專利名稱：檢查折射元件清潔狀態(tài)的方法及近場(chǎng)型光學(xué)掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及檢查近場(chǎng)型(near field type)光學(xué)掃描裝置的 折射元件的光出射面的清潔狀態(tài)的方法。本發(fā)明還涉及這種近場(chǎng)型光 學(xué)掃描裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)掃描裝置通過(guò)將光輻射束聚焦到光盤(pán)上的一個(gè)微小光斑上來(lái) 掃描光盤(pán)。掃描光盤(pán)可理解為從光盤(pán)信息層讀取和/或向光盤(pán)信息層寫(xiě) 入?？梢栽诠獗P(pán)上讀取和/或記錄的最大數(shù)據(jù)密度與聚焦到光盤(pán)上的輻 射光斑的大小成反比。聚焦到光盤(pán)上的光斑越小，記錄在光盤(pán)上的數(shù) 據(jù)密度越大。前述光斑大小依次由光輻射源(比如激光器)所產(chǎn)生的 掃描光輻射束的波長(zhǎng)/l和聚焦透鏡(也可稱為物鏡)的數(shù)值孔徑(NA )的比率決定。在本領(lǐng)域中已知實(shí)現(xiàn)超過(guò)一的數(shù)值孔徑(NA)要求所謂的"近場(chǎng) ，，配置，其中光學(xué)掃描裝置的折射元件放置在物鏡和光盤(pán)之間，使得 折射元件與光盤(pán)的出射面之間間隔一個(gè)小于近場(chǎng)距離的讀出距離，這 種讀出距離比半個(gè)波長(zhǎng)小得多，實(shí)際上該讀出距離小于數(shù)十納米。從光盤(pán)讀取或在光盤(pán)上寫(xiě)入時(shí)允許滿足上述距離要求的光學(xué)掃描 裝置的已知設(shè)計(jì)方案是使用滑塊的系統(tǒng)，其類似于磁記錄系統(tǒng)和使用 致動(dòng)器的主動(dòng)反饋系統(tǒng)。對(duì)于滑塊和致動(dòng)器設(shè)計(jì)方案而言，維持折射 元件的光出射面清潔(即，沒(méi)有污染物和灰塵)存在著技術(shù)上的挑戰(zhàn) 。這些污染物或灰塵附著于輻射光路中的表面上將會(huì)嚴(yán)重影響光信號(hào) 或光學(xué)掃描裝置精確控制距光盤(pán)表面距離的能力，導(dǎo)致性能下降，或 者在極端的情況下，會(huì)導(dǎo)致光學(xué)掃描裝置發(fā)生故障。就污垢和污染物而言，重要問(wèn)題在于能否確定折射元件的光出射 面是清潔的。美國(guó)專利6， 307， 832號(hào)描述了一種操作近場(chǎng)型光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器 的方法，包括使光盤(pán)在距光學(xué)頭一個(gè)讀出距離處，在從光盤(pán)讀出數(shù)據(jù) 時(shí)監(jiān)測(cè)跟蹤信號(hào)的包絡(luò)線，判定如果跟蹤信號(hào)的包絡(luò)線的變形超過(guò)預(yù) 先確定的公差(tolerance)限度，則判定光學(xué)頭需要清潔。然而，僅能在讀/寫(xiě)操作期間執(zhí)行如美國(guó)專利6， 307, 832號(hào)所描述的方法。因此 ,只有當(dāng)已經(jīng)可能使光盤(pán)放到讀出距離并將光盤(pán)相對(duì)于光學(xué)頭對(duì)準(zhǔn)時(shí) 才可以使用。如果光學(xué)頭的折射元件的光出射面非常臟或污染嚴(yán)重， 則對(duì)準(zhǔn)光盤(pán)是不可能，并且在極端的情況下，嘗試對(duì)準(zhǔn)操作則可能導(dǎo) 致光學(xué)掃描裝置發(fā)生故障。因此，由于上述方法要求將光盤(pán)放置到讀 出距離并且要將光盤(pán)與光學(xué)頭對(duì)準(zhǔn)，所以上述方法的缺點(diǎn)在于該方法 不具有很好的強(qiáng)健性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種更為強(qiáng)健的檢查近場(chǎng)型光學(xué)掃描裝置 的折射元件的清潔狀態(tài)的方法，這種方法不要求對(duì)準(zhǔn)光盤(pán)的能力。本 發(fā)明的這個(gè)目的由根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在近場(chǎng)折射元件 內(nèi)部，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)非?？拷蛘呓佑|折射元件的光出射面， 那么入射角大于數(shù)值孔徑(NA)的入射光輻射束的全部光線被全內(nèi)反 射。因此，如果沒(méi)有介質(zhì)靠近折射元件，即光盤(pán)遠(yuǎn)離折射元件的光出 射面的距離大于近場(chǎng)距離，那么近場(chǎng)控制信號(hào)具有最大值；近場(chǎng)控制
對(duì)應(yīng)的入射光輻射束的強(qiáng)度之間的比率成比例。然而，如杲灰塵或污 染物存在于光出射面上，那么全內(nèi)反射的過(guò)程將部分失敗，并且近場(chǎng) 控制信號(hào)的絕對(duì)值將減小，而近場(chǎng)控制信號(hào)的絕對(duì)值與反射的光輻射 束的強(qiáng)度成比例。當(dāng)光盤(pán)遠(yuǎn)離折射元件的光出射面大于近場(chǎng)距離時(shí)， 比較近場(chǎng)控制信號(hào)的測(cè)量值是否在預(yù)定閾值以上就能判定折射元件是 否清潔。由于在測(cè)量期間保持光盤(pán)更遠(yuǎn)離折射元件的光出射面，所以
力或?qū)?zhǔn)光盤(pán)的能力。， ' 、 '
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，近場(chǎng)控制信號(hào)是間隙誤差信號(hào)(GES), 間隙誤差信號(hào)(GES)與偏振態(tài)垂直于入射掃描光輻射束偏振態(tài)的反射 光輻射束的強(qiáng)度成比例。這種選擇帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)在于間隙誤差信號(hào)(GES )在一些近場(chǎng)型光學(xué)掃描系統(tǒng)中已經(jīng)是可提供的了 ，因此要求最小的 硬件改變。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，當(dāng)折射元件是清潔的并且光盤(pán)距折射元 件超過(guò)近場(chǎng)距離時(shí)，預(yù)定閾值被選擇使得其落在所測(cè)得的近場(chǎng)控制信 號(hào)值的9 0%到9 9%的范圍中。在測(cè)量近場(chǎng)控制信號(hào)之前使折射元件不對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)是有益的。如果
射元件的光出射面，那么用于探測(cè)清潔狀態(tài)的折射元件光出射面的區(qū) 域相當(dāng)小。換句話說(shuō)，在聚焦的光斑面積之外的污染物/污垢不會(huì)影響
近場(chǎng)控制信號(hào)。如果光輻射束被散焦，那么探測(cè)直徑約為10-30微米的 較大面積。因此，可以在幾乎覆蓋了折射元件整個(gè)光出射面的大得多 的區(qū)域中檢測(cè)污染物。顯然，對(duì)于與在近場(chǎng)控制信號(hào)測(cè)量步驟期間相 同的聚焦條件，用于近場(chǎng)控制信號(hào)的預(yù)定閾值將被確定。優(yōu)選地，通 過(guò)移動(dòng)光學(xué)拾取器單元的準(zhǔn)直儀來(lái)獲得入射光輻射束的散焦。
通過(guò)權(quán)利要求6的方法獲得了一種改進(jìn)的實(shí)施方式。通過(guò)監(jiān)測(cè)光控 制信號(hào)，可能檢測(cè)被反射的光輻射束的強(qiáng)度或質(zhì)量下降。例如，在存 在一些污染物或者污垢的情況下，折射元件的傳輸和/或光斑質(zhì)量將受 到影響，導(dǎo)致光控制信號(hào)減少或畸變。其帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)在于這種方法實(shí) 施簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@種光控制信號(hào)已經(jīng)存在于光學(xué)掃描裝置中，檢測(cè)很容 易并且可以在讀/寫(xiě)操作期間執(zhí)行。優(yōu)選地，從可提供的光控制信號(hào)中 選擇用于跟蹤的光控制信號(hào)(比如推挽信號(hào))。這種選擇具有的優(yōu)點(diǎn) 在于，它也可以用在記錄或掃描空軌跡的過(guò)程中，因?yàn)樗灰髲墓?盤(pán)中可以讀出可靠的數(shù)據(jù)，這可能不是在記錄期間或者掃描空軌跡時(shí) 的情況。
在一個(gè)有利實(shí)施方式中，該方法更進(jìn)一步地包括下列步驟使光
盤(pán)與折射元件的光出射面接觸，測(cè)量近場(chǎng)控制信號(hào)；將測(cè)得的近場(chǎng)控 制信號(hào)與第二閾值進(jìn)行比較，如果測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)在第二閾值以
下，則判定折射元件是清潔的。在清潔的情況下，當(dāng)光盤(pán)與折射元件 的光出射面接觸時(shí)，近場(chǎng)控制信號(hào)的值很低，而更大的值則表明在折 射元件的光出射面上存在污染物/污垢。該實(shí)施方式具有的優(yōu)點(diǎn)在于探 測(cè)了折射元件的光出射面的整個(gè)表面。優(yōu)選地，當(dāng)折射元件是清潔的 并且光盤(pán)距折射元件超過(guò)近場(chǎng)距離時(shí)，第二閾值在測(cè)得的近場(chǎng)控制信 號(hào)值的0%到2 0%的范圍之內(nèi)選擇。
本發(fā)明還涉及用于掃描光盤(pán)的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置。 參考下述實(shí)施方式，本發(fā)明的這些和其它方面將更為明顯并得到 解釋。在下文中，明白的是，術(shù)語(yǔ)折射元件包含很多光學(xué)元件，其可 以包括用于近場(chǎng)系統(tǒng)的固體浸沒(méi)透鏡(SIL),并且以解釋說(shuō)明的目的在說(shuō)明書(shū)中采用術(shù)語(yǔ)固體浸沒(méi)透鏡(SIL )不限定本發(fā)明僅僅應(yīng)用于SIL透鏡。


本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將參考下列附圖而得以明白，其中
圖l示意性地圖示其中可以實(shí)踐本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置； 圖2示意性地圖示光學(xué)掃描裝置的光學(xué)拾取器單元； 圖3示意性地圖示固體浸沒(méi)透鏡(SIL);
圖4圖示測(cè)得的間隙誤差信號(hào)(GES)作為折射元件(固體浸沒(méi)透 鏡(SIL))光出射面和光盤(pán)表面之間距離的函數(shù)；
圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的檢查折射元件光出射面的清潔狀態(tài)的方法 的第一實(shí)施方式；
圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的檢查折射元件光出射面的清潔狀態(tài)的方法 的第二實(shí)施方式；
圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的檢查折射元件光出射面的清潔狀態(tài)的方法 的第三實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖l示意性圖示本發(fā)明可以被實(shí)踐的近場(chǎng)型光學(xué)掃描裝置。這種裝 置的詳細(xì)描述可以參見(jiàn)Proceedings of SPIE (Optical Data Storage 2004)， ed. B. V. K. Vi jaya Kumar,第5380巻，第209—223頁(yè)。
裝置100形成近場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)的一部分。該裝置包含連接到電動(dòng)機(jī)控 制器102的控制單元101,電動(dòng)機(jī)控制器102上設(shè)置有可以放置光盤(pán)103 的卡盤(pán)(chunk) 116。在光學(xué)系統(tǒng)的讀取和寫(xiě)入操作期間，可引起光盤(pán) 103;旋轉(zhuǎn)104。在光盤(pán)103之上，近場(chǎng)系統(tǒng)的折射元件(比如固體浸沒(méi)透 鏡(SIL))包含在頭組件105中。頭組件105通過(guò)伺服單元107定位在 距光盤(pán)103上方特定的距離106處。入射在光盤(pán)103上的光輻射束來(lái)源于 前端單元108,前端單元108包含激光器、光學(xué)器件、檢測(cè)器等等，并 經(jīng)由單元109接收來(lái)自控制單元101的操作指令，在所述單元109,輸入
^L格式化和調(diào)制。
為了允許控制光盤(pán)103和頭組件105之間的特定距離106 ，亦稱為空 氣間隙，在如此小的距離上借助于機(jī)械致動(dòng)器，需要適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào) 作為用于該間隙伺服系統(tǒng)的輸入。眾所周知，適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)可以從 其偏振態(tài)例如垂直于聚焦在光盤(pán)上的掃描光輻射束的偏振態(tài)的反射的光輻射束獲得。在SIL-空氣-光盤(pán)界面處反射之后，光輻射束的相當(dāng)大 的部分被橢圓形地極化。當(dāng)通過(guò)偏振器觀察反射的光輻射束時(shí)，這個(gè) ^:應(yīng)可以產(chǎn)生眾所周知的"馬耳他十字形(Maltese cross )，，。通過(guò) 使用偏振光學(xué)器件和輻射檢測(cè)器(比如單個(gè)光電探測(cè)器)集成這個(gè)" 馬耳他十字形"的全部光線，可以產(chǎn)生控制信號(hào)。對(duì)于距離106為零( 機(jī)械接觸)，光電探測(cè)器的值接近于零，并且隨著距離106增大而增大 ,當(dāng)距離106約為光輻射束波長(zhǎng)的十分之一時(shí)，穩(wěn)定在最大值。
頭組件105包含另一個(gè)用于檢測(cè)光輻射束的檢測(cè)器(未顯示)，其 被偏振平行于聚焦在光盤(pán)103上并且包含從光盤(pán)103上讀取或?qū)懭氲男?息的前向光輻射束。該控制信號(hào)被稱為間隙誤差信號(hào)(GES)，并且與 對(duì)應(yīng)的伺服方法一起已經(jīng)在上述引用的參考文獻(xiàn)以及在 Jpn. J.Appl.Phys.Vol.42 (2003)第2719-2724頁(yè)，Part 1, No. 5A， 2003 年5月和在Technical Digest ISOM/ODS 2002， Hawai i， 2002年7月7-11 日，ISBN0-7803-7379-0中進(jìn)行了描述和展示說(shuō)明。
前端單元108的輸出被饋送進(jìn)信號(hào)處理單元110中。該輸出尤其包 含讀出數(shù)據(jù)和間隙誤差信號(hào)(GES)距離測(cè)量值。讀出數(shù)據(jù)lll被引導(dǎo) 向一個(gè)分離的子系統(tǒng)中。GES信號(hào)112被饋送入到閾值單元113中。該閾 值單元包含一個(gè)或多個(gè)已經(jīng)預(yù)先決定并編程進(jìn)入該單元中的闊值。另 外，如果測(cè)得的距離的任何一個(gè)在這些閾值之外，那么該編程包括適 當(dāng)?shù)谋仨毐粚?shí)施的反應(yīng)。必要時(shí)測(cè)量的距離和閾值之間進(jìn)行比較并且 選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。這個(gè)信息然后被饋送入到空氣間隙控制單元114中，
服單元107進(jìn)而控制包含SIL透鏡的頭組件105。
包含頭組件105的光學(xué)拾取器單元(OPU)以及前端單元108的更多 細(xì)節(jié)將參考圖2進(jìn)行論述。這是一個(gè)說(shuō)明性的例子而幾個(gè)其他的實(shí)施例 是本領(lǐng)域中已知的。
光輻射束，比如單色激光束，由激光二極管201產(chǎn)生，并且其通過(guò) 允許產(chǎn)生三光束系統(tǒng)的光柵2 02 ，該三光束系統(tǒng)包含一個(gè)主光束和兩個(gè) 衛(wèi)星(satellite)光斑。光輻射束更進(jìn)一步地穿過(guò)分束鏡203、準(zhǔn)直透 鏡204。光學(xué)拾取器單元(OPU)可能更進(jìn)一步地包含用于對(duì)入射光輻 射束進(jìn)行偏振的偏振分束器(未在圖2中顯示)，用以產(chǎn)生間隙誤差信 號(hào)(GES)。最后，借助于物鏡205和折射元件206 (比如固體浸沒(méi)透鏡(SIL)),光輻射束被聚焦成被提供到光盤(pán)106上的信息層上的光斑 。光盤(pán)103上的信息層可由覆蓋層覆蓋，用于機(jī)械保護(hù)以防止劃擦。由 光盤(pán)通道中的信息層反射的光輻射束的一部分被經(jīng)過(guò)分束鏡203傳輸 向伺服透鏡207和檢測(cè)器208。為了產(chǎn)生間隙誤差信號(hào)(GES),可使用 第二偏振器和檢測(cè)器(未在圖2中顯示)。機(jī)械致動(dòng)器系統(tǒng)209a和209b 負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的位置和/或物鏡205相對(duì)于光盤(pán)的 位置。
固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的進(jìn)一步細(xì)節(jié)將參考圖3進(jìn)行討論。如果
光聚焦到高指數(shù)介質(zhì)中而沒(méi)有在空氣-介質(zhì)界面發(fā)生折射，比如通過(guò)聚 焦在如圖3a所示的半球形固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的中心，那么透鏡 的數(shù)值孔徑(M)可以超過(guò)一。在這種情況下，有效的NA是NAeff-nNAo ，其中，n是半球形固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的折射率，而Mo是圖3a 中物鏡205在空氣中的NA。
為了進(jìn)一步增大NA,本領(lǐng)域中已知的是，使用如圖3b中所示的超 半球形固體浸沒(méi)透鏡。超半球形透鏡將光輻射束朝著光軸折射。這樣 ,有效的NA是Meff-n2Mo。超半球形固體浸沒(méi)透鏡(SIL)的光學(xué)厚度 是R(l+l/n)，其中n是透鏡材料的折射率，而R是固體浸沒(méi)透鏡(SIL )206的半球形部分的半徑。
重要的是需要注意大于一的有效NAeff僅出現(xiàn)在距固體浸沒(méi)透鏡的
光出射面301極短的距離之內(nèi)，在該處存在漸逝(evanescent)波。該距 離一般小于輻射的波長(zhǎng)的十分之一。前述距離也稱作近場(chǎng)距離。這個(gè) 短的近場(chǎng)意味著在寫(xiě)入或讀取光學(xué)記錄載體期間，固體浸沒(méi)透鏡(SIL )和光盤(pán)之間的距離必須一直小于數(shù)十納米。這是因?yàn)槿肷涞焦腆w浸 沒(méi)透鏡(SIL)的光出射面301上的至少一部分掃描光輻射束在透鏡-空 氣界面處被全反射，其中光輻射束的全反射部分漸逝剛剛非常小的距 離進(jìn)入光疏介質(zhì)中。
圖4圖示說(shuō)明測(cè)量的間隙誤差信號(hào)(GES)作為折射元件(比如， 固體浸沒(méi)透鏡(SIL))的光出射面301和光盤(pán)103的表面之間的距離的 函數(shù)。對(duì)于零空氣間隙106而言，即當(dāng)光盤(pán)103的入射面42與固體浸沒(méi) 透鏡(SIL) 206的光出射面301接觸時(shí)，間隙誤差信號(hào)(GES)接近于 零。隨著間隙寬度增加，間隙信號(hào)增強(qiáng)，其中如圖4中所示的間隙誤差 信號(hào)(GES)對(duì)空氣間隙106的線性相關(guān)性僅僅是任意的。在大約1/1(U
10處，因?yàn)椴辉俅嬖趻呙韫廨椛涫鴿u逝耦合進(jìn)光盤(pán)103,并且從光出射面 301對(duì)光輻射束的反射為最大值，所以間隙誤差信號(hào)(GES)不隨著空 氣間隙106進(jìn)一步增大。
存在某一間隙誤差信號(hào)(GES)值，即設(shè)定點(diǎn)SP,它對(duì)應(yīng)于光盤(pán)103 和固體浸沒(méi)透鏡205之間期望的空氣間隙106。間隙誤差信號(hào)(GES)和 等于設(shè)定點(diǎn)SP的固定電壓被輸入到減法器(未顯示)中，該減法器在 其輸出端形成 一 個(gè)信號(hào)，該信號(hào)被用于對(duì)控制空氣間隙10 6的間隙伺服 系統(tǒng)進(jìn)行控制。
到目前為止近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置的描述都1叚定固體浸沒(méi)透鏡205在 光學(xué)拾取器單元(OPU)中經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)并且是清潔的。然而，如果光 學(xué)頭的折射元件的光出射面30W艮臟/受到嚴(yán)重污染，則可能不可能相 對(duì)于光盤(pán)103將固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的光出射面帶到近場(chǎng)距離和/ 或?qū)⒐鈱W(xué)拾取器單元(OPU)相對(duì)于光盤(pán)103的軌跡對(duì)齊，并且在極端 情況下，嘗試這樣做可能會(huì)導(dǎo)致光學(xué)掃描裝置發(fā)生故障。本發(fā)明的目 的在于描述一種用于檢查折射元件的光出射面的清潔狀態(tài)的適當(dāng)方法
圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的檢查折射元件的光出射面的清潔狀態(tài)的方 法的第一實(shí)施方式；將進(jìn)一步引用參考圖l所描述的近場(chǎng)型光學(xué)掃描裝
置和參考圖2所描述的光學(xué)拾取器單元。
優(yōu)選地，每當(dāng)光學(xué)掃描裝置被啟動(dòng)，或者任選地在新的光盤(pán)103已 經(jīng)被引入到該系統(tǒng)中之后，執(zhí)行這種用于檢查清潔狀態(tài)的方法。該方 法從任選步驟501開(kāi)始，檢查光盤(pán)103和固體浸沒(méi)透鏡206之間的距離。 如果光盤(pán)103在讀出距離范圍之內(nèi)，那么光盤(pán)以大于近場(chǎng)距離的距離被 分隔開(kāi)(SEPR)，該距離足夠大，以致于掃描光輻射束和光盤(pán)之間不 存在漸逝耦合。這種距離通常約為十分之一波長(zhǎng)。如果在啟動(dòng)之后立 即執(zhí)行該方法，那么可以跳過(guò)步驟501。該方法繼續(xù)進(jìn)行步驟502,其 中產(chǎn)生近場(chǎng)控制信號(hào)(NFCS GEN),近場(chǎng)控制信號(hào)與從固體浸沒(méi)透鏡 205的光出射面完全內(nèi)反射的光輻射束強(qiáng)度成比例。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方 式中，間隙誤差信號(hào)503被選為近場(chǎng)控制信號(hào)。
任選地，在該方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在產(chǎn)生近場(chǎng)控制信號(hào) 的步驟502之后接著散焦步驟(DEF) 503。例如，通過(guò)將準(zhǔn)直透鏡204 相對(duì)于固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206移動(dòng)，可獲得散焦。對(duì)于完美的聚焦系統(tǒng)并且在光盤(pán)沒(méi)有被保護(hù)層覆蓋的情況下，也就是說(shuō)，當(dāng)光輻射束以小光斑聚焦在固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的底部上或聚焦在非常接近 于固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206底部時(shí)，用這種方式可被檢查的固體浸沒(méi) 透鏡(SIL) 206的出射面的區(qū)域相當(dāng)小。換句話說(shuō)，在光斑區(qū)域之外 的污染不會(huì)影響到近場(chǎng)控制信號(hào)。如果入射光輻射束在固體浸沒(méi)透鏡 (SIL) 206的光出射面上被散焦，那么這可能將光出射面處的入射光 輻射束的有效光斑大小增加到直徑約為10-20孩支米。因此，可以在幾乎 覆蓋固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的整個(gè)光出射面的大得多的面積上檢測(cè) 污染物。在步驟504中，測(cè)量已產(chǎn)生的近場(chǎng)控制信號(hào)(NFCS MEAS)，然后 在步驟505中將其與預(yù)定閾值進(jìn)行比較(THR COMP)。與已經(jīng)受全內(nèi)反 射的光輻射束的強(qiáng)度成比例的近場(chǎng)控制信號(hào)將顯示出與圖4中對(duì)于間 隙誤差信號(hào)(GES)所圖示的同樣的空氣間隙的相關(guān)性。在大約1/1(U處 ，因?yàn)椴辉俅嬖诠廨椛涫鴿u逝耦合進(jìn)光盤(pán)103,并且從固體浸沒(méi)透鏡( SIL) 206的光出射面301反射的光輻射束為最大值，所以近場(chǎng)控制信號(hào) 沒(méi)有隨著增加空氣間隙而進(jìn)一步增大。當(dāng)被正規(guī)化(norma 1 ized)到入 射光輻射束的功率(power)時(shí)，該后者的值僅由固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的光出射面的狀態(tài)決定。這樣，當(dāng)在沒(méi)有光盤(pán)(或者光盤(pán)到近場(chǎng)距 離超過(guò)約幾百納米)的情況下，近場(chǎng)控制信號(hào)的值小于預(yù)定參考值( 在原始的、清潔的狀況下)，這意味著在接近于或者位于輻射光斑位 置上的SIL的底部上存在一些污染。優(yōu)選地，預(yù)定閾值設(shè)為近場(chǎng)控制信 號(hào)在沒(méi)有光盤(pán)(或者光盤(pán)到近場(chǎng)距離超過(guò)約幾百納米)的情況下的90% 到99%。在決定步驟506中，如果發(fā)現(xiàn)近場(chǎng)控制信號(hào)值在預(yù)定閾值以下，則 判定出固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的光出射面301需要進(jìn)行清潔。如果判 定出需要進(jìn)行清潔，那么根據(jù)本領(lǐng)域已知的適當(dāng)方法，在步驟508 (CLN )中清潔固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的光出射面301。例如，用于清潔固 體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的光出射面的適當(dāng)方法已經(jīng)在本申請(qǐng)人的歐洲 專利申請(qǐng)no05106634. 8 (律師巻號(hào)PH001858 )中進(jìn)4亍了描述。如果發(fā) 現(xiàn)固體浸沒(méi)透鏡(SIL) 206的光出射面301是清潔的，那么該方法進(jìn)入 到步驟507 (USE)，其中使用該光學(xué)掃描裝置。圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的檢查折射元件的光出射面的清潔狀態(tài)的方法的第二實(shí)施方式；將進(jìn)一步引用參照?qǐng)Dl所描述的近場(chǎng)型光學(xué)掃描裝 置和參照?qǐng)D2所描述的光學(xué)拾取器單元。根據(jù)第二實(shí)施方式的方法從步驟601開(kāi)始，基于使用近場(chǎng)控制信號(hào)(NFCS CHK)檢查清潔狀態(tài)。因此，步驟601包含根據(jù)第一實(shí)施方式的 方法的從501到506的步驟。如果在步驟602中發(fā)現(xiàn)透鏡是清潔的，那么 該方法進(jìn)入到步驟602。在此，光盤(pán)103;故帶到相對(duì)于固體浸沒(méi)透鏡206 的光出射面距離為讀出距離處，并且光學(xué)頭相對(duì)于光盤(pán)的軌跡對(duì)齊。 