光学扫描装置和方法制造方法及图纸

一种能够与多层和单层盘格式都兼容的光学扫描设备，并且通过提供双透镜系统，以及通过例如使透镜ＯＬ０与ＤＶＤ（以及双层格式的层Ｌ０）兼容和使透镜ＯＬ１与ＣＤ（以及双层格式的层Ｌ１）兼容，所述光学扫描设备降低了透镜设计要求。因此，两个透镜的设计只需工作在两个不同的波长下，并且所述设备实现了与三种不同光学记录载体格式的兼容性，但对每个透镜部分而言球面像差量只需要以多个已知方式中的一种与两种格式精确匹配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学扫描装置的光学元件，该光学扫描装置使用相应的不同波长的激光辐射对至少三种不同格式的光学记录载体进行再现和可选择进行记录的。光数据存储系统提供在光学记录载体(例如，光盘)上存储大量数据的手段。通过将激光束会聚到盘的数据层上，然后检测反射的光束来存取数据。在一个已知的系统中，数据被永久地内嵌为盘中的标记，例如凹坑，并且数据以激光束经过标记时反射率变化的形式被检测到。利用带有凹坑图案的光盘作为高密度、大容量记录介质的光盘存储技术已经进入实际应用，其应用已扩展至数字通用盘(DVD)、视频盘、文档文件盘和数据文件。为了进一步提高光盘的记录密度，近来一直考虑提高物镜的数值孔径(NA)。物镜将光束会聚在光盘上以形成受衍射限制光斑。然而，由用于保护光盘的数据记录层的基底材料的厚度误差引起的球面像差随着NA会极大的增加。因此，随着光存储盘密度的增加和物镜的NA变得更大，由球面像差产生的影响将相应增加，从而在读出信号中将会有失真，所述球面像差的影响在由于在盘的制造过程中的小变化引起盘的覆盖层偏离设计值时或当使用双层盘时出现。换句话说，对于高NA读出系统，需要对球面像差进行补偿，以便对覆盖层厚度变化或在使用双层盘时提高容差，其中球面像差是与光轴成较小角度的扫描盘的会聚光锥中光线的焦点不同于与光轴成较大角度的会聚光锥中光线的焦点的现象。这在读出比特流的过程中会导致光斑模糊和逼真度损失。需要补偿的球面像差的量与其聚焦在上面的数据层的深度成比例，虽然通过产生光锥的物镜补偿固定量的球面像差。为了便携应用，盘和驱动器都应当尽可能的小。为了在小盘上获得足够大的数据容量，双层盘的使用对于这种类型的应用是非常有利的。参照附图中的图1，在这种盘中，第一数据层L0位于盘入射表面S下的深度d处，第二层L1位于深度d+s处。厚度为d的顶层称作覆盖层，厚度为s的中间层称作间隔层。对于只具有一个层的盘来说，可通过产生会聚光锥的物镜补偿固定量的球面像差，但这对于多层盘来说是不够的。后面类型的盘需要补偿与通过间隔层进行会聚相关的球面像差。这可通过使用两个物镜来实现，其中每一个分别针对L0和L1补偿球面像差。因此，在该情况下，典型的光学扫描装置可包括两个物镜OL0和OL1，分别用于针对层L0和L1补偿球面像差，所述物镜安装在致动器中。参照附图中的图2，两个物镜OL0和OL1可由通过塑料注模制造的单片部件代替，其中所述模具包含两个相邻物镜形状OL0和OL1的形状，所述两个物镜的形状对于双层盘的层L0和L1的读出被最佳化。将两个透镜的组件(图1)或具有两个透镜形状的单片部件(图2)安装在致动器AC上，所述致动器是可在径向和聚焦方向上移动以便将扫描光斑保持在轨道上并保持聚焦的驱动器的一部分。对于光学扫描装置，一个期望的特性是兼容性，即再现和(在某些情况下)记录不同格式的光学记录载体的能力。致密盘(CD)是适合的，尤其是用作CD(CD-音频)、CD-ROM(CD-只读存储器)、CD-R(可记录的CD)和CD-RWS(可重写的CD)。CD被设计成采用波长约为780纳米和数值孔径(NA)为0.45的激光辐射进行扫描。另一方面，DVD(数字通用盘)被设计成以660纳米范围的波长进行扫描。为了读取DVD，通常使用0.6的NA，而为了写入DVD，通常需要0.65的NA。尽管如此，已知DVD驱动器还能读取CD。例如，WO 99/57720披露了一种能够通过使用不同波长的激光辐射、借助相同的物镜读取DVD和CD的系统。所述物镜包括一个模制塑料透镜，其或者具有两个折射非球面，或者一个非球面和一个包括衍射元件的折射非球面。所述透镜能够为两种盘格式校正厚度差异引起的球面像差，也可以校正色差。然而，这种已知系统并不能与多层盘(例如，双层蓝光盘(BD)或便携式蓝光盘(PB))额外兼容，很显然期望能够提供一种不但能读出双层BD/PB，而且还能读出DVD和CD的光学扫描装置。这三种格式分别工作于405nm、655nm和785nm波长，0.85、0.60-0.65和0.45-0.55的数值孔径(NA)值，以及覆盖层的厚度分别为70和100:m(BD/PB系统的两个深度)、600:m和1200:m。参照附图中的图3，其结果是影响透镜设计的主要参数对于三种格式是不同的。这对于三兼容单透镜的设计提出了更严格的要求。