專利名稱：雙折射光學部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包含雙折射材料的光學部件、包括這種部件的設備，以及制造這種部件和設備的方法。該部件特別適合于、但不限于用作光學掃描設備中的光學元件。
背景技術：
用在光學掃描設備中的光學拾取單元是已知的。這種光學拾取單元安裝在可動支架上，以用于在光盤的軌道上掃描。優(yōu)選將光學拾取單元的尺寸和復雜性盡可能減小，以便減少制造成本并為掃描設備中安裝的其他部件留出額外的空間。
現(xiàn)代的光學拾取單元通常都與至少兩種不同的光盤格式相兼容，如光盤(CD)和數(shù)字通用盤(DVD)格式。最近提出藍光(Blu-ray)盤(BD)格式，這種格式的盤提供大約25GB的數(shù)據(jù)存儲容量(與CD的650MB的容量和DVD的4.7GB的容量形成對比)。
通過利用小的掃描波長和大的數(shù)值孔徑(NA)能夠實現(xiàn)較大容量的存儲，以提供小的焦斑，(焦斑的尺寸近似為λ/NA)，從而允許讀出盤的信息層中較小尺寸的標記。例如，典型的CD格式利用785nm的波長，并具有數(shù)值孔徑為0.45的物鏡，DVD利用650nm的波長并具有0.65的數(shù)值孔徑，BD系統(tǒng)利用405nm的波長和0.85的數(shù)值孔徑。
通常，材料的折射率作為波長的函數(shù)而發(fā)生變化。因此，透鏡將對不同的入射波長提供不同的焦點和不同的性能。此外，盤可具有不同厚度的透明層，因此對于不同類型的盤需要不同的焦點。
在一些情況下，通過增加每個盤的信息層的數(shù)量來進一步增大存儲容量。例如，雙層BD盤具有由25μm厚的隔離層分開的兩個信息層。這樣，當來自光學拾取單元的光聚焦在第二信息層上時，其必須要穿過該隔離層。這就引起了球差，即這樣一種現(xiàn)象，靠近會聚光錐的軸的光線與該光錐外面的光線相比具有不同的焦點。這導致焦斑模糊，以及隨后在盤的讀出中的保真度的損失。
為了能夠實現(xiàn)雙層讀出和反向兼容性(即，同樣的光學系統(tǒng)用于不同的盤格式)，已經(jīng)提出用以補償球差的偏振敏感透鏡(PS-透鏡)。這些透鏡可由雙折射材料形成，如液晶。雙折射表示對于光束的兩種偏振成分存在不同的折射率。雙折射材料具有非常折射率(ne)和尋常折射率(no)，兩種折射率之差為Δn＝ne-no。通過確保相同或不同的波長入射到具有不同偏振態(tài)的透鏡上，可使用PS透鏡為單一或不同波長提供不同的焦點。
本發(fā)明各個實施例的目的在于提供一種改進的光學部件，所述光學部件解決了現(xiàn)有技術的一個或多個問題，不管所述問題在本文中提到與否。
本發(fā)明特定實施例的目的在于提供一種雙折射透鏡，其能夠轉換到中性狀態(tài)，從而使其不改變入射光的方向，所述特定實施例的目的在于還提供一種制造這種透鏡的方法。
發(fā)明概述在第一方面中，本發(fā)明提供了一種用于掃描光學記錄載體上的信息層的光學掃描設備，該設備包括用于產生輻射光束的輻射源，和用于將輻射光束會聚在信息層上的物鏡系統(tǒng)，其中該設備包括光學元件，該光學元件包括至少兩種鄰接的材料，在這兩種材料之間具有成形的界面，至少第一種材料是雙折射材料，第二種材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率。
通過提供具有兩種這樣的材料的元件，可以將界面限定的光學功能有效地轉換到中性狀態(tài)。例如，如果界面是彎曲的，那么可通過確保偏振輻射光束入射到具有正確定向的元件上來轉換界面的透鏡能力，從而不提供任何聚焦或發(fā)散作用。這樣就可以簡化掃描設備中的光學裝置。此外，第二種材料可用于保護、至少部分地保護雙折射材料。
