專利名稱：光學(xué)掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)輻射束掃描光學(xué)記錄載體的信息層的軌跡的光學(xué)掃描裝置，該軌跡是基本上具有曲率中心的圓形，該裝置包括(a)提供所說(shuō)的輻射束的輻射源，(b)將所說(shuō)的輻射束變換到在所說(shuō)的信息層上的掃描點(diǎn)的透鏡系統(tǒng)，該透鏡系統(tǒng)包括具有光軸的第一物鏡組件，(c)支撐所說(shuō)的第一物鏡組件的頭旋轉(zhuǎn)單元，該單元繞旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)并且所說(shuō)的軌跡的所說(shuō)的曲率中心基本與所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸重合，以及(d)繞所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所說(shuō)的頭旋轉(zhuǎn)單元的第一驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明也涉及掃描光學(xué)紀(jì)錄載體的光學(xué)掃描系統(tǒng)，該掃描系統(tǒng)包括具有信息層的光學(xué)記錄載體和光學(xué)掃描裝置，該信息層具有基本圓形的軌跡，該光學(xué)掃描裝置包括(a)提供所說(shuō)的輻射束的輻射源，(b)將所說(shuō)的輻射束變換到在所說(shuō)的信息層上的掃描點(diǎn)的透鏡系統(tǒng)，該透鏡系統(tǒng)包括具有光軸的第一物鏡組件，(c)支撐所說(shuō)的第一物鏡組件的頭旋轉(zhuǎn)單元，該單元繞旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)并且所說(shuō)的軌跡的所說(shuō)的曲率中心基本與所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸重合，以及(d)繞所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所說(shuō)的頭旋轉(zhuǎn)單元的第一驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
“掃描信息層”是指以輻射束掃描以從信息層中讀取信息(“讀模式”)、在信息層中寫信息(“寫模式”)和/或從信息層擦除信息(“擦除模式”)。
“信息層”是包含軌跡的光學(xué)記錄載體的層?！败壽E”是聚焦的輻射束所跟蹤的路徑，在這個(gè)路徑上設(shè)置有代表信息的可光學(xué)地讀取的標(biāo)記。例如該標(biāo)記可以以具有不同于周圍的磁化方向或反射系數(shù)的面積或凹坑的形式。附

圖1所示為包括軌跡201的光學(xué)記錄載體200(它的中心線在附圖1中示出)。在下文中，軌跡是“基本圓形”，如果它具有曲率中心C和曲率半徑R的圓形或螺旋形或它的一部分。后面的軸相對(duì)于軌跡201的中心線的點(diǎn)O定義?！癥0”是平行于軌跡201的“輻射方向”的參考軸(即，從中心C至點(diǎn)O的方向)，“X0”是平行于“切向方向”的參考軸(即，與點(diǎn)O中的軌跡相切并且垂直于徑向方向的方向)，以及“Z0”是一種使(X0，Y0，Z0)成方向正交座的參考軸。在本領(lǐng)域中公知的是光學(xué)記錄載體200具有對(duì)稱軸202的盤形，該對(duì)稱軸202與該盤正交并且通過(guò)軌跡201的中心C。
如在開始段落中描述的光學(xué)掃描裝置公開在美國(guó)專利US4,219,704中。參考本文描述的附圖2a，這種公知的光學(xué)掃描裝置是用于通過(guò)輻射束3掃描光學(xué)記錄載體2的信息層1的軌跡。它包括提供輻射束3的輻射源4、將輻射束3變換到在信息層1中的掃描點(diǎn)8的透鏡系統(tǒng)6，7、繞旋轉(zhuǎn)軸BB′可旋轉(zhuǎn)的用于透鏡系統(tǒng)6，7的頭旋轉(zhuǎn)單元(9)和繞旋轉(zhuǎn)軸BB′旋轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)單元9的驅(qū)動(dòng)裝置(在附圖1中沒(méi)有示出)。參考附圖2a和下文，“Z”是平行于旋轉(zhuǎn)軸舳BB′的參考軸，“Y”是相對(duì)于并垂直于旋轉(zhuǎn)軸BB′平行于徑向方向的參考軸，“X”是垂直Y-和Z-軸的參考軸。(X，Y，Z)是指向正交的三元組。此外，在參考附圖1所描述的類型的光學(xué)記錄載體的掃描的過(guò)程中，要掃描的軌跡的曲率中心與掃描裝置的旋轉(zhuǎn)軸BB′基本重合。因此，Y0-軸(軌跡的徑向方向)與Y-軸(相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′的徑向方向)基本重合，以及X0-軸(軌跡的切向方向)與X-軸基本重合重合。
參考附圖2a，頭旋轉(zhuǎn)單元9包括承載透鏡系統(tǒng)6，7的旋轉(zhuǎn)輪。透鏡系統(tǒng)6，7具有平行于Z-軸的光軸。
