(57)【要約】光コンポーネントは、形状づけられたインターフェイス（２０６）によって第２の複屈折層（１７０）に接続している第１の複屈折層（２０３）を有する。光軸（１９）は第１及び第２の層を通過する。第２の複屈折層（１７０）は、光軸に呼応して第１及び第２の配向間を移動可能な分子を有する。第２の複屈折層（１７０）の屈折率は、分子の配向に依拠する。
2006512712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状づけられたインターフェイスによって第２の複屈折層に接続している第１の複屈折層と、
前記第１及び第２の層を通過する光軸と、を有し
少なくとも前記第２の複屈折層は、前記光軸に呼応して第１及び第２の配向間を移動可能な分子を有し、
前記第２の複屈折層の屈折率は、前記分子の配向に依拠する、
ことを特徴する光コンポーネント
【請求項２】
前記インターフェイスは、曲げられたインターフェイスであることを特徴とする請求項１記載の光コンポーネント。
【請求項３】
前記第１の複屈折層は、前記光軸に実質的に垂直な常光軸と、前記光軸に実質的に垂直な異常光軸と、を有することを特徴とする請求項１又は２記載の光コンポーネント。
【請求項４】
前記第１の複屈折層及び前記第２の複屈折層の少なくとも１つは液晶を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項記載の光コンポーネント。
【請求項５】
前記第２の層はネマチック相中に液晶を有することを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項記載の光コンポーネント。
【請求項６】
前記第１の複屈折層中で、前記光軸に呼応して前記分子の角度が、前記光軸に沿った距離の機能として変化することを特徴とする請求項１乃至５いずれか一項記載の光コンポーネント。
【請求項７】
前記第２の層は、ねじれた前記ネマチック相中の前記液晶に対応する前記第１の配向と共に、液晶を有することを特徴とする請求項１乃至６いずれか一項記載の光コンポーネント。
【請求項８】
前記第２の配向は、前記光軸に平行な前記異常軸を有する前記第２の層に対応することを特徴とする請求項１乃至７いずれか一項記載の光コンポーネント。
【請求項９】
前記分子の前記配向を変化する動作手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至８いずれか一項記載の光コンポーネント。
【請求項１０】
前記動作手段は、前記第２の層に電場を与える少なくとも２つの電極を有することを特徴とする請求項９記載の光コンポーネント。
【請求項１１】
光記録担体の情報層を走査する光走査装置であって、
放射ビームを生成する放射源と、
前記情報層に前記放射ビームを集束する対物システムと、
光コンポーネントと、を有し、
当該光コンポーネントは、
形状づけられたインターフェイスによって第２の複屈折層に接続している第１の複屈折層と、
前記第１及び第２の層を通過する光軸と、を有し
少なくとも前記第２の複屈折層は、前記光軸に呼応して第１及び第２の配向間を移動可能な分子を有し、
前記第２の複屈折層の屈折率は、前記分子の配向に依拠する、
ことを特徴する光走査装置。
【請求項１２】
前記光学要素は、前記対物システム内に制御可能なレンズを形成することを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
第１の複屈折層及び第２の複屈折層を有する光コンポーネントを製造する方法であって、当該方法であって、当該方法は、
形状づけられたインターフェイスと共に前記第１の複屈折層を提供し、
前記第１の複屈折層の球面の近傍に前記第２の複屈折層を提供し、
前記第２の複屈折層の分子は、前記第１の複屈折層及び前記第２の複屈折層を通過する光軸に呼応して第１の配向及び第２の配向の間を移動可能に設けられている、
ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記第２の複屈折層は、毛細管セル充填によって提供されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
光記録担体の情報層を走査する光走査装置を製造する方法であって、当該方法は、
放射ビームを生成する放射源を提供し、
前記情報層に前記放射ビームを集束する対物システムを提供し、
前記光コンポーネントを提供し、
当該光コンポーネントは、
形状づけられたインターフェイスによって第２の複屈折層に接続している第１の複屈折層と、
前記第１及び第２の層を通過する光軸と、を有し
少なくとも前記第２の複屈折層は、前記光軸に呼応して第１及び第２の配向間を移動可能な分子を有し、
前記第２の複屈折層の屈折率は、前記分子の配向に依拠する、
ことを特徴する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複屈折光コンポーネント、そのようなコンポーネントを含む装置、及びそのようなコンポーネントの製造方法に関する。コンポーネントは、特にこれに限定されないが、光走査装置における可変焦点レンズとして使用される。
【背景技術】
【０００２】
光走査装置において使用される光ピックアップユニットが知られている。光ピックユニットは光ディスクのトラックを横切って走査する可動支持体上に設けられている。製造コストを減らし、走査装置に設けられた他のコンポーネントのための更なるスペースを許容すべく、光ピックアップユニットの大きさ及び複雑さは、望ましくは、出来るだけ実行性あるように減少される。
【０００３】
