專利名稱：用于激光束記錄器的線性馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用激光束記錄器控制光學(xué)介質(zhì)，并且具體涉及激光束記 錄器中所使用的用于在基底上移動聚焦的激光斑點的線性馬達(dá)。
背景技術(shù)：
在用于控制光學(xué)介質(zhì)的激光束記錄器中，在基底上移動聚焦的激光斑 點來以期望的圖案照明基底上的例如光抗蝕劑的光敏材料。對于大多數(shù)光 學(xué)介質(zhì)系統(tǒng)，以坑和/或溝槽來記錄螺旋。為了實現(xiàn)此目的，旋轉(zhuǎn)基底，并 相對于基底徑向地平移激光斑點。即，或者旋轉(zhuǎn)基底能夠平移，或者聚焦 的斑點能夠平移。為了將記錄斑點保持聚焦在基底表面上，激光束記錄器 典型地還包括聚焦單元。聚焦單元在垂直于基底平面的方向上移動激光束 記錄器的物鏡。通過觀看記錄斑點可以實現(xiàn)聚焦測量。
為了聚焦單元和平移單元的線性運動，經(jīng)常使用線性馬達(dá)。為了滿足
在控制類似HD-DVD和藍(lán)光盤的新的第三代格式時滿足關(guān)于坑和岸的維度 的嚴(yán)格要求，對設(shè)備運動有高的精度要求。圖1示出了使用原子力顯微鏡 (AFM)對CD、DVD以及藍(lán)光盤進(jìn)行的掃描的對比。在"Advanced Mastering Technology For High Density Formats. Deep UV Mastering" ， Singulus Mastering Publication, 2004中討論了對用于新格式的激光束記錄器的需求。 通常，對于高密格式，需要小于lOnm的徑向位置精度。
為了提高線性馬達(dá)的精度，可以使用標(biāo)準(zhǔn)機電設(shè)計步驟。第一步是實 行用于設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)的聲機械設(shè)計原理。這典型地涉及使所有活動機械 結(jié)構(gòu)為剛性的并且重量輕，以實現(xiàn)最大的伺服帶寬，減小內(nèi)部諧振的負(fù)面 影響并確保在施加有擾動力時，系統(tǒng)具有最小的柔度。另外，典型地使用 重的機械底座和低頻振蕩隔離器，以有助于減輕外部振動的影響。此外， 應(yīng)當(dāng)使用確保不會有某些靜態(tài)或動態(tài)摩擦變化發(fā)生的軸承和馬達(dá)來設(shè)計所 有運動，使得系統(tǒng)在動態(tài)意義上來說運行"良好"，即作為線性系統(tǒng)沒有滯
4后現(xiàn)象和其它非線性行為。因此，在激光束記錄器中通常使用空氣軸承及
無齒(cogging-less)線性和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。
通常用于激光束記錄器中的線性馬達(dá)的缺點是反作用力能夠激發(fā)線性 馬達(dá)的底座，這可以導(dǎo)致系統(tǒng)中別處的動態(tài)變化。例如，在聚焦單元中發(fā) 生的反作用力可以導(dǎo)致對鏡像位置的擾動或?qū)ξ镧R的完美豎直運動的偏離 的擾動。

發(fā)明內(nèi)容
從而，需要進(jìn)一步改善激光束記錄器中的線性運動的精度，特別是聚 焦單元和平移單元的運動的精度。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于具有改
善的位置精度的激光束記錄器的改善的線性馬達(dá)。 利用權(quán)利要求的特征實現(xiàn)此目的。
本發(fā)明基于通過不是以固定的方式而是以柔性的方式(例如經(jīng)由柔性 部分)向線性馬達(dá)的底座安裝線性馬達(dá)的致動器(或定子)來減小由線性 馬達(dá)引起的反作用力的想法。反作用力由此至少部分地由柔性部分吸收。 平衡塊可以包含在致動器中，其用作配衡塊以更有效地吸收反作用力。
本發(fā)明從而提供具有底座和致動器的線性馬達(dá)，其中，所述致動器以 柔性方式安裝于所述底座上。所述致動器包括用作配衡塊(counter mass) 的平衡塊。優(yōu)選地，所述平衡塊由所述線性馬達(dá)的現(xiàn)有并基本的組件形成， 使得不需要附加的塊或部分。
