專利名稱：多輻射束光掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及至少使用兩束輻射束的光掃描裝置，并且涉及制造上述 裝置的方法。本發(fā)明的特定實(shí)施例適于用在兼容兩個或更多不同格式光
記錄載體(例如光盤(CDs)、傳統(tǒng)的數(shù)字通用光盤(DVDs)以及所謂 的下一代DVD，例如藍(lán)光光盤(BD))的光掃描裝置。
背景技術(shù)：
光記錄載體以多種不同的格式存在，通常每種格式設(shè)計(jì)成通過特定 波長的輻射束掃描。例如，CD是可用的，特別是用作CD-A(CD-音頻)、 CD-ROM ( CD -只讀存儲器)和CD-R ( CD -可記錄)，并且CD設(shè)計(jì) 成由波長(入)約為785nm的輻射束掃描。另一方面，DVD設(shè)計(jì)成由 波長約為650nm的輻射束掃描，藍(lán)光光盤設(shè)計(jì)成由波長約為405nm的 輻射束掃描。通常，波長越短，相應(yīng)光盤的存儲容量就越大，例如，藍(lán) 光光盤格式較DVD格式光盤的存儲容量大。
人們希望有一種光掃描裝置可以兼容不同格式的光記錄載體，例 如，用于掃描響應(yīng)具有不同波長的輻射束的不同格式的光記錄載體，同 時優(yōu)選使用一個物鏡系統(tǒng)。例如，當(dāng)引入一種新的具有更高存儲容量的 光記錄載體時，期望用于讀和/或?qū)懶畔⒌皆撔碌墓庥涗涊d體的相應(yīng)新的 光掃描裝置可以向后兼容，即可以掃描現(xiàn)有格式的光記錄載體。
不幸的是，設(shè)計(jì)成用于在特定波長下讀出的光盤不總是在其它波長 下可讀。例如，在CD-R格式的光盤中，為了獲得入-78Snm處的高調(diào) 制掃描束，必須將特殊的染料應(yīng)用在記錄疊層上。波長為660nm時，光 盤上的調(diào)制信號變得如此小(由于染料對波長敏感)以至于不能在那個 波長讀出。
為了在不同格式之間兼容，光掃描裝置必須將被設(shè)置來提供每束相 關(guān)波長的輻射束的輻射源結(jié)合在一起。單個的、離散的輻射源可以用于 每個波長?？商娲?，可以使用多波長輻射源(例如，雙波長激光器)。 兩種方法通常會得到由不同位置和/或以不同角度輸出的不同輻射束，即 不同的輻射束不沿著單一、相同的光路輸出。
例如，在多激光單芯片輻射源中，在徑向掃描方向上(相對光盤掃
描方向)，各激光通常由約ioo微米的間距隔開。結(jié)果，不同激光的光
軸不一致，從而使得很難使用單一探測系統(tǒng)探測光記錄載體反射來的所 有輻射束。并且， 一束或多束輻射束將傾斜地射入物鏡系統(tǒng)，導(dǎo)致彗差， 由此減'J、系統(tǒng)對對準(zhǔn)誤差的容限。
上述問題的 一 個解決辦法就是利用衍射光柵來努力對準(zhǔn)從兩個不
同發(fā)射點(diǎn)發(fā)射的兩束輻射束的光路。美國專利US2002/01142527公開了 一種結(jié)合了上述衍射元件的光學(xué)拾取裝置。該衍射元件是階梯狀的衍射 元件。選擇階梯的尺寸使得第 一輻射束將穿過該衍射元件而不發(fā)生衍 射，而不同波長的第二輻射束將通過該書t射元件書f射。
衍射元件是可以有相對的損耗的。但是，對于使用三種或更多種不 同波長輻射束的光掃描裝置來說，難于設(shè)計(jì)一種既能夠高效傳輸入射輻 射又具有足夠的位置公差(以容許制造公差)的合適的衍射光柵。
美國專利US5,278,813公開了使用楔狀棱鏡的情況。該棱鏡是可旋 轉(zhuǎn)的，以提供光盤上光點(diǎn)位置的移動。該棱鏡經(jīng)過旋轉(zhuǎn)以保證第二光束 的光點(diǎn)與第一光束的光點(diǎn)入射到光盤上相同的位置。上述系統(tǒng)的缺點(diǎn)在 于它利用了棱鏡的機(jī)械運(yùn)動。人們不希望使用需要機(jī)械運(yùn)動的束偏轉(zhuǎn)裝 置，因?yàn)檫@樣的裝置容易發(fā)生機(jī)械疲勞或者容易受到振動的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的一個目的是提供一種多輻射束光掃描裝置，解決不 論這里提到或沒有提到的現(xiàn)有技術(shù)中的 一個或多個問題。本發(fā)明特定實(shí) 施例的一個目的是提供一種使用了至少三束不同輻射束的改進(jìn)的光掃
描裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于掃描光記錄載體的信息層 的光掃描裝置，該裝置包括輻射源，用于提供沿第一光路具有第一偏 振的至少第 一輻射束以及沿第二不同光路具有第二不同偏振的第二輻 射束；具有光軸的物鏡系統(tǒng)，用于會聚所述輻射束到所述信息層上；至 少一個束偏轉(zhuǎn)元件，該束偏轉(zhuǎn)元件包括一層雙折射材料，該層雙折射材 料被定向使得每束所述偏振輻射束穿過該雙折射材料時經(jīng)歷不同的折 射率，并且該雙折射材料被設(shè)置成至少將所述第一輻射束向所述光軸折 射。
雙折射材料是具有至少兩種不同折射率的材料。光束偏轉(zhuǎn)元件由此
