(57)【要約】本発明は対物レンズを開示する。対物レンズは、厚さの異なるカバー層を有する光学的に読込み可能なディスクとともに使用され、２つの非混和性の流体の間のインターフェイスによって形成された可変レンズを有する。可変レンズは、少なくとも２つの別個の状態のうちの１つであり得、対物レンズの焦点は、可変レンズの２つの状態の間で変化する。
2006518906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
請求項５乃至２３のうちいずれか一項記載の対物レンズを有する光学機器。
【請求項２】
光ディスクを走査する光学式走査機器であって、請求項５乃至２３のうちいずれか一項記載の対物レンズを有する前記光学式走査機器。
【請求項３】
請求項５乃至２３のうちいずれか一項記載の対物レンズを有する光ディスク再生又は記録装置。
【請求項４】
請求項３記載の光ディスク再生又は記録装置であって、前記装置は、ＤＶＤ及びＢＤモードを有し、前記ＤＶＤとＢＤモードの間で切換えをするコントローラを更に有し、前記ＤＶＤモードでは、前記可変レンズはＤＶＤ用の第１の状態にあり、ＢＤモードでは、前記可変レンズはＢＤ用の第２の状態にある、光ディスク再生又は記録装置。
【請求項５】
対物レンズであって、前記対物レンズは、２つの非混和性の流体の間のインターフェイスによって形成される可変レンズを有し、前記可変レンズは、少なくとも２つの異なる状態のうちの１つにあり、前記対物レンズの焦点は、前記可変レンズの前記２つの状態の間で変化する、対物レンズ。
【請求項６】
前記焦点は少なくとも０．１ｍｍ単位で変化する、請求項５記載の対物レンズ。
【請求項７】
前記焦点は少なくとも０．２５ｍｍ単位で変化する、請求項５又は６のいずれかに記載の対物レンズ。
【請求項８】
前記焦点は少なくとも０．４５ｍｍ単位で変化する、請求項５乃至７のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項９】
前記焦点は少なくとも０．５ｍｍ単位で変化する、請求項５乃至８のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１０】
前記可変レンズの前記第１の状態では、前記対物レンズは、第１のカバー層の厚さを有するディスクとともに使用するよう構成され、前記第２の状態では、前記対物レンズは、異なるカバー層の厚さを有するディスクとともに使用するよう構成される、請求項５乃至９のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１１】
前記対物レンズは、第１のカバー層の厚さを有する第１のディスク用の構成と、第２のカバー層の厚さを有する第２のディスクとの間の前記可変レンズの状態の変化が、前記第１と第２のディスクとの間の差によってもたらされた球面収差の採択を補完するよう構成される、請求項５乃至１０のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１２】
前記対物レンズは、ＢＤ及びＤＶＤの複合システムに適切である、請求項６乃至１２のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１３】
前記可変レンズは、第１の流体及び第２の流体を有し、前記第１及び第２の流体は、略同一の特定の重力を有する、請求項５乃至１２のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１４】
第１の流体は、オイルと更に称される略非導電性の流体を有し、同時に第２の流体は、電解液と更に称される略導電性及び／又は極性の流体を有する、請求項５乃至１２のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１５】
第２の流体は、第１の流体の屈折率とは異なる前記屈折率を有する水／塩混合物を有する、請求項５乃至１３のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１６】
前記対物レンズは、第１のレンズ及び第２のレンズを有し、前記第１のレンズは、光源からディスクまでの光学経路において前記第２のレンズを先行する、請求項５乃至１５のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１７】
前記第１のレンズは、凸型レンズである、請求項１６記載の対物レンズ。
【請求項１８】
前記対物レンズは、前記可変レンズの前記２つの状態の間で前記対物レンズの前記開口の寸法を変更するよう、可動の停止点を更に有する、請求項５乃至１７のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項１９】
