光学记录载体扫描设备制造技术

一种光学扫描设备，其用于扫描具有位于该载体内不同信息层深度的信息层的光学记录载体，该光学记录载体包括具有位于第一信息层深度ｄ↓［１］的信息层（２’）的第一光学记录载体（３’），具有位于第二信息层深度ｄ↓［２］的信息层（２”）的第二光学记录载体（３”），以及具有位于第三信息层深度ｄ↓［３］的信息层（２”’）的第三光学记录载体（３”’），其中ｄ↓［３］＜ｄ↓［２］＜ｄ↓［１］。该扫描设备包括用于生成第一、第二和第三辐射光束（４’；４”；４”’）以分别扫描所述第一、第二和第三记录载体（３’；３”；３”’）的辐射光源系统（７），该设备包括将第一、第二和第三不同的波前修正分别引入第一、第二和第三辐射光束的至少部分中的衍射结构（４８）。该衍射结构设置为对于第一、第二和第三辐射光束分别以选定的衍射级ｍ↓［１］、ｍ↓［２］和ｍ↓［３］工作，并且其特征在于将该衍射结构（４８）设置为使得满足以下关系式：公式（Ⅰ）－１＜（ｍ↓［３］－ｍ↓［２］）／（ｍ↓［２］－ｍ↓［１］）－（ｄ↓［３］－ｄ↓［２］）／（ｄ↓［２］－ｄ↓［１］）＜１　（Ⅰ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光学扫描设备，其用于扫描具有位于不同信息层深度的信息层的光学记录载体。
技术介绍
目前，利用光学记录载体的数据存储领域是一个重点研究的
现有的许多光学记录载体格式包括紧致盘(CD)、常规的数字通用盘(DVD)和蓝光盘(BD)。这些格式可以不同的类型来获得，包括只读类型(CD-ROM/DVD-ROW/BD-ROM)、可刻录类型(CD-R/DVD-R/BD-R)、可重写类型(CD-RW/DVD-RW/BD-RE)和音频类型(CD-A)。为了扫描不同格式的光学记录载体，必须使用具有不同波长的辐射光束。用于扫描CD的波长约为780nm，用于扫描DVD的波长约为650nm，用于扫描BD的波长约为405nm。不同格式的光盘能够存储不同的最大数据量。该最大量与扫描该盘所必须的辐射光束的波长和物镜的数值孔径(NA)有关。扫描可以包括在盘上读取和/或写入数据。光盘上的数据存储在信息层上。该盘的信息层受到具有预定厚度的覆盖层的保护。不同格式的光盘具有不同厚度的覆盖层，例如CD的覆盖层厚度约为1.2mm，DVD的覆盖层厚度约为0.6mm，而BD的覆盖层厚度约为0.1mm。当扫描某种格式的光盘时，辐射光束聚焦为信息层上的点。随着该辐射光束通过该盘的覆盖层，在辐射光束中引起了球差。所引起的球差量取决于覆盖层的厚度和辐射光束的波长。在到达该盘的覆盖层之前，辐射光束必须已经具有一定球差，使得与覆盖层引起的球差相结合，从而使该辐射光束能够正确地聚焦在该盘的信息层上。为了扫描具有不同覆盖层厚度的不同盘，该辐射光束必须在到达覆盖层之前具有不同的球差。这样，确保了辐射光束在信息层上的正确聚焦。希望具有一种能够扫描许多不同格式的盘(例如CD、DVD和BD)的光学设备。这种设备通常较难以设计。这一部分是因为不同的覆盖层厚度需要适当的辐射光束在到达覆盖层之前具有不同的球差。这种多种光盘格式扫描设备通常包括许多不同光学元件的组件，这些光学元件分别仅是为了扫描一种光盘而特定的。从而通常使这种设备比较复杂，而且因此体积大且昂贵。国际专利申请WO03/060891描述了一种光学扫描设备，其用于分别利用三种不同辐射光束来扫描三种不同光学记录载体的信息层。每种辐射光束具有偏振和不同波长。该设备包括具有衍射部分的物镜，该衍射部分包含双折射材料。该衍射部分使辐射光束衍射，使得具有最短波长的光束引起了对于该最短波长而言基本上为0的相变模2π。该衍射部分使其它辐射光束中的至少一个衍射为正第1级。国际专利申请WO03/060892描述了一种光学扫描设备，其用于分别利用三种不同辐射光束来扫描三种不同光学记录载体的信息层。每种辐射光束具有偏振和不同波长。该设备包括物镜和用于补偿一种或两种辐射光束的波前像差的相位结构。该相位结构包括双折射材料并且具有非周期性台阶轮廓。美国专利US6687037描述了一种光学扫描设备，其用于利用两种不同波长的辐射光束来扫描光学记录载体。该设备包括物镜和具有台阶轮廓的衍射元件，该衍射元件近似闪耀衍射光栅。该衍射元件为最短波长的辐射光束选择第0衍射级，并且为其它辐射光束选择第1级。国际专利申请WO02/41307描述了一种用于光学扫描设备中的透镜系统。在该系统中，将辐射光束用于扫描光学记录载体的信息层。该系统的透镜既具有衍射光栅，又具有相位结构，该相位结构具有非周期性台阶轮廓。