在另一方面中，本發(fā)明提供了一種光學部件，該光學部件包括至少兩種鄰接的材料，在這兩種材料之間具有成形的界面，至少第一種材料是雙折射材料，第二種材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率。
在又一個方面中，本發(fā)明提供一種制造光學掃描設備的方法，該光學掃描設備用于掃描光學記錄載體的信息層，由厚度為td且折射率為nd的透明層覆蓋該信息層，該方法包括以下步驟提供用于產生輻射光束的輻射源；提供一種光學元件，該光學元件包括至少兩種鄰接的材料，在這兩種材料之間具有成形的界面，至少第一種材料是雙折射材料，第二種材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率。
在再一個方面中，本發(fā)明提供一種制造光學部件的方法，該方法包括提供至少兩種鄰接的材料，在這兩種材料之間具有成形的界面，至少第一種材料是雙折射材料，第二種材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率之一。
附圖簡述為了更好地理解本發(fā)明，并顯示如何實施本發(fā)明的各個實施例，現(xiàn)在通過舉例的方式參考附圖，其中

圖1表示了依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的光學部件；圖2A-2H表示了依照本發(fā)明優(yōu)選實施例形成液晶透鏡的方法步驟；圖3表示了依照本發(fā)明實施例的用于掃描光學記錄載體的設備，該光學記錄載體包括液晶透鏡；圖4A和4B表示了圖3中所示掃描設備的光學系統(tǒng)怎樣與不同偏振光一起使用以掃描雙層光學記錄載體中的不同層；以及圖5表示了依照本發(fā)明另一實施例的光學部件。
具體實施例方式
光學部件(或部分光學部件、光學元件)可包括彎曲表面以使光聚焦(例如凸透鏡)或者使光發(fā)散(例如凹透鏡)。根據(jù)偏振輻射光束入射到具有彎曲表面的雙折射光學部件上的角度，該光學部件將提供不同的聚焦作用或發(fā)散作用。
同樣，通過其他成形的(即非平坦)表面，如階躍函數(shù)和光柵來提供其他部件的光學功能。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認識到，通過提供鄰接該彎曲(或其他成形)表面的附加材料，如果該附加材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率，那么當偏振光以該預定角度入射到該表面(即雙折射材料和附加材料之間的界面)上時，該表面將具有因折射率匹配引起的中性作用(例如，其將不能用于使光聚焦或發(fā)散)。
因此，對于不同成形的表面，如階梯結構和光柵，通過設定入射偏振態(tài)使其導致兩種鄰接材料之間基本上相等的折射率匹配，就能夠打開和關閉該部件的光學功能，因此這兩種材料之間的界面變得不可見。
在無機雙折射材料(例如晶體，如方解石)中，原子結構是不對稱的。這導致材料的物理常數(shù)沿不同方向是各向異性的。所述物理常數(shù)之一是折射率。考慮沿不同光軸穿行的偏振光束。存在一光軸，在垂直于和平行于光軸穿行時將觀測到在該光軸上的不同折射率。一般來說，但不總是，三個軸中兩個軸的折射率大于第三軸的折射率。
在有機晶體(如液晶)中出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，盡管原子結構的不同當然是無法說出的，但是僅僅在類似晶體結構的液體中的取向有序性差異這一方面是可以討論的。通常，盡管不總是，三個軸中兩個軸的折射率小于第三軸。