利用入射輻射束的偏振來改變輻射束偏轉(zhuǎn)的程度(即，沿著/朝著光軸方 向)。由此，提供了不需要機(jī)械運(yùn)動的束偏轉(zhuǎn)元件。
光掃描裝置可以包括用于探測從光記錄載體反射的每束所述輻射
束的至少一部分的探測器；用于將從輻射源接收的入射輻射束發(fā)送到光 記錄載體，并且用于將從光記錄載體接收的所述反射輻射束發(fā)送到探測 器的分束器；其中至少一個所述束偏轉(zhuǎn)元件設(shè)置在輻射源和分束器之間。
上述裝置可以包括用于探測從光記錄載體反射的每束所述輻射束 的至少一部分的探測器；用于將從輻射源接收的入射幅射束發(fā)送到光記 錄載體，并且用于將從光記錄載體接收的所述反射輻射束發(fā)送到探測器 的分束器；其中所述束偏轉(zhuǎn)元件的至少一個位于分束器和探測器之間。
光掃描裝置可以包括用于探測從光記錄載體反射的所述每束輻射 束的至少一部分的探測器；用于將從輻射源接收的入射輻射束發(fā)送到光 記錄載體，并且用于將從光記錄載體接收的所述反射輻射束發(fā)送到探測 器的分束器；其中所述束偏轉(zhuǎn)元件的至少一個位于分束器和光記錄載體 的位置之間。
雙折射材料可以具有兩個橫穿輻射束光路的表面，第一表面被設(shè)置 成將第一輻射束向光軸折射，第二表面被設(shè)置成隨后將該第一輻射束基
本沿著光軸折射。
束偏轉(zhuǎn)元件可以包括接觸雙折射材料和橫穿光輻射束光路的透明 材料，該透明材料具有折射率nt，其中m nt n2， n!和n2分別是雙折 射材料的最大折射率和最小折射率；雙折射材料的優(yōu)選軸被定向以使所 述偏振輻射束的至少一束在穿過雙折射材料時基本經(jīng)受nt的折射率。
束偏轉(zhuǎn)元件可以包括附加的雙折射材料層，該層雙折射材料具有的 優(yōu)選軸被定向以使每束偏振輻射束在穿過該附加的雙折射材料層時經(jīng) 受不同的折射率。
可以設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件以發(fā)送由輻射源提供的至少 一束輻射束，而基 本不折射該輻射束。
可以設(shè)置輻射源以提供沿著第三不同光路的第三輻射束，每束輻射 束具有不同的波長；并且光掃描裝置進(jìn)一步包括用于改變?nèi)肷漭椛涫?偏振的至少一個半波片，該半波片被設(shè)置成改變所述輻射束的至少一束 的偏振，但不改變所述輻射束的至少另一束的偏振。
光掃描裝置可以包括至少另一個束偏轉(zhuǎn)元件，該束偏轉(zhuǎn)元件包括的 雙折射材料被定向以使不同的偏振輻射束在穿過該雙折射材料時經(jīng)受 不同的折射率，所述半波片位于兩個束偏轉(zhuǎn)元件之間。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了 一種制造用于掃描光記錄載體的信
息層的光掃描裝置的方法，該方法包括提供一種輻射源，用于提供沿 著第 一光路具有第 一偏振的至少第 一輻射束，以及沿著第二不同光路具
有第二不同偏振的第二輻射束；
提供具有光軸、用于會聚所述輻射束到所述信息層上的物鏡系統(tǒng)； 和提供至少一個束偏轉(zhuǎn)元件，該束偏轉(zhuǎn)元件包括的雙折射材料被定向以 使每個所述偏振輻射束在穿過該雙折射材料時經(jīng)歷不同的折射率，并且 被設(shè)置成將至少所述第 一輻射束向光軸折射。
附圖簡述
現(xiàn)在將通過示例方式參考附圖描述優(yōu)選實(shí)施例，其中


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光掃描裝置的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明另 一 實(shí)施例的光掃描裝置的 一部分的示意圖3是含有適用于圖1和2的光掃描裝置的雙折射材料的束偏轉(zhuǎn)元
件的簡化側(cè)視截面圖4 6是根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，結(jié)合了一個或多個束偏轉(zhuǎn)元件
的光掃描裝置的簡化示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識到，可以使用雙折射材料實(shí)現(xiàn)用于將不同輻射 束向光軸偏轉(zhuǎn)的合適的束偏轉(zhuǎn)元件。雙折射材料是對于光束的不同偏振 分量具有至少兩種不同折射率的材料。雙折射材料用在束偏轉(zhuǎn)元件中以 提供至少一個用于折射輻射束的表面。折射是當(dāng)輻射束跨過其中該輻射 束相速度不同的兩種介質(zhì)的邊界時(即這些材料具有不同的折射率)發(fā) 生的現(xiàn)象。根據(jù)Snell定律，這導(dǎo)致輻射束傳播方向的改變。在兩種不 同折射率的介質(zhì)之間的邊界處的折射程度(即輻射束的入射角度和折射 角度之間的差別)取決于兩種介質(zhì)之間的折射率的差別。
因此，通過使用雙折射材料作為限定邊界(即雙折射材料的表面) 的一種介質(zhì)，由該邊界提供的折射程度將取決于入射輻射束的偏振。
下面將更加詳細(xì)地描述包括這種束偏轉(zhuǎn)元件的光掃描裝置，然后進(jìn) 一步詳細(xì)描述該束偏轉(zhuǎn)元件。
