專(zhuān)利名稱(chēng)：光學(xué)掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種掃描光學(xué)記錄載體的信息層的光學(xué)掃描裝置，該裝置包括-一用于提供一輻射束的輻射源，-一透鏡系統(tǒng)，它將所述輻射束轉(zhuǎn)變成一在所述信息層的位置上的掃描光點(diǎn)，該透鏡系統(tǒng)有一光軸，-一檢測(cè)系統(tǒng)，它包括-一象散發(fā)生元件，它將所述輻射束轉(zhuǎn)變成第一象焦輻射束，該元件還產(chǎn)生一個(gè)第一慧差量，從而第一象焦輻射束包括該慧形象差，-一慧形象差校正元件，它產(chǎn)生第二慧差量以補(bǔ)償所述第一慧差量，從而將所述第一象散輻射束轉(zhuǎn)變成基本上沒(méi)有慧形象差的第二象散輻射束，及-一象限檢測(cè)器，它將第二象散輻射束轉(zhuǎn)變成一電信號(hào)。
“掃描一信息層”是指，借助輻射束進(jìn)行的掃描，以便從該信息層讀取信息(“讀模式”)、在該信息層寫(xiě)信息(“寫(xiě)模式”)和/或從信息層刪除信息。
背景技術(shù)：
總的來(lái)說(shuō)，在開(kāi)頭段落所述類(lèi)型的傳統(tǒng)光學(xué)掃描裝置中，“聚焦出錯(cuò)信號(hào)”被用來(lái)保持掃描光點(diǎn)聚焦在待掃描信息層內(nèi)。次信號(hào)通常根據(jù)眾所周知的“象散法”來(lái)形成，尤其從G.Bouwhuis、J.Braat、A.Huijser等人的“Principles of Optical Disc Systems”第75-80頁(yè)(Adam Hilger 1985)(ISBN 0-85274-785-3)中，知道了上述“象散法”。該象散法基于在輻射束光路上主動(dòng)引入光行差即象散。通常，一個(gè)與光軸成45°角傾斜的平行平面板被用作象散發(fā)生元件，當(dāng)輻射束穿過(guò)此元件時(shí)就發(fā)生象散。
另外，“徑向跟蹤出錯(cuò)信號(hào)”被用于保持跟蹤掃描光點(diǎn)。此信號(hào)通常根據(jù)眾所周知的“徑向推挽法”來(lái)形成，尤其是從G.Bouwhuis、J.Braat、A.Huijser等人的“Principles of Optical Disc Systems”第70-73頁(yè)(Adam Hilger 1985)(ISBN 0-85274-785-3)中知道了上述“輻射推挽法”。
使用這種傳統(tǒng)光學(xué)掃描裝置時(shí)遇到的一個(gè)問(wèn)題在于，除象散外，平行平面板產(chǎn)生一個(gè)附加的彗形象差。該彗形象差可以Seidel系數(shù)W31的形式來(lái)表示。以下等式給出了與波長(zhǎng)λ有關(guān)地被標(biāo)準(zhǔn)化的系數(shù)W31的“均方根”W31rmsW31rms=-n2(n2-1)·sin(α)·cos(α)2·(n2-sin2α)52·dλ·NA372---(1)]]>其中，“d”表示平行平面板的厚度，“n”表示該平行平面板的折射率，“α”表示該平行平面板與光軸所成角度(最好為45°)，而“NA”表示入射平行平面板的輻射束的數(shù)值孔徑。其它信息參見(jiàn)如M.Born和E.Wolf的“Principles of Optics”第469-479頁(yè)(Pergamon Press)(ISBN 0-08-026482-4)。
這種彗形象差因?yàn)橛绊懡裹c(diǎn)跟蹤信號(hào)而不希望出現(xiàn)，因?yàn)樵谙笙迿z測(cè)器中心的光點(diǎn)因由該平行平面板產(chǎn)生的彗形象差量而不對(duì)稱(chēng)。
解決這個(gè)問(wèn)題的第一方案是減小平行平面板的厚度，因?yàn)樗a(chǎn)生的彗形象差量(可以表示成等式(1)所給出的W31ms的形式)隨該厚度d成比例變化。
