專利名稱：光掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于用具有第一數(shù)值孔徑的射線束掃描第一種光記錄載體以及用具有第二數(shù)值孔徑的射線束掃描第二種不同類型的光記錄載體的光學(xué)裝置，該裝置包括用于提供具有一個(gè)光軸射線束的射線源、用于將所述射線束會(huì)聚為被聚焦光束以便于在被掃描的記錄載體上構(gòu)成一個(gè)光點(diǎn)的光學(xué)系統(tǒng)。
可以被存儲(chǔ)在光記錄載體上的信息量尤其依賴于由掃描裝置在記錄載體的信息層上所形成的光點(diǎn)大小?？梢酝ㄟ^(guò)增加光點(diǎn)的大小來(lái)增加信息密度以及所存儲(chǔ)的信息量。可以通過(guò)增加構(gòu)成所述光點(diǎn)射線束的數(shù)值孔徑來(lái)減少光點(diǎn)大小。
從歐洲專利申請(qǐng)no．762398中可以了解上述類型的光學(xué)裝置。處于上述裝置光頭中的物鏡將來(lái)自射線源的射線束聚焦在記錄載體的光點(diǎn)上。定位在射線源和物鏡之間的可調(diào)光闌使射線束的數(shù)值孔徑適應(yīng)于被掃描記錄載體類型。所述光闌是以一種可電子操作的液晶光閘形式所構(gòu)成。當(dāng)掃描第一種記錄載體時(shí)，該光閘僅傳送入射射線束的中心部分，當(dāng)掃描第二種記錄載體時(shí)，它傳送整個(gè)射線束，并因此改變?nèi)肷湓谟涗涊d體上的射線束的數(shù)值孔徑。這種光閘的缺點(diǎn)在于由于在其中央和環(huán)繞其周圍的環(huán)形部分中不同的光學(xué)性能從而使其影響被傳送射線束的波陣面質(zhì)量。另一個(gè)缺點(diǎn)是光閘構(gòu)成的光學(xué)元件增加了掃描裝置的制造成本。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種沒有上述缺點(diǎn)的掃描裝置。
根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過(guò)在開始段落中所描述的掃描裝置而獲得，其特征在于所述光學(xué)系統(tǒng)包括在光軸不同位置上的第一固定遮光板和第二固定遮光板，第一和第二遮光板分別確定第一和第二數(shù)值孔徑。這些固定遮光板不影響由這些遮光板所傳送的波陣面品質(zhì)并且可以容易地與光路上的其它元件相結(jié)合，例如，具有被施加到透鏡表面上的中心孔徑的非透明涂層的形式。當(dāng)在不同類型的記錄載體之間變化時(shí)，光頭中一個(gè)或多個(gè)元件的光性能或位置將被改變以便于在記錄載體上獲得一個(gè)合適的光點(diǎn)。這些改變可以包括在物鏡軸位置上的改變從而允許光點(diǎn)在光軸位置上的改變、光頭中各元件相互距離的改變或波長(zhǎng)的改變。這些改變使經(jīng)過(guò)光學(xué)元件的射線束的形狀在第一和第二形狀之間變化。如果將第一和第二遮光板設(shè)置在光路中合適的位置上，則當(dāng)?shù)谝徽诠獍寰哂械谝恍螤顣r(shí)，它將限制射線束的直徑，反之，當(dāng)?shù)诙诠獍寰哂械诙螤顣r(shí)，它將限制所述射線束的直徑。如果光頭帶有兩個(gè)或多個(gè)射線源和光束合成元件以便于將所述射線源的射線束帶到共同的光路上，則將第一和第二遮光板設(shè)置在公共光路上。
在掃描裝置的一個(gè)最佳實(shí)施例中，第二遮光板被設(shè)置在聚焦光束的路徑上，并且第二數(shù)值孔徑小于第一數(shù)值孔徑。與直覺相反，第二遮光板決定了較小的那個(gè)數(shù)值孔徑但不影響較大的那個(gè)數(shù)值孔徑。
