專利名稱：光學掃描設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于掃描光學記錄載體的光學掃描設備以及其中使用的光頭。本發(fā)明尤其、但不排它地涉及一種用于同時掃描多層記錄載體的兩個不同信息層的設備。
EP-A-0837455描述了一種用于同時掃描至少兩個信息層的光學掃描設備，其利用了在偏振方向和傳播性能方面不同的部分光束。該設備包括用于提供輸入輻射光束的輻射光源、偏振棱鏡型分束器，以及雙折射準直透鏡，用于產生投射通過物鏡以掃描不同信息層的兩個不同光束。該雙折射透鏡在光束之間提供波前差以讀取不同的信息層，但是不允許不同信息層之間的間隔變化，或者不同信息層內軌道位置的變化。
JP-A-10149560描述了一種用于同時掃描至少兩個信息層的光學掃描設備。該設備包括用于提供一個輻射光束的輻射光源、一個分束器、一個準直透鏡、具有光學單軸雙折射的偏振元件(用于將輻射光束變?yōu)樵谄穹较蚝蛡鞑バ阅芊矫娌煌膬蓚€輻射光束)，以及一個物鏡。同樣，光束之間的波前差是固定的。
JP-A-2000195097描述了用于掃描多個信息層的光學掃描(讀取或寫入)設備。在一個實施例中，該設備包括一個物鏡和多個輻射光源以及相關的分束器，以用于將第一部分光束與用于掃描不同信息層的多個部分光束相耦合。多個部分光束中的每一個通過可獨立移動的元件改變用于不同層的光束的掃描特性。在另一實施例中，該設備包括多個物鏡和一個單獨的輻射光源，該光源產生的光束被偏振光學元件分為朝向不同物鏡的光束?？瑟毩⒁苿硬煌镧R中的每一個以改變用于不同層的光束的掃描特性。
根據本發(fā)明，提供了一種用于掃描記錄載體的光頭，該記錄載體具有存儲在該記錄載體內多個深度處的多個信息層上數(shù)據軌道中的數(shù)據，其中該光頭包括-設置在光路中的可移動光學元件，其作用于第一輻射光束和第二輻射束，從而為這些光束提供垂直于光路的不同位移；-透鏡系統(tǒng)，用于將所述第一光束聚焦到該記錄載體的第一信息層上的第一焦點處，以及將第二光束聚焦到第二信息層上不同的第二焦點處，-其中可以通過改變該可移動光學元件的配置來控制所述第一和第二焦點之間橫跨數(shù)據軌道的間隔。
這種配置允許同時讀取多層記錄載體的兩個信息層，并且對兩個掃描束使用共同的光路以允許信息層數(shù)據軌道之間的橫向間隔變化，該變化例如是因為被讀取的記錄載體的一個或兩個層的偏心造成的。
根據以下參照相應附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的描述將了解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，這些實施例僅是示例性的，在附圖中

圖1表示根據本發(fā)明實施例的雙層光盤OD的橫截面示意圖。
圖2表示了根據本發(fā)明實施例的用于掃描雙層光盤OD的光學掃描設備的組件的示意圖。
圖3、4和5表示了根據本發(fā)明實施例的不同旋轉配置的可移動光學元件。
圖6示意性地表示了根據本發(fā)明實施例的輻射光束的徑向跟蹤。
圖1表示了根據本發(fā)明實施例的雙層光盤OD的橫截面示意圖。光盤OD包括基底1和透明層2，基底和透明層之間設置至少一個信息層3。如果是如圖所示的雙層光盤，則在透明層2后設置兩個信息層3、4，它們位于盤內的不同深度處。另一透明層5將這兩個信息層分開。透明層2用于保護最上面的信息層3，同時基底1提供機械支撐。
信息可以以光學可檢測標記的形式存儲在光盤的信息層3、4中，所述標記設置在基本上平行的、同心的或者螺旋的軌道(未在圖9中示出)中。這些標記可以是任何光學可讀取形式，例如坑的形式、或者反射系數(shù)或磁化方向與其周圍不同的區(qū)域的形式，或者這些形式的組合。
圖2表示了根據本發(fā)明實施例的用于掃描雙層光盤OD的光頭組件的示意圖。圖2中的雙層光盤OD與圖1所描述的相同，并且其中包含相同的附圖標記。
該掃描設備包括安裝在可徑向移動臂上的光學拾取單元(OPU)。該OPU包括除光盤OD之外的圖2所示的所有組件。輻射光源6，例如單個半導體激光器發(fā)出具有預定頻率(例如650nm)的輻射光束7，其具有光軸8。固定的準直透鏡9將該輻射光束準直為準直光束。
處于準直狀態(tài)的輻射光束7通過雙折射透鏡元件。在這個實施例中，雙折射透鏡元件是無源液晶透鏡10。該液晶透鏡10將輻射光束7分別變?yōu)榈谝缓偷诙窆馐?2、14。第一和第二偏振光束12、14的偏振相互正交，并且分別具有不同的聚散度。這兩個偏振光束12、14都沿光軸8前進。