附圖2 b所示為沿附圖2a的線J-J的正視圖。如附圖2b所示，記錄載體2具有輸入邊線2a和輸出邊線2b。多個(gè)軌跡T1，T2，T3...設(shè)置在兩個(gè)邊線2a和2b之間的記錄載體2中，這些軌跡呈圓的部分的形式并分別具有相同的半徑和不同的中心C1，C2，C3...。因此，每個(gè)軌跡(例如軌跡T2)具有兩個(gè)外線，例如I2和O2。
在軌跡T2的掃描的過(guò)程中，物鏡7(在附圖2b中以虛線示出)在旋轉(zhuǎn)10的方向繞旋轉(zhuǎn)軸BB′旋轉(zhuǎn)。掃描點(diǎn)8跟隨軌跡T2，以使從軌跡T2的點(diǎn)I2至點(diǎn)O2掃描信息數(shù)據(jù)。此外，為了從一個(gè)軌跡(例如軌跡T2)掃描到另一軌跡(例如軌跡T3)，記錄載體2通過(guò)渦輪設(shè)備11(在附圖2a中示出)沿方向Y緩慢移動(dòng)。渦輪設(shè)備11移動(dòng)支撐光學(xué)記錄載體2的滑架12。因此，記錄載體2沿Y-軸移動(dòng)(如在附圖2中所示)，然后掃描信息層1的軌跡T3。
公知的裝置的一個(gè)缺點(diǎn)是它要求使用具有參考附圖2b所描述的類型的格式的記錄載體。結(jié)果，公知裝置不能與最普通使用的記錄載體兼容，這種最普通使用的記錄載體具有完全不同的格式，尤其是軌跡一般沿螺旋線形成。
公知的裝置的另一缺點(diǎn)在于在軌跡(例如軌跡T2)的掃描過(guò)程中掃描點(diǎn)8從點(diǎn)I2旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)O2，然后飛越記錄載體2的輸出邊線2a，而與要從點(diǎn)O2到點(diǎn)I2掃描的任何信息數(shù)據(jù)不重合。換句話說(shuō)，公知的裝置提供了記錄載體2的不連續(xù)掃描。為了避免在沒(méi)有掃描信息數(shù)據(jù)的時(shí)間周期，給旋轉(zhuǎn)裝置9提供具有如在附圖2b中所示的多個(gè)物鏡7的多頭。這就造成公知的裝置昂貴。
公知的裝置的另一缺點(diǎn)在于在物鏡7每次飛越記錄載體2的輸入邊線2b時(shí)，需要再定位以便用于聚焦和徑向跟蹤的目的，以使掃描點(diǎn)8在焦點(diǎn)上并與要掃描的軌跡重合。
公知的裝置的另一缺點(diǎn)在于在物鏡7每次飛越記錄載體2的輸入邊線2b時(shí)，在該軌跡中掃描的并接近輸入邊線2b的數(shù)據(jù)在為聚焦和徑向跟蹤目的的物鏡7的再定位所需的時(shí)間周期內(nèi)不能被檢索到。
發(fā)明概述本發(fā)明的另一目的是提供一種光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括在掃描的過(guò)程中繞旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的物鏡組件，并且該光學(xué)掃描裝置允許連續(xù)地掃描具有基本圓形的軌跡的信息層的光學(xué)記錄載體。
這個(gè)目的通過(guò)在開始段落中所描述的光學(xué)掃描裝置實(shí)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，其中第一物鏡組件在相對(duì)于并垂直于旋轉(zhuǎn)軸的基本上徑向方向(Y)上可移動(dòng)。在基本上徑向方向(Y)上可移動(dòng)的第一物鏡組件的優(yōu)點(diǎn)在于允許在物鏡和旋轉(zhuǎn)軸之間的距離沿徑向方向可調(diào)節(jié)。因此，該光學(xué)掃描裝置可以掃描例如以螺旋線形式在信息層的整個(gè)表面上設(shè)置的軌跡。因此，信息層的另一軌跡可以通過(guò)改變第一物鏡組件沿相對(duì)于該單元的旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向(Y)的位置來(lái)掃描。這種在第一物鏡和記錄載體之間的定位不要求如在US4,219,704中所公開的光學(xué)掃描裝置那樣地相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸改變光學(xué)記錄載體的位置。
頭旋轉(zhuǎn)單元的優(yōu)選實(shí)施例包括控制第一物鏡組件的位置基本在相對(duì)于頭旋轉(zhuǎn)單元的旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向(Y)上的第一定位裝置。這就能有利地控制哪個(gè)軌跡要被掃描并且也能夠連續(xù)地掃描在信息層上的軌跡。因此，可移動(dòng)的物鏡組件的另一優(yōu)點(diǎn)在于避免了使用如所描述的用于公知的光學(xué)掃描裝置的多頭，因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置允許記錄連續(xù)掃描記錄載體。
第一定位裝置的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步包括用于將頭旋轉(zhuǎn)單元的重心基本保持在該單元的旋轉(zhuǎn)軸上的第一平衡裝置或平衡物。給第一定位裝置提供這種第一平衡裝置的優(yōu)點(diǎn)是使該光學(xué)掃描裝置在該單元的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中在機(jī)械上穩(wěn)定。