當(dāng)信息從光盤(pán)103讀取或記錄到光盤(pán)103上時(shí)，在光學(xué)掃描裝置中產(chǎn)生 幾個(gè)光控制信號(hào)，比如軌跡誤差信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)、中心誤差信號(hào)(也稱為推挽信號(hào))或者sumbead信號(hào)(SBAD )。在步驟602 ( OCS GEN )中產(chǎn)生這種光控制信號(hào)，在步驟603 (OCSMEAS)測(cè)量這種信號(hào)，并 在步驟604中(OCS COMP)將其與光控制信號(hào)閾值相比較。如果發(fā)現(xiàn)該 值在上述閾值以上，則在步驟605中判定固體浸沒(méi)透鏡206的光出射面 不清潔，并且當(dāng)根據(jù)適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行清潔(CLN)時(shí)，該方法進(jìn)入步驟 607。當(dāng)對(duì)光盤(pán)103進(jìn)行掃描時(shí)，連續(xù)不斷地進(jìn)行光控制信號(hào)的監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)回放信號(hào)(諸如抖動(dòng)水平、數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)調(diào)制或峰-峰 振幅)的質(zhì)量指示器，有可能檢測(cè)光斑質(zhì)量的退化。例如，在固體浸 沒(méi)透鏡的光出射面存在污染物/污垢的情況下，所述SIL透鏡的透射和/ 或光斑質(zhì)量將受到影響，導(dǎo)致信號(hào)調(diào)制減弱或畸變。監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)信號(hào)(比如抖動(dòng)水平)相關(guān)的光控制信號(hào)的缺點(diǎn)在于需要在光盤(pán)上存在可 靠的數(shù)據(jù)，這可以不是進(jìn)行記錄期間或者在空軌跡上的情況。因此， 在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，優(yōu)選地監(jiān)測(cè)用于軌跡跟蹤的光控制信號(hào)(比如推挽信號(hào))，而不監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)信號(hào)相關(guān)的光控制信號(hào)。圖7圖示出根據(jù)本發(fā)明的檢查折射元件光出射面的清潔狀態(tài)的方 法的第三實(shí)施方式；將進(jìn)一步的引用參照?qǐng)Dl所描述的近場(chǎng)型光學(xué)掃描 裝置和參照?qǐng)D2所描述的光學(xué)拾取器單元。根據(jù)第三實(shí)施方式的方法從步驟701開(kāi)始，基于使用近場(chǎng)控制信號(hào) (NFCS CHK)檢查清潔狀態(tài)。因此，步驟701包含才艮據(jù)第一實(shí)施方式的 方法的從501到506的步驟的順序。在步驟702中，固體浸沒(méi)透鏡206逐 漸接近光盤(pán)103,直到固體浸沒(méi)透鏡206的光出射面301與光盤(pán)103的表 面接觸(APPR)。例如，用于接近近場(chǎng)型光學(xué)掃描裝置的適當(dāng)方法在 申請(qǐng)人:的IB2005/052485號(hào)(律師巻號(hào)PHNL040913 )申請(qǐng)中進(jìn)行了描述13，在Jt通過(guò)參考而凈JU翁入本文。在步驟703，產(chǎn)生近場(chǎng)控制信號(hào)(NFCS GEN),在步驟704中測(cè)量 已產(chǎn)生的近場(chǎng)控制信號(hào)(NCSMEAS),并且在步驟705中將近場(chǎng)控制信 號(hào)與第二閾值進(jìn)行比較(NFCS COMP)。如果發(fā)現(xiàn)近場(chǎng)控制信號(hào)在閾值 以上，那么在步驟706中判定光出射面是污染的或者不清潔的，并且該 方法進(jìn)入到根據(jù)本領(lǐng)域中適當(dāng)?shù)姆椒▓?zhí)行清潔步驟707 (CLN)。如果 固體浸沒(méi)透鏡206的光出射面，那么該方法可以任選地包括檢查光控制 信號(hào)的質(zhì)量的步驟，如根據(jù)第二實(shí)施方式的方法中所述的。如果試圖推入(pull-in)到靜止(非轉(zhuǎn)動(dòng)的)光盤(pán)103上，那么在 接觸期間的近場(chǎng)控制信號(hào)值表示固體浸沒(méi)透鏡206的光出射面可能受 污染/不清潔的程度。在清潔的情況下，當(dāng)光盤(pán)103在近場(chǎng)距離之外時(shí) ,在接觸期間的近場(chǎng)控制信號(hào)值一般小于近場(chǎng)控制信號(hào)值的20%,優(yōu)選 小于近場(chǎng)控制信號(hào)值的10 / 。更大的值表示在固體浸沒(méi)透鏡206的光出 射面上存在污染。優(yōu)選地，近場(chǎng)控制信號(hào)是間隙誤差信號(hào)(GES)。為了改善結(jié)果，可以將該方法的第二和第三實(shí)施方式組合起來(lái)。 在這種組合方法中，在啟動(dòng)時(shí)的預(yù)先檢查包含在使固體浸沒(méi)透鏡206的 光出射面與光盤(pán)103接觸之前，檢查與第一閾值成對(duì)照的近場(chǎng)控制信號(hào) 值，接著在接觸期間檢查與第二闊值成對(duì)照的近場(chǎng)控制信號(hào)值。在掃 描光盤(pán)103的時(shí)候，連續(xù)地監(jiān)測(cè)光控制信號(hào)的質(zhì)量、優(yōu)選地監(jiān)測(cè)跟蹤信 號(hào)的質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)注意，上述實(shí)施方式意味著對(duì)本發(fā)明進(jìn)行圖示說(shuō)明而不是限 制本發(fā)明。