前記対物レンズは、２レンズの対物レンズを有する、請求項５乃至１８のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項２０】
前記可変レンズは、エレクトロウェッティング・レンズを有する、請求項５乃至１９のうちいずれか一項記載の対物レンズ。
【請求項２１】
前記エレクトロウェッティング・レンズは、透明な第１の構成要素と、透明な第２の構成要素と、前記透明な第１の構成要素と前記透明な第２の構成要素との間に形成された空洞と、前記空洞内に有される異なる屈折率を有する第１及び第２の非混和性の流体と、電位差が前記２つの流体のインターフェイス層と空洞の壁との間の接触角を変更するよう印加され得る電極と、を有する、請求項２０記載の対物レンズ。
【請求項２２】
前記第１の壁は、前記対物レンズの第１のレンズを有する、請求項２１記載の対物レンズ。
【請求項２３】
前記第２の壁は、第２のレンズから間隔を置かれる、請求項２１又は２２のいずれかに記載の対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物レンズに係る。本発明はまた、かかる対物レンズを内蔵する、光学機器、光学式走査機器、及び、光ディスク記録／再生装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
開口数ＮＡ＝０．８５を有し、波長４０５ｎｍで作動する二素子（ｔｗｏ  ｅｌｅｍｅｎｔ）のブルーレイ・ディスク（商標登録）（ＢＤ）（以前はデジタル・ビデオ・レコーダ（ＤＶＲ）と称された）の対物レンズは、厚さ０．１ｍｍのカバー層を有する光ディスクに対して、対物レンズの出口面（ｅｘｉｔ  ｓｕｒｆａｃｅ）とディスクの入口面（ｅｎｔｒａｎｃｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）（カバー層）との間の自由作動距離は、比較的小さく、典型的には０．３ｍｍより小さいことに特徴付けられる。典型的なＢＤは厚さ０．１ｍｍのカバー層を有し、これは、ディスクの入口層と光学的に読取り可能な面との間の距離である。０．６ｍｍのカバー層を有してデジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）に焦点を合わせるようかかる対物レンズを使用するとき、使用可能な自由作動距離が短すぎることは明らかである。従って、ＢＤ対物レンズをＤＶＤシステムと互換性のあるものにすることは問題がある。
【０００３】
国際公開第０３／０６９３８０号パンフレット（特許文献１）より、メニスカスにわたって接触する第１の流体及び第２の非混和性の流体を有する可変の焦点レンズを与えることが既知である。第１の電極は流体接触層によって流体本体から離され、第２の電極はエレクトロウェッティング効果をもたらすよう第１の流体と接触し、メニスカスの形が変えられる。かかる可変の焦点レンズは、二重層ＤＶＲディスクから記録及び／又は再生ができるよう、かかるエレクトロウェッティング・レンズを有する光学式走査機器（特許文献１中の図５参照）に使用され得る。特許文献１の図５中、レンズ２０２及び２０４は、２つの垂直な面で動くアクチュエータ上に取り付けられる対物レンズを形成する。エレクトロウェッティング・レンズ２００は対物レンズの一部ではない。図５中の対物レンズの焦点距離は固定され、エレクトロウェッティング・レンズ２００は、光学担体の厚さ（入口層から読取り可能層まで）における大きな相違を受容するよう使用され得ない。特許文献１の図５中、焦点の変化は、異なるカバー層の厚さに対応するには不十分である０．０２ｍｍを必要とするだけである。
【特許文献１】国際公開第０３／０６９３８０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の望ましい実施例は、異なるカバー層の厚さを有する光学的に読取り可能なディスクとの使用に適切である対物レンズを与えることを目的とする。
【０００５】
また、本発明の望ましい実施例は、改善された対物レンズを備えた、光学機器、光学式走査機器、及び、光ディスク記録／再生装置を与えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の面における本発明によれば、対物レンズが与えられる。対物レンズは、２つの非混和流体のインターフェイスによって形成された可変レンズを有し、可変レンズは少なくとも２つの異なる状態のうちの１つになり得、可変レンズの焦点位置は２つの状態の間で変化する。
【０００７】
対物レンズにおけるかかる可変レンズの使用は、対物レンズの焦点距離の変化は、可動部分を必要とせず、また非常に容易な製造を伴って、達成され得る。