第一平衡裝置的優(yōu)選實(shí)施例包括第二物鏡組件。給第一平衡裝置提供第二物鏡組件的優(yōu)點(diǎn)在于允許通過(guò)第二物鏡組件進(jìn)行的附加信息層的掃描或者在信息層上的相同或不同的軌跡的掃描(同時(shí)掃描)。例如，第一物鏡組件可以用于掃描第一種類型的第一光學(xué)記錄載體(例如所謂的CD格式或所謂的DVD格式)和第二物鏡組件可以用于掃描第二不同類型的第二光學(xué)記錄載體(例如所謂的DVR格式)。
第一平衡裝置的另一優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步包括減小頭旋轉(zhuǎn)單元的離心力對(duì)它的旋轉(zhuǎn)頻率的相關(guān)性的第二平衡裝置，因此第一物鏡組件的慣性矩在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中基本恒定。給頭旋轉(zhuǎn)單元提供這種第二平衡裝置的優(yōu)點(diǎn)在于使該光學(xué)掃描裝置在該單元的旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中(特別是在較高的速度值下)在機(jī)械上穩(wěn)定。
該光學(xué)掃描裝置的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步包括繞該單元的旋轉(zhuǎn)軸并以與該單元的旋轉(zhuǎn)相反方向的旋轉(zhuǎn)來(lái)旋轉(zhuǎn)光學(xué)記錄載體的第二驅(qū)動(dòng)裝置。給該光學(xué)掃描裝置提供這種第二驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)組合第一物鏡系統(tǒng)和光學(xué)記錄載體的旋轉(zhuǎn)速度增加信息掃描速率。
該光學(xué)掃描裝置的另一優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步包括在基本垂直于該單元的旋轉(zhuǎn)軸的平面上定位光學(xué)記錄載體的第二定位裝置。給該光學(xué)掃描裝置提供這種第二定位裝置的優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)節(jié)在要掃描的軌跡的中心和該單元的旋轉(zhuǎn)軸之間的距離。這就允許沿軌跡的徑向方向(Y)和切向方向(X)調(diào)節(jié)光學(xué)記錄載體以避免在軌跡的中心和在該單元的旋轉(zhuǎn)軸之間的失準(zhǔn)。結(jié)果，保持掃描點(diǎn)在軌跡上所消耗的電功率最小。
本發(fā)明的另一目的是提供一種光學(xué)掃描系統(tǒng)，該光學(xué)掃描系統(tǒng)包括具有基本圓形軌跡的信息層的光學(xué)記錄載體和光學(xué)掃描裝置，該光學(xué)掃描裝置包括在掃描過(guò)程中繞旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)并允許連續(xù)地掃描軌跡的物鏡組件。
這個(gè)目的通過(guò)如在開始段落中所描述的光學(xué)掃描系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，其中所說(shuō)的第一物鏡組件在相對(duì)于并垂直于所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸的基本上徑向方向(Y)上可移動(dòng)。
附圖概述通過(guò)下文對(duì)如在附圖中所示的本發(fā)明的更詳細(xì)的描述將會(huì)清楚本發(fā)明的這些目的、優(yōu)點(diǎn)和特征，在附圖中附圖1所示為具有圓形軌跡并連同參考軸的光學(xué)記錄載體，附圖2a所示為一種公知的光學(xué)掃描裝置，附圖2b所示為沿附圖2a的線J-J的正視圖。
附圖3所示為根據(jù)本發(fā)明包括光學(xué)記錄載體和光學(xué)掃描裝置的光學(xué)掃描系統(tǒng)的部件的示意圖，附圖4所示為沿附圖3的線I-I看在附圖3中所示的光學(xué)掃描裝置的某些部件，附圖5所示為在附圖3中所示的光學(xué)掃描裝置的定位裝置的優(yōu)選優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述附圖3所示為根據(jù)本發(fā)明包括光學(xué)記錄載體23和光學(xué)掃描裝置21的光學(xué)掃描系統(tǒng)的部件的示意圖。裝置21用于掃描光學(xué)記錄載體23的信息層22的軌跡。如前文參考附圖2所定義，“Z”是平行于旋轉(zhuǎn)軸BB′的參考軸，“Y”是相對(duì)于并垂直于旋轉(zhuǎn)軸BB′平行于徑向方向的參考軸，“X”是垂直Z-和Y-軸的參考軸。
通過(guò)實(shí)例說(shuō)明，光學(xué)記錄載體23包括在其一側(cè)上設(shè)置信息層22的透明層24。信息層22的背離透明層24的一側(cè)通過(guò)保護(hù)層25保護(hù)以免受環(huán)境的影響；如附圖3所示，層22，24，25在X-軸和Y-軸的方向上都是平面。透明層24通過(guò)給信息層22提供機(jī)械支撐起載體23的襯底的作用?？商鎿Q的是，透明層24可以僅具有保護(hù)信息層22的功能，而機(jī)械支撐由信息層22的另一側(cè)上的一個(gè)層提供，例如由保護(hù)層或連接到最上面的信息層的透明層和附加的信息層提供。信息層22是包含具有曲率中心的基本圓形的軌跡22a(在附圖3中沒(méi)有示出，但在附圖4中示出)的載體23的表面。如前文參考附圖1和2所定義，相對(duì)于該裝置定義的X-，Y-和Z-軸與相對(duì)于光學(xué)記錄載體23定義的X0-，Y0-和Z0-軸基本重合。