現代の光ピックアップユニットは、一般的には、コンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）フォーマットのような少なくとも２つの光ディスクのフォーマットとコンパチブルである。最近、約２５ＧＢのデータ記憶容量（ＣＤの場合は６５０ＭＢの容量であり、ＤＶＤの場合は、４．７ＧＢの容量である）を提供する青色光ディスク（ＢＤ）フォーマットが提案されている。
【０００４】
小さい焦点スポット（焦点スポットの大きさは約λ／ＮＡである）を提供するために、小さい走査波長及び大きい開口数（ＮＡ）を使って、大きな容量の記憶が実行可能となり、ディスクの情報層中のより小さいマークを読み込むことができる。例えば、典型的なＣＤフォーマットは波長７８５ｎｍ及び開口数０．４５の対物レンズを利用し、ＤＶＤは波長６５０ｎｍ及び開口数０．６５を用い、ＢＤシステムは波長４０５ｎｍ及び開口数０．８５を用いる。
【０００５】
典型的には、物質の屈折率は波長の機能として様々である。従って、レンズは異なる焦点ポイント及び異なる入射波長の異なる性能を提供するものである。更には、ディスクは異なる厚さの透過層を有してもよく、これゆえ、異なるタイプのディスクに異なる焦点ポイントが要求される。
【０００６】
幾つかの例では、ディスク当りにおける情報層の数の増加により、記憶容量は更に増加する。例えば、二重層ＢＤディスクは２５μｍ厚さのスペーサ層によって分けられた２つの情報層を有する。このため、光ピックアップユニットからの光は、第２の情報層に焦点をあてるときに、スペーサ層を介して進まなければならない。これは、２５５ｍλ  ｒｍｓ（０．２５５λ平均二乗根）の球面収差、即ち、光の収束錐の軸に接近した光が、当該錐の外における光と比較して異なる焦点ポイントを有するという現象、をもたらす。これは、焦点スポットのぶれ及びディスクの読み込みにおける忠実度の損失をもたらす。
【０００７】
二重層の読込み及びバックワードコンパチブル性（即ち、異なるディスクフォーマットのために使用される同じ光システム）を実行するために、球面収差を補償する偏光感受レンズ（ＰＳレンズ）が提案されている。そのようなレンズは、液晶のような複屈折物質によって形成され得る。複屈折は、光ビームの２つの偏光の異なる屈折率の存在を示す。複屈折物質は、異常屈折率（ｎｅ）及び常屈折率（ｎｏ）を有し、屈折率間の相違はΔｎ＝ｎｅ−ｎｏである。ＰＳレンズは、同じ又は異なる波長が異なる偏光によりレンズに入射されることを保証することにより、単一又は異なる波長のための焦点ポイントを提供するために用いられ得る。
【０００８】
光記憶における新しいトレンドは、複数層又は３Ｄ記録である。この技術の１つの例が複数の蛍光層の積層に基づいており、１つのディスクにおけるデータ記憶容量が増加する。複数層の積層はまた、ディスクにおける複数の特定の深さにおけるレーザビームの正確な焦点あてを実行できる光路を要求する。光ディスク走査システムに設けられたアクチュエータはディスクからある距離内で対物レンズを移動可能と（そして、距離範囲をこえて焦点ポイントを移動可能と）できるが、そのような移動範囲は制限されており、全ての提案された複数層の記録システムに要求される焦点深さ範囲は提供され得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の実施形態の目的は、先行技術の１以上の課題を扱う改良された光コンポーネントを提供するものである。
【００１０】
本発明の特別な実施形態の目的は、そのようなコンポーネントの製造方法と同様に、２つの複屈折物質、即ち、調節可能なコンポーネントの光学機能を有する光コンポーネントを提供することである。特別な実施形態は、予め定められた範囲を越えて制御可能に変化する焦点ポイントを有する光レンズを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の面では、本発明は、形状づけられたインターフェイス（２０６）によって第２の複屈折層（１７０）に接続している第１の複屈折層（２０３）を有する光コンポーネント（１８１）を提供する。光軸（１９）は第１及び第２の層を通過する。少なくとも第２の複屈折層（１７０）は、光軸に呼応して第１及び第２の配向間を移動可能な分子を有する。第２の複屈折層（１７０）の屈折率は、分子の配向に依拠する。
【００１２】
そのような２つの物質を有する光コンポーネントを提供することによって、インターフェイスによって定められる光機能は、分子の配向を変化することによって変化され得る。例えば、形状づけられたインターフェイスが曲がっている場合、当該インターフェイスによって提供されたレンズ容量は、分子の配向を変えることによって変えられ得る。
【００１３】
別の面では、本発明は、光記録担体（２）の情報層（４）を走査する光走査装置（１）を提供する。当該装置（１）は、放射ビーム（１２、１５、２０）を生成する放射源と、情報層に放射ビームを集束する対物システム（１８）を有する。装置（１）は、光コンポーネント（１８１）を有し、当該光コンポーネントは、形状づけられたインターフェイス（２０６）によって第２の複屈折層（１７０）に接続している第１の複屈折層（２０３）を有する。光軸（１９）は第１及び第２の層を通過する。少なくとも第２の複屈折層（１７０）は、光軸に呼応して第１及び第２の配向間を移動可能な分子を有する。第２の複屈折層（１７０）の屈折率は、分子の配向に依拠する。
【００１４】