该透镜减少了透镜系统对于辐射光束波长变化和环境温度变化的敏感度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有效的光学扫描设备，其用于利用不同波长的辐射光束来扫描具有至少三种不同信息层深度的光学记录载体。根据本专利技术的一个方面，提供了一种光学扫描设备，其用于扫描具有位于该载体内不同信息层深度的信息层的光学记录载体，该光学记录载体包括具有位于第一信息层深度d1的信息层的第一光学记录载体，具有位于第二信息层深度d2的信息层的第二光学记录载体，以及具有位于第三信息层深度d3的信息层的第三光学记录载体，其中d3＜d2＜d1，该扫描设备包括用于生成第一、第二和第三辐射光束以分别扫描所述第一、第二和第三记录载体的辐射光源系统，该设备包括将第一、第二和第三不同的波前修正分别引入第一、第二和第三辐射光束的至少部分中的衍射结构，该衍射结构设置为对于第一、第二和第三辐射光束分别以选定的衍射级m1、m2和m3工作，其特征在于该衍射结构设置为满足以下关系-1<(m3-m2)(m2-m1)-(d3-d2)(d2-d1)<1]]>通过依照上述关系设置该衍射结构，提供了一种能够利用不同波长的辐射光束有效地扫描第一、第二和第三光学记录载体的信息层的光学扫描设备。与用于扫描三种不同光盘格式的现有技术的光学扫描设备不同，本专利技术的衍射结构不需要由双折射材料制造。这样就提供了比较简单而且相对低成本的光学扫描设备制造。辐射光束中的一个或多个不必具有预定的偏振。这样有助于制造的简易性和较低成本。此外，利用不需要辐射光束的偏振来扫描不同光学记录载体的光学扫描设备，可以将辐射光束的偏振用于不同特征的光学扫描设备中。因此该光学扫描设备具有更多的设计自由度。优选的是，该光学扫描设备包括设置为将非衍射适应成分引入每个辐射光束中的适应结构，其中该非衍射适应成分设置为至少部分地补偿球差。优选的是，该光学扫描设备具有光轴并且包括设置为将非周期性相位成分引入每个辐射光束中的非周期性相位结构，其中所述非周期性相位结构包括围绕所述光轴同心设置并且具有非周期性轮廓的多个径向区域。利用设置为将非周期性相位成分引入每个辐射光束而不是仅引入某些辐射光束中的非周期性相位结构，该光学扫描设备的设计进一步简化。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于将第一、第二和第三不同的波前修正分别引入第一、第二和第三辐射光束的至少部分中的光学系统，每个所述的辐射光束具有不同的预定波长，所述第三辐射光束的波长小于所述第一和所述第二辐射光束的波长，其中所述光学系统包括轮廓按照台阶状变化的衍射结构，其设置为在所述波前修正中提供选定的衍射成分，所述第一波前修正的该选定衍射成分为非0级衍射成分，其特征在于i)该衍射结构设置为使得所述第三波前修正的选定衍射成分是非0级衍射成分；以及ii)该衍射结构的轮廓的台阶设置为将每一个相变模2π引入所述第二辐射光束相变中，每个相变基本上等于每个其它相变。对于第二辐射光束而言，通过计算衍射结构所有台阶上相变的平均值，能够确定平均相变值模2π。每个相变与平均相变值模2π之差基本上为0。应当理解，优选的是，每个差的值小于0.2(2π)，更优选的是该差的值小于0.1(2π)，再优选的是该差的值小于0.05(2π)。按照这种方式，该衍射结构设置为该衍射结构对于第二辐射光束基本上为“不可见的”。典型的是，在已知的适合利用具有台阶轮廓的衍射结构与多种不同波长的光束一起使用的光学系统中，该光学系统设计为对于最短波长的光束而言是最优的，并且使得衍射结构对于最短波长的光束基本上为“不可见的”，这是因为在该波长时适用最严格的公差。然而，在本专利技术中不是这种情况，并且在本专利技术的实施例中，仍然提供了一种有效的衍射结构，其具有较简单的设计并因此较容易制造。这样就提供了一种比较有效且成本较低的光学扫描设备。