然而，第一解決方案存在以下缺點(diǎn)。首先，該平行平面板的厚度也影響由該板產(chǎn)生的象散量，因?yàn)樵摪瀹a(chǎn)生了一定量的以Seidel系數(shù)W22形式表示的象焦。以下等式給出了與波長(zhǎng)λ有關(guān)地被標(biāo)準(zhǔn)化的系數(shù)W22的“均方根”W22rmsW22rms=(n2-1)·sin2(α)2·(n2-sin2α)32·dλ·NA324---(2)]]>其中“d”、“n”、“α”和“NA”與等式(1)中的定義相同。其次，即使是薄板，它也產(chǎn)生基本量的彗形象差。例如，計(jì)算顯示出1.1mm厚的平行平面板產(chǎn)生大量彗形象差，在NA＝0.135、α＝45°、n＝1.51的情況下，其量等于71mλrms。第三，該板的厚度因?yàn)闄C(jī)械限制條件且尤其是載體的彎曲極限而最好大于1mm。
第二解決方案是減小入射至該平行平面板的輻射束的數(shù)值孔徑NA，因?yàn)樗a(chǎn)生的彗形象差量(可以以等式(1)所給出的W31rms的形式來(lái)表示)隨數(shù)值孔徑NA變化。然而，第二解決方案存在以下缺點(diǎn)它也降低了與輻射源有關(guān)的激光功率，該激光功率同樣取決于數(shù)值孔徑NA。
現(xiàn)有技術(shù)中存在著解決前述問(wèn)題的其它方案。
美國(guó)專(zhuān)利US 4709139描述了開(kāi)頭段落所述類(lèi)型的光學(xué)掃描裝置，其中該彗形象差校正元件由一塊平行平面板形成，該平行平面板與象焦發(fā)生元件相反地相對(duì)透鏡系統(tǒng)光軸傾斜。結(jié)果，象散發(fā)生元件和彗形象差校正元件產(chǎn)生了朝向同一方向的等量象散以及朝向相反方向的等量彗形象差因此，彗形象差校正元件所產(chǎn)生的彗形象差量消除了由象散發(fā)生元件產(chǎn)生的彗形象差量。
然而，如美國(guó)專(zhuān)利US 4209139所述的裝置存在著以下缺點(diǎn)它需要一塊附加的平行平面板，該板占用了空間并產(chǎn)生了非常大量的象散，并且阻止了用象限檢測(cè)器進(jìn)行光點(diǎn)聚焦調(diào)整。
美國(guó)專(zhuān)利US 5496993描述了開(kāi)頭段落所述類(lèi)型的光學(xué)掃描息裝置，其中該散發(fā)生元件由一塊平行平面板形成，而彗形象差校正元件由一個(gè)楔形光學(xué)元件形成。該楔形光學(xué)元件有一入射面，該入射面在一個(gè)沿徑向與該板傾斜方向相反的方向上傾斜，從而產(chǎn)生大量的在徑向上與該板所產(chǎn)生的大量彗形象差方向相反的彗形象差。換言之，該楔形元件所產(chǎn)生的慧形象差量補(bǔ)償了該板所產(chǎn)生的慧形象差量。
然而，如美國(guó)專(zhuān)利US 5496993所述的裝置存在著缺點(diǎn)。尤其是，該慧形象差校正元件產(chǎn)生了除慧形象差以外的非常大量的象散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供補(bǔ)救前述缺點(diǎn)的光學(xué)掃描裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)如開(kāi)頭段落所述的光學(xué)掃描裝置實(shí)現(xiàn)了這些目的，其中，所述慧形象差校正元件包括一個(gè)有一形狀的校正面，所述形狀由包括項(xiàng)“A.r3.cos(θ)”的函數(shù)“H(r，θ)”限定，其中，“H”是校正面沿該透鏡系統(tǒng)光軸的位置，“r”和“θ”表示在第一象散輻射束的橫截面內(nèi)的極坐標(biāo)，“A”表示一個(gè)取決于該慧形象差校正元件所產(chǎn)生的慧形象差量的第一常數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)掃描裝置的一優(yōu)選實(shí)施例中，該函數(shù)“H(r，θ)”被定義為
H(r，θ)＝A.r3.cos(θ)+B.r+C.r2.cos2(θ-θ0)其中“B”、“C”和“θ0”分別表示第二常數(shù)、第三常數(shù)和第四常數(shù)。
該慧形象差校正元件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它產(chǎn)生了用來(lái)補(bǔ)償?shù)谝换坌蜗蟛盍康牡诙坌蜗蟛盍?，而沒(méi)有產(chǎn)生附加數(shù)量的象散并且沒(méi)有影響象散發(fā)生元件所產(chǎn)生的象散量。