圖1示出了通過第 一輻射束4掃描第 一光記錄載體3的第 一信息層 2的裝置1，該裝置包括物鏡系統(tǒng)8。
光記錄載體3包括透明層5，在該透明層5的一側(cè)設(shè)置有信息層2。 信息層2不面對透明層5的一側(cè)通過保護(hù)層6保護(hù)以免受到環(huán)境的影 響。透明層面向該裝置的一側(cè)稱為進(jìn)入面。通過為信息層2提供機(jī)械支 撐，透明層5用作光記錄載體3的襯底。可選擇地，透明層5可以具有 保護(hù)信息層的單獨(dú)功能，而由在信息層2的另一側(cè)上的層提供機(jī)械支 撐，例如通過保護(hù)層6或通過附加信息層和連接到最上面的信息層的透 明層提供機(jī)械支撐。注意到在圖1所示實(shí)施例中，信息層具有對應(yīng)于透 明層5的深度的第一信息層深度27。信息層2是載體3的表面。
信息以光學(xué)上可探測標(biāo)記的方式存儲在記錄載體的信息層2上，這 些標(biāo)記以基本平行、同心或螺旋形的軌道的方式設(shè)置(圖中未示出)。 軌道是可以通過聚焦輻射束形成的光點(diǎn)跟蹤的路徑。標(biāo)記可以是任何光 學(xué)上可讀取的形式，例如以凹坑、具有反射系數(shù)的區(qū)域或與周圍不同的 磁化方向的形式，或這些形式的組合。在光記錄載體3具有盤的形狀的 情況下。
如圖1中所示，光掃描裝置1包括輻射源7、準(zhǔn)直透鏡18、分束器 9、具有光軸19a的物鏡系統(tǒng)8、衍射部分24和探測系統(tǒng)10。并且，光 掃描裝置1包括伺服電路ll、聚焦驅(qū)動器12、徑向驅(qū)動器13和用于誤 差校正的信息處理單元14。
在這個特定的實(shí)施例中，設(shè)置輻射源7以依次或單獨(dú)提供第一輻射 束4、第二輻射束4，和第三輻射束4"。例如，輻射源7可以包括用于依 次提供輻射源4、 4，、 4"中的兩種的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器，和提供第三 輻射束的單獨(dú)的激光器，或者用于單獨(dú)提供這些輻射束的三種半導(dǎo)體激 光器。輻射束4、 4，、 4"中的至少兩束的輸出路徑是不同的。例如，這 些輻射束中的兩束或更多束可以從輻射束7的不同物理位置發(fā)射，并且 /或者以相對于物鏡系統(tǒng)的光軸Wa的不同角度發(fā)射。通常，每束輻射 束具有彼此平行的光軸，并從不同位置發(fā)射。例如，這些輻射束的光軸 可以是平行的，并且由于從輻射源7發(fā)射的輻射束的發(fā)射點(diǎn)是以100微 米的距離隔開的，因而可以是以100微米的間隔隔開的。輻射束的分開 通常是在徑向掃描方向(相對于通過在光記錄載體上的輻射束掃描的方 向)。
輻射束4具有波長;^和偏振Ph輻射束4'具有波長人2和偏振P2，
輻射束4，，具有波長入3和偏振P3。波長入l、入2、入3各不相同。優(yōu)選
地，任何兩種波長之間的差別等于或大于20nm，更優(yōu)選地為50nm。 偏振Pb P2、 P3中的兩種或三種可以彼此不同。
準(zhǔn)直透鏡18設(shè)置在光軸19a上，以用于把發(fā)散輻射束4轉(zhuǎn)換成基本 準(zhǔn)直的輻射束20。類似地，它把輻射束4'和4"分別轉(zhuǎn)換成兩束基本準(zhǔn) 直的輻射束20，和20"(圖1中未示出)。
設(shè)置分束器9以把輻射束沿著光路發(fā)送到物鏡系統(tǒng)8。在給出的示 例中，輻射束通過透射分束器9而被發(fā)送到物鏡系統(tǒng)8。優(yōu)選地，分束 器9由與光軸成oc角度傾斜的平面平行鏡面構(gòu)成，更優(yōu)選地(1=45° 。 在這個特定的實(shí)施例中，物鏡系統(tǒng)8的光軸19a與輻射源7的光軸共軸。
束偏轉(zhuǎn)元件30位于光軸19a上。在這個特定的實(shí)施例中，束偏轉(zhuǎn) 元件30位于準(zhǔn)直透鏡18和物鏡系統(tǒng)8之間。
每束輻射束都從束偏轉(zhuǎn)元件30透射。并且，設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件30以 把每束輻射束導(dǎo)向物鏡系統(tǒng)8的光軸19a。在這個特定的實(shí)施例中，光 軸19a與輻射源7的光軸共軸，即至少一束輻射束具有沿著光軸19a的 光路。任何這樣的已經(jīng)與光軸19a對準(zhǔn)的輻射束，在從束偏轉(zhuǎn)元件30 透射時都不發(fā)生折射。任何未與光軸19a對準(zhǔn)的輻射束都通過束偏轉(zhuǎn)元 件30導(dǎo)向光軸19a。優(yōu)選地，設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件30以折射每束未對準(zhǔn)的 輻射束，以使其對準(zhǔn)光軸，即使得每束輻射束光路都沿著光軸19a方向。
將每束輻射束與光軸19a對準(zhǔn)通常都需要兩種折射界面。第一折射 界面將會把輻射束向光軸19a的方向折射，即使得它所成的角度向著光 軸19a的方向。然后第二折射界面會再次折射該輻射束的光路，以使其 沿著光軸19a的方向。