位于光軸8上的可移動光學元件16通過圍繞光軸的旋轉18而具有可變的旋轉配置狀態(tài)。在這個實施例中，該可移動光學元件是渥拉斯頓棱鏡16，其包括雙折射棱鏡。該渥拉斯頓棱鏡將遵循光軸8的偏振光束12、14分開，使得偏振光束12、14垂直于光軸8不同地移動。折疊式反射鏡20將偏振光束12、14反射到物鏡22，物鏡22將第一偏振光束12聚焦到光盤OD的第一信息層3上的第一點A。此外，物鏡22還將第二偏振光束14聚焦到盤OD的第二信息層4上的不同點B。偏振光束12、14分別被盤OD的第一和第二信息層3、4反射并且沿共同的光學反向光束路徑前進，光束導向器24改變其方向。依賴于偏振的分束器26將沿共同的反向光束路徑前進的第一和第二偏振光束12、14分開，使得每個偏振光束12、14被引導到檢測器系統(tǒng)28的不同的需要部分上。
檢測器系統(tǒng)28包括數(shù)據檢測電路，用于檢測與從第一和第二信息層3、4讀取的信息相對應的數(shù)據信號，以及跟蹤和聚焦誤差檢測電路，用于檢測由于光束光點相對于第一和第二信息層3、4的軸向位移造成的聚焦和跟蹤誤差，所述誤差包括表示光束光點在徑向上相互偏移的信號，徑向即橫跨兩個信息層3、4中數(shù)據軌道的方向。
將來自檢測器系統(tǒng)28的與測得的光束相互橫向偏移相對應的數(shù)據信號用于改變閉環(huán)伺服系統(tǒng)中的渥拉斯頓棱鏡16的旋轉配置。
圖3、4和5表示了根據本發(fā)明實施例具有不同于圖2所示和所述的旋轉配置的渥拉斯頓棱鏡16。如圖3所示，該渥拉斯頓棱鏡16處于第一旋轉配置，并且該渥拉斯頓棱鏡使沿共同光軸前進的偏振正交的第一和第二光束12、14沿徑向移動。該渥拉斯頓棱鏡16的第一旋轉配置的結果是第一信息層3上的第一光束12的第一光點A與第二信息層4上的第二光束14的第二光點B之間的位移描繪了徑向位移線30。
現(xiàn)在參照圖6，表示了同時讀取信息層3、4時的光束12、14的跟蹤路徑，示出了跟蹤路徑之間徑向間隔的變化。第一信息層3上的第一光點A的最上面跟蹤路徑32位于第二信息層4上的第二光點B的不同跟蹤路徑34之上。示出了徑向位移線30，并且其對應于圖3所示的渥拉斯頓棱鏡的第一旋轉配置。
圖4表示了渥拉斯頓棱鏡16的第二旋轉配置。在這種配置中，該棱鏡從第一旋轉配置圍繞旋轉軸旋轉了+90°角。因此，當前第一點A與第二點B之間的位移描繪了第二徑向位移線36。在圖6中表示了該第二徑向位移線36，并且其與第一徑向位移線30成90°角。
現(xiàn)在參照圖5，示出了渥拉斯頓棱鏡16的第三旋轉配置。在這種配置中，該渥拉斯頓棱鏡從第一旋轉配置圍繞旋轉軸旋轉了-90°角。因此，此時第一光點A與第二光點B之間的偏移描繪了第三徑向位移線38。在圖6中表示了該第三徑向位移線38，并且其與第一徑向位移線30成90°角。
按照所述的這種方式，通過不同地改變圍繞旋轉軸的旋轉角度來改變渥拉斯頓棱鏡16的旋轉配置，能夠控制徑向位移線的角度。因此，光點A和B能夠適應由盤OD的兩個信息層的偏心造成的第一與第二信息層3、4之間的徑向間隔的任何變化。
利用適當?shù)臋C械旋轉機構(未示出)實現(xiàn)所述渥拉斯頓棱鏡16圍繞旋轉軸的旋轉。
在本發(fā)明的這個實施例中，液晶透鏡10具有無源特性，并且因此利用檢測器系統(tǒng)28與機械傳動器(未示出)之間的環(huán)路伺服設備，改變物鏡22與盤OD信息層3、4的距離，實現(xiàn)第一和第二光束14、12的任意軸向位移以及聚焦到點A、B，其中機械傳動器用于控制物鏡22的位置。利用來自檢測器系統(tǒng)的與軸向跟蹤和聚焦誤差有關的數(shù)據信號，實現(xiàn)物鏡22位置的變化。
在本發(fā)明的另一預想實施例中，液晶透鏡10包括無源和有源的元件。通過向液晶透鏡中的電極上施加電壓就能夠改變有源元件，該液晶透鏡改變出射光束的聚散度。因此在這個實例中，通過將有源液晶透鏡的屬性變化與物鏡22到盤OD信息層的距離變化組合起來，實現(xiàn)第一和第二光束3、4的軸向位移變化和在光點A、B處的聚焦。
以上實施例應理解為本發(fā)明的示例性實施例?？梢灶A見本發(fā)明的其它實施例。
在另一實施例中，設想該渥拉斯頓棱鏡16置于光源6與液晶透鏡10之間的光路中。
