專利名稱：光掃描設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于掃描信息載體中至少一個信息層的光掃描設(shè)備。
本發(fā)明具體來說涉及用于從和/或向由光盤攜帶的至少一個信息層讀出和/或記錄數(shù)據(jù)的任何光盤設(shè)備。這樣的光盤設(shè)備可以是CD(致密盤)、DVD(數(shù)字通用盤)、或BD(藍(lán)光盤)播放器和/或記錄器。
背景技術(shù)：
具有多個信息層的信息載體是廣泛使用的。例如，某些DVD包括第一和第二信息層，可以借助于試圖聚焦在信息層之一的輻射束來掃描所說的這些信息層，以便從所選的信息層讀出或者向所選的息層記錄?！皰呙琛边@一表達(dá)意味著從信息層中讀出數(shù)據(jù)或者向所說信息層寫入數(shù)據(jù)。
用于掃描這樣一種雙層DVD的光掃描設(shè)備通常包括用于產(chǎn)生發(fā)散輻射束的裝置、用于轉(zhuǎn)換這種發(fā)散光束成為平行輻射束的準(zhǔn)直器、和用于聚焦所說平行輻射束在兩個信息層之一上的物鏡。光掃描設(shè)備還包括一個執(zhí)行機構(gòu)，用于軸向移動所說物鏡以聚焦所說輻射束在期望的信息層上。
應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)移動物鏡以便從一個信息層切換到另一個信息層時，將引起一定數(shù)量的球面像差(SA)。然而，輻射束的數(shù)值孔徑相當(dāng)?shù)氐停骨蛎嫦癫畹臄?shù)值在光掃描設(shè)備的容差范圍內(nèi)，所以不需要球面像差補償。實際上，像差的大小與輻射束的數(shù)值孔徑的4次方成比例，這就意味著，數(shù)值孔徑的很小的增加將會導(dǎo)致球面像差數(shù)值的大幅度增加。
當(dāng)前的趨勢是增加輻射束數(shù)值孔徑，以便減小聚焦光點在所選信息層上的大小，從而增加信息層的數(shù)據(jù)存儲容量。實際上，聚焦光點的直徑與數(shù)值孔徑成反比。結(jié)果，當(dāng)從一個信息層切換到另一個信息層時引入的像差的數(shù)量增加了，因此必須進行補償。
值得注意的是，對于球面像差補償?shù)倪@種需求還適用于只有一個信息層的信息載體，如在CD/DVD/BD兼容的光掃描設(shè)備中，在這種光掃描設(shè)備中，從一種模式變化到另一種模式會引起不期望的球面像差。
在圖1中表示出能夠?qū)τ谇蛎嫦癫钸M行補償?shù)默F(xiàn)有技術(shù)的光掃描設(shè)備。從文獻中可以了解到球面像差補償?shù)膸追N機制-產(chǎn)生液晶(LC)單元的球面像差。在通過物鏡6將輻射束聚焦在盤10上之前，將球面像差加到波前上，對于由于覆蓋層厚度的改變引起的球面像差進行補償。為此，要按照信息層的改變例如借助于液晶單元13中液晶的切換局部改變光路。
球面像差補償?shù)倪@種方案的缺點是，對于小的光瞳半徑難以進行補償，并且，對于徑向跟蹤期間由于慧形象差效應(yīng)引起的光瞳移動是不允許的。因此，液晶單元應(yīng)該固定到跟蹤執(zhí)行機構(gòu)上，這對于小波形因數(shù)(form factor)光學(xué)驅(qū)動器是難以實現(xiàn)的，因為跟蹤執(zhí)行機構(gòu)上的重物會惡化系統(tǒng)的性能。
-可變的物體共軛距離。球面像差補償?shù)倪@種方法包括在物鏡6的本身內(nèi)產(chǎn)生球面像差。為此，可通過調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器4的位置來改變物鏡的共軛來實現(xiàn)。
這個方案的缺點是，對于準(zhǔn)直器的焦距為幾個毫米的規(guī)則光路幾何形狀，這個方案將導(dǎo)致相當(dāng)大的準(zhǔn)直器位移，在大數(shù)值孔徑的光路中一般為幾個毫米，在小波形因數(shù)光學(xué)驅(qū)動器中這仍然是難以實現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種光掃描設(shè)備，所說光掃描設(shè)備可產(chǎn)生高球面像差補償，這種球面像差補償可應(yīng)用到任何球面像差補償技術(shù)并且與小波形因數(shù)光學(xué)驅(qū)動器提出的要求一致。