設(shè)置物鏡系統(tǒng)8以把準(zhǔn)直輻射束20轉(zhuǎn)換成第一聚焦輻射束15,從 而在信息層2的位置上形成第一掃描點(diǎn)16。
在掃描期間，記錄載體3在軸上旋轉(zhuǎn)(在圖1中未示出)，然后透 過透明層5掃描信息層2。聚焦輻射束15在信息層2上反射，由此形成 在前向會聚束15的光路上返回的反射束21。物鏡系統(tǒng)8把反射輻射束 21轉(zhuǎn)換成反射準(zhǔn)直輻射束22。
分束器9通過沿著朝向探測系統(tǒng)10的光軸發(fā)送反射輻射束22的至 少一部分來把前向輻射束20和反射輻射束22分開。在所說明的示例
中，反射輻射束22通過在分束器9內(nèi)部鏡面的反射被發(fā)送到探測系統(tǒng) 10。在示出的該特定實(shí)施例中，分束器9是偏振分束器。四分之一(quarter) 波片9，沿著光軸19a位于分束器9和物鏡系統(tǒng)8之間。四分之一波片9， 和偏振分束器9的結(jié)合保證了大部分的反射輻射束22沿著探測系統(tǒng)光 軸19b的方向被發(fā)送到探測系統(tǒng)10。由于分束器9向探測系統(tǒng)IO發(fā)送 至少一部分反射輻射束22，因而探測系統(tǒng)光軸19b是光軸19a的延續(xù)。 因此，物鏡系統(tǒng)光軸包括由附圖標(biāo)記19a和19b表示的軸。
探測系統(tǒng)10包括會聚透鏡25和探測器23,它們被設(shè)置成捕捉所述 部分反射輻射束22 。設(shè)置探測器以把所述部分反射束轉(zhuǎn)換成一種或多種 電信號。
信號的一種是信息信號，該信號的值表示在信息層2上掃描的信 息。信息信號通過用于誤差校正的信息處理單元14處理。
來自探測系統(tǒng)10的其他信號是聚焦誤差信號和徑向跟蹤誤差信 號。聚焦誤差信號表示在掃描點(diǎn)16和信息層2的位置之間的沿著Z軸 的軸向高度差。優(yōu)選地，該信號通過"散光方法"形成，其可以從尤其 是G.Bouwhuis, J.Braat, A.Huijser等著的書中知道，具體參見"光盤系統(tǒng) 的原理"，第75 - 80頁(Adam Hilger 1985,ISBN 0-85274-785-3 )。徑 向跟蹤誤差信號表示在掃描點(diǎn)16和信息層2中被掃描點(diǎn)16跟蹤的軌道 中心之間在信息層2的XY平面中的距離。該信號可以通過"徑向推挽 式方法，，形成，其在前述G. Bouwhuis箸的書中也可以知道，具體參見 pp.70-73。
設(shè)置伺服電路11響應(yīng)于聚焦和徑向跟蹤誤差信號，來提供分別用 于控制聚焦驅(qū)動器12和徑向驅(qū)動器13的伺服控制信號。聚焦驅(qū)動器12 控制物鏡8沿著Z軸的位置，由此控制掃描點(diǎn)16的位置以使其基本與 信息層2的平面一致。徑向驅(qū)動器13通過改變物鏡8的位置控制掃描 點(diǎn)16的徑向位置以使其基本與在信息層2中被跟蹤的軌道中心線一 致。
設(shè)置物鏡8以把準(zhǔn)直輻射束20轉(zhuǎn)換成具有第一數(shù)值孔徑NAi的聚 焦輻射束15,以便形成掃描點(diǎn)16。換句話說，光掃描裝置1能夠通過 具有波長入i、偏振P!和數(shù)值孔徑NAi的輻射束15掃描第一信息層2。
并且，在這個實(shí)施例中的光掃描裝置也能夠通過輻射束4'掃描第二 光記錄載體3，的第二信息層2，，通過輻射束4，，掃描第三光記錄載體3"
的第三信息層2"。因此，物鏡系統(tǒng)8將準(zhǔn)直輻射束20，轉(zhuǎn)換成具有第二 數(shù)值孔徑NA2的第二聚焦輻射束15，，以便在信息層2，的位置中形成第 二掃描點(diǎn)16，。物鏡8也把準(zhǔn)直輻射束20'，轉(zhuǎn)換成具有第三數(shù)值孔徑NA3 的第三聚焦輻射束15",以便在信息層2"的位置中形成第三掃描點(diǎn) 16"。
掃描點(diǎn)16、 16，、 16"中的任何一個或多個可以利用用于提供誤差信 號的兩個附加點(diǎn)形成。這些相關(guān)的附加點(diǎn)可以通過在光束20的路徑上 提供適當(dāng)?shù)难苌湓纬伞?br> 類似于光記錄載體3，光記錄載體3，包括第二透明層5'，在其一側(cè) 上設(shè)置有具有第二信息層深度27，的信息層2，，光記錄載體3，包括第三 透明層5"，在其一側(cè)上設(shè)置有具有第三信息層深度27"的信息層2"。
在這個實(shí)施例中，光記錄載體3、 3，、 3"分別是例如"藍(lán)光光盤，， 格式的盤、DVD格式的盤和CD格式的盤。因此，波長A!包括在365 至445nm之間的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地為405nm。在讀取才莫式和寫入才莫式 下數(shù)值孔徑NAi約等于0.85。波長入2包括在620至700nm的范圍內(nèi)， 優(yōu)選地為650nm。數(shù)值孔徑NA2在讀取模式下約等于0.6,在寫入模式 下大于0.6，優(yōu)選地為0.65。波長入3包括在740至820nm的范圍內(nèi)，優(yōu) 選地為785nm。數(shù)值孔徑NA3對于從CD格式的盤讀取信息時，小于0.5， 優(yōu)選地為0.45,對于寫入信息到CD格式的盤，優(yōu)選地為0.5和0.55之 間。