在另一預想實施例中，可移動光學元件不限于包含渥拉斯頓棱鏡。該可移動光學元件的不同配置狀態(tài)沒有必要通過元件圍繞旋轉軸的機械旋轉實現(xiàn)，而是可以通過例如橫跨于光軸移動適當配置的雙折射元件來實現(xiàn)。
在一個實施例中，本發(fā)明用于掃描雙層數(shù)字通用盤(DVD)。然而，本發(fā)明的光頭具有掃描其它類型多層記錄載體的不同信息層的功能。
可以理解，也可以在不背離本發(fā)明范圍的情況下采用以上沒有描述的等價物和變型，這些等價物和變型在所附權利要求書中進行了限定。
權利要求
1.一種用于掃描記錄載體的光頭，該記錄載體具有存儲在該記錄載體內多個深度處的多個信息層上數(shù)據軌道中的數(shù)據，其中該光頭包括-設置在光路中的可移動光學元件(16)，其作用于第一輻射光束(12)和第二輻射光束(14)，從而為這些束提供垂直于光路的不同位移；以及-透鏡系統(tǒng)，用于將所述第一光束(12)聚焦到該記錄載體的第一信息層(3)上的第一焦點(A)處，以及將第二光束(14)聚焦到第二信息層(4)上不同的第二焦點(B)處，-其中可以通過改變該可移動光學元件(16)的配置來控制所述第一和第二焦點(A、B)之間的橫跨數(shù)據軌道的間隔。
2.根據權利要求1所述的光頭，其中該光頭適于利用第一和第二光束(12、14)同時掃描該記錄載體的不同信息層(3、4)。
3.根據權利要求1或2所述的光頭，其中該可移動光學元件(16)適于圍繞光路旋轉(18)以獲得各種配置狀態(tài)。
4.根據前面權利要求中任一項所述的光頭，其中所述可移動光學元件(16)包含依賴于偏振的光學元件。
5.根據權利要求4所述的裝置，其中可移動光學元件(16)包含渥拉斯頓棱鏡。
6.根據權利要求4或5所述的光頭，其中第一光束(12)的偏振基本上與第二光束(14)的偏振正交。
7.根據前面權利要求中任一項所述的光頭，包括雙折射透鏡元件(10)，用于在記錄載體內生成不同的深度，第一和第二光束(12、14)聚焦到所述不同的深度處。
8.根據權利要求7所述的光頭，其中該雙折射透鏡元件(10)包括液晶材料。
9.根據前面權利要求中任一項所述的光頭，包括檢測系統(tǒng)(28)，用于在由所述第一和第二光束(12、14)掃描該記錄載體之后，檢測所述第一和第二光束(12、14)的每一個中的獨立信息信號。
10.根據權利要求9所述的光頭，包括一種光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)適于使得所述第一和第二光束(12、14)在掃描了記錄載體之后至少在朝向所述檢測系統(tǒng)(28)的部分路徑中沿共同的光路前進。
11.根據權利要求10所述的光頭，其中該共同光路包括可移動的光學元件(16)。
12.根據權利要求10或11所述的光頭，其中該共同光路包括雙折射透鏡元件(10)。
13.根據權利要求9到12中任一項所述的光頭，包括分束器(26)，用于分別將所述第一和第二光束(12、14)引導為朝向所述檢測系統(tǒng)(28)的不同路徑。
14.根據權利要求9到13中任一項所述的光頭，其中設置所述檢測系統(tǒng)(28)，以便產生一個被設置成改變可移動光學元件(16)的配置的信號，該信號改變第一和第二焦點(A、B)之間的橫向間隔。
15.一種光學掃描設備，包括根據前面權利要求中任一項所述的光頭。
全文摘要
一種用于掃描記錄載體的光頭，該記錄載體具有存儲在該記錄載體內多個深度處的多個信息層(3，4)上數(shù)據軌道中的數(shù)據。該光頭包括設置在光路中的可移動光學元件(16)，作用于第一輻射光束(12)和第二輻射光束(14)從而使這些光束在垂直于光路的方向上進行不同位移；透鏡系統(tǒng)，用于將所述第一光束(12)聚焦到該記錄載體第一信息層(3)上的第一焦點(A)處，以及將第二光束(14)聚焦到第二信息層(4)上不同的第二焦點(B)處，其中可以通過改變該可移動光學元件(16)的配置來控制所述第一和第二焦點(A、B)之間橫跨數(shù)據軌道的間隔。
文檔編號G11B7/135GK1689085SQ03824251
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月15日 優(yōu)先權日2002年10月16日
發(fā)明者H·J·戈斯森斯, T·W·圖克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司