這種慧形象差校正元件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它減少了徑向-焦點(diǎn)串?dāng)_，因?yàn)榈诙笊⑤椛涫臋M截面不再因慧形象差而變形。
該慧形象差校正元件的另一優(yōu)點(diǎn)是，第二象散輻射束沒(méi)有傾斜，從而避免了象限檢測(cè)器的位移，因而避免了自由工作距離的增大。
這種慧形象差校正元件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以構(gòu)造成伺服透鏡系統(tǒng)的入射面，該伺服透鏡系統(tǒng)的出射面可以有利地被用來(lái)形成如一負(fù)球面透鏡。這有利地導(dǎo)致了允許用象限檢測(cè)器進(jìn)行第二象散輻射束的聚焦調(diào)整，其做法是在透鏡系統(tǒng)的光軸方向上移動(dòng)伺服透鏡，并且在伺服透鏡不是由非球面透鏡構(gòu)成的情況下，其做法是移動(dòng)象限檢測(cè)器。
這種慧形象差校正元件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可被用于借助該象限檢測(cè)器的光點(diǎn)聚焦調(diào)整。


結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的目的、優(yōu)勢(shì)和特征，其中圖1示意表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)掃描裝置的組成部件，圖2示意表示圖1所示檢測(cè)系統(tǒng)的組成部件，圖3、4、5分別表示圖2所示慧形象差校正元件的第一、第二和第三實(shí)施例的橫截面，圖6A、6B分別示意表示執(zhí)行和不執(zhí)行本發(fā)明校正的、象限檢測(cè)器上的第二象散輻射束的橫截面，及圖7A、7B分別表示在有及沒(méi)有本發(fā)明校正的情況下測(cè)量入射至該象限檢測(cè)器上的輻射束的聚焦S曲線(xiàn)。
具體實(shí)施例方式
圖1示意表示根據(jù)本發(fā)明的一光學(xué)掃描裝置的光學(xué)組件，該裝置用以?huà)呙枰还鈱W(xué)記錄載體3的一信息層2。
如圖所示，光學(xué)記錄載體3包括一透明層60，在透明層60的一面上布置著信息層2。通過(guò)一保護(hù)層61來(lái)保護(hù)該信息層的背對(duì)透明層的那面不受環(huán)境影響。該透明層通過(guò)為該信息層提供機(jī)械支承而起到光學(xué)記錄載體基層的作用。或者，該透明層可以具有保護(hù)該信息層的唯一功能，而機(jī)械支承由該信息層的另一面提供，如由該保護(hù)層或由一附加信息層和連接至最上面信息層的透明層提供。信息層2為包含軌跡的載體3的某一表面?！败壽E”是一個(gè)由聚焦射線(xiàn)所遵循的路徑，在該軌跡上布置有表示信息的光讀標(biāo)記。該標(biāo)記可以例如呈具有與周?chē)煌姆瓷湎禂?shù)或磁化方向的點(diǎn)或區(qū)的形式。在光學(xué)記錄載體3呈圓盤(pán)形狀的情況下，與某個(gè)軌跡有關(guān)地給出以下定義“徑向”為該軌跡與圓盤(pán)中心之間的方向，而“切向”為與該軌跡正切且垂直于該“徑向”的方向。
在掃描期間內(nèi)，記錄載體3繞一軸(圖1未示出)旋轉(zhuǎn)，然后經(jīng)透明層60掃描信息層2。
如圖1所示，光學(xué)掃描裝置1包括一輻射源4、有一光軸00’的透鏡系統(tǒng)5、一輻射束分裂器18和一檢測(cè)系統(tǒng)6。光學(xué)掃描裝置1最好進(jìn)一步包括一伺服電路6A、一聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6B、一徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6D和用于糾錯(cuò)的信息處理單元6C。