如附圖3所示，光學(xué)掃描裝置21包括輻射源26、包括第一物鏡組件39的透鏡系統(tǒng)27、頭旋轉(zhuǎn)單元59和第一驅(qū)動(dòng)裝置60?？扇〉氖?，光學(xué)掃描裝置21進(jìn)一步包括準(zhǔn)直透鏡41、分束器29、檢測(cè)系統(tǒng)28、伺服電路30、相對(duì)于Z-軸的聚焦執(zhí)行器31、相對(duì)于Y-軸的徑向執(zhí)行器32和用于誤差校正的信息處理單元33。
設(shè)置頭旋轉(zhuǎn)單元59用于支撐繞旋轉(zhuǎn)軸BB′可旋轉(zhuǎn)的物鏡組件39，如下文進(jìn)一步描述。軌跡22a的曲率中心C(在附圖3中沒(méi)有示出，但在附圖4中示出)與旋轉(zhuǎn)軸BB′基本重合。頭旋轉(zhuǎn)單元59將在下文中參考附圖5至9進(jìn)一步描述。
設(shè)置驅(qū)動(dòng)裝置60用于繞旋轉(zhuǎn)軸BB′旋轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)單元59。下文參考附圖5將進(jìn)一步描述它。
如附圖3所示，設(shè)置輻射源26以提供輻射束34?？扇〉氖牵椛湓?6包括在所選擇的波長(zhǎng)λ上發(fā)射輻射束34的至少一個(gè)半導(dǎo)體激光器。例如，在光學(xué)記錄載體23具有所謂的DVD格式的情況下，輻射束34的波長(zhǎng)λ在620和700納米之間，可取的是等于600納米，而在光學(xué)記錄載體23具有所謂的DVR格式的情況下，該波長(zhǎng)λ優(yōu)選等于405納米。此外，輻射源26具有從輻射束34形成第一輔助輻射束和第一輔助輻射束(在附圖3中沒(méi)有示出)的光柵結(jié)構(gòu)(在附圖3中沒(méi)有示出)。
設(shè)置準(zhǔn)直透鏡41用于將輻射束34轉(zhuǎn)換為基本準(zhǔn)直的輻射束43。
設(shè)置分束器29用于在物鏡組件39的方向上傳輸一部分輻射束43并檢測(cè)系統(tǒng)28的方向上傳輸另一部分輻射束43。可取的是，分束器29由相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′傾斜的平面平行板形成以便相對(duì)于這個(gè)軸形成角度α?？扇〉氖?，該角度α等于45度。
設(shè)置透鏡系統(tǒng)27用于將輻射束34變換為聚焦的輻射束37以便在信息層22的位置上形成掃描點(diǎn)38。在附圖3所示的實(shí)施例中，透鏡系統(tǒng)27包括兩個(gè)折疊的反射鏡44和45。反射鏡44相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′在可旋轉(zhuǎn)位置上設(shè)置以朝物鏡組件39反射經(jīng)反射的輻射束42?？扇〉氖?，反射鏡44相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′傾斜以便形成45度的角度。注意，反射鏡44和45彼此設(shè)置以使這些反射鏡與旋轉(zhuǎn)軸BB′對(duì)齊。
透鏡系統(tǒng)27的物鏡組件39包括(i)具有光軸CC′的第一物鏡40和(ii)折疊反射鏡46。物鏡40將反射的輻射束43變換為會(huì)聚輻射束43′。在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′的可旋轉(zhuǎn)的位置上和相對(duì)于物鏡40的固定位置上設(shè)置反光鏡46。注意，反光鏡46和45彼此設(shè)置以使這些反光鏡的中心相對(duì)于軸線AA′對(duì)齊，在本實(shí)施例中與旋轉(zhuǎn)軸BB′形成90度的角度。
作為裝置21的改進(jìn)(附圖3所示)，物鏡組件39進(jìn)一步包括與物鏡40一起形成如在WO00/38182的雙透鏡系統(tǒng)的附加的物鏡42。物鏡42將會(huì)聚的輻射束43′變換為聚焦的輻射束37。透鏡42可以是具有對(duì)著物鏡40的凸入口表面42a和對(duì)著信息層22的位置的平面出口表面42b的平凸透鏡。因此，聚焦的輻射束37具有取決于在物鏡40和42之間的距離的數(shù)值孔徑NA。通過(guò)舉例說(shuō)明，在光學(xué)記錄載體23是所謂的DVD格式的情況下，數(shù)值孔徑NA近似等于0.6(對(duì)于“讀模式”)，在光學(xué)記錄載體23具有所謂的DVR格式的情況下，對(duì)于“寫模式”和“讀模式”，數(shù)值孔徑NA近似等于0.65。此外，一個(gè)或兩個(gè)的物鏡40和42的入口表面和/或出口表面優(yōu)選為非球面。