更なる面では、本発明は、第１の複屈折層（２０３）及び第２の複屈折層（１７０）を有する光コンポーネント（１８１）を製造する方法を提供する。当該方法において、第１の複屈折層は、形状づけられたインターフェイス（２０６）と共に提供され、第１の複屈折層の球面（２０６）の近傍に第２の複屈折層（１７０）を提供する。第２の複屈折層は、第１の複屈折層（２０３）及び第２の複屈折層（１７０）を通過する光軸（１９）に呼応して第１の配向及び第２の配向の間を移動可能に設けられている。
【００１５】
別の面では、本発明は、光記録担体（２）の情報層（４）を走査する光走査装置（１）を製造する方法を提供する。当該方法は、放射ビーム（１２、１５、２０）を生成する放射源を提供し、情報層に放射ビームを集束する対物システム（１８）を提供し、光コンポーネント（１８１）を提供する。当該光コンポーネントは、形状づけられたインターフェイス（２０６）によって第２の複屈折層（１７０）に接続している第１の複屈折層（２０３）を有する。光軸（１９）は第１及び第２の層を通過する。少なくとも第２の複屈折層（１７０）は、光軸に呼応して第１及び第２の配向間を移動可能な分子を有する。第２の複屈折層（１７０）の屈折率は、分子の配向に依拠する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明をより理解するために、本発明の実施形態がどのように効果をもたらすのか、図面を参照して説明される。
【００１７】
光コンポーネント（又は光コンポーネントの部分、光学要素）は、曲面を含み、光の焦点をあわしたり（例えば、凸レンズ）又は光を散乱させる（例えば、凹レンズ）。曲面を有する複屈折光学要素は、偏った放射ビームが光学要素に入射する角度に依拠して、異なる焦点又は散乱効果をもたらす。
【００１８】
同様に、他のコンポーネントの光学要素は、ステップ機能及び回折格子のような他の球面表面（即ち、非平面）によってもたらされる。
【００１９】
本発明の発明者は、曲面（又は形状づけられた面）の近傍に更なる複屈折物質を提供することにより、制御された方法で変化し得る更なる物質の複屈折の配向と共に、光コンポーネントの光学要素（例えば、曲面によって形成されたレンズの力）を制御可能に変化することができることを認識した。更には、複屈折物質が異なる偏光に異なる屈折率を提供し、光学要素に入射する光の異なる偏光を提供することにより異なる機能を実現できる。このような光コンポーネントは、偏光放射の入射角を変化させ、少なくとも１つの複屈折層の配向を変えることによって異なる任意の機能性を提供し得る。
【００２０】
その結果、ステップ構造及び回折格子のような異なる形状表面のために、コンポーネントの光学機能が、追加的な複屈折物質の配向を変えることにより制御可能に変化され得る。更には、両物質が複屈折であり、異なる光学機能が、異なる入射偏光において光を提供することにより実現され得る。
【００２１】
無機複屈折物質（即ち、カルサイトのような結晶）では、原子構造は非対称である。これは、異なる方向での物質の物理的定数における異方性へと導く。これらの１つが屈折率である。異なる光軸に沿って進む光の偏光ビームを考える。光軸に垂直及び平行に進むときに異なる屈折率が観察される１つの光軸がある。常にという訳ではないが、一般には、３つの軸の２つが３番目の軸の屈折率よりも高い屈折率を有する。
【００２２】
液晶のような有機結晶では、原子構造の相違については説明できないが、同様の現象が発生する。常にという訳ではないが、一般には、３つの軸の２つが３番目の軸の屈折率よりも低い屈折率を有する。
【００２３】
液晶の分子が一列に配列されている方向はディレクターと呼ばれる。ディレクターと平行な偏光面と共に伝搬する光は、異常屈折率ｎｅを経験する。
【００２４】
図１は、本発明の望ましい実施形態の光コンポーネント１８１を示す。光コンポーネント１８１は、レンズとして形状づけられた複屈折物質２０３の第１の層を有する。特にこの実施形態では、複屈折物質２０３は平凸レンズとして形づけられ、レンズの凸部分は曲面２０６によって定められる。レンズは、固体、即ち、重合液晶として形成される。
【００２５】
レンズの平面側は、透過電極１５０に接続する。電極は、透過導体ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）の層で被覆されたガラス基板で形成されている。
【００２６】
第２の複屈折物質の層１７０は、第２の透過電極１６０から第１の複屈折物質２０３を分離する。第２電極は、ガラス及びＩＴＯから再度形成される。第２の複屈折物質１７０は、物質の屈折特性の配向が制御可能に変化されるように設けられる。
【００２７】
特にこの例では、両方の複屈折物質が液晶から形成されている。第１の複屈折物質のリッジ体が、重合された液晶から形成される。第２の複屈折物質は、ネマチック相での液晶である。第２の複屈折物質の分子は、２つの配向間で動くことができるように設けられている。
【００２８】
ネマチック液晶の第１の配向は、ネマチック液晶の周囲の少なくとも１つの表面に位置づけられた１以上のアライメント層によって定められる。アライメント層は、ここではポリイミド（ＰＩ）によって形成される。この実施形態では特に、２つのアライメント層が利用されている。各アライメント層は、液晶の周りの囲いの反対表面に設けられている。これらの面の各々は、光軸１９に実質的に垂直に延びている（少なくとも光軸１９の中間付近において）。特に、第１のアライメント層は電極の内面に位置している。他のアライメント層は、電極の反対の面上に、即ち、曲面２０６に設けられている。
【００２９】