輻射源4被設(shè)置用于提供一輻射束8。輻射源4最好包括至少一個(gè)在所選波長(zhǎng)λ下發(fā)射輻射束8的半導(dǎo)體激光器，如在該光學(xué)記錄載體3屬于DVD格式的情況下，輻射束8的波長(zhǎng)λ在620nm-700nm之間，最好等于660nm。更優(yōu)選的是，光學(xué)掃描裝置1進(jìn)一步包括一光柵結(jié)構(gòu)9，它用于從中心輻射束即輻射束8中形成第一、第二伴線(xiàn)輻射束10和11如-1級(jí)和+1級(jí)衍射光束。
輻射束分裂器18被設(shè)置用來(lái)使輻射束8(及伴線(xiàn)輻射束10和11)反射向透鏡系統(tǒng)5。輻射束分裂器18最好由相對(duì)光軸00’傾斜α角的一個(gè)平行平面板形成。該角度α最好等于45°。注意，該平行平面板除輻射束分裂器功能以外還用于產(chǎn)生如下所述的象散。
透鏡系統(tǒng)5被設(shè)置用來(lái)將輻射束8(及伴線(xiàn)輻射束10和11)轉(zhuǎn)變成聚焦輻射束13，以便在信息層2的位置內(nèi)形成掃描光點(diǎn)14。該透鏡系統(tǒng)5包括一第一物鏡15；它最好進(jìn)一步包括一準(zhǔn)直透鏡7和一第二物鏡16。在輻射束8的數(shù)值孔徑約等于0.85的情況下，第二物鏡16最好與第一物鏡15一起使用，而在輻射束8的數(shù)值孔徑為0.45-0.65之間的情況下，只使用第一物鏡15。
準(zhǔn)直透鏡7設(shè)置用來(lái)將輻射束8(及伴線(xiàn)輻射束10和11)轉(zhuǎn)變成一基本準(zhǔn)直的輻射束12。
第一物鏡15被設(shè)置用來(lái)將準(zhǔn)直輻射束12轉(zhuǎn)變成會(huì)聚輻射束17。另外，第一物鏡15最好是非球面的。
第二物鏡16被設(shè)置用來(lái)將會(huì)聚輻射束17轉(zhuǎn)變成聚焦輻射束13。它可以由一平凸透鏡形成，該平凸透鏡有一個(gè)面對(duì)物鏡15的凸面15a和一個(gè)面對(duì)信息層2位置的平面15b。注意，物鏡16協(xié)同物鏡15形成一個(gè)雙合透鏡系統(tǒng)，該雙合透鏡系統(tǒng)在光學(xué)元件的相互位置上有利地具有比單透鏡系統(tǒng)更大的容差。另外，物鏡16最好為非球面的。
如圖所示，在光學(xué)記錄載體3屬于DVD規(guī)格的情況下，所選的聚焦輻射束13的數(shù)值孔徑在“讀模式”下約為0.60，而在“寫(xiě)入模式”下約等于0.65。
因此，在掃描期間內(nèi)，聚焦輻射束13在信息層2上反射，從而形成一個(gè)在向前會(huì)聚輻射束17的光路上返回的反射輻射束。透鏡系統(tǒng)5將反射輻射束轉(zhuǎn)變成第一會(huì)聚反射輻射束63。最后，輻射束分裂器18通過(guò)使至少一部分的反射輻射束63轉(zhuǎn)向該檢測(cè)系統(tǒng)6而使向前的輻射束8以輻射束21形式與反射輻射束17分開(kāi)。
該檢測(cè)系統(tǒng)6被設(shè)置用來(lái)俘獲輻射束21和伴線(xiàn)輻射束并將它們轉(zhuǎn)變成一個(gè)或幾個(gè)電信號(hào)。其中一個(gè)信號(hào)為信息信號(hào)Idata，它的值表示在該信息層2上掃描到的信息。該信息信號(hào)Idata通過(guò)用于糾錯(cuò)的信息處理單元6C進(jìn)行處理。其它來(lái)自該檢測(cè)系統(tǒng)6的信號(hào)為聚焦出錯(cuò)信號(hào)Ifocus和徑向跟蹤出錯(cuò)信號(hào)Iradial。信號(hào)Ifocus表示掃描光點(diǎn)14與信息層2位置之間(沿透鏡系統(tǒng)5光軸)的軸向高度差。此信號(hào)最好通過(guò)如上所述的“象散法”形成。該徑向跟蹤出錯(cuò)信號(hào)Iradial表示該掃描光點(diǎn)14與它要遵循的信息層2內(nèi)的軌跡中心之間的、在信息層2平面內(nèi)的距離。此信號(hào)最好通過(guò)如上所述的“徑向推挽法”來(lái)形成。