圖2示出了通過根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的掃描裝置的一部分的輻射 路徑的簡化示意圖。圖2中示出的掃描裝置大體上對應(yīng)于圖1中示出的 掃描裝置，并且利用相同的附圖標(biāo)記表示相似的特征。在這個特定的實(shí) 施例中，束偏轉(zhuǎn)元件30位于輻射源7和分束器9之間的輻射路徑上， 而不是位于準(zhǔn)直器18和光記錄載體3之間(如圖1所示)。在圖1所 示的實(shí)施例中，其中束偏轉(zhuǎn)元件30位于分束器9和光記錄載體3之間， 束偏轉(zhuǎn)元件30被設(shè)置成在"前向方向上"把輻射束導(dǎo)向光軸19a，即如 同輻射束被導(dǎo)向光掃描裝置。在"后向"方向上，當(dāng)從光記錄載體反射 的輻射束穿過束偏轉(zhuǎn)元件30時，輻射束可以通過圖1的配置從光軸偏 離。圖2所示的配置具有的優(yōu)勢在于，入射到探測器23上的點(diǎn)是共軸 的，即這些點(diǎn)相對于4皮此不移位。
然而，當(dāng)束偏轉(zhuǎn)元件30位于輻射源7和準(zhǔn)直器18之間的發(fā)散束中時，可能在透射的輻射束中引入散光。為了防止任何這種散光影響所得 的入射到光記錄載體3信息層2上的點(diǎn)16，可在輻射束路徑上加入散光
校正板32。散光校正板32設(shè)置在分束器9和準(zhǔn)直器18之間的輻射束路 徑上。散光校正板是透明板。設(shè)置散光校正板32以校正具有例如通過 束偏轉(zhuǎn)元件30引入到輻射束中的不想要的散光的透射輻射束。設(shè)置板 32以把相反的散光應(yīng)用到該輻射束，從而把不想要的散光從該輻射束中 抵償?shù)簟＠?，散光校正板可以包括一個或多個折射界面，以便提供希 望的散光度給透射的輻射束用于校正目的。
通過把散光校正板32設(shè)置在分束器9和準(zhǔn)直器18之間，那么從光 載體3反射的輻射將只會穿過該校正板32,而不會通過束偏轉(zhuǎn)元件30。 因此，該反射束當(dāng)通過分束器9發(fā)送到探測器23時，會含有散光。在 上述散光方法中，通常圖1中示出的透鏡25會用于引入散光到該發(fā)送 的輻射束中，以保證入射到探測器上的輻射束具有希望的用于確定聚焦 誤差信號的散光。在這個特定的實(shí)施例中，希望散光的量通過散光校正 板提供，由此透鏡25可以從光掃描裝置中省略。
如這里所述的束偏轉(zhuǎn)元件也設(shè)置在圖2的虛線31表示的位置，在 分束器9和探測器23之間。可以使用位于這種位置的束偏轉(zhuǎn)元件以保 證不同波長的輻射束入射到單個探測系統(tǒng)上，以便例如避免不同位置/ 不同波長的輻射束需要通過分開的象限探測器探測。
束偏轉(zhuǎn)元件30除了可以位于輻射源和分束器9之間的位置，或者 除了位于分束器9和光記錄載體3之間的位置，該束偏轉(zhuǎn)元件可以還可 以位于位置31處，或者與位于這些位置其中之一的束偏轉(zhuǎn)元件結(jié)合。 例如，可以通過使第一束偏轉(zhuǎn)元件位于分束器9和光記錄載體3之間， 保證不同的輻射束入射到光記錄載體上基本相同的點(diǎn)處，隨后利用位于 分束器9和探測器23之間的束偏轉(zhuǎn)元件來保證每束反射的輻射束可以 通過單個探測系統(tǒng)探測，例如通過單象限探測器。
圖3示出了包含了 一層雙折射材料332的束偏轉(zhuǎn)元件330的一個示 例。在這個實(shí)施例中，雙折射材料332夾在兩個附加層334、 336之間。 兩個附加層334和336都是透明的。層332、 334、 336的每一層橫穿該 元件的光軸(在圖3的示例中，該光軸與光學(xué)透鏡系統(tǒng)的光軸19a共軸) 延伸。術(shù)語橫穿理解為橫跨，而不是限制這些層中的任意層為平面狀。
在示出的特定示例中，層334和336由相同的材料形成。在這個特
定的實(shí)施例中，兩層都具有折射率nt,其中ni nt n2， n!和n2分別是 雙折射材料折射率的最大值和最小值。
雙折射材料的至少一個表面不與束偏轉(zhuǎn)元件的光軸正交。在所示示 例中，雙折射材料332具有與垂直于光軸的直線成^i角度的第一表面 (由雙折射材料332與材料334的邊界限定)。雙折射材料332也具有 與垂直于光軸的直線成^2角度的第二表面(由雙折射材料332與材料 336的邊界限定)。在圖3中，橫向虛線表示垂直于光軸的直線，橫向 實(shí)線表示這些材料之間的邊界或界面。
可以看出^1、 ^2是非零的。因此，任何平行于光軸入射到相關(guān)表 面上的輻射束將被界面折射(假設(shè)在限定界面的兩種介質(zhì)之間的折射率 有差別)。
穿過雙折射材料的輻射束所經(jīng)受的折射率取決于該輻射束的偏 振。例如，穿過該材料的水平偏振的輻射束可能經(jīng)歷折射率n，而穿過 該雙折射材料的垂直偏振的輻射束可能經(jīng)歷折射率n2 (假設(shè)該雙折射材 料經(jīng)過適當(dāng)定向)。因此，每束輻射束的偏振會控制在兩種介質(zhì)的任何 給定表面/界面處輻射束被折射的程度。