在掃描的過(guò)程中，前向聚焦的輻射束37在信息層22上反射，由此形成了在前向聚焦的輻射束37的光路上返回的后向輻射束34。透鏡系統(tǒng)27將后向輻射束54變換為基本準(zhǔn)直的后向輻射束55。最后，分束器29通過(guò)將至少一部分的后向輻射束55朝檢測(cè)系統(tǒng)28傳輸從而將前向輻射束43從后向輻射束55中分開。僅通過(guò)舉例說(shuō)明，分束器29由平面平行板形成。作為變型實(shí)施例，它可以由具有對(duì)前向輻射束43反射的涂層的有反射性的對(duì)角平面和具有對(duì)后向輻射束55有透射性的涂層的小面的立方棱鏡形成。以這種立方棱鏡形成分束器的優(yōu)點(diǎn)在于它不引入光學(xué)像差，與可能引入像散和慧差的平面平行板相反。
設(shè)置檢測(cè)系統(tǒng)28用于捕獲由所說(shuō)的光學(xué)記錄載體23調(diào)制的輻射束的輻射(即輻射束以及對(duì)應(yīng)的輔助輻射束)并將它們轉(zhuǎn)換為一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)，如下文進(jìn)一步描述。檢測(cè)系統(tǒng)8包括會(huì)聚透鏡47和檢測(cè)器48，該檢測(cè)器48包括提供檢測(cè)信號(hào)的輻射敏感的檢測(cè)元件(在附圖3中沒(méi)有示出)和響應(yīng)檢測(cè)信號(hào)提供電信號(hào)的電子電路。一個(gè)電信號(hào)是信息信號(hào)Sdata，它的值代表在信息層22上掃描的信息。信息處理單元33處理信息信號(hào)Sdata并響應(yīng)該電信號(hào)提供誤差校正信號(hào)。來(lái)自檢測(cè)系統(tǒng)28的其它信號(hào)是聚焦誤差信號(hào)Sfocus和徑向跟蹤誤差信號(hào)Sradial。信號(hào)Sfocus代表沿著在掃描點(diǎn)38和信息層22的位置之間的旋轉(zhuǎn)軸BB′在高度上的徑向差?？扇〉氖?，這個(gè)信號(hào)通過(guò)公知的“像散法”形成，尤其是在G.Bouwhuis，J.Braat，A.Huijser et al，“Principlesof Optical Disc Systems，“p.75-80(Adam Hilger 1985)(ISBN0-85274-785-3)中所公開的“像散法“。信號(hào)Sradial代表在掃描點(diǎn)38和掃描點(diǎn)38要跟蹤的信息層22中的軌跡的中心線之間的信息層22的平面中的距離?？扇〉氖?，信號(hào)Sradial通過(guò)“徑向推挽法”形成，尤其是在所說(shuō)的G.Bouwhuis等人的書的p.70-73中所公開的“徑向推挽法”。
設(shè)置伺服電路30用于響應(yīng)信號(hào)Sfocua和Sradial分別提供通過(guò)聚焦執(zhí)行器31和徑向執(zhí)行器32相對(duì)于信息層22的位置控制掃描點(diǎn)38的位置的伺服控制信號(hào)Scontrol。聚焦執(zhí)行器31控制物鏡40和42沿軸Z(平行于旋轉(zhuǎn)軸BB′)的位置。這就使得裝置21能夠控制掃描點(diǎn)38的實(shí)際位置以便它與信息層22的平面基本重合。徑向執(zhí)行器32控制物鏡40和42在垂直于軸Z的方向上的位置。這就使得裝置21能夠控制掃描點(diǎn)38的徑向位置以便它與在信息層22中要跟隨的軌跡的中心線基本重合。
根據(jù)本發(fā)明，物鏡組件39在相對(duì)于且垂直于旋轉(zhuǎn)軸BB′的基本上徑向方向上可移動(dòng)。附圖4所示為在附圖3所示的裝置的某些部件，代表物鏡組件39相對(duì)于X-和Y-軸的位移。在本文的描述以及附圖4所示，物鏡組件39基本在徑向方向上的位移意味著(a)要么沿著徑向方向(即沿著平行于Y-軸且通過(guò)軌跡22a的中心C的軸“Y1”)，或者(b)平行于徑向方向(即，沿著平行于Y1-軸的軸Y2并且在Y1-和Y2-軸之間具有距離D)。
物鏡組件39相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′并沿著Y-軸的定位通過(guò)第一定位裝置100(在附圖3中沒(méi)有示出)實(shí)現(xiàn)。附圖5所示為第一定位裝置100的優(yōu)選實(shí)施例，該第一定位裝置100包括第一線性導(dǎo)向器61A、61B、滑架62、四個(gè)滑輪101至104、三個(gè)帶105至107和馬達(dá)108。此外，定位裝置100優(yōu)選包括將頭旋轉(zhuǎn)單元59的重心基本保持在旋轉(zhuǎn)軸BB′上的第一平衡裝置或平衡物63。附圖6所示為沿在附圖5中的線II-II看的定位裝置100的某些部件。
如附圖5所示，馬達(dá)108具有平行于Z-軸的旋轉(zhuǎn)軸Δ1。滑輪101繞旋轉(zhuǎn)軸Δ1可旋轉(zhuǎn)，滑輪102至104繞旋轉(zhuǎn)軸BB′可旋轉(zhuǎn)?；?01和102通過(guò)帶105在機(jī)械上耦合?；?02，103和104固定相同的軸(未示)?；?03通過(guò)帶106機(jī)械地耦合到滑架62，滑輪104通過(guò)帶107機(jī)械地耦合到平衡物63?；?2承載物鏡組件39并可沿線性導(dǎo)向器61A，61B相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′移動(dòng)。線性導(dǎo)向器61A，61B沿Y-軸在徑向方向上延伸?？扇〉氖?，平衡物63相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′在直徑上與物鏡組件39相對(duì)著。更為可取的是，平衡物43包括第二物鏡組件。