伺服電路6A被設(shè)置響應(yīng)于信號(hào)Ifocus和Iradial地分別提供用來(lái)控制調(diào)節(jié)器6B和徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6D的伺服控制信號(hào)Icontro1。該聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6B控制物鏡15、16沿透鏡系統(tǒng)5光軸的位置，從而控制該掃描光點(diǎn)14的位置，所以，它基本上與該信息層2平面重合。該徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)6D控制物鏡15、16在垂直于透鏡系統(tǒng)5光軸的方向上的位置，從而控制該掃描光點(diǎn)14的徑向位置，所以它基本上與在該信息層2內(nèi)要遵循的軌跡中心線(xiàn)相符。
圖2示意表示圖1的檢測(cè)系統(tǒng)6；如圖2詳細(xì)所示，檢測(cè)系統(tǒng)6包括一象散發(fā)生元件(最好由輻射束分裂器18形成)、一慧形象差校正元件19和一象限檢測(cè)器20。作為純粹的隨意選擇，坐標(biāo)“Z軸”表示透鏡系統(tǒng)5光軸00’的方向，坐標(biāo)“X軸”和“Y軸”分別表示對(duì)應(yīng)于徑向和切向的象限檢測(cè)器12的兩個(gè)方向。
象散發(fā)生元件18被設(shè)置用來(lái)將輻射束8轉(zhuǎn)變成一第一象散輻射束21。另外，象散發(fā)生元件18產(chǎn)生第一慧形象差量，所以象散輻射束21包含慧形象差。在該象散發(fā)生元件由形成輻射束分裂器18的平行平面板形成的優(yōu)選案例中，該板與Z軸成α角，該角度最好如上所述地為45°。在此優(yōu)選實(shí)施例中，第一慧形象差量可以表示成類(lèi)似于由等式(1)給出的Siedel系數(shù)W31rmsa。
慧形象差校正元件被設(shè)置用來(lái)產(chǎn)生第二慧形象差量，以補(bǔ)償所述第一慧形象差量(即，優(yōu)選實(shí)施例中的W31rmsa)，從而將象散輻射束21轉(zhuǎn)變成基本上沒(méi)有慧形象差的第二象散輻射束22(術(shù)語(yǔ)“基本上”解釋如下)。在下文中，第二慧形象差量可以表示成Seidel系數(shù)W31b的均方根W31rmsb形式。另外，該慧形象差校正元件19由一個(gè)具有某一形狀的校正面19A形成，所述形狀由包括項(xiàng)“A.r3.cos(θ)”的函數(shù)“H(r，θ)”限定，其中“H”為該校正面沿該透鏡系統(tǒng)光軸的位置，“r”和“θ”表示在第一象散輻射束的橫截面內(nèi)的極坐標(biāo)，而“A”表示一個(gè)取決于由慧形象差校正元件19產(chǎn)生的慧形象差量(即根據(jù)如下面進(jìn)一步描述的標(biāo)準(zhǔn)化均方根W31rmsb)的第一常數(shù)。
在該光學(xué)掃描裝置1的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該函數(shù)“H(r，θ)”被定義為H(r，θ)＝A.r3.cos(θ)+B.r+C.r2.cos2(θ-θ0)(3)其中“H”、“r”和“θ”如上面定義，而“B”、“C”和“θ0”分別表示第二常數(shù)、第三常數(shù)和第四常數(shù)。
在該光學(xué)掃描裝置1的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，校正面19A形成一透鏡19’的入射面，從而該透鏡19’的出射面19B提供附加光學(xué)功能。例如，該出射面19B可以成球狀彎曲以形成一球面透鏡。下面，詳細(xì)描述述包括三個(gè)校正面19A的實(shí)施例的透鏡19’的三個(gè)實(shí)施例。
象限檢測(cè)器20被布置成將象散輻射束22轉(zhuǎn)變成信號(hào)Idata、Ifocus和Iradial。為了根據(jù)“象散法”產(chǎn)生信號(hào)Ifocus，象限檢測(cè)器20包括(a)四個(gè)分別用以提供四個(gè)檢測(cè)信號(hào)IC1、IC2、IC3和IC4的輻射感應(yīng)檢測(cè)元件C1至C4(如圖2中所示)，及(b)一第一電路，它響應(yīng)于信號(hào)Ic1-Ic4地提供信號(hào)Idata和Ifocus。為了根據(jù)眾所周知的“徑向推挽法”產(chǎn)生徑向跟蹤出錯(cuò)信號(hào)Ifadial，該檢測(cè)系統(tǒng)39包括第二輻射感應(yīng)檢測(cè)元件和一個(gè)用來(lái)響應(yīng)于這些檢測(cè)元件的輸出信號(hào)地提供信號(hào)Ifadial的第二電路。