液晶分子對準的方向稱為定向器。偏振面平行于定向器傳播的光經(jīng)歷非常折射率ne。
圖1表示了依照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的光學部件600?？梢栽O想該光學部件600由兩個部分形成。第一部分是由雙折射材料形成的平凸透鏡610。由于雙折射材料由典型的液晶制成，因此其具有產生尋常折射率no的兩個尋常軸和產生折射率ne的一個非常軸。該部件的第二部分包括平凹透鏡620。在該實施例中，平凹透鏡由具有均勻折射率ns的材料形成，其中ne≥ns≥no。在該特定實施例中，ns＝no。雙折射材料的非常軸垂直于該部件的法線。
兩個部分之間的彎曲界面對應于與凹透鏡620的凹面622配合的平凸透鏡610的凸面612。
應該理解，當偏振光沿著其偏振面垂直于定向器的雙折射材料的尋常軸入射到光學部件600上時，那么由于no＝ns，光將不會經(jīng)歷任何透鏡作用，即該部件將充當光學中性部件。
但是，當入射到光學部件600上的偏振光的偏振面不再垂直于定向器時，平凸部分610的折射率將大于平凹部分620的折射率。這僅僅對于投射到雙折射材料的非常軸上的偏振面是有效的，從而對于該投射偏振而言，通過光實現(xiàn)了透鏡作用，即聚焦光。對于投射到雙折射材料的尋常軸上的偏振面而言，沒有觀測到折射率轉變。
由于將偏振面投射到兩個軸上，因此將實現(xiàn)兩個單獨的透鏡作用，如果需要可以利用偏振器使其分別可見。
當偏振面精確平行于定向器并且入射角精確平行于光學部件的法線時，偏振面沒有投射到尋常軸上，因此對于雙折射材料來說僅僅經(jīng)歷了ne。那么在一個單獨的光點上實現(xiàn)了最大光強度，因此使光聚焦。
在該部件相對于其法線的傾斜角為θ而不發(fā)生扭轉，從而使偏振面與雙折射材料的非常軸相交的另一種情況下，根據(jù)下面的公式觀測折射率nθnθ=nonene2sin2θ+no2cos2θ]]>圖2A-2H表示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例形成光學部件的各個步驟。在該特定的情況下，光學部件包括液晶雙折射透鏡。
在第一步驟中，如圖2A中所示，提供模具100，該模具具有成形表面102，該成形表面隨后用來限定最后得到的光學部件的一部分形狀。在該特定的情況下，液晶基本上是光聚合的，因此該模具是由對于使液晶聚合所采用的輻射是透明的材料(例如玻璃)形成的。
在彎曲表面102上設置對準層110，以便在隨后放在該對準層上的液晶中引起預定的定向(由箭頭方向110表示)。
在該特定的例子中，對準層是一層聚酰亞胺(PI)?？衫眯繌娜芤和糠笤摼埘啺贰Ｈ缓罂墒乖摼埘啺穼室员阋鹛囟ǖ亩ㄏ?該定向確定液晶分子的最終定向)。例如，已知的方法是利用非絨毛布沿單一方向重復摩擦聚酰亞胺層以便引起該定向(110)。
在該特定實施例中構成部分光學部件的基底150具有涂敷于第一表面152的粘合層120。該粘合層設置為形成與液晶的粘合。在該特定的情況下，粘合層也是包括聚酰亞胺的對準(或定向)層。該粘合層包含設置為與液晶分子形成化學鍵的反應基，并在這種情況下具有與液晶分子相同類型的反應基，從而當使液晶分子光聚合時，也形成與基底上的粘合層的化學鍵。這導致基底和液晶層之間非常好的粘附?？衫门c在模具100上沉積和對準對準層所用的相同類型的方法在基底上沉積粘合層。根據(jù)最后得到的液晶部件的所需性質使粘合層沿預定的定向(箭頭120)進行定位，該粘合層在這種情況下也作為對準層。
對準粘合層以使其與模具上對準層的方向110平行。優(yōu)選的是，粘合層的定向平行于對準層的定向，但在與對準層的定向相反的方向上。
如圖2B中所示，然后在基底150的第一表面152和模具100的成形表面102之間放置包括一種或多種液晶的配混物200。