これらのアライメント層は、互いに望ましい配向をとることができる。例えば、互いに平行でも、予め定められた角度設けていてもよい。液晶内の方向が、アライメント層の配向と一列になる傾向がある。これは、ディレクターの、即ち、液晶内の分子の、第１の配向を定める（及び物質１７０の複屈折特性の配向を定める）。更には、第１の層２０３内の複屈折物質の配向についての予め定められた角度において配向され得る。
【００３０】
特にこの実施形態では、第１の物質は、実質的に光軸と垂直の方向に一列になっている。第１の物質上のアライメント層も光軸と垂直になるように配向化される。更には、アライメント層は、第１の層２０３仲の複屈折物質の配向に実質的に垂直になるように配向化される。一方、電極のアライメント層１６２は、第１の物質のアライメントと平行になるように（及び光軸１９と垂直に）配置される。
【００３１】
結果として、２つのアライメント層が互いに９０度に配向されるように、第２の層１７０を形成するネマチック相中の液晶が、ねじれたネマチック状に設けられる。換言すれば、液晶のディレクターは、光軸に沿って距離をもって回転する。アライメント層１６２の近辺の第２の層中の液晶のディレクターは、第１の層２０３の方向と平行である。しかしながら、光軸１９に沿った距離として、第２の層１７０中のディレクターの配向は、徐々に回転するディレクターと共に、曲げられたインターフェイス２０６において第１の層２０３の方向と垂直にディレクターが位置するまで、徐々に変化する。
【００３２】
第２の層内のディレクターのこの９０度の回転は、電極１６０の近傍の層の部分の複屈折が、曲げられたインターフェイス２０６の近傍部分と異なるということを意味する。特に、複屈折特性は、ディレクターによって経験された同じ９０度回転される。更には、光学コンポーネントを通過する偏光放射も９０度回転する。
【００３３】
特にこの実施形態では、光学コンポーネントは、第２層１７０の全配向を変える動作手段（１７２、１７４）を有する。特にこの実施形態では、層１７０の第１配向がアライメント層によって定められる。しかしながら、第２の配向は、第２の層１７０を横切って電場を与える動作手段によって提供される。第２の層１７０内のディレクターは電場と一列になる（十分に大きく提供される）。この具体的例では、電場は光軸１９と平行になるように設けられる。電場は、２つの電極１５０及び１６０を横切るように電圧ＶＳを位置づけることによって、設けられる。スイッチ１７４が閉じたときに、電圧源１７２によって電圧ＶＳが電極１５０及び１６０に提供される。
【００３４】
スペーサ１６４は、第２の層１７０の幅を定め、第２の層の液晶を囲むべく作用する。これらのスペーサは如何なる所望の材料によって形成され得り、ガラス又は箔のような透過物質によって形成され得る。
【００３５】
図６Ａ及び図６Ｂは、第１及び第２の配向の夫々において第２の層１７０を有する光コンポーネントのこの実施形態を示す。第２の層の配向を変えることの効果の詳細な説明を、これらの図面を参照して以下説明する。
【００３６】
図２Ａ乃至図２Ｆは、本発明の望ましい実施形態の、光コンポーネントの第１部分の形成における夫々のステップを示した図である。この例では特に、光コンポーネントは、液晶複屈折レンズを含む。
【００３７】
図２Ａに示すように、第１のステップでは、結果的な光コンポーネントの形状の一部を定める形状づけられた表面１０２を有するモールドが設けられる。この例では特に、液晶は究極的には光重合され、その結果、液晶、例えばガラスを重合するために使用される放射に透過な物質から形成される。
【００３８】
アライメント層１１０は曲面１０２に配置され、アライメント層にその後位置づけられる液晶中の予め定められた配向（矢印方向１１０により図示）を誘発する。
【００３９】
この実際の例では、アライメント層はポリイミド（ＰＩ）層である。ポリイミドは溶液からのスピンコーティングを用いて施される。ポリイミドは一列に配列され、特定の配向を誘発する（この配向は、液晶分子の結果的配向を決定する）。例えば、知られているプロセスは、単一の方向で毛羽立っていない布でポリイミド層を繰り返し擦り、この配向（１１０）を誘発する。
【００４０】
特にこの実施形態では光学素子の一部を形成する基板１５０はガラス基板上のＩＴＯ層を有する。ボンディング層１２０が基板１５０の第１表面１５２に施される。ボンディング層は液晶との接着を形成する。この例では、ボンディング層はまた、ポリイミドを有するアライメント（又は配向）層である。ボンディング層は、液晶分子との化学的接着を形成する反応性基を包含し、液晶分子のような同じタイプの反応性基を有し、液晶分子を光ポリマー化するときに、基板上のボンディング層との化学接着が形成される。これは、基板と液晶層とのきわめて良好な接着をもたらす。ボンディング層は同じタイプのプロセスを用いて基板上に成膜され得り、モールド１００上にアライメント層を一列に配列する。アライメント層としても機能するボンディング層は、液晶コンポーネントの所望の特性に依拠して予め定められた配向（矢印１２０）中に配向される。
【００４１】
ボンディング層は、モールドのアライメント層上の方向１１０と平行になるように一列に配列される。望ましくは、ボンディング層の配向は平行であるが、アライメント層の配向と反対方向である。
【００４２】
図２Ｂに示されるように、１以上の液晶を組み入れる化合物２００が、基板１５０の第１表面１５２とモールド１００の曲面１０２の間に位置付けられている。
【００４３】
この例では、図２Ｂに示されるように、化合物２００は２つの異なる液晶の混合を有する。これら２つの異なる液晶は、液晶の１つがポリマー化されると所望の屈折率特性をもたらすように選ばれる。
【００４４】