驅(qū)動(dòng)裝置60包括馬達(dá)110、兩個(gè)滑輪111和112、一個(gè)帶113和支撐元件114，如附圖5所示。馬達(dá)110具有平行于Z-軸的旋轉(zhuǎn)軸Δ2?；?11繞旋轉(zhuǎn)軸Δ2可旋轉(zhuǎn)，而滑輪112繞旋轉(zhuǎn)軸BB′可旋轉(zhuǎn)?；?11和112都通過(guò)帶113機(jī)械耦合?；喓途€性導(dǎo)向器61A，61B固定到支撐元件114。注意，滑輪102能夠獨(dú)立于滑輪112旋轉(zhuǎn)，反之亦然。
注意，物鏡組件39沿著Y-軸的粗定位通過(guò)第一定位裝置100實(shí)現(xiàn)。還要注意的是，物鏡組件39沿著Y-軸(以及沿著Z-軸)的精細(xì)定位通過(guò)伺服電路30和用于焦點(diǎn)跟蹤和徑向跟蹤的執(zhí)行器31，32實(shí)現(xiàn)。因此，物鏡組件39設(shè)置成用于將掃描點(diǎn)38(在附圖3中示出)保持在焦點(diǎn)上并與要掃描的軌跡對(duì)齊(在附圖4中的軌跡22a或22a′)。注意，第一定位裝置100也允許物鏡組件39沿著X-軸設(shè)置，由此使掃描裝置21比公知的裝置更能夠容允物鏡組件39在切向方向上位移。因此，光學(xué)掃描裝置21允許物鏡組件39沿著X-，Y-和Z-軸設(shè)置?？商鎿Q的是，物鏡組件39沿著Z-軸的更精細(xì)的定位通過(guò)控制反射鏡44的位置實(shí)現(xiàn)。
在光學(xué)記錄載體23的掃描過(guò)程中，馬達(dá)110驅(qū)動(dòng)滑輪111，該滑輪111因此繞軸Δ2旋轉(zhuǎn)?；?11通過(guò)帶113驅(qū)動(dòng)滑輪112，由此滑輪112繞軸BB′旋轉(zhuǎn)。注意，在掃描的過(guò)程中，馬達(dá)108和110的旋轉(zhuǎn)速度彼此相等，由此允許掃描軌跡22a。
在滑架62沿著徑向方向(Y)定位的過(guò)程中，馬達(dá)108驅(qū)動(dòng)滑輪101，滑輪01由此繞軸Δ1旋轉(zhuǎn)?；?01通過(guò)傳送帶105驅(qū)動(dòng)滑輪102，滑輪102由此繞軸BB′旋轉(zhuǎn)?；?02驅(qū)動(dòng)通過(guò)傳送帶106和107沿相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸BB′的徑向方向(Y)移動(dòng)滑架62和平衡物63的兩個(gè)滑輪103和104。注意，在定位的過(guò)程中，馬達(dá)108和110的旋轉(zhuǎn)速度相互不同，由此允許滑架62相對(duì)于軸BB′通過(guò)滑輪101至104和傳送帶105至107定位。還應(yīng)該注意，在將物鏡組件39從盤的里面定位到外面時(shí)，物鏡組件39的角速度減慢。在以恒定的線速度掃描的情況下這是有用的。
附圖7所示為沿在附圖5中所示的線II-II看在附圖5和6中所示的定位裝置100的改進(jìn)。如附圖7所示，定位裝置100進(jìn)一步包括減小頭旋轉(zhuǎn)單元59(在附圖7中沒(méi)有示出)的離心力對(duì)它的旋轉(zhuǎn)頻率的相關(guān)性的第二平衡裝置。僅作為舉例說(shuō)明，平衡裝置70包括第二線性導(dǎo)向器61C，61D和兩個(gè)本體71A和71B。線性導(dǎo)向器61A，61B、線性導(dǎo)向器61C，61D、滑架62、平衡物63和本體71A和71B都以具有固定的長(zhǎng)度的側(cè)邊、可變的角度和與旋轉(zhuǎn)軸BB′基本重合的重心的菱形的形式設(shè)置。線性導(dǎo)向器61C，61D基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸BB′和第一線性導(dǎo)向器61A，61B?；?2和平衡物63設(shè)置成相對(duì)于軸BB′沿著線性導(dǎo)向器61A，61B可移動(dòng)。本體71A和71B設(shè)置成相對(duì)于軸BB′沿著線性導(dǎo)向器61C，61D可移動(dòng)。在附圖7中所示的定位裝置可以具有類似于參考附圖5所描述的驅(qū)動(dòng)裝置60類似的驅(qū)動(dòng)裝置。
注意，在將物鏡組件39從盤的里面定位到外面時(shí)，菱形的慣性矩在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中基本維持恒定。這就允許以恒定的角速度掃描。
在本領(lǐng)域中公知的是，在這種物鏡相對(duì)載體旋轉(zhuǎn)的光學(xué)掃描裝置中，信息掃描速率(即可以掃描信息的速率)可以比在其中光學(xué)記錄載體旋轉(zhuǎn)并物鏡系統(tǒng)靜止的常規(guī)光學(xué)掃描裝置中的速率更高。實(shí)際上，在這種常規(guī)的裝置中，載體的旋轉(zhuǎn)頻率的上限通常是150赫茲。如果載體旋轉(zhuǎn)超過(guò)該上限，則不希望的結(jié)果開始出現(xiàn)，比如在載體中的機(jī)械振動(dòng)開始出現(xiàn)、聲噪聲產(chǎn)生、該裝置的電功率急劇增加和載體分裂(對(duì)于高于300赫茲的頻率)。注意，在附圖3等附圖中所示的光學(xué)掃描裝置中，可旋轉(zhuǎn)的元件由具有允許這些元件以高于150赫茲的頻率旋轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生所說(shuō)的不希望的結(jié)果的彈性特點(diǎn)(例如抗張強(qiáng)度)的材料(例如鋁)制成。還應(yīng)該注意，在其中記錄載體旋轉(zhuǎn)的公知的裝置中，記錄載體通常由不允許它以高于150赫茲的頻率旋轉(zhuǎn)的塑料制成。
