專利名稱:用于電磁懸浮物鏡的平移和角度位置檢測系統(tǒng)的光掃描裝置的制作方法
本發(fā)明為一光掃描裝置。其組成部分為一輻射源，一用來聚焦由輻射源產(chǎn)生的輻射光束以便在被掃描的表面上形成掃描光點的物鏡，一平移位置和角度位置的檢測系統(tǒng)，用來檢測物鏡沿兩個正交軸的平移位置和物鏡對于此兩軸的角度位置，此兩軸均垂直于輻射光束主射線延伸，和一驅(qū)動機構(gòu)，用以平移和轉(zhuǎn)動物鏡，使其對應(yīng)于由平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)提供的電控信號。本發(fā)明也涉及到在光記錄載體信息面上讀出和/或記錄信息的設(shè)備。
“物鏡”一詞應(yīng)理解為最廣泛的含義。它可以由多個透鏡元件組成，也可以由具有例如一個或兩個非球面的、單一的透鏡元件組成。有時物鏡也可以指諸如全息鏡或不按折射而是按衍射工作的透鏡。
編號為No4，425，043的美國書描述了一個用于讀出和/或?qū)懭牍庥涗涊d體設(shè)備的光學(xué)掃描裝置。其中的物鏡及其固定器懸掛在一個電磁系統(tǒng)中，該系統(tǒng)確保物鏡牢固地隨著掃描裝置運動。換句話說，物鏡在掃描裝置中據(jù)有一堅實的固定位置，不與其它元件發(fā)生物理接觸，也就是說物鏡是浮著的。其結(jié)果是物鏡的位置和運動不受非所要的諧振的影響。如果在掃描裝置中物鏡是以機械的或彈性的方法懸掛起來，此種諧振就要起作用。用電磁方法懸掛或支持物鏡，對物鏡形成的掃描的穩(wěn)定性是非常有益的。
既然物鏡能夠按要求跟隨掃描系統(tǒng)運動或變化，必須采取措施來檢測物鏡對于輻射光束主射線的平移位置和物鏡對于主射線方向的光軸的角度位置，并使這些位置得到校正。
已經(jīng)公開的歐洲專利局第0，070，070號申請描述了幾種物鏡的電磁懸浮系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)當(dāng)中，磁繞組由平移位置和角度位置信號來控制。其方法是，當(dāng)設(shè)備進行工作時，物鏡不僅保持懸浮著而且是調(diào)節(jié)在正確的平移位置和角度位置上。為了得到所需要的這種控制信號，可以按上述編號為4，425，043美國書在物鏡園周或支持架上安置一反射棱鏡，此棱鏡作為分離的平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)還包括一個輻射源，和一個對輻射敏感的檢測系統(tǒng)。此系統(tǒng)至少帶有四個分開的檢測器。棱鏡將輻射源發(fā)射的光束反射到檢測系統(tǒng)并把此光束分裂為兩個支光束，每一個支光束由至少有兩個的一組檢測器接收。在此兩個支光束上的輻射-分布，也即檢測器的輸出信號首先是由棱鏡，隨后是由物鏡的平移位置和角度位置決定的，這些位置與輻射光束的固定位置及方位有關(guān)。
上述平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)需要一些附屬設(shè)備如附加的輻射源。而且，該系統(tǒng)可能出現(xiàn)各不同檢測信號間的和各不同控制環(huán)路間的干擾，使整個平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)不穩(wěn)定。此外，此平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)可能只工作于與物鏡光軸橫切平面上看到的棱鏡的一特定位置上。在此系統(tǒng)中應(yīng)確保物鏡不能在其本身軸上旋轉(zhuǎn)，或者應(yīng)提供另一個檢測器來檢測棱鏡在物鏡軸上的旋轉(zhuǎn)，從而對棱鏡的位置進行校正。
本發(fā)明的目的是要提供一種平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)，以實現(xiàn)物鏡的兩種平移和兩種樞軸運動的獨立測量。這只需要在掃描裝置中加上幾個簡單的設(shè)備，而且不受物鏡在其軸上旋轉(zhuǎn)的影響。為此，本發(fā)明的特點是，其平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)包括一個錐狀環(huán)形鏡，其中心對著物鏡，且對于物鏡是固定不動的;有一個對輻射敏感的檢測系統(tǒng)，安置于由鏡子反射來的輻射通道中，由兩個檢測器組成，此兩個檢測器由一環(huán)形帶子隔開，每一檢測器分為四個象限。