液晶２００の小滴が基板の第１表面１５２上に位置づけられる。化合物２００は光コンポーネント内の気泡の含有を避けるべくガス抜きされる。ポリマー化の際の収縮はポリマー化液体中の多大な圧力減少をもたらすため、ポリマー化の際に凝固された液体から出てくる溶解されたガスからの気泡の形成が避けられる。
【００４５】
ガラスモールドは加熱され、液晶は等方性相（典型的には８０℃乃至１２０℃）となり、所望の形状への液晶の引き続く流れを促進する。
【００４６】
基板とモールドは引き続き一緒に運ばれ、最終的な光コンポーネントの液晶部分２０１の形状を形成する（図２Ｃ）。液晶がモールドと基板との間で等質層を形成することを保証すべく、基板をモールド側に（その反対もしかり）押すために圧力が施される。
【００４７】
基板／モールド／液晶は、例えば３０分間室温になるように冷却され、液晶は等方相から来るネマチック相に入る。
【００４８】
ネマチック相に入ると、マルチドメインが液晶混合物に現れる。その結果、混合物は、マルチドメイン配向を破壊する透明点まで加熱され得る（例えば、混合物は１０５℃まで３分間加熱されてもよい）。引き続き、混合物は、均質な配向２０２を得るために冷却され得る（図２Ｄ）．
均質な液晶混合物は、紫外線放射源３００（図２Ｅ参照）からの光３０２を用いて、例えば、６０秒間、１０ｍＷ／ｃｍ２のＵＶ光輝度が施されて光ポリマー化される。同時に、化学接着が液晶とボンディング層との間で形成される。
【００４９】
引き続き、光学要素（１５０、２０３）の第１要素（又は部分）はモールド１００からリリースされ得る（図２Ｆ）。例えば、これは、問題となっている対象４００を越えてモールド１００を僅かに曲げることにより得られる。あるいは、平坦なサポート中の平坦な基板の部分に圧力をかけることによって得られ、平坦な基板を僅かに曲げる。従来のポリイミド（反応性基なし）がモールド上に設けられ、この液晶／基板要素は、容易にモールドから分離される。
【００５０】
図２Ｂ−２Ｆにおいて図示されたステップを繰り返すことにより、コールドは、その後の要素を生産するために再使用され得る。典型的には、アライメント層は、モールド上に残り、再度施す必要はない。
【００５１】
必要であれば、基板１５０から液晶２０２を取り除くために更なるプロセスステップが実行され得る。しかしながら、多くの場合では、基板１５０は最終的な光学要素の一部を形成することが想定される。
【００５２】
図３Ａ乃至図３Ｄは、光学素子を完成させるために第２の複屈折層を設ける連続的なステップを示す。この実施例では、液晶は第２の層を設けるために使用される。
【００５３】
図３Ａは、第１の複屈折層２０３の曲面に位置づけられた第１のアライメント層（ポリイミド）を示す。この実施例では、第１の複屈折層２０３内での方向のアライメントに垂直となるように、アライメント層が配向される。
【００５４】
第２の基板１６０は、コンポーネント（１５０、２０３）の第１の部分と、実質的に平行に距離をあけて設けられている。基板１６０は電極を形成するために使用され、ガラス及びＩＴＯから形成される。アライメント層１６２は、第１の層２０３の曲面２０６の近傍の基板１６０の表面上に設けられている。アライメント層１６２はポリイミド（ＰＩ）から成る。しかしながら、ポリイミド１６２は、第１の層２０３におけるディレクターと平行に配置されている。
【００５５】
図４Ｃに示されるように、スペーサ１６４は２つの基板１５０を一定の間隔を保つように配置される。スペースの長さは、基板１５０及び１６０の長さと複屈折物質の第２の層の厚さを定める。スペーサは究極的には基板１５０及び１６０と第１の層２０３に沿って設けられ、第２の複屈折層１７０を囲む。その結果、スペーサは基板１５０及び１６０の周辺の周りで、充填穴及びエアーホールと共に接着される。
【００５６】
毛細管セル充填が、充填穴を介して囲まれたスペースを充填するために使用される。引き続き、充填穴及びエアーリリースホールが（例えば、プラグ又は接着剤を用いて）閉ざされ、光学素子１８１を形成する。図３Ｄに示されたように、第２の層１７０は、配向し、中間近辺におけるアライメント層と一列に配列する。その結果、利用されるアライメント層は互いに垂直となり、第２の層１７０がねじれたネマチック相中に存在する。
【００５７】
上記方法を用いて、光学素子は、透過導電層間の２つの複屈折物質から成る。第２の複屈折物質は、導電層に電圧を作用することにより、活性的に入射光ビームの偏光を切換えることができる。他の複屈折層は受動層であってもよい。２つの層の形づけられたインターフェイスは、光学機能を提供する所望の形状を有していてもよく、望ましい実施形態では曲面である。この面の曲率は、収差を最小限にする光質である。
【００５８】
望ましい実施形態では、多焦点レンズを提供すべく、２つの物質が活性層１７０の常屈折率及び異常屈折率が夫々受動層の常屈折率及び異常屈折率と等しくなるように選択される。
【００５９】
導電層に適用され得る電圧（ＶＳ）は十分で、ネマチック状の平坦なねじれを完全にキャンセルし、電場と一列に配列されたディレクターへ導入される。
【００６０】
その結果が、図１に図示された光学素子と一般的に類似した光学素子である。
【００６１】
アライメント層中での使用に適したポリイミドは、日本合成ゴム社によって提供されるＯＰＴＭＥＲ  ＡＬ−１０５１である。アークケミカル社のＤｕｒｉｍｉｄｅ  ７５０５はボンディング層としてのメタクリル基と共に適切な反応性ポリイミドとして使用され得る。
【００６２】
第１の（受動）層に使用される物質は、反応性液晶物質を有する、望ましくは、液晶を伴うメソジェニック基が、１以上のポリマー化可能な基によって端または側キャップされる。物質は、ある（望ましくは比較的広い）温度領域内でネマチック相を示すことができる。ポリマー化可能な基は、メタクリレート、アクリレート、オキシラン、ビニルエーテル、又は他の反応性基であってもよい。