應(yīng)該理解的是，參考上文描述的實(shí)施例可以設(shè)計(jì)許多變型和改進(jìn)而不脫離在附加的權(quán)利要求中所界定的本發(fā)明的范圍。
附圖8所示為頭旋轉(zhuǎn)單元59′的另一實(shí)施例，這里三個(gè)反射鏡44，45和46被設(shè)置成使軸從AA′和BB′相互具有小于90度的角度θ(例如，在附圖8中所示的45度)。
作為參考附圖3的光學(xué)掃描裝置21的改進(jìn)，光學(xué)掃描裝置21進(jìn)一步包括在與頭旋轉(zhuǎn)單元59的旋轉(zhuǎn)相反的旋轉(zhuǎn)方向使光學(xué)記錄載體23繞旋轉(zhuǎn)軸BB′旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動(dòng)裝置80。驅(qū)動(dòng)裝置80可以由任何常規(guī)的電馬達(dá)形成。
也是作為參考附圖3的光學(xué)掃描裝置21的改進(jìn)，光學(xué)掃描裝置21進(jìn)一步包括將光學(xué)記錄載體23定位在基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸BB′的XY-平面中的第二定位裝置81。例如，第二定位裝置81可以由參考附圖2和US4,219,704已經(jīng)描述的渦輪設(shè)備形成。給該光學(xué)裝置提供這種第二定位裝置的優(yōu)點(diǎn)在于允許軌跡的中心具有物鏡組件的旋轉(zhuǎn)軸，例如以便相對(duì)于盤的中心補(bǔ)償軌跡的偏離中心(在200微米的數(shù)量級(jí))。
作為光學(xué)掃描裝置的一種變型，該裝置是一種能夠同時(shí)執(zhí)行多軌跡掃描的裝置。這就有利地改善了例如在美國(guó)專利US4,449,212中所描述的在“讀出模式”中的數(shù)據(jù)讀出和/或在“寫模式”中的寫速度。根據(jù)美國(guó)專利US4,449,212的多蹤跡結(jié)構(gòu)的描述在此以引用參考的方式結(jié)合在本申請(qǐng)中。
作為具有盤形的光學(xué)記錄載體23的一種變型，以形成在具有各種形狀的襯底上(例如在非圓襯底上或在柔性襯底比如箔上)的螺線形或圓形的格式設(shè)置該軌跡。這有利地形成了選擇要掃描的光學(xué)記錄載體的形狀的更大的自由。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)輻射束(34)掃描光學(xué)記錄載體(23)的信息層(22)的軌跡(22a)的光學(xué)掃描裝置(21)，該軌跡是基本上具有曲率中心(C)的圓形，該裝置包括提供所說(shuō)的輻射束(34)的輻射源(26)，將所說(shuō)的輻射束變換到在所說(shuō)的信息層上的掃描點(diǎn)(38)的透鏡系統(tǒng)(27)，該透鏡系統(tǒng)包括具有光軸(CC′)的第一物鏡組件(39)，支撐所說(shuō)的第一物鏡組件的頭旋轉(zhuǎn)單元(59)，該單元繞旋轉(zhuǎn)軸(BB′)可旋轉(zhuǎn)并且所說(shuō)的軌跡的所說(shuō)的曲率中心基本與所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸重合，以及繞所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)所說(shuō)的頭旋轉(zhuǎn)單元的第一驅(qū)動(dòng)裝置(60)，其特征在于所說(shuō)的第一物鏡透鏡組件在相對(duì)于并垂直于所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸的基本上徑向方向(Y)上可移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(21)，其中所說(shuō)的頭旋轉(zhuǎn)單元(59)進(jìn)一步包括控制所說(shuō)的第一物鏡組件(39)的位置基本在相對(duì)于所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸BB′的徑向方向(Y)的第一定位裝置(100)。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)掃描裝置(21)，其中所說(shuō)的第一定位裝置進(jìn)一步包括用于將所說(shuō)的頭旋轉(zhuǎn)單元(59)的重心基本保持在所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸上的第一平衡裝置(63)。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)掃描裝置(21)，其中所說(shuō)的第一平衡裝置(63)包括第二物鏡組件。