檢測物鏡的平移位置和角度位置，使用的是來自設(shè)備輻射源的一部分輻射，這部分輻射既不落在物鏡的光瞳之內(nèi)，也不投射到掃描點上。這樣，就不需為了位置檢測提供分離的輻射源。此輻射是由錐狀鏡子反射而來以便形成一環(huán)狀輻射光點，其平均直徑和對輻射敏感的檢測系統(tǒng)環(huán)狀帶子直徑相當(dāng)。此系統(tǒng)形狀簡單，可以集裝在一基片上。錐狀鏡子的偏轉(zhuǎn)乃至物鏡對其橫切于輻射光束主射線的兩軸的偏轉(zhuǎn)和錐狀鏡子沿此兩軸的位移均導(dǎo)致檢測系統(tǒng)上輻射分布強度中心產(chǎn)生不同的位移，使這些位移和偏轉(zhuǎn)可以逐個獨立地被檢測到。因為錐狀鏡子是環(huán)形的，錐狀鏡子對光束主射線的轉(zhuǎn)動不影響檢測信號。
此發(fā)明的一個基本點是錐狀環(huán)形鏡子對于物鏡來說，具有固定的平移位置和角度位置。光掃描裝置的另一特性是其錐狀環(huán)形鏡子是連接于物鏡固定器的一個元件。
掃描裝置的又一個特性是，其錐狀環(huán)形鏡子是由物鏡的一個透鏡元件的傾斜隆起邊緣部分組成的，此隆起邊緣部分有一反射層，上述透鏡元件的隆起邊緣部分，可以是物鏡底板元件，在制造此透鏡元件時，可以一起形成，因此該隆起邊緣部分只需加上一個反射層。
由于成本和重量上的原因，光掃描裝置的物鏡最好只由一個透鏡元件構(gòu)成。此種透鏡應(yīng)該只有一個或兩個非球面的折射面，要以允許的價格來批量生產(chǎn)此類透鏡元件，只能采用透鏡模，其內(nèi)表面輪廓為透鏡表面所需輪廓的反面。采用此種模具就可能生產(chǎn)出完全由透明塑料制成的透鏡元件。不過，最好還是用玻璃作坯在足夠柔軟的條件下將塑料噴附在其上面，并用透鏡模具使其具有所需要的形狀，然后讓其硬化。此種塑料可采用紫外線硬化合成樹脂。
一種較為可取的光掃描裝置，其物鏡由一個透鏡元件構(gòu)成，具有透明體形狀，對著輻射源的面有一個非球面輪廓的塑料層。其特點是，其隆起邊緣部分是由上述塑料組成的。
該掃描裝置還具有這樣的特點，即對輻射敏感的檢測系統(tǒng)是環(huán)狀的。現(xiàn)在，由于檢測器的表面面積小，這些檢測器的響應(yīng)快，而且平移位置和角位置檢測系統(tǒng)更能免除寄生輻射，不致引起掃描系統(tǒng)中的不期望的反射。
如果掃描裝置配備著驅(qū)動機構(gòu)用以把平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)提供的伺服信號轉(zhuǎn)換為物鏡的位移和偏轉(zhuǎn)，則采用在發(fā)明的平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)，就可能使懸掛在磁場中的物鏡保持正確地固定在其平移和角度位置上。
本發(fā)明的另一個方面涉及到平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)與完成此種檢測的驅(qū)動機構(gòu)的聯(lián)合問題。在這一方面，掃描裝置的特點是，驅(qū)動機構(gòu)包括一環(huán)狀永久磁鐵，牢固地連接到物鏡上，還有兩套磁繞組，每套至少有三個定繞組。第一套的繞組安置于橫切輻射光束主射線的第一平面上，第二套繞組安置于平行于第一平面的第二平面上。
此驅(qū)動機構(gòu)還使軸向位置，即沿著輻射光束主射線的位置以及物鏡的聚焦的校正成為可能。當(dāng)被掃描的是盤狀記錄載體并且介于掃描裝置和被掃描的信息面上的點能夠變化時，這種校正是必要的。聚焦控制信號是由目前普通掃描裝置中已經(jīng)有的聚焦誤差檢測系統(tǒng)供給的，而不是由物鏡平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)供給的。