在該特定的例子中，如圖2B中所示，配混物200包括兩種不同液晶的混合物。選擇這兩種不同的液晶，從而只要使至少一種液晶聚合就能提供所需的折射率性質。
在基底的第一表面152上放置一小滴液晶200。已經(jīng)從配混物200中除去氣體，從而避免在最后得到的光學部件中包含氣泡。當聚合過程中的收縮導致聚合液體內部壓力下降很大時，還能避免在聚合過程中從固化液體中出來的溶解氣體形成氣泡。
然后加熱玻璃模具，從而使液晶處于各向同性相(通常加熱到大約80℃)，以便促進液晶隨后流動成為所需的形狀。
隨后使基底和模具聚集在一起，以限定最終得到的光學部件的液晶部分201的形狀(圖2C)。為了確保液晶在模具和基底之間形成均質層，可以施加朝模具方向推基底的壓力(反之亦然)。
然后可以冷卻基底/模具/液晶30分鐘，例如下降到室溫，以確保液晶從各向同性相進入向列相。
當進入向列階段時，在液晶混合物中可出現(xiàn)多疇。因此，可將該混合物加熱到清除點(clearing point)以上以破壞多疇定向(例如可以加熱該混合物三分鐘達到105℃)。隨后，可以冷卻該混合物以獲得均質的定向202(圖2D)。
然后利用從紫外線輻射源300發(fā)出的光302使均質液晶混合物進行光聚合(圖2E)，例如通過持續(xù)60秒施加10mW/cm2的UV光強度。同時，在液晶和粘合層之間形成化學鍵。
隨后，可從模具100中釋放光學部件的第一元件(或部分)(150，203)(圖2F)。這可以例如通過在有角的物體400上輕微偏轉模具100來實現(xiàn)。可替換的是，可以通過按壓平坦支架中的一部分平坦基底以使該平坦基底輕微彎曲來實現(xiàn)。當在模具上使用常規(guī)的聚酰亞胺(不具有反應基)時，液晶/基底元件應該很容易與模具分開。
通過重復圖2B-2F中所示的步驟可以重新使用模具生產該部件的隨后的元件。通常，對準層保持在模具100上，因此不需要再涂敷該對準層。
如果需要，可以進行其他處理步驟以便從基底150上去除液晶202。但是，在大多數(shù)情況下，假定基底150形成最終的光學部件的一部分。
圖2G和2H表示了可以用于向步驟2A-2F形成的光學元件提供第二種材料的處理步驟，以便產生最終的光學部件。
第二基底160具有液晶物質，該液晶物質能夠變成具有所需折射率的透明固體，例如可固化的單體162。在第一基底150的頂部(即位于基底上與聚合的雙折射元件203的同一側)放置隔離物170。該隔離物用于限定液晶表面和聚合單體層的平坦表面之間的間隙。這些隔離物還可用于限定最終的光學部件的長度。在該特定的例子中，最終的光學部件的長度等于基底150的寬度，等于基底160的寬度，等于隔離物170的高度。
對可固化單體162進行選擇，使該單體的折射率在固化之后基本上等于聚合的雙折射材料203的尋常折射率。
第二基底160可由透明材料形成，如玻璃。隔離物可由任何所需的材料形成，例如玻璃或箔片。
如圖2H中所示，在隔離物170上放置第二基底160，以便將圖2G的可固化單體162夾在兩個基底150、160中間。然后該單體將填充兩個基底之間的間隙。
隨后，通過施加從UV輻射源300發(fā)出的UV輻射302使單體162固化以形成聚合物164。
隨后，如果需要，可以除去基底150、160中之一或全部。
得到通常與圖1中所示的光學部件類似的光學部件。