【００６３】
上述の如く、望ましい実施形態では、２つの液晶の混合物が、所望のｎｅ及びｎｏを得るために第１の層２０３中で利用される。利用される２つの液晶は、１，４−ｄｉ（４−（３−アクリロイルオキシプロピルオキシ）ベンゾイルオキシ）−２−メチルベンゼン（ＲＭ２５７）及びＲＭ８２であり、両者ともドイツのダームスダットのメルク社から得られる。第１の層２０３中の液晶の光ポリマー化のための光イニシエータが、スイスのバゼルのシバガイギ社から入手可能なＩｒｇａｃｕｒｅ  ６５１である。
【００６４】
第２の層（１７０）は望ましくはネマッチク液晶である、第２の層はＥ７（シアノトリフェニル化合物の小さな部分と共にシアノビフェニル混合物）からなる。
【００６５】
図４は、本発明の実施形態の対物レンズ１８を含む光記録担体２を走査する装置１を示した図である。記録担体は透過層３を含み、透過層３の１つの側に情報層４が配置されている。透過層から離れて面している情報層の側は、保護層５によって環境的影響から保護される。装置に面している透過層の側は、入口面６と呼ばれる。透過層３は、情報層のための機械的支持を提供して記録担体のための基板として作用する。
【００６６】
あるいは、透過層は、情報層を保護するただ１つの機能を有していてもよく、機械的支持が情報層の他方の層、例えば、保護層５又は更なる情報層及び情報層４に接続された透過層、によって提供される。情報は、図示を省略するが、実質的に平行、同心円、又は螺旋トラック状に配置された検出可能なマークの形で記録担体の情報層に記憶され得る。マークは、ピット状のように如何なる光学的に読むことができる形、反射係数又は周囲からの異なる磁化の方向を伴う領域、又はこれらの組み合わせであってもよい。
【００６７】
走査装置１は、放射ビーム１２を発光し得る放射源１１を有する。放射源は半導体レーザであってもよい。ビームスプリッタ１３は、分岐する放射ビーム１２をコリメータレンズ１４に向けて反射し、分岐する放射ビーム１２をコリメートされたビーム１５に変換する。コリメートされたビーム１５は、対物システム１８に入射される。
【００６８】
対物システムは１以上のレンズ及び／又は回折格子を有してもよい。対物システム１８は光軸１９を有する。対物システム１８は、ビーム１７を分岐するビーム２０に変え、記録担体２の入口面６に入射する。対物システムは、透過層３の厚さを通じて放射ビームの通過に適合された球面収差補正を有する。分岐ビーム２０は、情報層４上にスポット２１を形成する。情報層４によって放射は、分岐ビーム２２を形成し、対物システム１８によって実質的にコリメートされたビーム２３へ変え、コリメータレンズ１４によって分岐ビーム２４に変える。ビームスプリッタ１３は、分岐ビーム２４の少なくとも１部を検出システム２５に送ることにより、フォワードビーム及び反射されたビームに分ける。検出システムは放射を捕獲し、放射を電気的出力信号２６に変換する、信号プロセッサ２７は、これらの出力信号を様々な他の信号に変換する。
【００６９】
信号の１つが、情報信号２８であり、その値は情報層４から読まれる情報を示す。情報信号は、エラー補正のための情報処理ユニット２９によって処理される。信号プロセッサ２７からの他の信号は焦点エラー信号及び放射エラー信号３０である。焦点エラー信号は、スポット２１及び情報層４の間の高さにおける軸相違を示す。放射エラー信号は、スポット２１と、スポットによって引き続かれるべき情報層中のトラックの中央との間の情報層４の面における距離を示す。
【００７０】
焦点エラー信号及び放射エラー信号はサーボ回路３１に与えられ、これらの信号は焦点アクチュエータ及び放射アクチュエータを夫々制御するサーボ制御信号３２に変換される。アクチュエータは図示されていない。焦点アクチュエータは、焦点方向３３において対物システム１８の位置を制御し、情報層４の面と実質的に一致するようにスポット２１の実際の位置が制御される。放射アクチュエータは、放射方向３４において対物レンズ１８の位置を制御し、情報層４において引き続かれるべきトラックの中央線と実質的に一致するようにスポット２１の放射位置が制御される。図におけるトラックは、図の面と垂直な方向に動く。
【００７１】
この実施形態における図４の装置は、記録担体２よりも厚い透過層を有する第２のタイプの記録担体も走査することに適合している。装置は、放射ビーム１２又は第２のタイプの記録担体を走査する異なる波長を有する放射ビームを有してもよい。この放射ビームの開口数は、記録担体のタイプに適合してもよい。従って、対物システムの球面収差補償も適合されなければならない。
【００７２】
図５は、走査装置１内で使用される本発明の望ましい実施形態の光コンポーネント１８１を示す。図６Ａ及び図６Ｂは、液晶の第２の層の２つの極配向を示したものである（液晶は実際には、適用される電圧をゼロとＶＳとの間で変えることにより、これら２つの極値間で制御された仕方で継続的に可変であるが）。
【００７３】
図５に示されるように、光コンポーネント１８１は走査装置の対物システム１８内で位置づけられ得る。装置内で第２の層１７０の配向を制御するのと同様に、平行ビーム１５の偏光の適切な制御により、対物システム１８は、多重層ディスク２’内で、異なる層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ・・・において走査され得る。
【００７４】