信息面和掃描裝置之間的軸向距離的變化可能相當(dāng)大，這就意味著物鏡的軸向位置的校正的范圍可能相當(dāng)大。物鏡系統(tǒng)的較大位移和環(huán)狀磁鐵離開兩套磁鐵繞組之間的軸向?qū)ΨQ位置可能帶來這種后果，即當(dāng)指定的繞組被賦予能量以便得到物鏡的一指定的偏向而來的一指定位移時，除所需求的方向上的作用力外，可能產(chǎn)生出其它方向的不需求的作用力。因為用磁繞組產(chǎn)生的不需求方向上的作用力不再彼此抵消，這就可能引起干擾，在下文中稱驅(qū)動機構(gòu)干擾，這種干擾不同于本文開始時提到的檢測器信號間的干擾，即下文中所稱檢測干擾。
為了減少驅(qū)動機構(gòu)干擾，本發(fā)明的掃描裝置還具有下列特點，即有一軸向位置檢測系統(tǒng)以檢測物鏡沿輻射光束主射線的位置，并且此檢測系統(tǒng)供給的信號是施加于磁繞組的。這樣就確保通過每一磁繞組的電流以及由此繞組發(fā)生的力驅(qū)動軸向位置以及相對于磁繞組兩個平面中點的軸向中心位置的物鏡和環(huán)狀磁鐵的軸向位置得到校正或加權(quán)。
一個優(yōu)選的掃描裝置的實施例特點是，軸向位置檢測系統(tǒng)包括一信號發(fā)生器以發(fā)出第一控制信號給第一套磁繞組，還發(fā)出第二控制信號給第二套磁繞組。這些信號有相同的幅度和頻率但相位相反，導(dǎo)使物鏡周期性地對橫切于輻射光束主射線的兩個軸之一進行傾斜。還有一特點是，軸向位置檢測系統(tǒng)還包括平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)的元件，用來把周期性傾斜變換為周期信號，此信號的幅度和相位代表環(huán)狀磁鐵的軸向中心離開一平面的位移大小和方向，該平面是處在安置著磁繞組的兩平面間中心點的。
用最少數(shù)量的附加元件就可得到附加的檢測功能，掃描裝置中已有的設(shè)備可以得到最佳用途。
光掃描裝置非常適合用于讀出和/或記錄園盤狀記錄載體信息面上的信息的設(shè)備。這種設(shè)備的特點是，在物鏡和輻射源之間安置有一分離元件用來分離由輻射源發(fā)出的輻射被錐狀環(huán)形鏡子所反射的輻射。
由錐狀環(huán)形鏡子的開孔逸出的輻射可以用為例如盤狀記錄載體的激勵掃描，此記錄載體可以具有一輻射傳輸或輻射反射信息面。在后一情況下，由信息面反射的輻射可由一對輻射敏感的信息檢測器通過上述分離元件定向。此信息檢測器，可由分檢測器的復(fù)合體組成，可以安置在平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)的對輻射敏感的檢測系統(tǒng)以外的另一位置。
然而，對輻射敏感的檢測器還是安置在平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)的環(huán)狀內(nèi)檢測器內(nèi)部為好，以便把信息面反射來的輻射轉(zhuǎn)換為電信號。除讀出信息外，此信息可以包含有相對于記錄載體的信息軌跡的掃描光點的位置的信息。
現(xiàn)在，此發(fā)明可以通過例子來說明它在讀出和/或?qū)懭胍还庥涗涊d體設(shè)備中的用途。參照附圖;其中圖1表示一讀出設(shè)備，具有與此發(fā)明相對應(yīng)的平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)。
圖2表示此系統(tǒng)的復(fù)合輻射敏感檢測器。
圖3表示處理由此檢測器而來的信號的電子線路。
圖4表示帶集成錐狀環(huán)形鏡子的物鏡。
圖5是電磁懸掛系統(tǒng)一個例子的俯視圖。
圖6是此系統(tǒng)的剖面圖。
還有圖7說明物鏡如何得到軸向位置信號。
示于圖1的掃描裝置包括輻射源1，例如二極管激光器，平行光管透鏡2和物鏡3，安裝在支持器4上。平行光管和物鏡兩者可由透鏡元件復(fù)合體組成，但最好還是讓它為具有至少一個非球面折射面的單個透鏡元件。