雙折射材料的折射率隨著方向而改變。雙折射的一種度量是折射率 的最大值和最小值之間的差別。雙折射起源于材料的各向異性，例如晶 態(tài)各向異性、分子取向、凍結(jié)或外加應(yīng)變。由于各向異性，每種材料都 可以被認(rèn)為具有優(yōu)先軸。例如，在液晶中，優(yōu)先軸被稱為指向矢，并且 對應(yīng)于被拉長分子的平均取向。對于取向的雙折射材料的基準(zhǔn)包括以具 體方向取向的雙折射材料的優(yōu)先軸的概念。
因此，通過適當(dāng)控制輻射束的偏振和不同邊界的角度，可以設(shè)置束 偏轉(zhuǎn)元件以提供入射輻射束光路的任何想要的改變。
例如，通過適當(dāng)控制雙折射材料的第一和第二表面的角度，可以設(shè) 置第 一表面以使離軸入射輻射束的路徑向光軸偏轉(zhuǎn)?？梢灶愃频卦O(shè)置第 二表面以將入射輻射束折射到平行于光軸的方向上。通過適當(dāng)選擇雙折 射材料的厚度(即雙折射材料層沿著光軸的長度)，可以設(shè)置第二表面 以使(已通過第一表面折射的)輻射束沿著光軸傳播，即如果輻射束在 表面與光軸相交的點(diǎn)處跨過第二表面。
也可以設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件以對入射輻射束不提供任何束偏轉(zhuǎn)，即不折 射入射輻射束。這可以通過保證輻射束在穿過雙折射材料時經(jīng)歷的折射 率(基本上)等于相鄰介質(zhì)的折射率(例如nt)而實(shí)現(xiàn)。
也可以設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件的其他不同配置。例如，附加層334、 336 可以具有不同的折射率。這些層的一層或多層也可以是雙折射的?？蛇x 擇地，中心層(在圖3中示為層332)可以具有均勻的折射率，而外部 的兩層由雙折射材料構(gòu)成。這些雙折射材料可以是相同的材料，或者可 以是具有不同的折射率范圍的不同雙折射材料。
束偏轉(zhuǎn)元件可以筒單地由雙折射材料的單層構(gòu)成?？蛇x4奪地，其也 可以由任何兩層或多層材料構(gòu)成，其中的任何一層或多層可以是雙折射 材料。
在上述實(shí)施例中，束偏轉(zhuǎn)元件已示出不具有屈光能力，即由于其每 個表面都是平面，其并不被設(shè)置成會聚(或發(fā)散)輻射束，而是僅僅改 變輻射束的路徑。在其他實(shí)施例中，通過提供彎曲表面或通過界面，束 偏轉(zhuǎn)元件可以具有屈光能力。這樣的屈光能力可適用于幫助將輻射束聚 焦到光記錄載體的表面上。
圖4 6的每一個都示出了結(jié)合了一個或多個束偏轉(zhuǎn)元件30a-30d的 光掃描裝置的簡化得多的操作模式。在圖4和5中示出的光掃描裝置 中，提供兩種輻射源7a、 7b。圖6示出了包括三種輻射源7a、 7b和7c 的光掃描裝置。設(shè)置每個輻射源7a、 7b、 7c以提供分開的、不同的輻 射束。利用每束輻射束以掃描各自光記錄載體的信息層。例如，圖4和 5都示出了來自輻射源7a的輻射束被用于掃描第一種類型的光記錄載體 3的信息層2。為了易于解釋，沒有示出插入的光學(xué)部件如分束器、準(zhǔn) 直器、物鏡等。
設(shè)置每個輻射源7a、 7b、 7c以提供分開的、基本平行于光掃描裝置 的光軸19a的輻射束。設(shè)置這些輻射源的其中一個7b以提供與光軸19a 對準(zhǔn)的輻射束。設(shè)置其他輻射源7a、 7c以提供平行于、但與光軸19a 分開的輻射束。為了方便說明，夸大了分開的距離。從輻射源發(fā)射的輻 射束離開光軸19a的典型值小于200微米(并且經(jīng)常約為100微米)。 在這些圖中，僅示出了每束輻射束的主輻射線。
在圖4中示出的實(shí)施例中，設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件30a以便簡單地將來自 輻射源7a的輻射束向光軸19a偏轉(zhuǎn)。僅用箭頭示出了輻射束的中心部 分。如這里所述，束偏轉(zhuǎn)元件30a可以是包括雙折射材料的任意束偏轉(zhuǎn) 元件。如果光掃描裝置如圖1中所示被設(shè)置成束偏轉(zhuǎn)器30a鄰近準(zhǔn)直
器，并且準(zhǔn)直透鏡的焦距約為10mm,那么輻射束的路徑會傾斜10毫弧 度。如果使用具有l(wèi)mm厚度(即沿著光軸的長度)的束偏轉(zhuǎn)元件，那 么光路將移動約10微米。這樣小的移位對光掃描裝置的讀取性能、即 光掃描裝置掃描光記錄載體的能力具有可以忽略的影響。
在圖5示出的另一實(shí)施例中，設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件30b,使其不僅把來 自輻射源7a的輻射束向光軸19a折射，也隨后把輻射束沿著光軸19a 折射。來自輻射源7a的輻射束基本沿著光軸19a對準(zhǔn)。設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元 件以折射來自輻射源7a的輻射束，以使該第二輻射束的光軸基本與來 自輻射源7b的輻射束的光軸一致。