対物システム１８は、光コンポーネント１８１及び焦点レンズ１８２を有する。焦点レンズ１８２は、光コンポーネント１８１（平行でも、分岐でも、収束でもよい）から、正しい情報層上のスポットにビームが焦点を合わされる。光コンポーネント１８１は、走査されるべき所望の情報層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ・・・に因る正しい分岐、収束、又は平行状態に平行偏光ビーム１５を変化するように動作する。任意には、対物システム１８は、光学素子１８からのビームの偏光選択のための偏光器を有してもよい（光学素子からのビームは、光コンポーネントの状態により、２つの方向に分かれてもよい）。
【００７５】
図６Ａは、ねじれたネマチック状態における第２の層１７０を有するレンズ１８１を示す（即ち、電圧が電極１５０及び１６０にかけられていない）。図６Ｂでは、電圧ＶＳがかけられ、電極１５０及び１６０間に電場が誘発される。電場は、複屈折層１７０の平面のねじれを完全にキャンセルするに十分に高い。
【００７６】
レンズ１８の光学特性は、層１７０の配向に依拠して変化する。更には、光学特性は、勿論、層間の屈折率に依拠して変化する。この実施形態では、複屈折層１７０の屈折率は、受動層２０３の夫々の屈折率（ｎｏ、ｎｅ）に適合するように選ばれる。
【００７７】
レンズ１８１によってもたらされる光学機能は、入射光の偏光（例えば、入射光の偏光状況が受動層２０３内のディレクターの方向と平行か否か、垂直か否か）、入射光の方向、即ち、光が最初に受動層２０３に入射するか否か（矢印Ａで示す）、又は光が最初に活性層１７０に入射するか否か（矢印Ｂで示す）に依拠して変化する。「オフ状況」という表記は、電圧がかけられていないことに対応し（図６Ａに示す）、「オン状況」という表記は、平面のねじれにおける完全なキャンセルをするに十分な電圧に対応し（即ち、図６Ｂ）、以下の条件が存在する。
（１）受動層を介してレンズに入る光（方向Ａ）
（ｉ）オフ状況及び光の入射偏光状況が入口における受動層の方向と平行であること：インターフェイスにおいてｎｅからｎｏへのシフトが結果として生じる；曲面は陽レンズとして動作する。更には活性層中で偏光は９０度回転される。
（ｉｉ）オフ状況及び光の入射偏光状況が入口における受動層の方向と垂直であること：インターフェイスにおいてｎｏからｎｅへのシフトが結果として生じる；曲面は陰レンズとして動作する。更には活性層中で偏光は９０度回転される。
（ｉｉｉ）オン状況及び光の入射偏光状況が入口における受動層の方向と平行であること：インターフェイスにおいてｎｅからｎｏへのシフトが結果として生じる；曲面は陽レンズとして動作する。更なる偏光の変化はない。
（ｉｖ）オン状況及び光の入射偏光状況が入口における受動層の方向と垂直であること：インターフェイスにおいて（ｎｏからｎｅへの）シフトが生じない；曲面はニュートラルレンズとして動作する。更なる偏光の変化はない。
（ｖ）オンとオフ状況との間で、屈折率は、余剰選択偏光器の使用なしに陽からニュートラルに多焦点なレンズという結果をもたらすｎｅ及びｎｏの間で選択できる。偏光は、第２の層（活性層）中で変化のみする。蛍光記録にとって偏光におけるこの変化は重要ではない。
（２）受動層を介してレンズに入る光（方向Ｂ）
（ｉ）オフ状況及び光の入射偏光状況が入口における受動層の方向と平行であること：偏光は９０度回転し、光は、偏光状況で、即ち、受動層の方向と垂直に受動層に入る。これは２つの層間でのインターフェイスにおけるｎｅからｎｏへのシフトを意味する。活性層及び受動層の間のインターフェイスにおける曲率の組み合わせにおいて、これは陰レンズにおいて結果として生じる。
（ｉｉ）オフ状況及び光の入射偏光状況が入口における受動層の方向と垂直であること： 
偏光は９０度回転し、光は、偏光状況で、即ち、受動層の方向と平行に受動層に入る。これは２つの層間でのインターフェイスにおけるｎｏからｎｅへのシフトを意味する。活性層及び受動層の間のインターフェイスにおける曲率の組み合わせにおいて、これは陽レンズにおいて結果として生じる。
（ｉｉｉ）オン状況及び光の入射偏光状況が入口における受動層の方向と平行であること： インターフェイスにおいてｎｏからｎｅへのシフトが結果として生じる；曲面は陽レンズとして作用する。
（ｉｖ）オン状況及び光の入射偏光状況が入口における受動層の方向と垂直であること：偏光の回転はない、インターフェイスにおいて（ｎｏからｎｅへの）シフトが生じない；曲面はニュートラルレンズとして動作する。
（ｖ）オンとオフ状況との間で、部分的偏光シフトが発生し、屈折率がｎｅ及びｎｏの間で選択できる。部分的偏光シフトにより、レーザービームは、完全に垂直でも完全に平行でもない偏光状況で受動層に入る（レーザービームが受動層に入るとき、光線は２方向に分解される）。かかる理由から、偏光選択は、一度に両方の偏光という結果をもたらさずに、多焦点行動を実行すべく、要素の後で使用されるべきである。この偏光選択は、別の偏光器と共になされる。
【００７８】
上述の実施形態はあくまでも例示であって、当業者は様々な代わりを行うことは明白である。
【００７９】
光コンポーネントを形成するに適した物質及び製造ステップの特定の例について説明したが、これらはあくまでも例示にすぎない。
【００８０】
製造プロセスにおいて使用されるモールドはガラスのような堅い物質を含む如何なる物質から成ってもよい。
【００８１】
更に、モールドの形状づけられた表面は、寸法づけられ、その方法の間、液晶物質の形状又は容積における如何なる変化も認めるものである。例えば、典型的には液晶モノマーは、単一のボンドとして再形成された液晶内での二重ボンドのために、重合の際に僅かに収縮する。僅かに大きいモールドと基板により定められた光コンポーネントを適切に形成することにより、適切なサイズと形状づけられたコンポーネントが生産され得る。