為此，本發(fā)明提出一種用于掃描信息載體中至少一個信息層的光掃描設(shè)備，所說光掃描設(shè)備包括用于產(chǎn)生將要聚焦在所說信息層上的輻射束的裝置和一個球面像差(SA)補償模塊，所說球面像差補償模塊安排在所說輻射束的光路中并且包括球面像差補償裝置和用于折疊所說輻射束的光路的反射裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點是，使用折疊裝置有可能使總光路減小2倍，并且使光掃描設(shè)備比現(xiàn)有技術(shù)公開的裝置更加緊湊。此外，可以利用任何球面像差補償裝置實現(xiàn)所說的補償模塊，所說任何球面像差補償裝置是一個光路長度補償裝置或者是共軛改變的補償裝置。
在一個特定的實施例中，所說的反射裝置面對分束器，從而使從所說分束器出來的所說輻射束的光路通過所說分束器向所說信息層反射。
光路長度補償裝置或者可以是傳統(tǒng)的切換的液晶單元，或者是分立的臺階相位板。在后一種情況下，必須提供一個校正透鏡，以便保證輻射束在相關(guān)的相位臺階上的聚焦。
由于可能發(fā)生與光路長度補償裝置有關(guān)的慧形象差效應(yīng)，所以最好使用共軛變化的補償裝置。
在一個優(yōu)選實施例中，所說共軛變化的補償裝置包括一個球面像差校正透鏡。這個實施方案的優(yōu)點是，允許使用具有短焦距的球面像差校正透鏡，從而使補償裝置的總行程很短，因而使實現(xiàn)緊湊的光路幾何條件成為實際可能。進而，應(yīng)當(dāng)說明的是，按照本發(fā)明的一個目的，數(shù)值孔徑是很大的。但是，在球面像差校正透鏡的焦距不影響邊緣強度的情況下，這一特征并不損傷邊緣強度，邊緣強度是通過準(zhǔn)直器的焦距獨立確定的。
為了使光掃描設(shè)備更加緊湊，本發(fā)明提出所說光設(shè)備包括信息檢測束的檢測裝置，光柵安排在所說信息檢測束當(dāng)中，所說檢測裝置設(shè)置在所說球面像差校正透鏡的焦點平面上。實際上，這一舉措使檢測裝置能夠放在球面像差校正透鏡的焦點平面上，緊挨著補償模塊的反射裝置。于是，檢測裝置可以集成到補償模塊上，因而檢測裝置并不占據(jù)補償模塊本身以外的較多空間。
參照后面描述的實施例進行說明，本發(fā)明的這些和其它方面將更加清楚明白。


現(xiàn)在參照附圖借助于實例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中圖2表示按照本發(fā)明的光掃描設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)；圖3表示圖2的光掃描設(shè)備的一個實施例，其中包括一個切換的液晶單元；圖4表示圖2的光掃描設(shè)備的一個實施例，其中包括一個分立的臺階相位板；圖5表示圖2的光掃描設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)，其中包括一個共軛變化的補償裝置；圖6a-6c表示圖5的共軛變化的補償裝置的實施例；圖7a-7c表示圖6c的實施例的特定切換裝置；圖8表示圖5的光掃描設(shè)備的一個實施例，其中包括一個光柵。
具體實施例方式
圖2表示按照本發(fā)明的光掃描設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)。
在圖2所示的實施例中，對于這樣一種光掃描設(shè)備進行設(shè)計，以便可以掃描信息載體10中的兩個信息層101和102。當(dāng)將所說光掃描設(shè)備并入與例如CD、DVD、BD格式兼容的播放器和記錄器時，信息載體10當(dāng)然可以具有多于兩個信息層的信息層和甚至僅一個信息層。
圖2的光掃描設(shè)備包括輻射源1，例如激光二極管，用于產(chǎn)生試圖聚焦在所說信息層101和102上的輻射束。輻射源1發(fā)出的光穿過光束整形器2、用于產(chǎn)生平行輻射束的準(zhǔn)直器4、和偏振分束器3。物鏡6完成輻射束11在信息載體10上的聚焦，對于物鏡6進行控制，以便允許焦點從層101切換到層102，反之亦然。標(biāo)號5和20涉及的是1/4波片，所述1/4波片是相對于這個偏振分束器3的偏振光性質(zhì)所要求的。