在本發(fā)明的一個實施例中，線性馬達(dá)用于激光束記錄器的聚焦單元中。 在此實施例中，聚焦單元包括聚焦線性馬達(dá)，所述聚焦線性馬達(dá)適于在垂 直于基底平面的方向上移動物鏡，以保持記錄斑點聚焦于基底表面。聚焦 線性馬達(dá)可以是音圈類型的馬達(dá)。在此情況下，磁體可以安裝于承載物鏡 的可活動部分上，而根據(jù)此實施例的線圈可以用作平衡塊。此配置的優(yōu)點 是，在由安裝于聚焦致動器上的平衡塊形成的系統(tǒng)的諧振頻率以上，由驅(qū) 動物鏡支架引起的作用于機器結(jié)構(gòu)上的動態(tài)力具有顯著減小。以此方式， 能夠驅(qū)動物鏡，而實際上無需通過保持聚焦所需的驅(qū)動力來激發(fā)激光束記 錄器的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的第二實施例中，線性馬達(dá)用于相對于旋轉(zhuǎn)基底平移聚焦的斑點。平移旋轉(zhuǎn)基底而固定聚焦的激光斑點或在旋轉(zhuǎn)基底上平移聚焦的斑 點也均是可能的。對于平移單元，致動器可以包括安裝于架上的磁體，架 通過板簧固定于底座。線圈安裝于活動部分上。根據(jù)本實施例，磁體可以 用作平衡塊。以此方式，在此實施例中，在平移單元中也無需附加的部分。 此外，在此實施例中，也最小化了底座中與塊的相互作用。
在任何情況下，或者致動器(定子)包括線圈，而活動部分(傳送器) 因此包括永磁體，或者致動器包括永磁體，而傳送器包括線圈。


下面，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中
圖1是CD、 DVD、以及藍(lán)光盤的AFM掃描的比較；
圖2示意性地示出了已知的激光束記錄器的基本結(jié)構(gòu)；
圖3示意性地示出了在聚焦致動器中包括根據(jù)本發(fā)明的平衡原理的激
光束記錄器的結(jié)構(gòu)；
圖4示意性地示出了包括根據(jù)本發(fā)明的平衡原理的激光束記錄器的平
移單元的結(jié)構(gòu)；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的激光束記錄器。
具體實施例方式
與用于控制CD或DVD的激光束記錄器相比，用于控制第三代光盤的 激光束記錄器必需提供特征相對于彼此的更精確的布置。從而，激光束記 錄器必需具有改善的運動和成像精度及穩(wěn)定度。本發(fā)明具體涉及線性激光 束記錄器中線性運動的精度的改善。
圖2中示意性地示出了激光束記錄器系統(tǒng)(LBR)的總體結(jié)構(gòu)。LBR 包括厚重的底盤1，底盤例如由花崗巖形成。玻璃基底2可旋轉(zhuǎn)地布置在底 盤上。LBR還包括包含聚焦線性馬達(dá)3的聚焦單元和平移單元4。聚焦線 性馬達(dá)3包括致動器(定子)31和傳送器32。傳送器單元4也包括具有致 動器(定子)41和傳送器42的線性馬達(dá)。傳送器單元通過軸承安裝于底座 l上。底盤1置于底部5上。
本發(fā)明具體涉及用于LBR中的線性馬達(dá)的特征，特別是作為聚焦線性馬達(dá)和平移線性馬達(dá)的特征。
聚焦線性馬達(dá)需要在垂直于基底平面的方向上移動物鏡并保持記錄斑 點聚焦于基底表面上。通過觀看記錄斑點來進(jìn)行聚焦測量。焦點應(yīng)當(dāng)保持
在正確的位置(正好聚焦在基底上)的+Z—25mm之內(nèi)。
圖3中參照聚焦單元示例了根據(jù)本發(fā)明所使用的動態(tài)概念。根據(jù)本發(fā) 明的激光束記錄器包括具有聚焦線性馬達(dá)3的聚焦單元。聚焦線性馬達(dá)3 是音圈類型的馬達(dá)。該單元還包括物體支架和安裝于物體支架上的磁體， 即馬達(dá)的可活動部分(傳送器)32。聚焦線性馬達(dá)3包括安裝于線圈架上 的線圈。線圈架和物體支架各經(jīng)由板簧以柔性方式安裝于諸如聚焦單元的 外殼的聚焦單元底座上。從而，包括線圈的致動器31 (即音圈線性馬達(dá)的 定子部分)用作配衡塊。然而，將線圈安裝于傳送器上，而將磁體安裝于 致動器上并從而用作配衡塊，也是可能的。聚焦單元可以反過來安裝于激 光束記錄器的平移單元上。
此解決方案的優(yōu)點是，在某一頻率以上，由于驅(qū)動物鏡支架而作用在 機器結(jié)構(gòu)上的力有顯著的減小，該頻率典型地是由配衡平衡塊形成的塊彈 簧系統(tǒng)的諧振頻率。以此方式，能夠驅(qū)動物鏡，而實際上無需通過保持此 頻率范圍中的聚焦所需的驅(qū)動力來激發(fā)LBR結(jié)構(gòu)。
將由本發(fā)明提供的聚焦單元與所采取的用于改善精度的其它己知措施 相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)聚焦致動器和控制環(huán)設(shè)計，聚焦致動器和控制環(huán)設(shè)計容 許在所需的頻率范圍(5kHz的伺服帶寬)上20nm之內(nèi)的聚焦控制以及容 許無需在顯著的頻率范圍上在LBR的其它部分中引入擾動力來驅(qū)動聚焦致 動器。