由輻射源射出的散開的讀出光束b由平行光管轉(zhuǎn)換為平行光束，此光束以合適的方式充滿物鏡的孔3。物鏡讀出光束聚焦，形成限制衍射的輻射光點V，在一盤狀記錄載體30的信息面31上，其直徑可為1微米，其一小部分示于圖1中的徑向斷面上。信息安置在同心園軌道33上或準同心園軌道上，這些軌道合起來構(gòu)成一螺形軌道。此信息包括未示出的、與中間區(qū)域交替的多個光可檢測信息區(qū)域的集合，信息面31適宜地被安置在記錄載體的上一邊，這一來讀出光束b橫切記錄載體的透明基片32上，然后才達到信息面。此外，信息面是能適當(dāng)?shù)刈鲚椛浞瓷?，以使讀出光束反射到輻射源。
當(dāng)記錄載體對掃描裝置旋轉(zhuǎn)時，由信息面反射來的光束按信息區(qū)域和中間區(qū)域的順序受時間調(diào)制，在一信息軌道上被讀出。為了把輻射源發(fā)射出的光束從被調(diào)光束中分離出來，在輻射通道中安置一分離元件6，此元件可以是例如一半透明鏡子或一光束分裂棱鏡，偏振或不偏振都可以，其接觸面7輻射至少反射一部分到對輻射敏感的信息檢測器11。信息檢測器具有例如光二極管的形狀，恰當(dāng)?shù)匕仓糜谄矫?0上，與二極管激光器出射口重合。二極管激光器出口面相對于接觸面7來說是鏡像顛倒的。信息檢測器11把調(diào)制的讀出光束轉(zhuǎn)換為電信號，按已知方式被處理成適于顯示的信號，按另外的方式重顯或處理。視存儲于記錄載體中的信息種類而定。超出本發(fā)明范圍外的，由信息檢測器來的信息的性質(zhì)和處理不做更詳盡的討論。
為使物鏡13能跟隨掃描裝置運動而不使此物鏡與掃描裝置中其它元件之間有物理接觸，物鏡被懸掛在一電磁系統(tǒng)中，此系統(tǒng)將在圖5和圖6中更詳盡地描述。這需要采用一平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)來測定物鏡中心M和光束b的主射線L之間的，沿圖中平面上X軸和圖中垂直于此平面的X軸的偏離，并測定物鏡對此兩軸的偏轉(zhuǎn)，以便這種自平移位置和角度位置的偏離可以用一控制系統(tǒng)來消除。
示于圖1中的右邊的XYZ軸系統(tǒng)的原點實質(zhì)上是處在點M，因此Z軸與主射線L重合。沿此軸的方向也可以取作軸的方向。物鏡對X軸的偏斜可以用偏斜角α來表示，對Y軸的偏斜則以偏斜角β來表示。X軸和Y軸，例如，在信息平面上延長，分別平行于輻射方向和切線方向。
按本發(fā)明，平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)包括一環(huán)形鏡5，牢固地連接到物鏡，此環(huán)形鏡也是錐狀的，即，其反射面安置時與主射線L相差90°角，還包括一個對輻射敏感的檢測系統(tǒng)9，安插在平面10上，示于圖2的前視部分，即由圖1中Ⅱ-Ⅱ′線上取出截面上。錐狀環(huán)形鏡與反射落在開孔8中，而又是在物鏡光瞳外，射到分離元件6的那一部分輻射光束b，然后又將一部分輻射反射到檢測系統(tǒng)9，在此系統(tǒng)上形成一環(huán)狀輻射圖樣。對輻射敏感的檢測系統(tǒng)9包括兩個檢測環(huán)，由一中間環(huán)隔開，每一檢測環(huán)分別由四個檢測器13、14、15、16和17，18，19，20組成。環(huán)狀輻射圖樣在圖2中以斷線圓21表示。此輻射同樣的平均直徑和中間環(huán)12的直徑相等。
圖樣在八個檢測器中間的輻射分布視錐狀環(huán)形鏡5及隨后視物鏡3的平移位置和角度位置而定。對X軸或Y軸的偏斜位置引起環(huán)形輻射圖樣21分別按箭頭22和箭頭23所示的方向被移動。鏡子5沿X軸和Y軸的移動引起環(huán)形輻射圖樣內(nèi)部輻射分布的變化，其方式為，當(dāng)位移是沿著X軸的，則檢測系統(tǒng)左邊將接收比右邊更多或更少的輻射，因為鏡子兩半的部分是在光束內(nèi)，光束被開孔8阻塞，使這兩個部分不完全一樣。同理，檢測系統(tǒng)將在沿Y軸運動的情況下使其上部比其下部接收到更多或更少的輻射。