通過檢測器8可以讀出存儲在信息層101和102中的信息，在所說檢測器8上，通過一個伺服光學(xué)裝置7聚焦從信息載體10產(chǎn)生的信息束12。檢測器8與伺服光學(xué)裝置7一起能夠產(chǎn)生將要加到物鏡6上的誤差信號，以便可以通過物鏡6控制所選的信息層的跟蹤。
如在圖2中所看到的，將球面像差補償模塊30安排在所說輻射束11的光路中，以便可以補償當(dāng)從一個信息層向另一個信息層切換時可能出現(xiàn)的球面像差。
一般說來，球面像差補償模塊30包括球面像差補償裝置和用于折疊輻射束11的光路的反射裝置。
在圖2的實施例中，所說反射裝置面對分束器3，從而可以將從分束器3出來的輻射束的光路通過所說分束器向所說信息層反射。
可以理解，與現(xiàn)有技術(shù)光路不同，在聚焦在信息載體10上之前，現(xiàn)在的激光光束通過偏振分束器3兩次，具有使系統(tǒng)緊湊的優(yōu)點，因為反射裝置使光路減小2倍。
圖3和圖4涉及按照本發(fā)明的光掃描設(shè)備，它利用由光路長度補償裝置構(gòu)成的球面像差補償裝置。
在圖3代表的實施例中，補償模塊30包括一個切換液晶單元31，切換液晶單元31與用作反射裝置的平面鏡32相關(guān)聯(lián)。
圖4實施例的補償模塊30包括一個分立的臺階相位板31’，相位板31’也與平面鏡32相關(guān)聯(lián)，所說分立的臺階相位板31’放置在借助于透鏡21聚焦的最好是大的數(shù)值孔徑的光束里。
如早些時候已經(jīng)提到的，兩種方法都不太理想，因為由慧形象差效應(yīng)產(chǎn)生的執(zhí)行機構(gòu)的徑向行程是有限的。在原理上，這可以通過使用徑向剛性光路來解決，所說徑向剛性光路固定補償裝置到徑向執(zhí)行機構(gòu)上。
解決這一問題的另一個解決方案是使用共軛變化的補償裝置代替光路長度補償裝置。
圖5-8表示具有球面像差補償模塊的實施例，球面像差補償模塊包括共軛變化的補償裝置。
在一般情況下，如圖5所示，球面像差補償模決40包括一個共軛變化的補償裝置，共軛變化的補償裝置大體上包括球面像差校正透鏡41和平面鏡42。所要求的球面像差補償是通過修正球面像差校正透鏡41和平面鏡42的相應(yīng)聚焦實現(xiàn)的。下面，結(jié)合圖6a-6c給出細(xì)節(jié)。
如以上所述，球面像差校正透鏡41的焦距不影響邊緣強度，在原理上，所說的焦距可以盡可能小。例如，如果使用焦距為2mm的透鏡，則可能要求有130微米的總行程來補償當(dāng)從一層切換到BD盤的相鄰層時的球面像差，因而，對于光掃描設(shè)備，使緊湊的光路幾何條件成為實際可行的。邊緣強度是由準(zhǔn)直器4確定的，準(zhǔn)直器4的焦距可以根據(jù)需要加大。
還有，對于校正透鏡41使用小的焦距，按照針對光掃描設(shè)備的總體目的，相對于聚焦在信息層上的光點的大小，允許具有大的數(shù)值孔徑。
圖6a-6c表示使用這種構(gòu)思改變共軛的幾個不同的裝置。
在圖6a中，在垂直方向驅(qū)動反光鏡42，而校正透鏡41是固定的。在圖6b中，校正透鏡41仍舊是固定的，但反光鏡42’略成楔形，并且可以在水平方向移動。在圖6c中，沿光軸方向驅(qū)動球面像差校正透鏡41，反光鏡42是固定的。
參照圖6a的實施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，當(dāng)焦距極小時(1mm左右)，反光鏡42的所要求的行程變成幾十微米，可以使用如圖7a-7c所示的MEMS(微電機系統(tǒng))反光鏡裝置來實現(xiàn)切換。較小的1mm直徑的透鏡41可以安裝在較小的MEMS膜片反光鏡裝置42的基片之上。MEMS反光鏡的有效區(qū)域在光學(xué)上應(yīng)該是平直的，以防止引入較高階的像差。進而，所說的有效區(qū)域應(yīng)該是強反射性的，以防止吸收聚焦的光束，引起反光鏡膜片的隨后損壞。
為使光掃描設(shè)備更加緊湊，可以組合檢測與球面像差校正分支，如圖8所示。為此目的，省去1/4波片5，并且由偏振分束器3發(fā)送從信息載體10反射后的信息光束12。接下去，反射后的信息光束12碰到偏振敏感的光柵結(jié)構(gòu)29，光柵結(jié)構(gòu)29適合于耦合第一階衍射光到檢測器8，所說檢測器8的位置緊挨著MEMS反光鏡設(shè)備42。通過使用合適的光柵結(jié)構(gòu)和檢測器幾何形狀，可以關(guān)注徑向跟蹤和焦點跟蹤。