現(xiàn)在，詳細(xì)描述包括三個(gè)校正面19A的實(shí)施例的透鏡19’的三個(gè)實(shí)施例。
圖3-5表示分別包括校正面19A的第一、第二和第三實(shí)施例的透鏡19’的第一、第二和第三實(shí)施例的橫截面。符號(hào)19’1、19’2和19’3分別表示透鏡19’的第一、第二和第三實(shí)施例，符號(hào)19A1、19A2和19A3分別表示校正面19A的第一、第二和第三實(shí)施例，而符號(hào)19B1、19B2和19B3分別表示透鏡19’1、19’2和19’3的出射面的第一、第二和第三實(shí)施例。
參見(jiàn)圖3，在等式(3)中的A≠0、B＝0而C＝0的情況下，該校正面19A1符合下面的等式H1(r，θ)＝A1.r3.cos(θ) (4)其中“A1”按照等式(3)定義的常數(shù)。如上所述，A1取決于W31rmsb；尤其是，它由下面的等式給出A1=W31rmsb·λ·72L3·NA3·(nlens-1)---(5)]]>其中“W31rmsb”為與該校正面19A1所產(chǎn)生的慧形象差W31b量有關(guān)的“均方根”值；“λ”為象散輻射束22的波長(zhǎng)；“L”為從校正面19A1至球面透鏡19B1的距離(如圖3中所示)；“NA”為象散輻射束22的數(shù)值孔徑；而“nlens”為透鏡19’1的折射率。另外，為了補(bǔ)償平行平面板18所產(chǎn)生的慧形象差量，等式(5)中的數(shù)值W31rmsb理想地等于等式(1)所給出的“均方根”值W31rmsa。
如圖所示，如果等式(1)中d＝1.1mm、NA＝0.135、α＝45°且n＝1.51，則值W31rmsa等于71mλrms。如果nlens＝1.57、NA＝0.16、λ＝790nm、L＝2.8mm，則最終從W31rmsb理想地等于71mλrms的等式(5)中得出常數(shù)A1的理想值A(chǔ)1ideal。實(shí)際上，不能獲得理想值A(chǔ)1ideal并且參數(shù)的實(shí)際值A(chǔ)1actual導(dǎo)致了補(bǔ)償?shù)谝换坌蜗蟛盍縒31a，以便形成基本上沒(méi)有慧形象差的第二象散輻射束22。例如，如果A1ideal＝0.1mm-2，則所產(chǎn)生的值W31rmsb等于71mλrms。換言之，在理想與實(shí)際值之間，可容許5mλrms的差；在描述中，“基本上沒(méi)有慧形象差”表示在象散輻射束22中產(chǎn)生的慧形象差量的“均方根”值小于10mλrms。
參見(jiàn)圖4，在等式(3)中的A≠0、B≠0而C＝0的情況下，該校正面19A2符合下面的等式H2(r，θ)＝A2.r3.cos(θ)+B2.r其中“A2”和“B2”分別按照等式(3)定義的常數(shù)“A”和“B”。在該象散發(fā)生元件18由板形成的情況下，可以如圖3所示地算出該常數(shù)A2。常數(shù)B2表示用來(lái)補(bǔ)償在Y方向根據(jù)項(xiàng)“A.r3.cos(θ)”彎曲而成的校正面的平均傾斜度；它通常小于1°。注意，該固定傾斜度對(duì)慧形象差校正沒(méi)有明顯的作用；然而，它使得校正面19A2在造型方面比校正面19A1更有利。形成這樣的圓柱面的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，它產(chǎn)生了除平行平面板所產(chǎn)生的數(shù)量以外的第二象散量。
參見(jiàn)圖5，在等式(3)中的A≠0、B≠0、C≠0而θ0＝0的情況下，該校正面19A3遵照下面的等式H3(r，θ)＝A3.r3.cos(θ)+B3.r+C3.r2.cos2(θ)其中“A3”、“B3”和“C3”分別對(duì)應(yīng)于按等式(3)定義的常數(shù)“A”、“B”和“C”。注意，項(xiàng)C3.r2.cos2(θ)表示產(chǎn)生一附加象散量的圓柱面，所述附加象散量被加至由板18產(chǎn)生的量即在等式(2)中表示的W22；系數(shù)C3則可以表示如下C3≈12·Rcyl]]>其中“Rcy1”為與該圓柱面有關(guān)的圓柱直徑。