在一個(gè)特定的實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括具有第一和第二光學(xué)元件的物鏡系統(tǒng)，其中第一元件比第二元件更遠(yuǎn)離射線源。該物鏡系統(tǒng)適合于聚焦高數(shù)值孔徑的光束。第二遮光板最好是被設(shè)置在第一光學(xué)元件上的一個(gè)光闌。
通過(guò)對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的目的、效果以及特性將顯而易見，如同在附圖中所描述的那樣，其中

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的掃描裝置；圖2顯示了在最靠近記錄載體的物鏡表面上的射線束半徑r，該半徑作為有關(guān)兩種情況中的記錄載體上的表面高度h的函數(shù)，這兩種情況對(duì)于數(shù)值孔徑NA和記錄載體透明層的厚度d而言都具有不同的值；圖3A和3B顯示了當(dāng)掃描第一種和第二種記錄載體時(shí)射線束的射線；以及圖4A和4B顯示了在平凸透鏡上的遮光板的兩個(gè)實(shí)施例。
圖1顯示了用于掃描至少兩種不同類型光記錄載體的裝置。該圖顯示了第一種類型的光記錄載體1。該記錄載體包括一個(gè)透明層2，其中一邊上有一個(gè)信息層3。通過(guò)保護(hù)層4使遠(yuǎn)離透明層的信息層一側(cè)免受周圍環(huán)境的影響。面向裝置的透明層一側(cè)被稱為進(jìn)入面5。通過(guò)為信息層提供機(jī)械支撐，透明層2可以作為記錄載體的基片。另外，該透明層可以以具有單獨(dú)的保護(hù)信息層的功能，而由位于信息層另一側(cè)的層來(lái)提供所述機(jī)械支撐，例如由保護(hù)層4或另一個(gè)信息層和與該信息層3相連的透明層來(lái)提供。信息可以基本上平行排列在同心或螺旋軌道上的光可檢測(cè)標(biāo)記的形式存儲(chǔ)在記錄載體的信息層3上，這在圖中未顯示。這些標(biāo)記可以具有任何光可讀形式，例如，凹坑的形式、或不同于其周圍環(huán)境的反射系數(shù)或磁化方向、或是這些形式的組合。
所述掃描裝置包括射線源6，例如，能發(fā)射會(huì)聚射線束7的半導(dǎo)體激光器。例如是一個(gè)半透明板的光束分離器8將射線反射在透鏡系統(tǒng)的方向上。該透鏡系統(tǒng)包括準(zhǔn)直鏡9、物鏡10和平凸透鏡11。準(zhǔn)直鏡9將會(huì)聚射線束7改為準(zhǔn)直光束12。具有一個(gè)光軸13的物鏡10將準(zhǔn)直光束12轉(zhuǎn)換為入射在透鏡11上的會(huì)聚光束14。準(zhǔn)直鏡9和物鏡10可以被組合成一個(gè)單獨(dú)的透鏡。平凸透鏡11將入射光束14變換為聚焦在信息層3上的一個(gè)光點(diǎn)16上的會(huì)聚光束15。平凸透鏡11有一個(gè)凸面和一個(gè)平面。該平面面對(duì)透明層2，并在透鏡和透明層2之間形成一個(gè)間隙。這個(gè)平面可以是稍微凸起的、幾乎不會(huì)影響光學(xué)性能，而且當(dāng)透鏡10和／或11插入到懸掛在進(jìn)入面5氣墊上的滑動(dòng)器中時(shí)，該平面可以為光頭提供較好的空氣動(dòng)力性能。盡管在圖中所顯示的物鏡10是作為一個(gè)單獨(dú)的透鏡元件，但它還可以包括更多的元件，而且還可以包括在傳輸或反射過(guò)程中的全息操作，或用于連接從加載射線束的波導(dǎo)中輸出的射線的光柵。