可以利用單個束偏轉(zhuǎn)元件30a以提供例如類似于圖3中描述的元件 330的功能?？蛇x擇地，可以使用兩個分開的束偏轉(zhuǎn)元件以提供相同的 功能。
圖6示出了光掃描裝置的另一實(shí)施例，在這個示例中結(jié)合了兩個束 偏轉(zhuǎn)元件30c、 30d。附加地，光掃描裝置包括偏振改變元件301,該偏 振改變元件301被設(shè)置成改變至少一束所述輻射束的偏振。
偏振改變元件可以被設(shè)置成改變兩束所述輻射束的偏振。然而，在 這個特定的實(shí)施例中，偏振改變元件301的功能取決于波長，其被設(shè)置 成僅改變預(yù)定波長的所述輻射束的其中一束的偏振。設(shè)置偏振改變元件 301以不改變不同波長的其他輻射束的偏振。偏振改變元件是半波片。 因此，對于適當(dāng)波長的輻射束，其能夠把水平偏振的光變?yōu)榇怪逼竦?光，反之亦然。
在示出的該特定實(shí)施例中，輻射源7a發(fā)射具有第一偏振pi的輻射， 而輻射源7b和7c發(fā)射具有垂直于pi的偏振p3的輻射。設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元 件30c以折射具有一種偏振(pi)的輻射，并使另一偏振(P3)的光透 過元件30c而不發(fā)生明顯的折射。設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件30 d以實(shí)施相反的功 能，即折射具有偏振P3的光，并在不發(fā)生折射的情況下透射具有偏振Pi 的光。
術(shù)語"不發(fā)生明顯的折射"表示輻射束透過束偏轉(zhuǎn)元件時，由元件 內(nèi)的折射引起的輻射束的偏轉(zhuǎn)量不會由于被調(diào)節(jié)的輻射束產(chǎn)生的點(diǎn)位 置的變化而改變所述光學(xué)裝置的性能。這樣，基本上非折射相當(dāng)于折射 角小于0.1度。
因此，偏轉(zhuǎn)元件30c用作把來自輻射源7a的輻射向光軸19a折射。
來自輻射源7b和7c的其他偏振的輻射無阻礙地透過束偏轉(zhuǎn)元件30c。
在這個特定的實(shí)施例中，設(shè)置偏振改變元件301，以便僅僅改變具 有從輻射源7b發(fā)射的波長的輻射的偏振。元件301位于兩個束偏轉(zhuǎn)元 件之間。因此，來自輻射源7b的輻射，當(dāng)入射到束偏轉(zhuǎn)元件30d上時， 具有偏振Pi(垂直于偏振P3)。因此，來自輻射源7a和7b的具有偏振pi的 輻射束，在透過束偏轉(zhuǎn)元件30d時不發(fā)生明顯的折射。設(shè)置束偏轉(zhuǎn)元件 30d以使(來自輻射源7c的)具有偏振p3的輻射向光軸19a折射。
因此，通過適當(dāng)運(yùn)用束偏轉(zhuǎn)元件以及位于這些束偏轉(zhuǎn)元件之間的偏 振改變元件，來自分開的輻射源的每束輻射束可以被設(shè)置成會聚在光記 錄載體3的信息層2上的相似點(diǎn)上。
雖然元件30c、 30d和301被表示成離散的元件，應(yīng)當(dāng)理解的是， 可以形成結(jié)合了所有這些元件的復(fù)合結(jié)構(gòu)。例如，偏振改變元件(例如 半波片)能夠結(jié)合到單個束偏轉(zhuǎn)元件的雙折射材料中，其中束偏轉(zhuǎn)元件 30c和30d的功能通過所述束偏轉(zhuǎn)元件的不同表面提供。
通過把利用了雙折射材料的束偏轉(zhuǎn)元件結(jié)合到光掃描裝置中，可以 在沒有機(jī)械疲勞，并且由束分離元件造成的輻射損庫毛相對較低的情況 下，容易地實(shí)現(xiàn)多輻射束光掃描裝置。
權(quán)利要求
1.用于掃描光記錄載體(3)的信息層(2)的光掃描裝置(1)，該裝置包括用于提供沿著第一光路具有第一偏振的至少第一輻射束(4，15，20)，和沿著第二不同的光路具有第二不同偏振的第二輻射束的輻射源(7；7a，7b，7c)；具有光軸(19a，19b)的物鏡系統(tǒng)(8)，用于會聚所述輻射束到所述信息層上；和至少一個包括雙折射材料層(334，336)的束偏轉(zhuǎn)元件(30；330；30a；30b；30c)，該雙折射材料層(334，336)被定向以使每束所述偏振輻射束在穿過雙折射材料時經(jīng)歷不同的折射率，并被設(shè)置成把至少所述第一輻射束向光軸(19a，19b)折射。
2. 如權(quán)利要求1所述的光掃描裝置，進(jìn)一步包括 用于檢測從光記錄載體(3)反射的每束所述輻射束的至少一部分的探測器(23);和用于把從輻射源(7; 7a,7b,7c )接收的入射輻射束向光記錄載體(3 ) 發(fā)送，和用于把從光記錄載體(3 )接收的所述反射輻射束向探測器(23 ) 發(fā)送的分束器(9)。其中所述束偏轉(zhuǎn)元件(30;330;30a;30b;30c )的至少一個被設(shè)置(31 ) 在輻射源(7; 7a,7b,7c)和分束器(9)之間。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的裝置，進(jìn)一步包括 用于探測從光記錄載體(3)反射的每束所述輻射束的至少一部分的探測器(23);和用于把從輻射源(7; 7a,7b,7c )接收的入射輻射束向光記錄載體(3 ) 發(fā)送，和用于把從光記錄載體(3 )接收的所述反射輻射束向探測器(23 ) 發(fā)送的的分束器(9);其中所述束偏轉(zhuǎn)元件(30;330;30a;30b;30c)的至少一個位于分束器 (9)和探測器(23)之間。