在下面的權(quán)利要求書中的任何標(biāo)號都不應(yīng)該被認(rèn)為是對于權(quán)利要求的限制。顯然，使用動詞“包括”和它的變化形式并不排除存在除任何權(quán)利要求中定義的元件以外的任何其它元件。在元件前邊的詞“一個”并不排除存在多個這樣的元件。
權(quán)利要求
1.一種用于掃描信息載體(10)中至少一個信息層(101、102)的光掃描設(shè)備，所說光掃描設(shè)備包括用于產(chǎn)生將要聚焦在所說信息層(101、102)上的輻射束(11)的裝置(1)和一個球面像差(SA)補償模塊(30、40)，所說球面像差(SA)補償模塊(30、40)安排在所說輻射束(11)的光路中，并且包括球面像差補償裝置和用于折疊所說輻射束(11)的光路的反射裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描設(shè)備，其中所說的反射裝置面對分束器(3)，從而使從所說分束器(3)出來的所說輻射束(11)的光路通過所說分束器向所說信息層反射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描設(shè)備，其中球面像差補償裝置是光路長度補償裝置(31、31’)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光掃描設(shè)備，其中光路長度補償裝置是切換的液晶單元(31)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光掃描設(shè)備，其中光路補償長度是分立的臺階相位板(31’)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光掃描設(shè)備，其中所說球面像差補償裝置是共軛變化的補償裝置(41)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光掃描設(shè)備，其中所說共軛變化的補償裝置包括一個球面像差校正透鏡(41)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光掃描設(shè)備，其中所說球面像差補償裝置包括用于沿所說輻射束(11)的光軸移動所說球面像差校正透鏡(41)的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光掃描設(shè)備，其中所說反射裝置是一個平面鏡(42)，所說球面像差補償裝置包括用于沿所說輻射束(11)的光軸移動所說平面鏡(42)的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光掃描設(shè)備，其中所說反射裝置是一個楔形鏡(42’)，所說球面像差補償裝置包括用于垂直于所說輻射束(11)的光軸移動所說楔形鏡(42’)的裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光掃描設(shè)備，其中所說光學(xué)設(shè)備包括信息檢測束(12)的檢測裝置(8)、安排在所說信息檢測束(12)中的光柵(29)，所說檢測裝置(8)設(shè)置在所說球面像差校正透鏡(41)的焦點平面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于掃描信息載體(10)中至少一個信息層(101、102)的光掃描設(shè)備，所說光掃描設(shè)備包括用于產(chǎn)生將要聚焦在所說信息層(101、102)上的輻射束(11)的裝置(1)。球面像差(SA)補償模塊(40)安排在所說輻射束(11)的光路中并且包括球面像差補償裝置(41)和用于折疊所說輻射束(11)的光路的反射裝置(42)。
文檔編號G11B7/135GK101023476SQ200580031192
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月16日
發(fā)明者J·施萊彭 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司