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学扫描设备，其用于扫描具有位于该载体内不同信息层深度的信息层的光学记录载体，该光学记录载体包括具有位于第一信息层深度ｄ↓［１］的信息层（２’）的第一光学记录载体（３’），具有位于第二信息层深度ｄ↓［２］的信息层（２”）的第二光学记录载体（３”），以及具有位于第三信息层深度ｄ↓［３］的信息层（２”’）的第三光学记录载体（３”’），其中ｄ↓［３］＜ｄ↓［２］＜ｄ↓［１］，该扫描设备包括用于生成第一、第二和第三辐射光束（４’；４”；４”’）以分别扫描所述第一、第二和第 三记录载体（３’；３”；３”’）的辐射光源系统（７），该设备包括将第一、第二和第三不同的波前修正分别引入第一、第二和第三辐射光束的至少部分中的衍射结构（４８），该衍射结构设置为对于第一、第二和第三辐射光束分别以选定的衍射级ｍ↓［１］ 、ｍ↓［２］和ｍ↓［３］工作，其特征在于该衍射结构设置为满足以下关系：－１＜（ｍ↓［３］－ｍ↓［２］）／（ｍ↓［２］－ｍ↓［１］）－（ｄ↓［３］－ｄ↓［２］）／（ｄ↓［２］－ｄ↓［１］）＜１。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-3-24 04101208.91.一种光学扫描设备，其用于扫描具有位于该载体内不同信息层深度的信息层的光学记录载体，该光学记录载体包括具有位于第一信息层深度d1的信息层(2’)的第一光学记录载体(3’)，具有位于第二信息层深度d2的信息层(2”)的第二光学记录载体(3”)，以及具有位于第三信息层深度d3的信息层(2)的第三光学记录载体(3)，其中d3＜d2＜d1，该扫描设备包括用于生成第一、第二和第三辐射光束(4’；4”；4)以分别扫描所述第一、第二和第三记录载体(3’；3”；3)的辐射光源系统(7)，该设备包括将第一、第二和第三不同的波前修正分别引入第一、第二和第三辐射光束的至少部分中的衍射结构(48)，该衍射结构设置为对于第一、第二和第三辐射光束分别以选定的衍射级m1、m2和m3工作，其特征在于该衍射结构设置为满足以下关系-1<(m3-m2)(m2-m1)-(d3-d2)(d2-d1)<1.]]>2.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中该衍射结构(48)设置为满足以下关系式-12<(m3-m2)(m2-m1)-(d3-d2)(d2-d1)<12.]]>3.根据权利要求1或2所述的光学扫描设备，其中所述光学扫描设备具有光轴(OA)，并且所述衍射结构(48)包括围绕所述光轴同心设置的多个环形凸起(50)。4.根据权利要求1、2或3所述的光学扫描设备，其中每个所述凸起(50)具有台阶轮廓，每个凸起包括具有不同高度(h1、h2、h3)的多个台阶。5.根据前面任一项权利要求所述的光学扫描设备，其中所述光学扫描设备包括设置为将非衍射适应成分引入每个辐射光束中的适应结构(40)，其中所述适应成分设置为引起球差。6.根据权利要求5所述的光学扫描设备，其中所述适应结构提供了基本上为非球面的表面(46)。7.根据权利要求5或6所述的光学扫描设备，其中将所述衍射结构(48)与所述适应结构(40)相组合。8.根据前面任一项权利要求所述的光学扫描设备，其中所述光学扫描设备具有光轴(OA)，并且包括设置为将非周期性相位成分引入每个辐射光束中的非周期性相位结构，其中所述非周期性相位结构包括围绕所述光轴(OA)同心设置并且具有非周期性径向轮廓(107)的多个径向区域(114；116；118)。9.根据权利要求8所述的光学扫描设备，其中将所述非周期性相位结构与所述衍射结构(48)相组合。10.根据前面任一项权利要求所述的光学扫描设备，其中为第一辐射光束选定的衍射级m1为正级，为第二辐射光束选定的衍射级m2为0级，为第三辐射光束选定的衍射级m3为负级。11.根据前面任一项权利要求所述的光学扫描设备，其中每个辐射光束具有预定的波长(λ1；λ2；λ3)，其中所述第三辐射光束的波长小于所述第二辐射光束的波长，并且所述第二辐射光束的波长小于所述第一辐射光束的波长。12.根据权利要求11所述的光学扫描设备，其中所述第一、第二和第三辐射光束的所述预定波长分别约为785、650和405纳米。13.根据前面任一项权利要求所述的光学扫描设备，其中所述第一、第二和第三信息层深度d1、d2、d3分别约为1.2、0.6和0.1毫米。14.一种用于将第一、第二和第三不同的波前修正分别引入第一、第二和第三辐射光束(4’；4”；4)的至少部分中的光学系统，每个所述的辐射光束具有不同的预定波长(λ1；λ2；λ3)，所述第三辐射光束的波长小于所述第一和所述第二辐射光束的波长，其中所述光学系统包括轮廓按照台阶状变化的衍射结构(48)，其设置为在所述波前修正中提供选定的衍...

【专利技术属性】
技术研发人员：TW图克，JJ弗里亨，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[]