由信息層3反射的會(huì)聚光束的發(fā)射形成了一條反射光束17，該反射束返回到發(fā)射會(huì)聚光束14的光路中。物鏡10和準(zhǔn)直鏡9將反射光束17變換為會(huì)聚的反射光束18，光束分離器8通過(guò)傳送朝向檢測(cè)系統(tǒng)19的反射光束18的至少一部分，從而分離向前的光束和反射光束。檢測(cè)系統(tǒng)得到射線并將其轉(zhuǎn)換為一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)。其中一個(gè)信號(hào)是信息信號(hào)20，其值表示從信息層3上讀出的信息。另一個(gè)信號(hào)是聚焦誤差信號(hào)21，其值表示光點(diǎn)16和信息層3之間的高度的軸向差。該聚焦誤差信號(hào)被用做聚焦伺服控制器22的輸入信號(hào)，聚焦伺服控制器22控制物鏡10和／或平凸透鏡11的軸向位置，并因而以這種方式控制光點(diǎn)16的軸向位置，即，使其基本與信息層3的平面相符。用于產(chǎn)生聚焦誤差信號(hào)并包括一個(gè)或多個(gè)射線感應(yīng)檢測(cè)元件并能對(duì)這些檢測(cè)元件的輸出信號(hào)進(jìn)行電路處理的檢測(cè)系統(tǒng)的一部分被稱為聚焦誤差檢測(cè)系統(tǒng)。用于定位透鏡系統(tǒng)的聚焦伺服系統(tǒng)包括聚焦誤差檢測(cè)系統(tǒng)、聚焦伺服控制器以及用于移動(dòng)透鏡系統(tǒng)的激勵(lì)器。
透鏡11的平面與記錄載體1的進(jìn)入面5之間的距離，即，它們之間的間隙基本上保持為額定值。這個(gè)可以通過(guò)使用正壓氣墊結(jié)構(gòu)的加載透鏡11來(lái)獲得，并可以將此設(shè)計(jì)為將該間隙維持在其額定值。還有可能使用表示該間隙偏離其額定值的實(shí)際偏差值的光導(dǎo)出誤差信號(hào)；通過(guò)使用該誤差信號(hào)來(lái)作為激勵(lì)器伺服環(huán)路的輸入信號(hào)，特定的激勵(lì)器可以將平凸透鏡保持在與透明層距離的預(yù)定距離上。由聚焦誤差信號(hào)21來(lái)控制透鏡10的激勵(lì)器以便于將光點(diǎn)16保持在信息層3上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，適合記錄載體具有其厚度相對(duì)于記錄載體而言是一個(gè)相對(duì)常數(shù)的透明層，并且透鏡10和11之間的距離是固定的，并且由聚焦誤差信號(hào)來(lái)控制兩個(gè)透鏡組合的軸向位置。
在又一個(gè)實(shí)施例中，由聚焦誤差信號(hào)和表示存在于來(lái)自記錄載體的光束的球面像差的信號(hào)來(lái)控制這兩個(gè)物鏡10和11的軸向位置。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，可以使由于經(jīng)過(guò)諸如具有指定厚度的層2這樣的透明層而導(dǎo)致的球面像差能在物鏡10和／或平凸透鏡11中得到補(bǔ)償。最好通過(guò)在透鏡10和11之間的距離上進(jìn)行相應(yīng)的改變而使由于其厚度偏離其額定值而帶來(lái)的偏差所導(dǎo)致的球面像差得到補(bǔ)償?？梢杂杀硎驹撉蛎嫦癫畹男盘?hào)來(lái)控制所述距離并由安排在來(lái)自記錄載體的射線束中的檢測(cè)器來(lái)確定所述距離。
圖1還顯示了第二種類型的記錄載體。該記錄載體包括具有比第一種類型的記錄載體1的透明層2更厚的透明層26。記錄載體25的信息層27可以具有比第一種類型的記錄載體的信息層3較低的信息密度。由保護(hù)層28來(lái)保護(hù)位于遠(yuǎn)離透明層的信息層一側(cè)免受周圍環(huán)境的影響。當(dāng)掃描從信息層3改到信息層27時(shí)，物鏡10的位置被調(diào)整為更靠近該信息層，以便于將光點(diǎn)16定位在信息層27上。透明層26的不同厚度導(dǎo)致射線束中的球面像差。當(dāng)物鏡10和平凸透鏡11之間的距離與設(shè)計(jì)距離相比有所改變時(shí)，由于改變了放大倍數(shù)，平凸透鏡會(huì)在射線束中引入一定量的球面像差。適當(dāng)減少所述距離可以補(bǔ)償由于透明層27的厚度差而導(dǎo)致的球面像差。
還可以通過(guò)改變物鏡10和平凸透鏡11之間的距離來(lái)補(bǔ)償由于透明層27的厚度的較小改變而引入的球面像差。由檢測(cè)系統(tǒng)19進(jìn)行的球面像差的測(cè)量可以提供表示從記錄載體中發(fā)出的射線束中的球面像差的電信號(hào)。該信號(hào)還可以用于作為控制這兩個(gè)物鏡之間距離的伺服系統(tǒng)的輸入信號(hào)。在物鏡的聚焦過(guò)程中，應(yīng)該以上述方式將所述間隙基本上保持在其額定值上。應(yīng)該注意到，可以在任何用于光記錄載體的掃描裝置中使用根據(jù)透明層的厚度來(lái)控制球面像差的方法，并且可以根據(jù)改變不同記錄載體之間的數(shù)值孔徑的方法來(lái)控制球面像差。
圖2顯示了作為上述記錄載體進(jìn)入面上平凸透鏡11的平面高度h函數(shù)的處于面向兩種記錄載體中的一個(gè)記錄載體的平凸透鏡11的透鏡面上的射線束的半徑。圖中所示的虛線表示具有其厚度為0．1mm的透明層的第一種類型的記錄載體，該透明層被具有0．85數(shù)值孔徑NA的光束所示掃描。圖中所示的實(shí)線表示具有其厚度為0．6mm的透明層的第一種類型的記錄載體，該透明層被具有0．60數(shù)值孔徑NA的光束所示掃描。對(duì)于掃描裝置的一個(gè)特定實(shí)施例，0．1mm厚的透明層其高度是0．1mm左右，而在透明層具有0．6mm厚度的情況中，高度是0．051mm。對(duì)于0．85的數(shù)值孔徑而言，位于平面上的射線束的半徑可以從圖2的數(shù)值減少為0．22mm，而對(duì)于0．85的數(shù)值孔徑，它可以減少為0．29mm。這里，對(duì)于NA=0．85的情況中平面上的光束直徑小于NA=0．60的情況。
圖3A顯示了在對(duì)應(yīng)于圖2中虛線的第一種類型記錄載體的情況中穿過(guò)物鏡10和平凸透鏡11的射線束15的射線30。在NA=0．85的這種情況中，由位于或靠近物鏡10的遮光板33來(lái)限制數(shù)值孔徑。通過(guò)構(gòu)成物鏡10的支撐器一部分的不透明的環(huán)形物33來(lái)確定所述遮光板。另外，可以通過(guò)具有施加到物鏡10的兩個(gè)面之一的透明開口的不透明涂層來(lái)限制該遮光板。
圖3B顯示了在對(duì)應(yīng)于圖2中實(shí)線的第二種類型記錄載體的情況中射線束15的射線。位于或靠近平面31并帶有等于在NA=0．85情況中遮光板平面中的光束直徑的遮光板將限制所述射線束的數(shù)值孔徑。在圖中，該遮光板由粗線32來(lái)表示。與圖3A中的情況相比，為了在信息層27上獲得光點(diǎn)，已經(jīng)調(diào)整了透鏡10和11的位置，該光點(diǎn)被修正了由于透明層26的較大厚度而導(dǎo)致的球面像差的改變。
圖3A和3B顯示了當(dāng)透明層厚度改變時(shí)位于平面31上的射線束直徑的變化。遮光板32將不會(huì)影響NA=0．85時(shí)射線束的數(shù)值孔徑，這是因?yàn)樵谄矫嫔螻A=0．85光束的直徑小于NA=0．60光束的直徑。圖3A和3B顯示了，當(dāng)掃描第一種類型的記錄載體1時(shí)通過(guò)第一遮光板33來(lái)限制射線束15的數(shù)值孔徑，而當(dāng)掃描第二種類型的記錄載體25時(shí)通過(guò)第二遮光板32來(lái)限制射線束15的數(shù)值孔徑。
圖4顯示了平凸透鏡11的兩個(gè)實(shí)施例。在圖4A中，透鏡被固定在具有圓形孔徑36的透鏡支撐物35上，圓形孔徑36的作用相當(dāng)于一個(gè)靠近平面31的遮光板。圖4B中的透鏡被固定在具有靠近平面31的相對(duì)大孔徑的透鏡支撐物37上。位于平面31上的具有透明開口39的不透明涂層38作用相當(dāng)于一個(gè)遮光板。開口36和39可以是圓形或可以具有任何其它形狀，比如橢圓形以便于得到一個(gè)非圓形對(duì)稱的光點(diǎn)16。
可以清楚的是，可以從作為根據(jù)被掃描記錄載體的類型來(lái)調(diào)整的光學(xué)元件的位置函數(shù)的光束半徑圖中發(fā)現(xiàn)用于特定光頭的遮光板的正確位置，所述光束半徑圖類似于圖2中所示的?？梢栽谘刂廨S的一系列位置上做出這些圖以便于發(fā)現(xiàn)其中用于第一種類型記錄載體的光束半徑大于用于第二種類型記錄載體的光束半徑的位置，以及其中用于第二種類型記錄載體的光束半徑大于用于第一種類型記錄載體的光束半徑的位置。
權(quán)利要求
1．一種光學(xué)裝置，用于掃描帶有具有第一數(shù)值孔徑的射線束的第一種類型光記錄載體和帶有具有第二數(shù)值孔徑的射線束第二種不同類型的記錄載體，該裝置包括用于提供具有一個(gè)光軸射線束的射線源、用于將所述射線束會(huì)聚為聚焦光束以便于在被掃描的光記錄載體上形成一個(gè)光點(diǎn)的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括位于光軸不同位置上的第一固定遮光板和第二固定遮光板，第一和第二遮光板分別確定第一和第二數(shù)值孔徑。
2．如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其中將第二遮光板安排在聚焦光束的光路徑中，并且第二數(shù)值孔徑小于第一數(shù)值孔徑。
3．如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，其中所述光學(xué)系統(tǒng)包括具有第一和第二光元件的物鏡系統(tǒng)，所述第一元件與第二元件相比更遠(yuǎn)離射線源。
4．如權(quán)利要求3所述的光掃描裝置，其中第二遮光板是形成在第一光元件上的光閘。
全文摘要
一種光掃描裝置可以掃描兩種不同類型的光記錄載體(1;25),它需要具有不同數(shù)值孔徑的一個(gè)掃描束(15)。該裝置在沿著由用于這兩種類型光盤的射線束所遵循路徑的光軸的不同位置上有兩個(gè)遮光板(33;32)。當(dāng)掃描第一種記錄載體(1)時(shí),第一遮光板(33)限制了射線束的數(shù)值孔徑。當(dāng)掃描第二種記錄載體(25)時(shí),第二遮光板(33)限制了射線束的數(shù)值孔徑。
文檔編號(hào)G11B7/135GK1291328SQ99802970
公開日2001年4月11日 申請(qǐng)日期1999年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月21日
發(fā)明者B·H·W·亨德里克斯 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司