激光束記錄器的徑向、線性運動必需相對地慢，并且非常良好地受到 控制。圖4中能夠示意性地看到根據(jù)本發(fā)明的盒子滑動組件形式的平移單 元的結(jié)構(gòu)。平移單元包括安裝于平移單元的活動部分42上的線圈。在致動 器41中，磁體安裝于磁體架上。板簧布置于磁體架和底座之間。g卩，在本 發(fā)明的平移單元中，磁體可以用作配衡塊。如聚焦單元中的情況，致動器 包括線圈也是可能的，線圈在此情況下用作配衡塊。因此，在此情況下， 磁體安裝于傳送器上。聚焦單元可以安裝在平移單元上。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的并入了聚焦單元和平移單元的激光束記錄器。
權(quán)利要求
1、一種用于激光束記錄器的線性馬達(dá)，所述激光束記錄器用于控制光學(xué)介質(zhì)，所述線性馬達(dá)包括底座和致動器，其中，所述致動器以柔性方式安裝于所述底座上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性馬達(dá)，其中，所述致動器包括用作配衡塊的平衡塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線性馬達(dá)，其中，所述致動器經(jīng)由板簧 安裝于所述底座上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的線性馬達(dá)，其中，所述平衡塊由所述線 性馬達(dá)的基本組件形成。
5、 一種用于激光束記錄器的聚焦單元，包括根據(jù)前述權(quán)利要求的任一 項所述的線性馬達(dá)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚焦單元，其中，所述線性馬達(dá)是包括所述 致動器和傳送器的音圈類型的馬達(dá)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的聚焦單元，其中，所述傳送器包括物體支架。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的聚焦單元，其中，磁體安裝于所述傳送 器上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6至8的任一項所述的聚焦單元，其中，所述平衡塊 由包含在所述音圈類型的馬達(dá)中的線圈組件形成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的聚焦單元，其中，線圈組件安裝于平移上。
11、 根據(jù)權(quán)利要求6、 7或10所述的聚焦單元，其中，所述平衡塊由 包含在所述音圈類型的馬達(dá)中的磁體形成。
12、 一種用于激光束記錄器的平移單元，包括根據(jù)權(quán)利要求1至4的 任一項所述的線性馬達(dá)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的平移單元，其中，所述平衡塊由包含在所 述線性馬達(dá)中的磁體形成。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的平移單元，其中，所述平衡塊由包含在所 述線性馬達(dá)中的線圈組件形成。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12、 13或14所述的平移單元，還包括安裝于所述 平移單元上的聚焦單元。
16、 一種激光束記錄器，包括根據(jù)權(quán)利要求5至11的任一項所述的聚 焦單元。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的激光束記錄器，包括根據(jù)權(quán)利要求15所 述的平移單元。
18、 激光束記錄器，包括根據(jù)權(quán)利要求12至14的任一項所述的平移 單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于激光束記錄器的線性馬達(dá)，激光束記錄器用于控制光學(xué)介質(zhì)。線性馬達(dá)包括底座和致動器，致動器以柔性方式安裝于底座上，諸如經(jīng)由板簧。致動器可以包括用作配衡塊的平衡塊。平衡塊優(yōu)選地由線性馬達(dá)的基本部件形成。
文檔編號G11B7/26GK101517646SQ200780035383
公開日2009年8月26日 申請日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者A-J·J·貝爾特曼, C·P·杜保, H·H·M·考克斯, P·范德克瑞肯 申請人:辛古勒斯控制有限公司