如果來自檢測器13到20的信號以S及對應(yīng)的下標表示，則沿X軸和Y軸的位移和對于此兩軸的樞軸運動可表示為Sx＝(S14+S15+S18+S19)-(S13+S16+S20)Sy＝(S13+S14+S17+S19)-(S15+S16+S19+S20)Sα＝(S13+S14+S19+S20)-(S17+S18+S15+S16)Sβ＝(S14+S15+S17+S20)-(S18+S19+S13+S16)單個的檢測器信號可以通過電子電路處理，形成綜合信號Sx，Sy，Sα和Sβ，其中的一例示于圖3。電路由一定數(shù)目的加法電路(40至47和50至57)和一定數(shù)目的減法電路(48，49，58，59)組成，其作用容易從圖看出，不需要更多的解釋。綜合信號Sx，Sy，Sα和Sβ彼此獨立，不出現(xiàn)互相干擾，因此不同的位移和偏斜角度可以獨自被檢測。物鏡對于Z軸的旋轉(zhuǎn)不引起環(huán)形輻射圖樣21的變化，從而不影響檢測信號。物鏡沿Z軸的位移也不影響到輻射圖樣21。
在掃描裝置中，信號是用來驅(qū)動電磁懸掛系統(tǒng)中的磁繞組。這樣，物鏡的平移位置和角度位置被鎖于占據(jù)掃描裝置內(nèi)部一固定位置上的綜合檢測器13-20的平移位置和角度位置上，使得設(shè)備在工作時，物鏡一直被控制在掃描裝置內(nèi)部準確的平移位置和角度位置。
對這點的一個要求是錐狀環(huán)形鏡對于物鏡應(yīng)有一個固定的平移位置和角度位置。為此目的，如圖1所示，鏡子5可以是物鏡在支架上的支持器的一個部分，在支架內(nèi)牢固地安置著物鏡。這個鏡子也可以是一個分離的元件，該元件固定在物鏡支架的外部或內(nèi)部。此環(huán)形鏡5的平移位置和角度位置準確地鎖在物鏡3的平移位置和角度位置上的十分引人入勝的可能性是以符合于復(fù)制的程序來生產(chǎn)此透鏡。這種可能性示于圖4。
人們早已知道在所描述的掃描裝置中，由多個元件組成復(fù)合體的物鏡可以用只有一個透鏡元件組成的物鏡代替。然而，這個透鏡元件應(yīng)該用非球體折射面而不用球體折射面，以便于對透鏡象差進行適當(dāng)?shù)男Ｕ?。為使這種帶復(fù)雜表面輪廓的單個物鏡有可能以可容許的價格批量生產(chǎn)。我們已經(jīng)建議采用透明體或例如玻璃坯60，具有例如兩個球體折射面61和62。在足夠柔軟的條件下，一種塑料原料噴鍍在這種表面的一面或雙面。此種塑料可以用熱凝塑料，但也可以用一種紫外聚合的合成樹脂替代。塑料原料噴鍍在表面上以后，其表面輪廓為所需透鏡輪廓的負面模具被壓入這種材料。接著，此原料硬化，移去模具，就得到帶塑料層53的透鏡，具有非球面輪廓64。此種透鏡不需要進行例如拋光等處理。
按照本發(fā)明，用模具生產(chǎn)物鏡，此模具適用于在形成非球面層63的同時也形成帶斜面66的隆起邊緣部分65，物鏡產(chǎn)出后，表面66只需要有一例如用蒸汽噴鍍的反射涂層67，以得出帶有集成錐狀環(huán)形鏡的物鏡。反射隆起邊緣部分可以在最接近輻射源的透鏡表面上形成，但也可以代之在另一透鏡表面上形成。
代替上述做法，整個物鏡可以用模具法以透明塑料鑄出，帶有所需要的輪廓。用來生產(chǎn)透鏡表面的模具可以在其邊緣有一凹槽，這樣生產(chǎn)出來的透鏡就有帶有斜內(nèi)表面的隆起邊緣部分。如果采用的是玻璃坯，其首次提及的復(fù)制透鏡就具有免除溫度和其他環(huán)境影響(如濕度)的優(yōu)點。
很明顯，掃描裝置可包括由透鏡元件復(fù)合體組成，對著輻射源的最后一個透鏡表面可具有非球面，并帶有一集成錐狀環(huán)形鏡。此鏡也可代之安置在其他透鏡表面中的一個上面。
如圖1所示，信息檢測器11可安置在平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)的組合檢測器內(nèi)部并可與此系統(tǒng)集成在同一塊基片上，采用已知的非常正確的技術(shù)來生產(chǎn)集成電路。信息檢測器可包括一單獨的檢測器來提供代表存儲于記錄載體上的信息。或者，信息檢測器可以分成支檢測器，除信息信號外，還提供控制信號如跟蹤信號。
把檢測器11分為兩個支檢測器11a和11b，就可以得到跟蹤信號，如圖2中的虛線45所示，此線對應(yīng)著記錄載體30的切線方向。支檢測器輸出信號的不同點在于讀出光點V和被讀出軌跡中心線之間偏離的大小和方向的信息。發(fā)生跟蹤信號的方式不屬本發(fā)明范圍，不予更詳細的敘述。第4、425、043號美國書中，以參考實例的方式，除描述了產(chǎn)生跟蹤信號的方法外，還描述了一種聚焦錯誤信號的方法。