【００８２】
本例では基板は、２つの平坦で実質的に平行な側を有するガラスの単一のシートを有するように、見えるが、基板は実際には如何なる所望の形状であってもよい。
【００８３】
余剰接着層を（ボンディング層を基板上に成膜し、モールドに配向層を成膜する前に）モール及び／又は基板に適用してもよく、適用された層がモールド及び基板に良く張り付けられることが確認される。例えば、オルガノシランをこの接着層に設けるように使用してもよい。メタクリレート基を有するオルガノシランを基板に使ってもよく、アミン末端基を有するオルガノシランをモールドに使ってもよい。
【００８４】
上述の光コンポーネントも例示である。光コンポーネント（本発明によって形成された光学要素、即ち、光学要素の一部）は、上述した特性とは異なる特性を有して形成されたり、異なる複屈折物質から成ってもよい。
【００８５】
例えば、上記の実施形態では、コンポーネント１８０の第２の層１７０の屈折率は、対応する第１の層２０３の屈折率に等しいと想定されている。しかしながら、常屈折率及び異常屈折率の何れの値も各層に使用し得る。例えば、光コンポーネントは、他の層の異常屈折率と等しい１つの層の常屈折率によって形成され得る。
【００８６】
同様に、上記実施形態の光コンポーネントは２つの物質間の曲げられたインターフェイスを有するように説明されているが、インターフェイスは光学機能をもたらす如何なる形状であってもよい。例えば、インターフェイスは、段差構造又は回折格子構造であってもよい。コンポーネントの光学機能は入射偏光状況及び／又は第２の層の配向によって変化され得る。
【００８７】
望ましい実施形態では、光学要素（即ち、光が入り出る面の要素）の外面は、２つの平坦な平行面である。しかしながら、これらの面は凹形状、凸形状を含む如何なる所望の形状であってもよい。
【００８８】
同様に、第２の層は、２つの配向間で切換え可能なように一般的に説明されているが、如何なる数の配向間で切換え可能であってもよい。更に、第１の層は如何なる予め定められた配向であってもよく、必要であれば、第１の層は活性層、即ち、変化可能な配向を有する層であってもよい。
【００８９】
望ましくは、活性層は、２つの予め定められた配向間で継続的に制御可能に可変である。例えば、図示した実施形態では、第２の層の配向は適切な電圧を２つの電極にもたらすことにより図６Ａ及び図６Ｂに示された２つの状況において継続的に可変である。
【００９０】
更には、望ましい実施形態では、第２の層の配向状態の１つが、光軸と実質的に垂直なアライメント層によって定められるように見えるが、これらのアライメント層は如何なる予め定められた配向であってもよい。例えば、アライメント層は、スペーサ１６４の内表面上にアライメント層を位置づけることにより、光軸と垂直であってもよい。必要であれば、第２の層の配向を定めるためにアライメント層を使用しなくてもよい。代わりに、（例えば、スペーサ間に別の電極のセットを位置づけることにより）両方の配向を定めるために電極を使用してもよい。
【００９１】
上述の全実施形態では、形づけられたインターフェイスによって分離された少なくとも２つの近隣した複屈折物質を有する光コンポーネントが提供される。少なくとも１つの複屈折物質の配向が変化され得り、機能（例えば、レンズ強度又はタイプ）の変化をもたらす。従って、双方の入射光の偏光を変えることにより、及び複屈折層の配向を変えることにより、インターフェイスの機能が変化する。光コンポーネントはこのように、新規かつ興味深い方法で使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の望ましい実施形態の光コンポーネントの断面図である。
【図２Ａ】本発明の望ましい実施形態の液晶レンズの第１部分の構成の方法ステップを示した図である。
【図２Ｂ】本発明の望ましい実施形態の液晶レンズの第１部分の構成の方法ステップを示した図である。
【図２Ｃ】本発明の望ましい実施形態の液晶レンズの第１部分の構成の方法ステップを示した図である。
【図２Ｄ】本発明の望ましい実施形態の液晶レンズの第１部分の構成の方法ステップを示した図である。
【図２Ｅ】本発明の望ましい実施形態の液晶レンズの第１部分の構成の方法ステップを示した図である。
【図２Ｆ】本発明の望ましい実施形態の液晶レンズの第１部分の構成の方法ステップを示した図である。
【図３】Ａ乃至Ｄは、本発明の望ましい実施形態の液晶レンズの最終部分の構成の方法ステップを示した図である。
【図４】本発明の望ましい実施形態の液晶レンズを含む光記録担体を走査する装置を示した図である。
【図５】図４に示した走査装置の光システムがどのように、二重層光記録担体中の異なる層を走査する光の異なる偏光と共に使用され得るかを示した図である。
【図６】Ａ乃至Ｂは、液晶の第２層の異なる配向と共に、図１に示した液晶レンズの断面図を示している。
【図１】
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【図２Ａ】
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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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【国際調査報告】
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