【０００８】
適切には、焦点位置は、少なくとも０．１ｍｍ単位で変化し、典型的には少なくとも０．２５ｍｍ単位、及び望ましくは少なくとも０．４５ｍｍ単位である。適切な焦点位置の変化は０．５ｍｍである。これは、ブルーレイ・ディスク（ＢＤ）及びＤＶＤをともなう使用に適切である。
【０００９】
適切には、可変レンズの第１の状態で、対物レンズは、第１のカバー層の厚さを有するディスクとともに使用するよう構成され、第２の状態では、対物レンズは、異なるカバー層の厚さを有するディスクとともに使用するよう構成される。
【００１０】
適切には、対物レンズは、第１のカバー層の厚さをゆする第１のディスク用の構成と第２のカバー層の厚さを有する第２のディスクとの間の可変レンズの状態の変化は、第１と第２のディスクとの間の差によってもたらされる球面収差の採択を補完するよう、構成される。
【００１１】
適切には、対物レンズは、ＢＤとＤＶＤを複合させたシステムに好適である。対物レンズは、自由作動距離に関する異なる要求を受容するＢＤとＤＶＤを複合させたシステムに特に有利性を見る。
【００１２】
適切には、可変レンズは、第１及び第２の流体を有し、第１及び第２の流体は、略同一の特定な重力を有する。このようにして、重力の可変性がないインターフェイスが与えられる。
【００１３】
適切には、第１の流体が、オイルと更に称される略非導電性の流体を有する一方、第２の流体は、電解液と更に称される略導電性及び／又は極性の流体を有する。
【００１４】
適切には、第２の流体は、第１の流体の屈折率とは異なる屈折率を有する水／塩の混合物を有する。
【００１５】
適切には、対物レンズは、第１のレンズ及び第２のレンズを有し、第１のレンズは、光源からディスクまでの光学経路において第２のレンズを先行する。適切には、第１のレンズは凸レンズである。
【００１６】
適切には、対物レンズは、可動の停止点を更に有し、可変レンズの２つの状態の間で対物レンズの開口寸法を変更するようにする。
【００１７】
適切には、対物レンズは、２レンズの対物レンズを有する。
【００１８】
適切には、可変レンズは、エレクトロウェッティング・レンズを有する。
【００１９】
適切には、エレクトロウェッティング・レンズは、透明な第１の構成要素と、透明な第２の構成要素と、透明な第１の構成要素と透明な第２の構成要素との間に形成された空洞と、空洞内に有される異なる屈折率の第１及び第２の非混和性の流体と、２つの流体のインターフェイス層と空洞の壁との間の接触角を変更するよう電位偏差を適用され得る電解とを有する。
【００２０】
適切には、第１の壁は、対物レンズの第１のレンズを有する。適切には、第２の壁は、第２のレンズから間隔を置かれる。故に、小型の対物レンズが製造され得る。
【００２１】
第２の面において本発明によれば、本発明の第１の面に従った対物レンズを有する光学機器が与えられる。
【００２２】
第３の面において本発明によれば、光ディスクを走査する光学式走査機器が与えられる。光学式走査機器は、本発明の第１の面に従った対物レンズを有する。
【００２３】
第４の面において本発明によれば、本発明の第１の面に従った対物レンズを有する光ディスク記録／再生装置が与えられる。
【００２４】
故に、異なる開口数の２つの読出しモードがあり得る。適切には、装置は、ＤＶＤ及びＢＤモードを有し、ＤＶＤモードとＢＤモードとの間の切換えをするコントローラを更に有する。ＤＶＤモードでは、可変レンズはＤＶＤ用に第１の状態にあり、ＢＤモードでは、可変レンズは、ＢＤディスク用に第２の状態にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、これより単に一例として図面を参照して説明される。
【００２６】
図１及び２を参照すると、レンズが、この場合はエレクトロウェッティング・レンズである２つの非混和性流体のインターフェイスによって形成される、国際公開第０３／０６９３８０号パンフレットに説明される種類の可変レンズ１を示す。エレクトロウェッティング・レンズ１は、導管を形成する円筒形の第１の電極２を有し、２つの流体を有する流体室空洞５を形成するよう、透明の前部構成要素４及び透明の後背部構成要素６を用いて密封される。電極２は、管の内壁に塗付された導電性被覆であってよい。かかる実施例では、２つの流体は、これより「オイル」と称する、シリコン油又はアルカン等の電気的に絶縁された第１の液体Ａと、食塩水を有する水等の電気的に導電性の第２の流体Ｂの形状で、２つの非混和性の液体を有する。２つの液体は、望ましくは同一の濃度で配置され、レンズが、向きとは無関係に、即ち２つの液体の間の重力効果に依存せずに、機能するようにする。これは、第１の液体の構成物質を適切に選択することによって達成され得る。例えば、アルカン又はシリコン油は、食塩水の濃度に合わせるためにそれらの濃度を高めるよう分子構成物質の添加によって修正され得る。