而且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情 況下，將能夠設(shè)計(jì)出多種可替換的實(shí)施方式。在權(quán)利要求中，放在括 號(hào)內(nèi)的任何附圖標(biāo)記將不會(huì)被理解為對(duì)權(quán)利要求進(jìn)行限制。動(dòng)詞"包 含"和"包括，，的使用以及它們的變形并不排除存在除了在權(quán)利要求 中已描述的那些元件或步驟之外的元件或步驟。在元件之前的冠詞" 一"或者"一個(gè)"并不排除存在多個(gè)這種元件。通過(guò)包含一些不同的 元件的硬件和/或通過(guò)適當(dāng)?shù)墓碳?，可以?shí)施本發(fā)明。在一個(gè)列舉了幾 個(gè)單元的系統(tǒng)/設(shè)備/裝置權(quán)利要求中，這些單元中的幾個(gè)可以由同一 個(gè)硬件或軟件來(lái)體現(xiàn)。僅僅事實(shí)上，某些手段在互相不同的從屬權(quán)利 要求中被記載僅僅這一事實(shí)并不表示這些手段的組合不能用于產(chǎn)生有 益效果。
權(quán)利要求
1、一種檢測(cè)近場(chǎng)型光學(xué)掃描裝置的折射元件的光出射面清潔狀態(tài)的方法，該方法包含下列步驟-產(chǎn)生近場(chǎng)控制信號(hào)，該近場(chǎng)控制信號(hào)與被從折射元件的光出射面內(nèi)部反射的光輻射束的強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的入射光輻射束的強(qiáng)度之間的比率成比例；-當(dāng)折射元件的光出射面遠(yuǎn)離光盤(pán)超過(guò)近場(chǎng)距離時(shí)，測(cè)量近場(chǎng)控制信號(hào)；-將測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較；-如果測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)在預(yù)定閾值以上，則判定折射元件為清潔的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求i的方法，其特征在于，該近場(chǎng)控制信號(hào)是間隙誤差信號(hào)(GES),該間隙誤差信號(hào)(GES)與反射的光輻射束強(qiáng)度成
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，當(dāng)該折射元件的光出射面是清潔的并且光盤(pán)距折射元件超過(guò)近場(chǎng)距離時(shí)，該預(yù)定閾值處于測(cè) 得的間隙誤差信號(hào)(GES)的值的90%到99%的范圍之內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于，該方法進(jìn)一步地包 括在測(cè)量近場(chǎng)控制信號(hào)的步驟之前，使折射元件不對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)的步驟。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，使折射元件不對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn) 的步驟包括移動(dòng)光學(xué)拾取器單元的準(zhǔn)直透鏡。
6、 根據(jù)前述任意一個(gè)權(quán)利要求的方法，該方法進(jìn)一步地包4舌下 列步驟-使光盤(pán)移動(dòng)到距離折射元件的光出射面在讀出距離處； -產(chǎn)生光控制信號(hào)； -監(jiān)測(cè)光控制信號(hào)的值；-如果測(cè)得的光控制信號(hào)超過(guò)光信號(hào)閾值，則判定折射元件的光出 射面為不清潔。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，該光控制信號(hào)是推挽信號(hào)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l-5中的任一權(quán)利要求的方法，該方法進(jìn)一步包 括下列步驟-將光盤(pán)與折射元件的光出射面接觸； -測(cè)量近場(chǎng)控制信號(hào)；-將測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)與第二閾值進(jìn)行比較； -如果測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)在第二閾值以下，則判定折射元件的光 出射面為清潔的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，當(dāng)折射元件的光出射面 是清潔的并且光盤(pán)距折射元件超過(guò)近場(chǎng)距離時(shí)，第二閾值處于測(cè)得的 近場(chǎng)控制信號(hào)值的0%到10%的范圍之內(nèi)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3的方法，其特征在于，該近場(chǎng)距離是光 輻射束波長(zhǎng)的十分之一。
