",pp.75-80(Adam Hilger 1985, ISBN 0-85274-785-3)에 의한 서적에 공지된 "비점수차 방식"으로 형성된다. 상기 반경방향 트랙킹 오차신호는, 주사스폿(16)과, 그 주사스폿(16)이 뒤따라가게 되는 정보층(2)의 트랙의 중심 사이의 정보층(2)의 XY면에서의 거리를 나타낸다. 이러한 반경방향 트랙킹 오차신호는, G.Bouwhuis,pp.70-73에 의한 상기 서적에도 공지된 "반경방향 푸시풀 방식"으로 형성될 수 있다.
서보회로(11)는, 상기 포커스 및 반경방향 트랙킹 오차신호에 따라, 서보 제어신호들을 제공하여 상기 포커스 액추에이터(12)와 반경방향 액추에이터(13)를 각각 제어하도록 구성된다. 이 포커스 액추에이터(12)는, Z축을 따라 대물렌즈(8)의 위치를 제어하여서, 주사스폿(16)의 위치를 제어하여 정보층(2)의 평면과 실질적으로 일치한다. 상기 반경방향 액추에이터(13)는, 대물렌즈(8)의 위치를 변경함으로써, 반경방향의 상기 주사스폿(16)의 위치를 제어하여 정보층(2)에서 뒤따라가게 되는 트랙의 중심선과 실질적으로 일치한다.
대물렌즈(8)는, 상기 시준된 방사빔(20)을 제 1 개구수 NA1를 갖는 포커스 방사빔(15)으로 변환하여, 주사스폿(16)을 형성하도록 구성된다. 달리 말하면, 광학주사장치(1)는, 파장 λ1, 편광 p1 및 개구수 NA1를 갖는 방사빔(15)으로 제 1 정보층(2)을 주사할 수 있다.
또한, 본 실시예의 광학주사장치는, 방사빔 4'에 의해 제 2 광 기록매체(3')의 제 2 정보층(2')과, 또 방사빔 4"에 의해 제 3 광 기록매체(3")의 제 3 정보층(2")을 주사할 수 있다. 그래서, 대물렌즈계(8)는, 시준된 방사빔(20')을, 제 2 개구수 NA2를 갖는 제 2 포커싱된 방사빔(15')으로 변환하여, 정보층(2')의 위치에 제 2 주사스폿(16')을 형성한다. 또한, 대물렌즈(8)는, 상기 시준된 방사빔(20")을 제 3 개구수 NA3을 갖는 제 3 포커싱된 방사빔(15")으로 변환하여, 정보층(2")의 위치에 제 3 주사스폿(16")을 형성한다.
임의의 하나 이상의 상기 주사스폿(16,16',16")은, 오차신호를 제공할 때 사 용하기 위한 2개의 추가의 스폿으로 형성되어도 된다. 이들 관련된 추가의 스폿은, 광빔(20)의 경로에 적절한 회절부재를 설치하여서 형성될 수 있다.
광 기록매체 3과 마찬가지로, 광 기록매체 3'는, 제 2 투명층(5')을 구비하고 이 투명층의 일측면에는 정보층(2')이 제 2 정보층 깊이(27')로 정렬되고, 광 기록매체 3"는, 제 3 투명층(5")을 구비하고 이 투명층의 일측면에는 정보층(2")이 제 3 정보층 깊이(27")로 정렬된다.
가변 렌즈(30) 내의 메니스커스들은, 주사되는 광 기록매체의 형태를 나타낸 신호(예를 들면, 이 신호는 가변 렌즈의 원하는 초점 길이를 나타냄)를 수신하는 메니스커스 제어기를 사용하여 제어되어도 되고, 이때 이 제어기는, 실질적으로 구면수차 없는 작동으로 상기 가변 렌즈의 원하는 초점 길이를 제공하는데 필요한 각 메니스커스의 원하는 형상을 나타낸(예를 들면, 메모리 저장부 또는 룩업 테이블로부터) 데이터를 판독한다.