【００２７】
使用されるオイルの選択に依存して、オイルの屈折率は１．２５乃至１．７０で変化し得る。同様に、添加された塩の量に依存して、食塩水は、１．３０乃至１．４８の屈折率で変化し得る。かかる実施例での流体は選択され、第１の流体Ａは、第２の流体Ｂより高い屈折率を有する。第１の電極２は、典型的には１ｍｍ乃至２０ｍｍの内径を有する円筒である。電極２は、金属材料から形成され、パリレン等を成す絶縁層８によって被覆される。絶縁層は５０ｎｍ乃至１００μｍ、典型的には１μｍ乃至１０μｍである厚さを有する。絶縁層は、流体接触層１０で被覆され、流体室の円筒の壁を備えたメニスカスの接触角におけるヒステリシスを低減する。流体接触層は、望ましくは、ＤｕＰｏｎｔ（登録商標）社が製造するＴｅｆｌｏｎ（登録商標）ＡＦ１６００等の、非晶質フルオロカーボンから形成される。
【００２８】
流体接触層１０は、５ｎｍ乃至５０μｍの厚さを有する。ＡＦ１６００被覆は、電極２の連続的な浸漬被覆によって作られ得、これにより、電極の円筒の側部が円筒の電極に対して略平行であるため、略均一の厚さを有する材料の均質な層が形成される。浸漬被覆は、電極を浸漬することにより行なわれ、電極をその軸方向で浸漬溶液に入れたり出したりする。パリレン被覆は、化学気相蒸着を使用して塗付され得る。第１の電極と第２の電極との間に電圧が印加されていないとき、第２の流体による流体接触層の浸潤性は、流体接触層１０を備えたメニスカス１４の交点の両側で略同一である。
【００２９】
ＡＦ１６００流体接触層は、絶縁の特性を有するため、絶縁層として使用することも可能である。パリレンの使用は必要ではない。
【００３０】
第２の環状の電極１２は、この場合は後背部構成要素に隣接する、流体室の一端に配置される。第２の電極１２は、流体室の少なくとも一部分と配置され、電極が第２の流体Ｂに作用するようにさせる。
【００３１】
２つの流体Ａ及びＢは、メニスカス１４によって分離された２つの流体本体を分けることができるよう、非混和性である。第１の電極と第２の電極との間に電圧が印加されないとき、流体接触層は、第２の流体Ｂより第１の流体Ａに関してより高い湿潤性を有する。エレクトロウェッティングのため、第２の流体Ｂによる湿潤性は、第１の電極と第２の電極との間の電圧の印加の下で変化し、３つの層の線（流体層１０と、２つの液体Ａ及びＢとの間の接触の線）でメニスカスの接触角度を変化させる傾向がある。故に、メニスカスの形状は、印加電圧に依存して可変である。
【００３２】
図１を参照すると、例えば０Ｖ乃至２０Ｖである低電圧Ｖ１が、電極間に印加されるとき、メニスカスは、第１の凹型メニスカス形状を適合させる。この構成では、メニスカスと流体接触層１０との間の初期接触角Ｑ１は、流体Ｂで測定され、例えば約１４０”である。第２の流体Ｂよりもより高い第１の流体Ａの屈折率のために、ここではメニスカス・レンズと称されるメニスカスによって形成されたレンズは、この構造では比較的高い負の力を有する。メニスカスの形の凹面を低減するよう、高電圧が第１及び第２の電極の間に印加される。図２を参照すると、例えば２０Ｖ乃至５０Ｖである中程度の電圧Ｖ２が、絶縁層の厚さに依存して電極間に印加されるとき、メニスカスは、第２の凹型メニスカスを選び、図１中のメニスカスと比較すると上回る曲率半径を有する。かかる構成では、第１の流体Ａと流体接触層１０との間の中程度の接触角Ｑ２は、例えば約１００’’である。第２の流体Ｂよりも高い第１の流体Ａの屈折率のため、かかる構成のメニスカス・レンズは比較的低い負の力を有する。
【００３３】
更に、初期の低電圧の構成は、液体Ａ及びＢの選択に依存して（それらの表面張力に依存する）変化する。より高い表面張力を備えたオイルを選択することによって、及び／又はエチレン・グリコール等の構成材を表面直力を低減させるよう食塩水に加えることによって、初期接触角は減少され得る。いかなる場合にも、メニスカスは凹型であるよう低電力構成は残り、比較的範囲の広いレンズの力が過度の電圧を使用することなく作られ得る。
【００３４】
上述の例では、流体Ａは流体Ｂより高い屈折率を有するが、流体Ａは流体Ｂより低い屈折率も有する。例えば、流体Ａは、水よりも低い屈折率を有するフッ素化（ぺルフルオロ）・オイルであり得る。この場合、非晶質フルオロポリマ層は、フッ素化オイルに溶解し得るため、望ましくは使用されない。代替の流体接触層は、例えばパラフィン被覆である。
【００３５】