或者，在C≠0且θ0≠0的情況下，相應(yīng)圓柱面的方位角相對(duì)Y方向成θ0角。這有利地導(dǎo)致了來(lái)自平行平面板18的象散輻射束21的聚焦線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)。
以下，如圖所示地來(lái)說(shuō)明光學(xué)掃描裝置1的操作，尤其是慧形象差校正元件19對(duì)輻射束21的作用。圖6A和6B分別示意表示了在有和沒(méi)有本發(fā)明所述校正的情況下的、入射至該象限檢測(cè)器20上的輻射束22的橫斷面。而圖7A和7B分別表示了在有和沒(méi)有如本發(fā)明所述校正的情況下的、與入射至該象限檢測(cè)器上的輻射束22相關(guān)的(已同時(shí)產(chǎn)生的)聚焦S曲線(xiàn)。
圖6A、6B顯示了表示輻射束22的光線(xiàn)與象限檢測(cè)器20的平面相交的點(diǎn)。參見(jiàn)圖6A，具有如本發(fā)明所述慧形象差校正的象散輻射束22基本上相對(duì)輻射束的中心是對(duì)稱(chēng)的。參見(jiàn)圖6B，沒(méi)有如本發(fā)明所述慧形象差校正的象散輻射束22受到第一慧形象差量的影響，因而相對(duì)該輻射束的中心是對(duì)稱(chēng)的。
關(guān)于圖7A和7B，根據(jù)下面的等式，從檢測(cè)信號(hào)IC1-IC4的測(cè)量中獲得了聚焦S曲線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化值FE(關(guān)于信號(hào)Ifocus的最大值)。
FE=Ic1+Ic3-Ic2-Ic4Ic1+Ic3+Ic2+Ic4]]>參見(jiàn)圖7A，與象散輻射束22有關(guān)的且具有如本發(fā)明所述校正的聚焦S曲線(xiàn)61基本上相對(duì)對(duì)應(yīng)于FE＝0的點(diǎn)是對(duì)稱(chēng)的。
參見(jiàn)圖7B，與象散輻射束22有關(guān)的但沒(méi)有本發(fā)明所述校正的聚焦S曲線(xiàn)61具有因輻射束22中出現(xiàn)慧形象差而受到影響的峰值63。本領(lǐng)域技術(shù)人員注意到，出現(xiàn)這種峰值的缺點(diǎn)在于該光學(xué)掃描裝置對(duì)楔形物尤為敏感。
這種慧形象差校正元件的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)相對(duì)聚焦調(diào)整用象限檢測(cè)器20調(diào)整透鏡19’的位置時(shí)，導(dǎo)致校正元件所產(chǎn)生的慧形象差量發(fā)生無(wú)關(guān)緊要的變化。例如，計(jì)算顯示，透鏡19’沿軸00’位置的0.2mm的變化導(dǎo)致所產(chǎn)生的慧形象變量的5mλrms的變化，而這種變化對(duì)71mλrms來(lái)說(shuō)被認(rèn)為是不明顯的。
可以理解的是，在不脫離從屬權(quán)利要求所定義的本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種改變和修改。
作為選擇，該慧形象變校正元件可以與除平行平面板以外的進(jìn)一步產(chǎn)生慧形象差的任何象散發(fā)生元件結(jié)合。
作為選擇，該光學(xué)掃描裝置可以屬于能夠同時(shí)完成多軌道掃描的類(lèi)型。這改進(jìn)了“讀模式”下的數(shù)據(jù)讀取及/或“寫(xiě)模式”下的寫(xiě)入速度，如美國(guó)專(zhuān)利US 4449212所述。在此，作為參考加入如美國(guó)專(zhuān)利US4449212所述的多軌道裝置的說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.一種用于掃描一光學(xué)記錄載體(3)的一信息層(2)的光學(xué)掃描裝置(1)，該光學(xué)掃描裝置包括-一輻射源(4)，它提供一輻射束(8)，-一透鏡系統(tǒng)(5)，它將所述輻射束轉(zhuǎn)變成在所述信息層位置上的一掃描光點(diǎn)(14)，此透鏡系統(tǒng)有一光軸(OO’)，及-一檢測(cè)系統(tǒng)(6)，它包括-一象散發(fā)生元件(18)，它將所述輻射束轉(zhuǎn)變成一第一象散輻射束(21)，此象散發(fā)生元件進(jìn)一步產(chǎn)生第一慧形象差量(W31a)，因此，該第一象散輻射束包括慧形象差，-一慧形象差校正元件(19)，它產(chǎn)生第二慧形象差量(W31b)以補(bǔ)償所述第一慧形象差量，從而將所述第一象散輻射束轉(zhuǎn)變成基本上沒(méi)有慧形象差的第二象散輻射束(22)，及-一象限檢測(cè)器(20)，它將所述第二象散輻射束轉(zhuǎn)變成一電信號(hào)，其特征在于，所述慧形象差校正元件包括一校正面(19A)，所述校正面(19A)具有一個(gè)由包括項(xiàng)“A.r3.cos(θ)”的函數(shù)“H(r，θ)”限定的形狀，其中，“H”為所述校正面沿所述透鏡系統(tǒng)光軸的位置，“r”和“θ”表示在所述第一象散輻射束的橫截面內(nèi)的極坐標(biāo)，而“A”表示取決于所述第二慧形象差量的第一常數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(1)，其特征在于，所述函數(shù)“H(r，θ)”被定義為H(r，θ)＝A.r3.cos(θ)+B.r+C.r2.cos2(θ-θ0)其中，“B”、“C”和“θ0”分別表示第二常數(shù)、第三常數(shù)和第四常數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(1)，其特征在于，所述象散發(fā)生元件(18)由一個(gè)相對(duì)所述光軸(OO’)傾斜一預(yù)定角度(α)的平行平面板形成。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(1)，其特征在于，所述校正面(19A)形成一透鏡(19’)的入射面，并且所述透鏡具有一各向異性彎曲的出射面(19B)。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(1)，其特征在于，所述檢測(cè)系統(tǒng)(6)還設(shè)置用于提供一聚焦出錯(cuò)信號(hào)(Ifocus)和/或一徑向跟蹤出錯(cuò)信號(hào)(Iradial)，該光學(xué)掃描裝置進(jìn)一步包括一伺服電路(6A)和一響應(yīng)于所述聚焦出錯(cuò)信號(hào)和/或所述徑向跟蹤出錯(cuò)信號(hào)的并用于控制該掃描光點(diǎn)(14)相對(duì)該信號(hào)層(2)和/或該信號(hào)層的一要掃描的軌道的位置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(6B)。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)掃描裝置(1)，其特征在于，所述光學(xué)掃描裝置(1)進(jìn)一步包括一用于糾錯(cuò)的信息處理單元(6C)。
全文摘要
一光學(xué)掃描裝置(1)包括一輻射源(4)，它提供一輻射束(8)；一透鏡系統(tǒng)(5)，它將所述輻射束轉(zhuǎn)變成在所述信息層位置內(nèi)的一掃描光點(diǎn)(14)；一檢測(cè)系統(tǒng)(6)，它包括一象限檢測(cè)器(20)、用于產(chǎn)生第一彗形象差量(W31a)以便將所述輻射束轉(zhuǎn)變成第一象散輻射束(21)的象散發(fā)生元件(18)以及用來(lái)產(chǎn)生第二彗形象差量(W31b)以補(bǔ)償所述第一彗形象差量的彗形象差校正元件(19)。所述彗形象差校正元件(19)包括一具有某個(gè)形狀的校正面(19A)，所述形狀由包括項(xiàng)“A.r
文檔編號(hào)G11B7/135GK1522439SQ02813158
公開(kāi)日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月29日
發(fā)明者P·T·于特, P T 于特 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司