此外，单透镜需要额外的球面像差补偿装置以使双(多)层读出成为可能。因此，本专利技术的目的是提供一种一方面能够与多层高NA存储系统(例如，双层BD或PB)、另一方面能够与一不同格式的盘(例如CD和DVD)兼容的改进的光学扫描设备。根据本专利技术，提供一种用于读取和/或写入至少第一、第二和第三种格式中任意一种格式的光学记录载体的光学扫描设备的光学元件，至少所述第一格式包括多层载体格式，所述光学元件包括至少两个物镜，所述物镜中的第一个被设置和配置成在对所述第二格式和所述多层载体格式的第一层进行读取和/或写入期间对球面像差提供基本上最佳的补偿，而所述物镜中的第二个被设置和配置成在对所述第三格式和所述多层载体格式的第二层进行读取和/或写入期间对球面像差提供基本上最佳的补偿。当然，应该意识到每种格式都需要不同的相应波长的电磁辐射来读取或写入，事实上，对于多层格式的每一层来说通常都需要一不同的波长。所述物镜可包括分立的元件，但更加优选的是以单片、多透镜部件的形式提供，例如借助于塑料注模技术来制造。事实上，本专利技术扩展至一种制造如上所定义的光学元件的方法，优选借助于塑料注模技术来制造。本专利技术还可进一步扩展至一种用于对至少三种格式中的任意一种格式的光学记录载体进行读取和/或写入的光学扫描设备，所述设备包括电磁辐射源，并包括如上所定义的光学元件，由此所述物镜中的一个用于根据正被读取和/或写入的光学记录载体的格式将电磁辐射束聚焦在数据记录层上，所述设备还包括一致动器，用于相对所述光学记录载体移动所述光学元件以便保持所述电磁辐射束聚焦在所述数据记录层上。在一个实施例中，所述多层光学记录载体格式例如可以包括一第一双层格式，例如蓝光盘(BD)或便携式蓝光盘(PB)，而所述第二和第三种格式例如可以分别包括不同格式的盘，如单层和/或单或双层CD DVD。每个物镜优选配置有一个相位结构(例如一衍射结构或一非周期性相位结构)和一折射元件。例如，每个物镜可配置有一个衍射光栅，更加优选的为闪耀光栅，其中选择每个闪耀(blaze)的高度以使得对于各种格式都能有益地以单个衍射级实现高效率。对于各个格式，闪耀高度优选通过h＝λ/(n-1)来确定，其中h是闪耀高度，n是(形成物镜的)介质的折射率，而λ是特定读出模式的光的波长。本专利技术的这些和其它方面通过此处所述的具体实施方式将是显而易见的，并将参照这些具体实施方式对其进行阐释。现在将仅仅通过举例的方式参照附图说明本专利技术的具体实施方式，其中图1表示根据现有技术使用双透镜进行双层读出的光学扫描设备的示意图；图2表示在根据现有技术用于双层读出的光学扫描设备中使用的单片双透镜的示意图；图3表示透镜设计中的主要参数的示意图，其中λ＝波长，NA＝数值孔径，d＝覆盖层厚度，fwd＝自由工作距离，a＝光瞳直径；图4表示用在根据本专利技术一示例性实施例的光学扫描设备中的单片双透镜部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学扫描设备的光学元件，该光学扫描设备用于读取和／或写入至少第一、第二和第三种格式中的任意一种格式的光学记录载体，至少所述第一格式包括多层载体格式，所述光学元件包括至少两个物镜，所述物镜中的第一个被设置和配置成在对所述第二格式和所述多层载体格式的第一层进行读取和／或写入期间对球面像差提供基本上最佳的补偿，而所述物镜中的第二个被设置和配置成在对所述第三格式和所述多层载体格式的第二层进行读取和／或写入期间对球面像差提供基本上最佳的补偿。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-3-24 04101212.11.一种用于光学扫描设备的光学元件，该光学扫描设备用于读取和/或写入至少第一、第二和第三种格式中的任意一种格式的光学记录载体，至少所述第一格式包括多层载体格式，所述光学元件包括至少两个物镜，所述物镜中的第一个被设置和配置成在对所述第二格式和所述多层载体格式的第一层进行读取和/或写入期间对球面像差提供基本上最佳的补偿，而所述物镜中的第二个被设置和配置成在对所述第三格式和所述多层载体格式的第二层进行读取和/或写入期间对球面像差提供基本上最佳的补偿。2.根据权利要求1所述的光学元件，其中所述物镜包括分立元件。3.根据权利要求1所述的光学元件，其中以单片、多透镜部件的形式提供所述物镜。4.根据权利要求3所述的光学元件，其中所述单片部件是利用塑料注模技术制造的。5.根据前述任何一个权利要求所述的光学元件，其中每个物镜都配备有衍射和折射元件。6.根据权利要求5所述的光学元件，其中每个物镜配备有衍射光栅。7.根据权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S斯塔林加，BHW亨德里克斯，
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[荷兰]