이와는 달리, 검출 시스템(10)은 구면수차 및/또는 스폿 초점을 검출하기도 하고, 렌즈 제어신호를 서보회로(11)에 공급하여, 가변 렌즈(30)의 작동을 제어하기도 한다. 그래서, 상기 구면수차 신호를, 메니스커스 각각의 형상(곡률반경)의 최적의 설정값을 결정하기 위한 입력으로서 품질 신호로서 사용하여, 최적의 동작을 달성하고, 즉, 주어진 원하는 초점 길이에 대해, 실질적으로 순 구면수차가 가변 렌즈에 의해 제공된다. 상기 주어진 원하는 초점 길이는, 검출 시스템(10)에 의해 결정된 포커스 오차신호가 최소일 때의 길이다.
본 실시예에서, 광 기록매체(3, 3', 3")의 예로서만, 각각 "블루레이 디스크 " 포맷 디스크, DVD 포맷 디스크 및 CD 포맷 디스크가 있다. 그래서, 파장 λ1은, 365-445nm 사이에 포함되고, 바람직하게는 405nm이다. 개구수 NA1는 판독모드와 기록모드 양쪽에서 약 0.85이다. 파장 λ2는, 620-700nm 사이에 포함되고, 바람직하게는 650nm이다. 개구수 NA2는 판독모드시에는 약 0.6이고 기록모드에서는 0.6이상, 바람직하게는 0.65이다. 파장 λ3은, 740-820nm 사이에 포함되고, 바람직하게는 약 785nm이다. 개구수 NA3는 0.5이하, 바람직하게는 CD 포맷 디스크로부터 정보를 판독하기 위해서는 0.45이고, 바람직하게는 정보를 CD 포맷 디스크에 기록하기 위해서는 0.5-0.55 사이이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 여기에 기재된 것과 같은 가변 렌즈(30)는, 현미경의 일부를 구성한다. 현미경 대물렌즈는, 표본으로 방출된 광을 평행빔으로 변환한다. 종래의 장치에서, 전형적으로, 이것은, 상기 대물렌즈의 초점을 표본과 일치시켜서, 대물렌즈를 기계적으로 변위시키서 달성된다. 통상의 종래의 액정 렌즈를 (액정 렌즈의 초점 길이를 변화시킴으로써)상기 포커싱 동작을 수행하는데 사용한 경우, 이것에 의해 일반적으로 빔에 수차의 양이 서로 다르게 될 것이어서, 상기 빔의 광학 품질을 저하시킨다. 여기서 상술한 것과 같은 가변 렌즈를 사용하여서, 가변 렌즈의 초점 길이는, 그 빔에 구면수차가 생기지 않고서 변경될 수 있다.
2개의 유체 사이의 메니스커스들의 형상을 변경하는 동작은, 다양한 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 전기습윤현상은, 메니스커스의 형상(예를 들면, 곡률반 경)을 변경하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 국제특허출원 WO 99/18456 & WO 00/58763에는, 가변 포커스 렌즈가 기재되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제 1 및 제 2 렌즈부재는, 각 렌즈부재에서의 유체들에 인가된 전압이, 각 렌즈부재 내의 메니스커스의 형상이 적절하도록 확실하게 하기 위해서 적절한 전압 제어의 추가에 의해, 상기 공지된 가변 포커스 렌즈들 중 각 렌즈로 각기 형성되어도 된다. 달리 말하면, 각 메니스커스는, 별도의 유체 챔버 또는 셀 내에 형성된다. 본 발명의 실시예에 따른 가변 렌즈는, 상기 렌즈부재의 2개(또는 그 이상)을 직렬로 설치하여 형성되고, 이때 공통 광축은 각 렌즈부재를 통해 연장된다. 그래서, 각 렌즈부재는, 광축을 가로질러 연장되는 메니스커스 상에서 접촉한 2개의 유체를 포함하고, 각 렌즈부재의 2개의 유체는 혼화 불가능하고 굴절률이 서로 다르다. 제 2 렌즈부재는, 상기 제 1 렌즈부재와 같은 유체를 사용하여도 되거나, 하나 이상의 서로 다른 유체를 사용하여도 된다.