5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)掃描裝置(21)，其中所說(shuō)的第一平衡裝置(100)進(jìn)一步包括減小所說(shuō)的頭旋轉(zhuǎn)單元(39)的離心力對(duì)它的旋轉(zhuǎn)頻率的相關(guān)性的第二平衡裝置(70)，
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)掃描裝置(21)，其中具有所說(shuō)的第二平衡裝置(70)的所說(shuō)的第一定位裝置(100)和所說(shuō)的第一物鏡組件(39)以具有固定的長(zhǎng)度的側(cè)邊、可變角度和與所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸(BB′)基本重合的重心的菱形的形式設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(21)，進(jìn)一步包括繞所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸(BB′)且在與所說(shuō)的頭旋轉(zhuǎn)單元(59)的旋轉(zhuǎn)(10)方向相反旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)光學(xué)記錄載體(23)的第二驅(qū)動(dòng)裝置(80)。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(21)，其中進(jìn)一步包括在基本垂直于所說(shuō)的旋轉(zhuǎn)軸(BB′)的平面(XY)上定位所說(shuō)的光學(xué)記錄載體(23)的第二定位裝置(81)。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(21)，進(jìn)一步包括相對(duì)于所說(shuō)的信息層(22)的位置和/或要掃描的所說(shuō)的信息層的軌跡控制所說(shuō)的掃描點(diǎn)(38)的位置的伺服電路(30)和執(zhí)行器(31，33)。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(21)，進(jìn)一步包括將通過(guò)所說(shuō)的光學(xué)掃描裝置(23)調(diào)制的所說(shuō)的輻射束的輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)(Sdata)的檢測(cè)器(48)，和響應(yīng)所說(shuō)的電信號(hào)提供誤差校正信號(hào)的信息處理單元(33)。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(21)，其中所說(shuō)的第一物鏡組件(39)包括形成雙透鏡系統(tǒng)的第一物鏡(40)和第二物鏡(42)。
12.一種掃描光學(xué)記錄載體的光學(xué)掃描系統(tǒng)(90)，該系統(tǒng)包括具有基本圓形軌跡(22a)的信息層(22)的光學(xué)記錄載體(23)和如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(21)。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)掃描系統(tǒng)(90)，其中所說(shuō)的光學(xué)記錄載體(23)包括非圓形襯底。
14.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)掃描系統(tǒng)(90)，其中所說(shuō)的光學(xué)記錄載體(23)包括柔性襯底。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過(guò)輻射束掃描的信息層(22)的基本圓形的軌跡的光學(xué)掃描裝置(21)。該裝置包括(i)提供輻射束(34)的輻射源(26)，(ii)將輻射束變換到在信息層的掃描點(diǎn)(38)上的透鏡系統(tǒng)(27)，該透鏡系統(tǒng)包括具有光軸(CC′)的第一物鏡組件(39)，(iii)繞旋轉(zhuǎn)軸(BB′)可旋轉(zhuǎn)的第一物鏡組件的頭旋轉(zhuǎn)單元(59)，和(iv)繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)頭旋轉(zhuǎn)單元的第一驅(qū)動(dòng)裝置(60)。軌跡的曲率中心與旋轉(zhuǎn)軸基本重合。根據(jù)本發(fā)明，物鏡組件在相對(duì)于并垂直于旋轉(zhuǎn)軸的基本上徑向方向(Y)上可移動(dòng)。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1602521SQ02824669
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2002年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月11日
發(fā)明者C·T·H·F·里登鮑姆, H·范豪坦 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司