11、 一種用于掃描光盤(pán)的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置，該裝置包括 -前端單元，用于產(chǎn)生前向光輻射束并檢測(cè)反射的光輻射束以及用于產(chǎn)生近場(chǎng)控制信號(hào)；-光學(xué)頭組件，該光學(xué)頭組件包括用于將前向光輻射束朝光盤(pán)傳輸 并將從光盤(pán)反射的光輻射束朝著該前端單元傳輸?shù)恼凵湓?閾值單元，用于接收來(lái)自該前端單元的近場(chǎng)控制信號(hào)并且將近場(chǎng) 控制信號(hào)與閾值進(jìn)行比較；-控制單元，用于控制閾值單元和前端單元；其中-近場(chǎng)控制信號(hào)與從被折射元件的光出射面內(nèi)部反射的光輻射束 的強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的入射光輻射束的強(qiáng)度之間的比率成比例；-使該閾值單元能夠?qū)y(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較， 并且如果測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)在預(yù)定閾值以上，則使該控制單元能夠 判定該折射元件的光出射面為清潔的。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置，其中由該前端單元產(chǎn) 生的近場(chǎng)控制信號(hào)是間隙誤差信號(hào)(GES)，該間隙誤差信號(hào)(GES) 與偏振態(tài)垂直于入射光輻射束偏振態(tài)的反射光輻射束的強(qiáng)度成比例。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置，其中當(dāng)該折射元件是 清潔的并且光盤(pán)距折射元件超過(guò)近場(chǎng)距離時(shí)，預(yù)定閾值在測(cè)得的間隙 誤差信號(hào)(GES)值的90%到99%的范圍之內(nèi)選擇。
14、 根椐權(quán)利要求ll、 12或13的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置，其中進(jìn)一步 地使該光學(xué)頭組件(105)能夠?qū)⒃撜凵湓粚?duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置，其中使該光學(xué)頭組件 能夠通過(guò)移動(dòng)準(zhǔn)直透鏡將折射元件不對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。
16、 根據(jù)前述權(quán)利要求11-15中的任意一個(gè)權(quán)利要求的近場(chǎng)光學(xué)掃 描裝置，其中-進(jìn)一步地使該光學(xué)頭組件能夠?qū)⒄凵湓苿?dòng)到距光盤(pán)達(dá)到讀 出距離處；-進(jìn)一步地使該前端單元能夠產(chǎn)生光控制信號(hào)； -進(jìn)一步地使該控制單元能夠監(jiān)測(cè)光控制信號(hào)值，并且如果測(cè)得的 光控制信號(hào)超過(guò)光信號(hào)閾值，則判定該折射元件的光出射面為不清潔
17、 根據(jù)權(quán)利要求16的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置，其中光控制信號(hào)是推 挽信號(hào)。
18、 根據(jù)前述權(quán)利要求11-15中的任意一項(xiàng)權(quán)利要求的近場(chǎng)光學(xué)掃 描裝置，其中-進(jìn)一步地使該光學(xué)頭組件能夠?qū)⒄凵湓墓獬錾涿媾c光盤(pán)接觸；-進(jìn)一步地使該閾值單元能夠?qū)⒔鼒?chǎng)控制信號(hào)與第二閾值進(jìn)行比較；-如果測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)在第二閾值以下，則進(jìn)一步地使該控制 單元能夠判定折射元件的出射表面為清潔。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置，其中當(dāng)該折射元件的 光出射面是清潔的并且光盤(pán)距折射元件超過(guò)近場(chǎng)距離時(shí)，第二閾值處 于測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)的值的0%到20%的范圍之內(nèi)，優(yōu)選為在10%以下
20、 根據(jù)權(quán)利要求ll、 12或13的近場(chǎng)光學(xué)掃描裝置，其中近場(chǎng)距 離是光輻射束波長(zhǎng)的十分之一。
全文摘要
一種檢測(cè)近場(chǎng)型光學(xué)掃描裝置的折射元件的光出射面的清潔狀態(tài)的方法，該方法包含下列步驟產(chǎn)生近場(chǎng)控制信號(hào)，該近場(chǎng)控制信號(hào)與從折射元件的光出射面內(nèi)部反射的光輻射束強(qiáng)度和對(duì)應(yīng)的入射光輻射束強(qiáng)度之間的比率成比例；當(dāng)折射元件的光出射面遠(yuǎn)離光盤(pán)超過(guò)近場(chǎng)距離時(shí)，測(cè)量近場(chǎng)控制信號(hào)；將測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較；如果測(cè)得的近場(chǎng)控制信號(hào)超過(guò)預(yù)定閾值，則將折射元件判斷為清潔的。
文檔編號(hào)G11B7/135GK101263556SQ200680033374
公開(kāi)日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2006年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
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