이와는 달리, 또 보다 바람직하게는, 그 2개의 메니스커는, 단일 유체의 몸체가 (예를 들면, 도 1에 도시된 것처럼) 양쪽의 메니스커스를 분리하는 단일의 공통 챔버 내에 형성된다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 습윤 렌즈(330)의 일례를 나타낸다. 일반적으로, 가변 렌즈(330)는, 국제특허출원번호 PCT/IB2003/004595(WO 2004/038480으로서 공개됨)에 기재된 줌 렌즈와 유사하다.
가변 렌즈(330)는 챔버(300)를 구비한다. 3개의 유체 A,B,B'는, 챔버(300) 내에 위치된다. 본 실시예에서, 챔버(300)는, 측면벽(305)과 단부벽(302,304)으로 한정된 원통 챔버이다. 광축(19)은 그 챔버를 통해 연장되어 있다. 2개의 메니스커 스(332,334)는, 그 챔버 내의 3개의 유체 A,B,B'로 한정된다. 각 메니스커스(332,334)는, 광축(19)을 횡단하여 연장된다. 상기 챔버(300) 내의 유체 A,B,B' 중 적어도 하나는, 전기적으로 민감하고(즉, 그 유체는 전기장의 인가에 영향을 받는다), 그 유체들 중 적어도 하나는 전기적으로 민감하지 않다.
이러한 특별한 실시예에서, 유체 A는 전기적으로 민감하지 않고, 즉 그것은 오일 또는 알칸 등의 절연체이다. 유체 B,B'는, 전기적으로 민감하고, 예를 들면 유체 B,B'는 전기도전성 유체, 이를테면 수용성 염용액이다. 제 1 메니스커스(332)는, 유체 A와 B 사이의 경계면으로 한정된다. 유체 A와 B의 굴절률은 서로 다르다. 제 2 메니스커스(334)는, 유체 A와 B'사이의 경계면으로 한정된다. 유체 A와 B'의 굴절률은 서로 다르다. 유체 B와 B'의 굴절률은 동일하지만(또 동일한 유체이어도 되지만), 이러한 특별한 실시예에서는 굴절률이 서로 다른 서로 다른 유체이다.
상기 챔버의 단부(302,304)는, 광학적으로 투명한 재료, 예를 들면 유리로 한정된다. 이러한 특별한 실시예에서, 상기 단부(302,304)도 전압을 각각의 인접한 유체 B,B'에 인가하기 위한 전극들로서 작동한다. 이는 그 단부를 투명한 전극 도전체, 예를 들면 인듐 주석 산화물층으로 도포함으로써 얻어질 수 있다. 상기 원통 챔버(300)의 측면(316)은, 예를 들면 파릴렌과 같은 절연층(306)으로 도포된다. 바람직하게는, 얇은 소수성 코팅물(예를 들면, AF-1600)은, 상기 파릴렌층의 내부 표면에 형성된다. 그래서, 원통 전극(316)은, 절연성 원통 챔버 측벽(306)의 외부 표면 둘레에 연장된다. 상기 전극(316)은, 금속관으로 구성될 수 있다.
제 1 전압원(312)은, 메니스커스(332)의 형상을 변화시키도록, 전압을 제 1 단부 전극(302) 및 원통측 전극(316)에 인가하도록 구성된다. 제 2 전압원(314)은, 메니스커스(334)의 형상을 변화시키도록, 전압을 제 2 단부 전극(304) 및 원통측 전극(316)에 인가하도록 구성된다.