用在對準層中的適當聚酰亞胺是由Japan Synthetic Rubber Co.提供的OPTMER AL-1051，而從γ-丁內酯中的溶液旋涂的Merck ZLI2650可用作適當?shù)幕钚跃埘啺?，其中的丙烯酸酯基作為粘合層?br> 如上所述，在該優(yōu)選實施例中，利用兩種液晶的混合物獲得所需的ne和no。所用的這兩種液晶都是來自Merck，Darmstadt，Germany的1，4-二(4-(3-acryloyloxypropyloxy)苯甲酸基)-2-甲苯(RM257)和E7(具有一小部分氰基三苯基化合物的氰基聯(lián)二苯混合物)。用于確保液晶和可固化單體的光聚合作用的光引發(fā)劑是可從CibaGeigy，Basel，Switzerland獲得的Irgacure651。所用的可固化單體是來自Akzo Nobel，Arnhem，The Netherland的2，2-二(4-(2-methacryloyloxyethyloxy)苯氧基)-丙烷(Diacryl 101)。
在一些情況下，將表面活性劑與液晶混合來促進從模具上取下透鏡。所用的表面活性劑是FC171全氟化表面活性劑(3M)和2-(正-乙基全氟代辛烷亞磺酰氨基-丙烯酸乙酯)(Acros)。可發(fā)現(xiàn)使用表面活性劑會影響液晶的定向(當使用表面活性劑時發(fā)現(xiàn)較小的Δn)。
圖3表示了用于掃描光學記錄載體2的設備1，包括根據(jù)本發(fā)明實施例的物鏡18。該記錄載體包括透明層3，在其一側設置信息層4。通過保護層5來保護該信息層上背對透明層的一側，使其不受環(huán)境影響。透明層面對該設備的一側稱作入射面6。透明層3通過對信息層提供機械支撐而作為該記錄載體的基底。
可替換的是，透明層可以僅具有保護信息層的作用，而通過位于信息層另一側上的層來提供機械支撐，例如通過保護層5，或者通過連接到信息層4的另一個信息層和透明層來提供機械支撐?？梢栽谟涗涊d體的信息層4中存儲呈基本上平行、同心或螺旋軌道中排列的光學可檢測標記形式的信息，所述標記沒有在圖中示出。這些標記可以是任何光學可讀形式，例如反射系數(shù)或磁化方向不同于其周圍環(huán)境的多個凹坑或多個區(qū)域的形式，或這些形式的組合。
光學掃描裝置1包括能夠發(fā)射輻射光束12的輻射源11。該輻射源可以是半導體激光器。分束器13朝準直透鏡14反射該發(fā)散輻射光束12，該準直透鏡將發(fā)散光束12轉變?yōu)闇手惫馐?5。準直光束15入射到物鏡系統(tǒng)18上。
物鏡系統(tǒng)可包括一個或多個透鏡和/或光柵。該物鏡系統(tǒng)18具有光軸19。物鏡系統(tǒng)18將光束17變?yōu)闀酃馐?0，入射到記錄載體2的入射面6上。物鏡系統(tǒng)具有適合于輻射光束通過透明層3的厚度的球差校正。會聚光束20在信息層4上形成光點21。信息層4反射的輻射形成發(fā)散光束22，物鏡系統(tǒng)18將其轉變?yōu)榛旧蠝手钡墓馐?3，隨后由準直透鏡14將其變?yōu)闀酃馐?4。分束器13通過朝檢測系統(tǒng)25透射至少一部分會聚光束24而將正向光束與反射光束分開。檢測系統(tǒng)捕獲該輻射，并將其轉變?yōu)殡娸敵鲂盘?6。信號處理器27將這些輸出信號轉變?yōu)楦鞣N其他信號。
這些信號之一是信息信號28，其值代表從信息層4上讀出的信息。通過用于糾錯的信息處理單元29處理該信息信號。來自信號處理器27的其他信號是聚焦誤差信號和徑向誤差信號30。聚焦誤差信號代表光點21和信息層4之間的軸向高度差。徑向誤差信號代表在信息層4的平面中光點21與該光點遵循的信息層中的軌道中心之間的距離。
將聚焦誤差信號和徑向誤差信號饋入伺服電路31中，該伺服電路將這些信號轉變?yōu)榉謩e用于控制聚焦致動器和徑向致動器的伺服控制信號32。圖中沒有示出這些致動器。聚焦致動器控制物鏡系統(tǒng)18沿聚焦方向33的位置，由此控制光點21的實際位置，使其與信息層4的平面基本上重合。徑向致動器控制物鏡18沿徑向方向34的位置，由此控制光點21的徑向位置，使其與信息層4中遵循的軌道中心線基本上重合。圖中的軌道沿垂直于圖面的方向延伸。
在該特定實施例中，圖3的設備也適合于掃描第二種類型的記錄載體，該載體具有比記錄載體2更厚的透明層。該設備可以使用輻射光束12或具有不同波長的輻射光束來掃描第二種類型的記錄載體。該輻射光束的NA可以適合于這種類型的記錄載體。必須相應地改變物鏡系統(tǒng)的球差補償。
圖4A和4B表示了怎樣利用根據(jù)上面實施例制造的偏振敏感透鏡來提供兩個不同的焦點，以適合于讀取雙層光學記錄媒體2′。雙層媒體2′具有兩個信息層(4，4′)，第一信息層4位于透明層3中的深度d處，第二信息層4′位于第一信息層4下面更深的距離Δd處。
在圖4A和4B所示的實施例中，物鏡系統(tǒng)18包括偏振敏感透鏡181(包括液晶203并如上所述制造)、第二透鏡182、四分之一波片(λ/4)183，和扭轉向列(TN)液晶元件184。
通過利用液晶透鏡181的雙焦點性質可改變物鏡系統(tǒng)的焦點。
在關模式中，TN元件用于使入射輻射的偏振旋轉90°。例如，如圖4A中所示，當TN元件關閉時，那么入射的p偏振輻射將旋轉90°以形成s偏振輻射。
因此扭轉向列元件作為光束旋轉裝置，該光束旋轉裝置設置為可控制地改變偏振輻射光束入射到光學元件181上的角度。作為一個可替換的實施例，可以理解，還可以使光學元件181旋轉，而偏振輻射光束保持靜止。
假定當s偏振輻射入射到元件181上時，由于光學元件181中雙折射材料的特殊定向，該輻射經(jīng)歷了雙折射材料的尋常折射率。在該特定實施例中，當尋常折射率等于光學元件的第二部分的折射率時，光學元件181作為對于s偏振輻射的光學中性元件。換句話說，如果s偏振輻射是入射到元件181上的平行光束，那么其以平行光束從該元件射出。
s偏振輻射穿過光學元件181之后入射到四分之一波片上，該四分之一波片用于將s偏振光束變?yōu)橛倚龍A偏振光(RHC)，該RHC光聚焦到第二信息層4′上。在從該層反射時，RHC光變?yōu)樽笮龍A偏振光(LHC)。該LHC在透過四分之一波片時轉變?yōu)閜偏振光。然后該p偏振光返回通過光學元件181，并由TN元件184變?yōu)閟偏振光。
如圖4A中所示，這表示當p偏振光進入物鏡系統(tǒng)18時，光入射到信息層4′上，反射光以s偏振光從物鏡系統(tǒng)18離開?？商鎿Q的是，當s偏振光進入物鏡系統(tǒng)18時，該光入射到信息層4上，反射光以p偏振光離開物鏡系統(tǒng)。因此，如果圖3中所示的分束器13是偏振光分束器，那么因為大多數(shù)偏振光分束器都透射p偏振光且反射s偏振光，因此很容易確保不會朝光源11反向引導反射光，而是朝檢測器25引導幾乎所有的反射光。
在圖4B中，存在相同的光學裝置，但是在該圖中TN元件打開，例如通過對該元件施加足夠高的電壓，因此TN元件不改變通過其的光的偏振。因此，p偏振光入射到光學元件181上。這樣，當p偏振光從元件181的第二部分傳播到該元件的第一部分時，其經(jīng)歷了折射率變化，即其經(jīng)歷了由形成元件181的第一部分的平凸雙折射透鏡而引起的一些聚焦(會聚)。
現(xiàn)在輕微會聚的p偏振光然后入射到四分之一波片183上。該四分之一波片用于將p偏振光變?yōu)長HC光，該LHC光由透鏡182進一步聚焦以便入射到第一信息層4上。從第一信息層4反射時，該LHC光變?yōu)镽HC光。當RHC光穿過四分之一波片183時，其變?yōu)閟偏振光，該s偏振光隨后返回穿過光學元件181和TN元件184。
因此，如圖4A和4B所示，依照本發(fā)明一個實施例在掃描設備中提供光學元件。該元件181可用作中性光學部件(如圖4A中所示)，或者用作聚焦元件(如圖4B中所示)。當這樣一種元件在光學上是中性的時，其發(fā)射在掃描設備中整形的相對平緩的光束。
應該理解，僅僅以舉例的方式描述了上述實施例，各種可替換的實施例對本領域技術人員來說是顯而易見的。
用在制造過程中的模具可由任何材料形成，包括剛性材料，如玻璃。
此外，確定該模具的成形表面的尺寸，從而考慮該方法的過程中液晶材料的形狀或體積的任何變化。例如，通常液晶單體在聚合時輕微收縮，這是由于液晶中的雙鍵重新組成單鍵。通過適當?shù)厥雇ㄟ^基底和模具限定成形的光學部件稍微加大尺寸，可以產生適當大小和形狀的光學部件。
盡管在該特定實施例中基底視為包括單片玻璃，具有兩個平坦且基本上平行的側面，但是應該理解，實際上該基底可以是任何所需的形狀。
可以向模具和/或基底涂敷額外的粘附層(在將粘合層沉積到基底上并將定向層沉積到模具上之前)，從而確保涂敷的層良好地附著于模具和基底上。例如，可以使用有機硅烷來提供這種粘附層。對于基底來說，可以使用包括丙烯酸酯基的有機硅烷，對于模具來說，可以使用包括胺端基的有機硅烷。
應該理解，僅僅以舉例的方式描述了上述光學部件。可以形成具有與上述不同的性質的光學部件(或者實際上，根據(jù)本發(fā)明形成的光學元件，即光學部件的一部分)。
例如，在上述實施例中，假定部件的第二部分620的折射率ns等于no。但是，應該理解，實際上可以使用任何值的ns，只要ne≥ns≥no，或ne≤ns≤no。例如，可以形成ns＝ne的光學部件。
可替換的是，ns可以是在no和ne之間的任何固定、預定的值。在這樣一種情況下，根據(jù)偏振電磁輻射光束以角θ穿過雙折射材料時其經(jīng)歷的折射率nθ，可以設想該光學元件具有三種獨立的操作方式。因此，這三種方式對應于(I)nθ＜ns，(II)當nθ＝ns時，(III)當nθ＞ns時。在每一種情況下，光學元件中的彎曲表面對輻射的影響(光焦度)將根據(jù)ns和nθ之差而改變。
同樣，盡管在上面的實施例中將光學部件描述為在兩種材料之間具有彎曲界面，但是應該理解，實際上該界面可以具有提供光學功能的任何形狀。例如，該界面可以是階梯結構或光柵結構。在這種情況下，仍然可通過設置入射偏振態(tài)來打開和關閉部件的光學功能，從而在兩種鄰接的材料之間產生基本上相等的折射率匹配。
盡管已經(jīng)描述了適合于形成光學部件的材料的特定例子，和特定的制造步驟，但是這些僅僅是通過舉例的方式再次提供的。
同樣，在上面的實施例中，假定光學元件的第二部分620具有均勻的折射率ns，該折射率不是取決于偏振的。但是，應該理解，實際上第二部分620可以由雙折射材料形成，只要滿足在特定的入射角時第二部分620的折射率等于第一部分610的折射率的標準。
在優(yōu)選實施例中，假定光學元件的外表面(即，光進入元件和從元件射出的表面)是兩個平坦的平行表面。但是，這些表面實際上可以是任何所需形狀，包括凹面或凸面。
例如，圖5表示了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的光學元件400。在該實施例中，光學元件包括由雙折射材料形成的第一部分402，和由折射率等于雙折射材料的非常折射率的材料形成的第二部分404。但是，在該特定實施例中，雙折射材料形成為凸透鏡而不是平凸透鏡。如前面所述，在這種情況下，光學元件的第二部分形成為與凸透鏡部分的一個表面配合的平凹透鏡。
在光學部件的所有上述實施例中，對于入射偏振輻射的適當角度來說，在該部件的兩種材料之間的成形界面在光學上可以是中性的。這就能夠以大量新穎和有趣的方式使用該光學元件。
權利要求