按照本發(fā)明，在掃描系統(tǒng)中，模擬上述的方法，如使用半透明鏡的方法，有可能分離出一部分主射線輻射，而主射線是由棱鏡6從主射線即與檢測器11重合的射線反射而來的。例如采用一個頂部棱鏡可以把上述分離出來的那部分分成兩個支光束，入射在安置于與棱鏡頂部邊緣橫切線上的3個或4個對輻射敏感的檢測器，聚焦誤差信號等于兩個外檢測器和總信號與兩個內(nèi)檢測器的總信號之差。
為了使輻射光點V的中心保持在信息軌道上，讀出設(shè)備由一粗控制和一細控制組成，要達到粗控制的目的，圖1中的掃描裝置可以整體地在記錄載體的輻射方向上移動。為此目的，元件1，2，3，6，9和11可以安裝在一管狀支持器的內(nèi)部，由一樞軸臂或線性移動滑臂來固定，可做輻射方向的移動。細控制可通過圖1示出的樞軸鏡子完成，也可以在輻射方向或X方向在小范圍內(nèi)移動物鏡。如第4，423，496號美國書所描述的。細控制導(dǎo)致讀出光束主射線L相對檢測器11a和11b的位置與主輻射光點V的中心及讀出軌跡中心線間的偏離無關(guān)，這要在跟蹤信號中引起誤差，稱為偏移。如第4，423，496號美國書中所述，此誤差可以消除。用一個與輻射位置成正比信號來校正通過檢測器11a和11b得到的跟蹤信號。根據(jù)本發(fā)明，在掃描裝置中此信號Sx已經(jīng)由平移位置與角度位置檢測系統(tǒng)提供，因此不同于第4，423，496號美國書所提出的設(shè)備，為此目的，不必另設(shè)分離的系統(tǒng)。
當(dāng)一帶有輻射反射信息表面的光記錄載體由一個二極管激光器讀出時，此激光器的反饋作用可以被利用。由信息結(jié)構(gòu)調(diào)制的光束并不從二極管激光器射出的光束分開來，而是該調(diào)制光束重新進入二極管激光器，并干涉于激光器諧振腔中產(chǎn)生的輻射。其結(jié)果是，二極管激光器射出的光束按讀出信息的方式被調(diào)制。此種調(diào)制，可通過安置在二極管激光器尾部的對輻射敏感的檢測器檢測出來，二極管激光器尾部出現(xiàn)的輻射是與二極管激光器首部出現(xiàn)的輻射有關(guān)聯(lián)的。反饋作用的另一后果是二極管激光器的電阻隨讀出信息而變化，而檢測這種變化是讀出存儲于記錄載體中信息的另一方法。
在本發(fā)明中的平移位置與角度位置檢測系統(tǒng)，利用其反饋作用可用于掃描裝置中，此掃描裝置與圖1所示的掃描裝置不同，它省去了分離元件6，信息檢測器11的功能由二極管激光器1來完成，用來檢測平移位置和角度位置的對輻射敏感的檢測系統(tǒng)9，安排在二極管激光器1的周圍。
此外，本發(fā)明可用于讀出傳輸中的光記錄載體的設(shè)備中。在此設(shè)備中，信息檢測器是處于遠離輻射源記錄載體的另一邊，安排在圖1上面的地方。此檢測器現(xiàn)在不可能與檢測系統(tǒng)9集成。檢測系統(tǒng)可安排在如圖1所示的位置或同樣地安排在二極管激光器的周圍。
為維持物鏡處在正確的X位置與Y位置上和物鏡軸平行于Z軸，可采用由繞組復(fù)合體組成的電磁系統(tǒng)，來自平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)的信號Sx Sy Sα Sβ被提供到此電磁系統(tǒng)。第0，103，929號歐洲專利申請敘述了一種電磁系統(tǒng)，其中用于讀出光記錄載體物鏡的運動和偏轉(zhuǎn)是這樣的由此物鏡形成的輻射光點，以正確的軸向和切向位置入射在信息表面上。按照本發(fā)明，一類似的電磁系統(tǒng)可用來維持物鏡處于相對于對輻射敏感的檢測系統(tǒng)8是正確的平移位置和角度位置上。
圖5是電磁系統(tǒng)的示意圖，圖6是此系統(tǒng)中V1-V1′線的截面圖。在這些圖中，數(shù)字3表示物鏡，4是其固定器。永久磁性材料的環(huán)70固定在此固定器上。此環(huán)置于具有至少6個固定磁繞組的磁力場中，繞組排列為兩個軸向移動平面。在圖5的示意圖中可以見到三個磁繞組71、72和73。第二套磁繞組74、75和76安置在上述一套磁繞組下面，因此是看不到的，具有相同形狀的。磁繞組應(yīng)有確切相同的形狀，和三維永久磁場70一致才合適，這樣洛倫茲力才能盡可能地大。在每一平面上，也可以用四個磁繞組來代替三個磁繞組，也就是說，一共有八個磁繞組。