4. 如上述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)所述的光掃描裝置，進(jìn)一步包括 用于探測從光記錄載體(3)反射的每束所述輻射束的至少一部分的探測器(23);和用于把從輻射源接收的入射輻射束向光記錄載體(3)發(fā)送和用于把從光記錄載體(3)接收的所述反射輻射束向探測器(23)發(fā)送的分 束器(9 );其中所述束偏轉(zhuǎn)元件(30;330;30a;30b;30c)的至少一個位于分束器 (9)和光記錄載體(3)的位置之間。
5. 如上述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)所述的裝置，其中雙折射材料(334, 336 )具有橫穿輻射束的光路的兩個表面，第一表面被設(shè)置成把第一輻 射束向光軸折射，第二表面被設(shè)置成隨后使第一輻射束基本上沿著光軸 折射。
6. 如上述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述束偏轉(zhuǎn)元件 進(jìn)一步包括接觸雙折射材料(334, 336 )和橫穿光輻射束的光路的透明 材料(332 )，該透明材料(332 )具有折射率nt,其中n^n2n2，m和n2 分別是雙折射材料的最大和最小折射率；其中雙折射材料的優(yōu)先軸 被定向以使所述偏振輻射束的至少一束在經(jīng)過雙折射材料時經(jīng)受基 本上為nt的折射率。
7. 如上述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述束偏轉(zhuǎn)元件 (7; 7a,7b,7c)進(jìn)一步包括雙折射材料(336 )的附加層，該雙折射材料的優(yōu)先軸被定向以使每束偏振輻射束在穿過雙折射材料的附加層時 經(jīng)受不同的折射率。
8. 如上述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述束偏轉(zhuǎn)元件 被設(shè)置成透射由輻射源提供的至少一束輻射束，而對該輻射束不產(chǎn)生明 顯的折射。
9. 如上述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述輻射源(7c) 被設(shè)置成提供沿著第三不同的光路的第三輻射束，每束輻射束具有不同 的波長；和光掃描裝置(1)進(jìn)一步包括用于改變?nèi)肷漭椛涫钠竦闹辽僖?個半波片(301),該半波片被設(shè)置成改變至少一束所述輻射束的偏振 并且不改變所述輻射束的至少另一束的偏振。
10. 如權(quán)利要求9所述的光掃描裝置，進(jìn)一步包括至少另一個束偏 轉(zhuǎn)元件(30d)，該束偏轉(zhuǎn)元件(30d)包括的雙折射材料被定向以使不 同偏振的輻射束在穿過雙折射材料時經(jīng)受不同的折射率，所述半波片(301)位于兩個束偏轉(zhuǎn)元件UOcjOd)之間。
11. 一種制造用于掃描光記錄載體(3)的信息層(2)的光掃描裝置(1 )的方法，該方法包括提供輻射源(7; 7a,7b,7c)，用于提供沿著第一光路具有第一偏振 的至少第一輻射束(4, 15, 20)，和沿著第二不同的光路具有第二不 同偏振的第二輻射束；提供具有光軸(19a,19b)的物鏡系統(tǒng)(8),用于會聚所述輻射束 到所述信息層(2)上；和提供至少一個束偏轉(zhuǎn)元件(30; 330; 30a;30b;30c)，該束偏轉(zhuǎn)元 件包括的雙折射材料(334， 336 )被定向以使每束所述偏振輻射束在穿 過雙折射材料(334， 336 )時經(jīng)歷不同的折射率，并被設(shè)置成把至少所 述第一輻射束向光軸U9a,19b)折射。
全文摘要
一種用于掃描光記錄載體(3)的信息層(2)的光掃描裝置。該裝置包括用于提供沿著第一光路具有第一偏振的至少第一輻射束，和沿著第二不同的光路具有第二不同偏振的第二輻射束的輻射源(7)。具有光軸(19a)的物鏡系統(tǒng)被設(shè)置成會聚所述輻射束到所述信息層上。包括雙折射材料的束偏轉(zhuǎn)元件(30)被定向以使每束所述偏振輻射束在穿過雙折射材料時經(jīng)歷不同的折射率，并被設(shè)置成把至少所述第一輻射束向光軸折射。
文檔編號G11B7/125GK101171631SQ200680015386
公開日2008年4月30日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月3日
發(fā)明者A·H·J·英明克, B·H·W·亨德里克斯, C·T·H·F·利登鮑姆, S·凱帕, S·斯塔林加, T·W·圖克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司