図３及び図４を参照すると、本発明に従って二素子の対物レンズ１６が図示される。対物レンズは、図３中、ＢＤ等の光ディスク１８とともに使用され、第１のカバー層の厚さ有し、図２中、ＤＶＤ等の第２のカバー層の厚さを有する光ディスク２０とともに使用される。両ディスク１８及び２０は、光学式に読み込まれ得るデータを持つ、又は持つことが出来るという意味で、光記録担体である。対物レンズ１６は、第１のレンズ２２とそれから間を置かれた第２のプラスチックのレンズ２４とを有する。第１のレンズ２２は、ガラスの感光性樹脂レンズを有し、あとには、ＦＫ５ガラス板２８で密閉されたエレクトロウェッティング・レンズ２６を形成する２つの流体構成材層が続く。図３及び図４は、エレクトロウェッティング・レンズを、明確にするよう図１及び図２の詳細をいくつか除いて図示する。エレクトロウェッティング・レンズ２６は、第１のレンズ２２と第２のレンズ２４との間の光学経路に置かれる。第２のレンズ２４は、プラスチック・シクロオレフィン共重合体（ＣＯＣ）で作られる。可動の停止点３０は、第１のレンズ２２上に与えられる。可動の停止点の代わりに、ダイクロイック・フィルタは、異なる波長を備えた読出しビームを有する異なる読出しモードに対して異なる停止点の寸法を選択するよう使用され得る。更に、米国特許第６２７８５６０号明細書に説明される通り、異なる位置で２つの停止点を与え得る。
【００３６】
図３及び図４の対物レンズは、更に詳細に説明される。対物レンズは、ＢＤの走査中に、開口数ＮＡ＝０．８５、入射瞳径３ｍｍ、及び波長４０５ｍｍを有する。ＤＶＤ読出しに関しては、入射瞳径は２．１８ｍｍ、ＮＡ＝０．６、及び波長は６５０ｍｍである。レンズ構成要素２２は、光軸に沿って１ｍｍの厚さを備えたＳｃｈｏｔｔ  ＦＫ５の切断された球体を有する。球体の径は２．０７ｍｍである。この球体の上部には、光軸に沿って０．０１９ｍｍの厚さを有する薄い非球面のアクリル層がある。このアクリル層の回転対称な形状は、以下の数式（１）、
【００３７】
【数１】
2006518906.tif 000003
によって与えられる。式中、ｚは、ミリメートル単位での光軸の方向での面の位置であり、ｒはミリメートル単位での光軸の方向からの距離、Ｂｋは、ｒのｋ乗の力の係数である。かかる実施例では、係数Ｂ２からＢ１６の値は夫々、０．２６４４７０９４，０．００８８４６０３９２，０．０００１４９０２２７３、０．００１４３０５４１５，−０．００１５４４０５４２，０．０００８２６８０４１７，−０．０００２３３１９１９９、及び２．５９１１７４１ｅ−００５である。流体を有する室の厚さは、０．９ｍｍである。室は、厚さ０．４ｍｍのＦＫ５  Ｓｃｈｏｔｔガラスで作られたガラス板２８によって密封される。第１の対物レンズと第２の対物レンズの間の光軸に沿った距離は、０．３３２ｍｍである。第２のレンズ２４は、厚さ１．０９ｍｍを備えた平非球面レンズである。かかる層の回転対称な非球面の形状は、式（１）によって再度与えられる。しかし、係数Ｂ２からＢ１６は夫々、０．５４３４５４０９,０．１２８５９９９７，０．６１２１２９２１，−４．２１２５４９６,１８．１６３８４９，−４２．８３６３６８，５３．１６５８７１、及び−２７．０１４８４６によって与えられる。４０５ｍｍ（ＢＤ読出し）でのアクリル層、ＦＫ５、及びＣＯＣの屈折率は夫々、１．５９９，１．４９９、及び１．５５０であり、６５０ｍｍ（ＤＶＤ読出し）では夫々、１．５６５，１．４８６，及び１．５３１である。
【００３８】
再度図３及び図４を参照すると、エレクトロウェッティング・レンズ２６の２つの異なる構成が図示される。エレクトロウェッティング・レンズの操作は、以下に説明される。
【００３９】
図５を参照すると、上述した通り、対物レンズ１６を有する光学システムを有するＤＶＤ／ＢＤの再生／記録装置１００が図示される。ＤＶＤ／ＢＤの再生／記録装置１００は、ＤＶＤ又はＢＤのモードで操作することができ、操作モードに従って対物レンズ１６は、ＢＤ用に図３に図示される第１の状態に構成されるか、又は、ＤＶＤ用に図４に図示される第２の状態にされる。図４の後者の場合、第２のレンズの出口面に関する焦点（故に、ディスクがない場合は近軸のフォーカル・ポイント）は、異なるカバー層の厚さを受容するよう０．３ｍｍより大きく動かされる。装置１００は、装置内のディスクがＢＤディスクかＤＶＤかを決定する検出器１０２と、その決定に従ってエレクトロウェッティング・レンズ２６の状態の間を切替えるコントローラ１０４を有する。
【００４０】
図３と図４との間の比較から判る通り、図３の第１状態では、可動の停止点３０は、広い光ビームが対物レンズ１６に入ることが出来るようにし、エレクトロウェッティング・レンズ２６が図４の第２の状態にあるときは、停止点３０は、コントローラ１１４の制御の下で、より狭い光ビームが対物レンズ１６に入ることが出来るように動く。
【００４１】
図６を参照すると、対物レンズ１６（図６では概略的な簡易性のため単一のレンズとして示されている）を有して、光学記録担体１５２を走査する装置１５０を図示する。記録担体は、情報層１５４が配置されている一側に、透明な層１５３を有する。透明な層からみて外方に向く情報層の側部は、保護層１５５によって周囲条件の影響から保護される。装置の方向にむいている透明な層の側部は、入口面１５６と称される。透明な層１５３は、情報層に機械的支持を与えることによって、記録担体の基板として作用する。
【００４２】
あるいは、透明な層は、情報層を保護する単一の機能を有し得、機械的支持は、情報層の他側の層、例えば、保護層１５５、又は情報層１５４に接続された更なる情報層及び透明な層によって与えられる。
【００４３】
情報は、略平行、同心、又は螺旋トラックに配置された光学的に検出可能なマークの形状で、記録担体の情報層１５４に格納され得る。マークは、例えばピット、あるいは、反射率又歯周囲と異なる磁化の方向を備えた範囲の形状、あるいはこれらの形状の組合せ等の、光学的に読込み可能な形状であり得る。
【００４４】
走査機器１５０は、放射線ビーム６２を放射できる放射源１６１を有する。放射線源は、半導体レーザであり得る。ビーム・スプリッタ１６３は、コリメータ・レンズ１６４に向かって分岐放射線ビーム１６２を反射し、分岐ビーム１６２を平行ビーム１６５に転換する。分岐ビーム１６５は、対物レンズ１６上にある。
【００４５】
対物レンズ１６は光軸１６９を有する。対物レンズ１６は、ビーム１６７を集束ビーム１７０に変え、記録担体１５２の入口面１５６に衝突する。集束ビーム１７０は、情報層１５４条のスポット１７１を形成する。情報層１５４によって反射された放射線は、分岐ビーム１７２を形成し、対物レンズ１６によって略平行なビーム１７３に変換され、続いてコリメータ・レンズ１６４によって集束ビーム１７４に変換される。ビーム・スプリッタ１６３は、集束ビーム１７４の少なくとも一部分を検出システム１７５に向かって送信することによって、前進及び反射ビームを分離する。検出システムは、放射線を捉得、それを電気的出力信号１７６に転換する。信号プロセッサ１７７は、これらの出力信号を多種の他の信号に転換する。
【００４６】
信号の１つは、情報信号１７８であり、その値は、情報層１５４から読み込まれた情報を示す。情報信号は、エラー修正用の情報処理ユニット１７９によって処理される。信号プロセッサ１７７からの他の信号は、フォーカス・エラー信号及び半径エラー信号１８０である。フォーカス・エラー信号は、スポット１７１と情報層１５４との間の高さにおける軸の違いを表す。半径エラー信号は、スポット１７１と、スポットが後に続く情報層におけるトラックの中心との間の情報層１５４の平面における距離を表す。フォーカス・エラー信号及び半径エラー信号は、サーボ回路１８１に与えられる。サーボ回路は、これらの信号をサーボ制御信号１８２に変換し、夫々フォーカス・アクチュエータ及び半径アクチュエータを制御するようにされる。アクチュエータは図示されない。フォーカス・アクチュエータは、フォーカス方向１８３で対物レンズ１６の位置を制御し、従って、情報層１５４の平面と略一致するように、スポット１７１の実際の位置を制御する。半径アクチュエータは、半径方向１８４で対物レンズ１６８の位置を制御し、従って、あとに情報層１５４が続くトラックの中心線と略一致するようスポット１７１の半径位置を制御する。図中のトラックは、図の平面に対して垂直な方向に走る。
【００４７】
エレクトロウェッティング・レンズ２６を第１の状態から第２の状態に切替えることによって、第２のレンズ２４が作動する共役距離を変更すること可能である。故に、対物レンズ１６の焦点と、第２のレンズ２４の出口面との間の距離は、増加し得る。故に、ＤＶＤにフォーカスする際、自由作動距離が非常に低減されることを防ぐよう、本発明の望ましい実施例に従った対物レンズを使用することが可能である。
【００４８】
本発明の望ましい実施例は、エレクトロウェッティング・レンズ用の２つの流体としてオイルと水の組合せを使用する。オイルの屈折率は、いずれの読出しモードでも１．６であるよう選択される。水の屈折率は、ＢＤ読出しモード用には１．３４９、ＤＶＤ読出しモード用には１．３３１である。
【００４９】
ＢＤディスク用の図３のエレクトロウェッティング・レンズ２６の第１の状態では、オイルと水との間のインターフェイスは平らである。開口数は０．８５であり、ＢＤ上のカバー層は厚さ０．１ｍｍであり、屈折率は１．６２２である。自由作動距離は、この構成では０．１０８ｍｍである。
【００５０】
ＤＶＤ用の図４のエレクトロウェッティング・レンズの第２の（異なる）状態では、開口数は０．６であり、カバー層は０．６ｍｍであり、屈折率は１．５８０である。オイル／水のインターフェイスは、半径２．０６８ｍｍの半径で湾曲される。自由作動距離は、０．１１３ｍｍである。
【００５１】
ＢＤの場合の波面収差は、８ｍλであり、ＤＶＤの場合は１３ｍλである。エレクトロウェッティング・レンズ２６の屈折力の変化と、第２のレンズ２４での共役変更はいずれも球面収差を採用するため、対物レンズ１６は、結果としてもたらされる球面集収差を略低減するようこれらを補完するよう合わせられる。
【００５２】
本発明の最も望ましい実施例では、エレクトロウェッティング・レンズが使用されるが、２つの非混和性の流体の間のインターフェイスによって形成された他の可変レンズを使用することも可能である。
【００５３】
例えば、「Ｐｈｉｌｉｐｓ  ＩＤ  ＰＨＮＬ  ０３０４６７ＥＰＰ」に説明された種類のレンズは、第１の流体と光軸の横に伸びるメニスカスにわたって接触する第２の流体を有する室で使用され得、メニスカスの周囲は側壁によって制約される。流体は非混和性であり、異なる屈折率を有する。ポンプが与えられ、室の中の各流体の相対量を変更することによって光軸に沿ってメニスカスの位置を制御可能に変更するようにされる。
【００５４】
あるいは、「Ｐｈｉｌｉｐｓ  ＩＤ  ＰＨＮＬ  ０３０４３４ＥＰＰ」に説明されたレンズが使用され得る。かかる代替案では、ポンプの動きがメニスカスの形状を制御可能に変更するよう２つの流体の間のメニスカスの周囲は固定されること以外は、前出の段落で説明されたものと類似の構造が使用される。これによって、変形可能なメニスカスが与えられる。
【００５５】
本発明の実施例は、ＢＤ又はＤＶＤに関連して説明されているが、説明された対物レンズは、異なる厚さ、特に異なるカバーの厚さを有するいかなるディスクの組合とともに使用することも適切であることは明らかである。例えば、ＢＤ対物レンズをコンパクト・ディスク（ＣＤ）読出しと互換性を持たせることが可能である。更に、２つの異なる読出しモードの場合が議論されるが（ＢＤ／ＤＶＤ）、本発明はまた、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ互換可能システム等を作るよう２つより多い読出しモードに使用され得る。
【００５６】
最も広い面では、本発明は、二素子の対物レンズに制限されず、複数の構成要素の対物レンズと同様に単一での適用もあり得る。
【００５７】
「ディスク」と称されているが、ここで説明された光記録担体は、いかなる形状を有してもよい。
【００５８】
更に、本発明の実施例は、画像捕捉機器及び光学式走査機器に適用され得る。
【００５９】
本出願に関連付けて同時に又は本明細書に先行して出願された、及び、本明細書に公開している全ての文書及び文献に留意すべきである。また、かかる全ての文書及び文献の内容は、参照として組み込まれる。
【００６０】
本明細書（添付の請求項、要約書、及び図面も含む）に開示された全ての特性、及び／又は開示された全ての方法又は処理の全ての段階は、いかなる組合せにも複合され得る。少なくともいくつかのかかる特性及び／又は段階が互いに矛盾する組合せは除く。
【００６１】
本明細書（添付の請求項、要約書、及び図面も含む）に開示される各特性は、同一、同等、又は類似の目的に役立つ他の特性によって置き換えられ得る。故に、明示されない限り、開示された各特性は、総合的な一連の同等又は類似の特性の単なる一例である。
【００６２】
本発明は、上述の実施例の詳細に制限されない。本発明は、本明細書（添付の請求項、要約書、及び図面を含む）で開示した特性のうち、新しいもの、又は新しい組合せに拡大適用されるか、又は、開示された方法又は処理の段階で新しいもの、新しい組合せに拡大適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１の状態にある既知のエレクトロウェッティングの概略的な断立面図である。
【図２】第２の状態にある図１中のレンズの概略的な断立面図である。
【図３】ＢＤ等の第１のディスクを伴って使用するよう構成された、本発明に従った対物レンズの概略図である。
【図４】ＤＶＤ等の第２のディスクを伴って使用するよう構成された、本発明に従った対物レンズの概略図である。
【図５】本発明に従ったＤＶＤ／ＢＤの再生機／レコーダの概略的な説明図である。
【図６】図５中のＤＶＤ／ＢＤの再生機／レコーダに使用する光学経路の概略的な説明図である。
【図１】
2006518906.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年9月7日(2005.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクを走査する光学式走査機器であって、
前記光学式走査機器は、対物レンズを有し、
前記対物レンズは、異なる屈折率を有する２つの非混和性の流体の間のインターフェイスによって形成された可変レンズを有し、
前記可変レンズは少なくとも２つの異なる状態のうちの１つにあり、
前記対物レンズの焦点は、前記可変レンズの前記２つの状態の間で変化し、前記可変レンズの第１の状態では、前記対物レンズは第１のカバー層の厚さを有するディスクとともに使用するよう構成され、第２の状態では前記対物レンズは異なるカバー層の厚さを有するディスクとともに使用するよう構成される、
光学式走査機器。
【請求項２】
前記機器は、光ディスク再生又は記録装置である、請求項１記載の機器。
【請求項３】
前記装置は、ＤＶＤ及びＢＤモードを有し、前記ＤＶＤとＢＤモードの間で切換えをするコントローラを更に有し、前記ＤＶＤモードでは、前記可変レンズはＤＶＤ用の第１の状態にあり、ＢＤモードでは、前記可変レンズはＢＤ用の第２の状態にある、請求項２記載の機器。
【請求項４】
前記対物レンズは、第１のカバー層の厚さを有する第１のディスク用の構成と、第２のカバー層の厚さを有する第２のディスクとの間の前記可変レンズの状態の変化が、前記第１と第２のディスクとの間の差によってもたらされる球面収差の前記採択を補完するよう構成される、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の機器。
【請求項５】
異なる波長を備えた読出しビームを有する異なる読出しモード用の異なる停止点の寸法を選択するようダイクロイック・フィルタを更に有する、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の機器。
【請求項６】
前記可変レンズはエレクトロウェッティング・レンズを有し、前記２つの流体は円筒の壁を有する流体室の中に有され、前記インターフェイスは前記流体室の前記円筒の壁との接触角を形成する、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の機器。
【請求項７】
前記可変レンズは、第１の流体と光軸の横方向にのびるメニスカスにわたって接触する第２の流体を有する室を有し、前記メニスカスの周囲は、側壁によって制約されている、請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の機器。
【請求項８】
前記機器は、ポンプを有し、前記室の中の各前記流体の相対量を変更することによって前記光軸に沿って前記メニスカスの前記位置を制御可能に変更するようにされる、請求項７記載の機器。
【請求項９】
前記２つの流体の間で前記メニスカスの前記周囲は固定され、前記機器は、前記室の中の各前記流体の相対量を変更するよう配置されたポンプを更に有し、従って前記メニスカスの形状を制御可能に変更する、請求項７記載の機器。
【請求項１０】
前記対物レンズは、第１のレンズ及び第２のレンズを有し、前記第１のレンズは、光源からディスクまでの光学経路において前記第２のレンズを先行し、前記可変レンズは、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間の前記光学経路に置かれる、請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の機器。
【請求項１１】
前記第１及び第２のレンズは、以下の式
【数１】
2006518906.tif 000010
によって与えられた回転対称な形状を有する面を有し、式中、ｚは、前記機器の前記光軸の方向における前記面の位置であり、ｒはミリメートル単位での前記光軸からの距離であり、Ｂｋは、ｒのｋ乗の力の所定の係数である、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のレンズの前記係数Ｂ２からＢ１６の前記値は夫々、０．２６４４７０９４，０．００８８４６０３９２，０．０００１４９０２２７３、０．００１４３０５４１５，−０．００１５４４０５４２，０．０００８２６８０４１７，−０．０００２３３１９１９９、及び２．５９１１７４１ｅ−００５であり、
前記第２のレンズの前記係数Ｂ２からＢ１６の前記値は夫々、０．５４３４５４０９,０．１２８５９９９７，０．６１２１２９２１，−４．２１２５４９６,１８．１６３８４９，−４２．８３６３６８，５３．１６５８７１、及び−２７．０１４８４６である、
請求項１１記載の機器。
【国際調査報告】
2006518906.tif 000011
2006518906.tif 000012
2006518906.tif 000013