對電磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更詳盡的敘述可參考第0，103，929歐洲專利申請。上述申請敘述如何對特定繞組提供特定的控制信號便可得到物鏡在X方向或Y方向上的位移，或物鏡對于X軸或Y軸的偏轉(zhuǎn)。在第0，103，929歐洲專利申請的表格中，指明通過哪些繞組和送入哪些電流才能夠得到物鏡的特定位移或樞軸運動，一個正比于信號Sx，Sy，Sα或Sβ的電流應(yīng)填入表中所提的合適位置才能得到其中所指明的每一種運動。物鏡軸向位移所需的電流正比于聚焦誤差信號，此信號由一普通的聚焦誤差檢測系統(tǒng)例如第4，425，043號美國書中所描述的那種系統(tǒng)提供。
由相位相反的信號來驅(qū)動至少兩個磁繞組以得到五種可能運動中的每一種運動，這樣只要洛倫茲力有一小的變化發(fā)生，就可得到大的行程。在此電磁系統(tǒng)中，這些不同的驅(qū)動作用被正確地彼此隔開，保證了五種控制系統(tǒng)的高度穩(wěn)定性。
當(dāng)這里描述的掃描裝置被用來讀出旋轉(zhuǎn)的盤形記錄載體時，在物鏡和信息表面之間的軸向距離會發(fā)生相當(dāng)大的變化。這些變化的起因，可能是讀出設(shè)備中的振動，記錄載體或旋轉(zhuǎn)軸的傾斜，在記錄載體中信息表面的傾斜位置，或者尤其是在大記錄載體中，記錄載體向邊緣下垂。在掃描裝置中，為了對這些變化進行校正，物鏡較大的軸向位移可能在不同驅(qū)動機物之間發(fā)生干擾，稱為驅(qū)動機構(gòu)干擾。
據(jù)本發(fā)明下面提到的方面，可利用檢測掃描裝置中物鏡的軸向位置利用得到的這種軸向信號校正提供給X和Y運動以及α和β偏轉(zhuǎn)的控制信號的方法來消除這種干擾。
這種附加的控制器示于圖7。在圖中方框79包含圖1掃描裝置物鏡3和錐狀環(huán)形鏡5以外的所有文件，利用提供兩個180°相移周期性信號Sw和Sw′的振蕩器77以便得到物鏡的一周期性樞軸運動。此兩信號中的其中一個給上排列的磁繞組，第二信號給下排列的磁繞組。在一排列磁繞組中，那些相對于樞軸處于相反位置的磁繞組是以反相位信號來驅(qū)動的。這些信號產(chǎn)生一周期性的傾斜，例如朝著帶有錐狀環(huán)形鏡子5的物鏡3的X軸上傾斜。以便平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)給出一特定相位的周期性信號即附加信號Sα′。該相位表明的是上排列的磁繞組或下排列的磁繞組對環(huán)形磁鐵70和物鏡3是否施加更大的力。繼而表明是否相對于平面80和81之間的中心位置，物鏡已經(jīng)向上移動或向下移動。信號Sα′的大小正比于自中心位置偏離的大小。把信號Sα′的相位與在相位比較器78中的信號Sw′或Sw的相位相比，即可得到軸向位置信號Sz。此信號疊加于信號Sx，Sy，Sα和Sβ，以便校正以這些信號給予能量的驅(qū)動機構(gòu)。這種校正是對物鏡和環(huán)形磁鐵的軸向位置而言的。
本發(fā)明是作為讀出設(shè)備來描述這一事實的，并不意味著本發(fā)明是局限于這個范圍之內(nèi)的。除此以外，符合于本發(fā)明的掃描裝置可用于作記錄光記錄載體信息的設(shè)備。在原理上這種設(shè)備與讀出設(shè)備結(jié)構(gòu)相同，但工作于更高的輻射強度，此強度以被記錄的信息來調(diào)制。為此目的，一調(diào)制器，例如α的聲光調(diào)制器可以安置在輻射源1和分離元件6之間的輻射通道上。當(dāng)輻射源為一個二極管激光器，由此源發(fā)出的輻射可以直接通過調(diào)制饋經(jīng)二極管激光器的電流，按被記錄的信息進行調(diào)制。此外，本發(fā)明可用于其它光掃描裝置，諸如掃描顯微鏡，和由小透鏡組成，具有高影象質(zhì)量的，一般的影象系統(tǒng)，其中，可對透鏡的影象場加以限制。
權(quán)利要求