전기습윤은, 유체의 표면의 습윤성이 전압 인가중에 변화하는 현상이다. 이것에 의해, 3상 선의 메니스커스의 접촉각이 변화하게 되어서, 그 메니스커스의 형상이 변화하게 된다. 그 3상 선은, 표면과 2개의 인접한 유체간의 접촉 선이다. 예를 들면, 메니스커스(332)에 대한 3상 선은, 메니스커스의 경계선이 상기 원통 측벽(306)과 접촉하는 점이다. 그래서, 전압원(312)으로부터의 전압을 전극 302와 316 사이에 인가하여 상기 표면(306)의 습윤성을 변경할 수 있어서, 3상 접촉선에 변화가 일어남에 따라서 상기 메니스커스의 곡률반경에 있어서 연속적인 변화가 일어나게 된다. 마찬가지로, 상기 메니스커스(334)의 형상은, 전극 304와 316 사이에 전압 인가에 의해 제어될 수 있다.
이와 같이, 메니스커스 제어기(310)는, 양쪽의 메니스커스의 형상들을 제어할 수 있는 전압원(312,314)과 전극(302,304,316))에 의해 구성된다. 상기 메니스커스 제어기(310)는, 제 1 메니스커스(332)에 의해 생성된 구면수차의 양이 실질적으로 제 2 메니스커스(334)에 의해 생성된 구면수차의 양만큼 보상되도록 메니스커스들의 형상을 제어하도록 구성된다. 그 메니스커스 제어기는, 가변 초점 길이의 범위가 가변 렌즈(330)에 의해 제공될 수 있도록 상기 메니스커스들의 형상을 제어하도록 더 구성된다.
그러나, 전기습윤에다가 다른 기술이 각 메니스커스의 형상을 변경하는데 적 용되어도 된다는 것을 알 것이다.
이를테면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가변 렌즈에 사용하는데 적절한 렌즈부재(430)를 나타낸 것이다. 렌즈부재(430)는, 펌핑 시스템을 사용하여 그 챔버(400) 내에 위치된 유체 A,B의 체적을 변화시킨다. 광축(19)은 챔버(400)를 통해 연장된다. 상기 챔버(400)는, 습윤성이 균일한 측벽(410)을 갖는다. 상기 챔버(400)는, 측벽이 (선형에 대해 대향된 것처럼) 만곡된 절단 원추로서 형성된다. 그래서, 유체 A,B 사이에 한정된 메니스커스(432)가 광축을 따라 이동되므로, 그 메니스커스(432)의 형상은 변화한다. 이것은, 상기 표면의 습윤성이 균일할 때, 그 메니스커스(432)가 일정한 3상 접촉각을 유지하려고 하기 때문이다. 이렇게 일정한 3상 접촉각을 유지하기 위해서, 상기 광축(19)에 대한 측벽의 각도가 광축(19)을 따라서 거리의 함수로서 변화하므로, 그 메니스커스의 형상은 그 각도가 광축(19)을 따라 이동할 때 변화한다.
입구(402,404)는, 상기 챔버(400)의 각각의 단부에서 펌프(406)와 접속된다. 펌프(406)는, 상기 챔버 내에서 혼화 불가능한 유체 A,B의 각각의 체적을 변경하는데 사용되어, 메니스커스의 위치를 광축을 따라 변경한다. 그래서, 펌프(406)는, 메니스커스 제어기로서 작동하여, 광축을 따라 메니스커스(432)의 변환에 의해 상기 메니스커스(432)의 형상을 변화시킨다. 유사한 렌즈부재에는, 도면에 도시된 것 430과 직렬로, 적절한 제어기가 구비되어, 그 2개의 렌즈부재로 형성된 가변 렌즈가 소정의 파장, 또는 범위의 파장의 입사 방사빔에 무시 가능한 구면수차를 제공하는 것을 보장한다.
다른 실시예에서, 도 4의 구성은, 상기 메니스커스를 상기 벽에 고정시키는 것과 결합하여 사용된다. 상기 메니스커스 경계선은, 상기 벽의 기하학 구조 또는 습윤성의 갑작스런 변화에 의해 그 벽 상의 특별한 위치에 고정될 수 있다. 상기 체적을 펌핑에 의해 변화시키는 것은, 메니스커스의 형상을 변화시키고 위치를 변화시키지 않는다.
여기서 기재된 것처럼, 가변 렌즈는, 2개의 메니스커스를 포함한다. 메니스커스 제어기는, 메니스커스들의 형상을 제어하도록 구성되고, 상기 제 1 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양은 실질적으로 제 2 메니스커스에 의해 생성된 구면수차의 양만큼 보상된다. 이것에 의해, 가변 렌즈가 초점 거리의 범위(및/또는 입사 방사빔의 파장의 범위)에서 조정될 수 있어 무시 가능한 구면수차를 제공하는 적절한 가변 렌즈를 제공한다. 그래서, 구면수차가 없고 진동에 영향을 받기 쉽지 않은 비교적 값싼 가변 렌즈를 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 광축(19)을 갖는 가변 렌즈(130;30;330)로서,
    광축(19)을 가로질러 연장되는 제 1 메니스커스(132;332;432) 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체(A,B)로 이루어진 제 1 렌즈부재(430)와,
    상기 광축(19)을 가로질러 연장되는 제 2 메니스커스(134;334) 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체(A,B')로 이루어진 제 2 렌즈부재와,
    각 메니스커스의 형상을 제어하도록 구성된 메니스커스 제어기(110;312;314;406)를 구비하고,
    상기 메니스커스 제어기(110;312;314;406)는, 상기 제 1 메니스커스(132;332;432)에 의해 생성된 구면수차의 양이 적어도 소정의 파장의 방사빔에 대해 상기 제 2 메니스커스(134;334)에 의해 생성된 구면수차의 양으로 실질적으로 보상되도록 상기 메니스커스들(132;134;332;334;432)의 형상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 메니스커스 제어기(110;312;314;406)는, 상기 메니스커스 들(132;134;332;334;432)에 의해 제공된 구면수차의 순 양이 200mλ OPDrms미만이도록 각 메니스커스(132;134;332;334;432)의 형상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메니스커스 제어기(110;312;314;406)는, 상기 메니스커스들(132;134;332;334;432)에 의해 제공된 구면수차의 순 양이 100mλ OPDrms미만이도록 각 메니스커스(132;134;332;334;432)의 형상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변 렌즈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메니스커스 제어기(110;312;314;406)는, 상기 메니스커스들(132;134;332;334;432)에 의해 제공된 구면수차의 순 양이 회절 제한치 미만이도록 각 메니스커스(132;134;332;334;432)의 형상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변 렌즈.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈부재와 상기 제 2 렌즈부재는, 제 1, 제 2 및 제 3 유체(B,A,B')의 몸체를 갖는 단일의 공통 유체 챔버(310,410)에 의해 한정되고, 상기 제 1 및 제 2 유체(B,A)의 몸체는 상기 제 1 렌즈부재의 2개의 유체이고, 상기 제 2 및 제 3 유체(A,B')의 몸체는, 상기 제 2 렌즈부재의 2개의 유체인 것을 특징으로 하는 가변 렌즈.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메니스커스 제어기(110;312;314;406)는, 각 메니스커스의 곡률반경을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변 렌즈.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메니스커스들 중 적어도 하나의 위치를 검출하고, 이 측정된 위치를 나타낸 신호를 상기 메니스커스 제어기에 제공하도록 구성된 메니스커스 검출기(110)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 가변 렌즈.
  8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 가변 렌즈(130;30;330)를 구비한 장치(100;1).
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가변 렌즈(30)를 통해 전송된 방사빔의 구면수차를 결정하고, 상기 검출된 구면수차를 나타낸 메니스커스 제어기에 신호를 제공하도록 구성된 구면수차 검출기(10)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 장치(100;1)는,
    광학주사장치(1), 카메라, 이동전화, 현미경 및 망원경 중 적어도 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 광축(19)을 갖는 가변 렌즈 제조방법으로서,
    상기 광축(19)을 가로질러 연장되는 제 1 메니스커스(132;332;432) 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체(B,A)로 이루어진 제 1 렌즈부재(430)를 설치하는 단계와,
    상기 광축을 가로질러 연장되는 제 2 메니스커스 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체(A,B')로 이루어진 제 2 렌즈부재를 설치하 는 단계와,
    각 메니스커스의 형상을 제어하도록 구성된 메니스커스 제어기(110;312;314;406)를 설치하는 단계를 포함하고,
    상기 메니스커스 제어기(110;312;314;406)는, 상기 제 1 메니스커스(132;332;432)에 의해 생성된 구면수차의 양이 적어도 소정의 파장의 방사빔에 대해 상기 제 2 메니스커스(134,334)에 의해 생성된 구면수차의 양으로 실질적으로 보상되도록 상기 메니스커스들(132;134;332;334;432)의 형상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변 렌즈 제조방법.
  12. 광축(19)을 갖는 가변 렌즈(130;30;330) 작동방법으로서, 상기 가변 렌즈는, 광축(19)을 가로질러 연장되는 제 1 메니스커스(132;332;432) 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체(B,A)로 이루어진 제 1 렌즈부재(430)와, 상기 광축(19)을 가로질러 연장되는 제 2 메니스커스(134;334) 상에서 접촉하고 혼화 불가능하며 굴절률이 서로 다른 2개의 유체(A,B')로 이루어진 제 2 렌즈부재를 구비하고,
    상기 작동방법은,
    상기 제 1 메니스커스(132;332;432)의 구면수차가 적어도 소정의 파장의 방사빔에 대해 상기 제 2 메니스커스(134;334)의 구면수차를 실질적으로 보상하도록 각 메니스커스(132;134;332;334;432)의 형상을 제어하는 것을 포함한 것을 특징으 로 하는 가변 렌즈 작동방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 렌즈(130;30;330)의 원하는 초점 길이를 나타낸 신호를 수신하는 것과,
    상기 원하는 초점 길이를 제공하기 위해 원하는 각 메니스커스(132;134;332;334;432)의 형상을 나타낸 데이터를 판독하는 것을 더 포함한 것을 특징으로 하는 가변 렌즈 작동방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    다른 메니스커스의 원하는 형상을 결정하기 위해 상기 메니스커스들(132;134;332;334;432) 중 적어도 하나의 형상을 결정하는 것을 더 포함한 것을 특징으로 하는 가변 렌즈 작동방법.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가변 렌즈를 통해 전송된 방사빔의 구면수차를 측정하는 것을 나타낸 신호를 결정하는 것과,
    각 메니스커스(132;134;332;334;432)의 형상을 제어하여 상기 방사빔에 제공 된 순 구면수차를 줄이는 것을 더 포함한 것을 특징으로 하는 가변 렌즈 작동방법.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메니스커스 제어기(110;312;314;406)는, 전기습윤현상에 의해 상기 메니스커스들(132;134;332;334;432) 중 적어도 하나의 형상을 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 가변 렌즈 작동방법.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 렌즈부재들 중 적어도 하나는, 2개의 각각의 유체를 담은 유체 챔버(300;410)를 구비하여도 되고,
    상기 방법은 상기 챔버(300;410) 내에 담겨진 각 유체(B,A,B')의 체적을 조정하여서 챔버를 구비한 상기 렌즈부재의 메니스커스의 형상을 제어하는 것을 더 포함한 것을 특징으로 하는 가변 렌즈 작동방법.
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