1.一種用于掃描光學記錄載體的信息層的光學掃描設備，該設備包括用于產生輻射光束的輻射源，和用于將輻射光束會聚在信息層上的物鏡系統(tǒng)，其中該設備包括光學元件，該光學元件包括至少兩種鄰接的材料，在這兩種材料之間具有成形的界面，至少第一種材料是雙折射材料，第二種材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率。
2.如權利要求1所述的設備，其中該輻射源設置為產生偏振輻射光束，該光學掃描設備進一步包括光束旋轉裝置，其設置為可控制地改變偏振輻射光束入射到光學元件上的角度。
3.如權利要求2所述的設備，其中所述光束旋轉裝置設置為旋轉該元件。
4.如權利要求2所述的設備，其中所述光束旋轉裝置設置為改變偏振輻射光束的偏振角。
5.如權利要求1所述的設備，其中所述第二種材料是雙折射材料。
6.如上面任一項權利要求所述的設備，其中第二種材料具有折射率ns，雙折射材料具有尋常折射率no和非常折射率ne，其中ne≥ns≥no或ne≤ns≤no。
7.如上面任一項權利要求所述的設備，其中第一種材料和第二種材料中的至少一種作為透鏡成形。
8.如上面任一項權利要求所述的設備，其中所述第一種材料和所述第二種材料中的至少一種成形為平凹透鏡和平凸透鏡中的至少一種。
9.如上面任一項權利要求所述的設備，其中兩種材料之一成形為平凸透鏡，另一種成形為配合的平凹透鏡。
10.一種光學部件，該光學部件包括至少兩種鄰接的材料，在這兩種材料之間具有彎曲的界面，至少第一種材料是雙折射材料，第二種材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率。
11.如權利要求10所述的光學元件，其中所述界面是彎曲的。
12.如權利要求10或11所述的光學部件，其中所述第一種材料包括聚合的各向異性定向的液晶。
13.如權利要求10至12中任一項所述的光學部件，其中該光學元件的至少一個外表面是平面。
14.一種制造光學掃描設備的方法，該光學掃描設備用于掃描光學記錄載體的信息層，由厚度為td且折射率為nd的透明層覆蓋該信息層，該方法包括以下步驟提供用于產生輻射光束的輻射源；提供一光學元件，該光學元件包括至少兩種鄰接的材料，在這兩種材料之間具有成形的界面，至少第一種材料是雙折射材料，第二種材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率。
15.一種制造光學部件的方法，該方法包括提供至少兩種鄰接的材料，在這兩種材料之間具有成形的界面，至少第一種材料是雙折射材料，第二種材料的折射率基本上等于雙折射材料在預定角度的折射率之一。
16.如權利要求15所述的方法，該方法包括在基底和模具之間放置材料，該模具具有成形表面，至少一部分成形表面具有在其上形成的對準層，并且該基底具有第一表面，在該第一表面上形成粘合層；將模具和基底聚集在一起，以便將該材料夾在基底的第一表面和模具的成形表面中間；使該材料聚合以形成所述第一種材料；將該材料粘附于粘合層；從模具中移開具有粘附的聚合材料的基底；用可聚合的另一種材料覆蓋聚合的第一種材料的成形表面；以及使所述另一種材料聚合以形成第二種材料。
全文摘要
一種光學部件(600，181)包括兩種鄰接的材料(610，620)，在這兩種材料之間具有成形的(例如彎曲的)界面(612，622)。第一種材料(610)是雙折射材料。第二種材料(620)的折射率基本上等于該雙折射材料在預定角度的折射率。
文檔編號G11B7/135GK1732520SQ200380107918
公開日2006年2月8日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權日2002年12月30日
發(fā)明者E·J·K·維斯特根 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司