1.光掃描裝置，其組成部分為一輻射源，一用來聚焦輻射源產(chǎn)生的輻射光束以便在被掃描的表面上形成掃描光點的物鏡，一平移位置和角度位置的檢測系統(tǒng)，用來檢測物鏡沿兩個正交軸的平移位置和物鏡對于此兩軸的角度位置，此兩軸均垂直于輻射光束主射線延伸，和一驅(qū)動機構(gòu)，用以平移和轉(zhuǎn)動物鏡，使其對應(yīng)于由平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)提供的控制信號，其特征在于平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)包括一錐狀環(huán)形鏡其中對準物鏡并固定在物鏡上和一對輻射敏感的檢測系統(tǒng)，安置在自錐狀環(huán)形反射來的輻射通道上，此對輻射敏感的檢測系統(tǒng)并包括兩個檢測器，由一環(huán)帶隔離，每一檢測器分為四個象限。
2.如權(quán)利要求
1中所要求的光掃描器，其特征在于錐狀環(huán)形是一連接到物鏡的支架的元件。
3.如權(quán)利要求
1要求的掃描裝置，其特點為錐狀環(huán)形鏡的結(jié)構(gòu)為物鏡的一透鏡元件的斜隆起邊緣部分，此隆起邊緣部分具有一反射層。
4.權(quán)利要求
3中所要求的掃描裝置，其中物鏡的組成為一透明體透鏡元件，其表面向著輻射源，具有非球面外輪廓的塑料層，其特征是此隆起邊緣部分由上述塑料組成。
5.如權(quán)利要求
1，2，3或4要求的掃描裝置，其特征在于輻射敏感的檢測系統(tǒng)的檢測器是環(huán)形的。
6.權(quán)利要求
1，2，3，4或5要求的掃描裝置，特征在于驅(qū)動機構(gòu)包括一環(huán)形永久磁鐵牢固地連接在物鏡和每套至少有三個線圈的兩套固定磁繞組，第一套繞組安置在橫切于輻射源主射線的第一平面上，第二套繞組安置在平行于第一平面的第二平面上。
7.上面權(quán)利要求
中的任何一個要求所述的掃描裝置，其特征在于有一個軸向位置檢測系統(tǒng)來檢測物鏡在沿輻射光束主射線上的位置，并且具有上述檢測系統(tǒng)供給的信號是施加于磁繞組的特點。
8.權(quán)利要求
7所要求的掃描裝置，其特征在于軸向位置檢測系統(tǒng)包括一信號發(fā)生器，以提供第一控制信號給第一套磁繞組和第二套控制信號給第二套磁繞組，這些信號具有相同的振幅和頻率，但相位相反，並且致使物鏡周期性地橫切于輻射光束主射線的兩軸中之一軸的傾斜，其特征還在于軸向位置檢測系統(tǒng)還包括平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)的元件，該系統(tǒng)是用來把周期性的傾斜轉(zhuǎn)換為周期性的信號，其振幅和相位表示環(huán)形磁鐵軸向中心離開一個平面的位移的大小和方向，此平面處于安置有磁繞組的兩個平面中間。
9.一個用來讀出和/或記錄園盤形記錄載體信息面上的信息的設(shè)備，包括上面權(quán)利要求
中任一要求的光掃描裝置，其特點為一分離元件安置于物鏡與輻射源之間，用來分離由輻射源發(fā)出的被錐狀環(huán)形鏡反射的輻射。
10.如同權(quán)利要求
9要求的設(shè)備，其特征在于一對輻射敏感的檢測器安置在平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)的環(huán)形檢測器的內(nèi)部，是用來把信息面反射的輻射轉(zhuǎn)換為電信號。
專利摘要
一光掃描裝置，帶有一輻射源，一物鏡和一用以測定在掃描裝置中物鏡的平移位置和角度位置的平移位置和角度位置檢測系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括一個中心對著物鏡且固定在物鏡上的錐狀環(huán)形鏡，一對安置于錐狀環(huán)形反射器的輻射通道中的輻敏感檢測系統(tǒng)，還包括由一環(huán)形帶隔離的兩個檢測器，每個分為四個象限。此掃描裝置還包括一電磁系統(tǒng)，它有在物鏡周圍的一環(huán)形永久磁鐵和至少六個安置于兩個軸向移動平面中的磁繞組。
文檔編號B29C39/12GK86104848SQ86104848
公開日1987年5月27日 申請日期1986年6月7日
發(fā)明者杰勒德·埃杜亞德·范羅斯馬倫 申請人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan