近场光学透镜与载体的接近制造技术

本发明专利技术提供一种近场光学扫描设备，特别是一种将近场光学扫描设备的透镜（２４）从远程位置带到相对于记录载体（１１）表面的近场位置（２３）的方法。本发明专利技术优选地利用孔径光瞳图像的图像处理，其表示在固体浸没透镜（ＳＩＬ）和记录载体表面之间的间隙尺寸。孔径光瞳图像的图像分析允许得出用于几微米范围内的空气间隙距离的接近程序的控制信号。这允许利用光学头运动的变速的快速、有效、精确和可靠的接近程序。此外，本发明专利技术允许使用在孔径光瞳图像中展开的干涉条纹的检测方案，其主要允许可选择地生成用于该接近程序的控制信号，并且允许减少对孔径光瞳图像的一部分的强度进行分析的信号分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于扫描记录载体的光学扫描设备的领域，特别是但不限于使用辐射的倏逝耦合来扫描记录载体。
技术介绍
利用固体浸没透镜(SIL)的近场记录和读取提供了高密度的光学记录和读取，特别是通过利用直径例如12cm的记录载体的光学记录和读取，所述记录载体例如光盘。为了实现光学辐射在记录载体的信息层上的足够小的扫描光点，辐射光束从SIL到记录载体的倏逝耦合是所希望的。倏逝耦合有效地发生在SIL和记录载体表面之间的一定距离处，所述距离小于所施加的光学波长的一部分。因此，SIL和记录载体之间的间隙尺寸通常必须在例如0.25nm至50nm的范围内。这种系统被称为近场系统，其名称得自位于SIL的出射面的倏逝波所形成的近场。示范性的光学扫描设备可以使用辐射源，该辐射源是蓝色激光器并发出波长大约为405nm的辐射光束。在记录载体的扫描过程中，因此在信息的记录或读取的过程中，必须保持在SIL的出射面与记录载体表面之间的倏逝耦合。该倏逝耦合的效率强烈取决于在SIL和记录载体表面之间的间隙尺寸。如果该间隙尺寸增大并且足够大于例如50nm，那么耦合效率可能会显著下降，致使所读取的数据的质量下降，同时可能将误差引入到数据信号中。在执行记录载体的扫描程序之前，光学扫描设备通常要执行启动程序。这种启动程序确保正确地设置光学扫描设备的各部件的位置，从而能够以高质量水平来执行扫描程序，例如从记录载体读取数据或将数据写到记录载体上。启动程序可以包含将扫描设备的物镜系统从备用位置移动到扫描位置。这可以包括利用开环操作的接近程序以及利用闭环操作的引入(pull-in)程序的结合，并确保物镜系统与记录载体之间的间隙尺寸对于扫描程序来说是最优化的。当例如没有将用于扫描的记录载体安排在光学扫描设备中时，或者供给记录载体的电源断开或该电源设置为备用模式时，或者扫描设备的开口打开时，物镜系统特别是SIL处于备用位置，其中记录载体可以通过上述开口而被插入到该扫描设备中。此外，在该备用位置，可以将物镜系统进行设置以便保护该物镜系统的精密光学部件免受冲击、划痕和其他污染，例如灰尘。近场光学系统从K.Satio等人在Jpn.J.Appl.Phys.第41卷(2002)第1898-1902页发表的“Readout Method for Read Only MemorySignal and Air Gap Control Signal in a Near Field Optical DiscSystem(用于在近场光盘系统中的只读存储器信号和空气间隙控制信号的读出方法)”中得知。该文献公开了一种近场光学扫描设备以及一种获得用于近场光盘系统的光学空气间隙控制信号的方法。该空气间隙控制信号允许控制对该间隙尺寸进行调整的伺服系统，并且可以用在引入程序中，用以通过伺服系统将物镜系统移动到用于扫描程序的最佳位置。通常，通过利用反射光和入射光的偏振态之差来获得空气间隙控制信号。当SIL接近盘表面时，即当空气间隙以倏逝耦合开始出现的尺寸为特征时，存在上述偏振态的差异。因此，空气间隙控制信号仅仅表示并仅仅可用于SIL和盘表面之间的小于50nm的距离。但是，在备用位置处，物镜系统和记录载体之间的空气间隙可以是几微米甚至几百微米。由于该空气间隙控制信号仅仅可用于一小部分微米范围内的距离，因此在启动程序中，为了不会移动超过最佳位置并且不会与记录载体相碰撞，物镜系统和SIL必须以足够低的速度接近记录载体。
技术实现思路
因此，本专利技术旨在提供一种光学扫描设备，该光学扫描设备提供可用于相当大的空气间隙的空气间隙控制信号，从而允许以快速和有效的方式执行接近程序。本专利技术提供一种近场光学扫描设备，其通过精确和有效地设置物镜系统相对于记录载体的位置并利用倏逝耦合来扫描记录载体。本专利技术的光学扫描设备包括光学头，其具有物镜系统并且特别是具有适合于相对于记录载体表面而定位在近场位置的SIL。该设备进一步包括具有空间分辨率的检测器，用于检测经由SIL和光学头的物镜系统进入光学头的辐射。此外，该近场光学扫描设备包括图像处理模块，其用于分析检测器输出并用于生成控制信号，该控制信号表示在透镜与记录载体之间的距离，特别是SIL与记录载体之间的距离。该控制信号用作空气间隙控制信号，并且通过对近场光学扫描设备所获取的图像进行图像处理来生成该控制信号。另外，该近场光学扫描设备包括控制模块，其用于控制在透镜和记录载体表面之间的间隙的间隙尺寸。该控制模块在接近模式中是可操作的，其通过利用图像处理所生成的控制信号将透镜从远程位置移动到近场位置。优选的是，近场光学扫描设备的光学头的物镜系统将横向辐射分布投射到检测器上，该检测器生成可由图像处理模块来处理的输出信号。通常，检测器输出表示二维或一维横向光分布，所述横向光分布代表例如物镜系统或其横截面的孔径光瞳图像(aperture pupil image)。孔径光瞳的图像通常随在物镜系统与记录载体表面之间距离的变化而变化。有利的是，进入光学头的辐射的横向空间结构，即由记录载体反射的辐射的横向空间结构具有达到100微米或更大的间隙尺寸的可检测的改变。由于在物镜系统和记录载体表面之间的间隙减小，因此光瞳图像的横向光分布的变化变得越来越显著。由于进入该光学头的辐射的横向空间结构随间隙尺寸减小而变得更显著，因此以渐增的精度朝较小的距离生成控制信号。这样实现了快速、有效且高精度的接近机构，同时有效地防止了物镜系统和记录载体之间的碰撞。此外，由于被检测辐射的横向光分布图形表示在几十微米范围内的间隙尺寸，因此通过图像处理模块而生成的控制信号相应地表示在微米范围内的间隙尺寸。因此，利用该控制信号的控制模块能够以更快速更有效的方式执行物镜系统的接近程序。在优选实施例中，近场光学扫描设备的控制模块可操作地将透镜变速地从远程位置移动到近场位置。优选的是，初速度和改变速度的方式取决于通过图像处理模块而生成的控制信号。根据本专利技术的另一个优选实施例，该控制模块进一步可操作地通过利用以最大速度开始的递减的速度分布图来移动透镜。而且在本文中，最大速度和速度分布图是响应于从图像处理模块接收控制信号来确定的，该控制信号表示在SIL和记录载体表面之间的实际间隙尺寸。如果该控制信号代表相当大的间隙尺寸，例如在10至20微米或者乃至更大的范围内，那么控制模块使物镜系统和/或SIL以最大速度朝记录载体表面移动，并且当间隙尺寸大约为例如1微米时降低该速度。必须将速度降低时的间隙尺寸取决于所生成的控制信号的精度。通过校准程序可获得控制信号的精度信息。在接近程序过程中，可以按照不同的方式来执行速度的降低。例如，可以逐步地执行速度的降低或者以线性或非线性方式以连续的模式执行速度的降低。优选的是，可以借助于包括负变元的指数函数来描述递减的速度分布图，所述指数函数如exp(-C/t)，其中C是常数，t表示时间。根据本专利技术另一个优选实施例，在透镜移动过程中可生成至少第二控制信号，其中控制模块进一步可操作地处理在移动过程中的至少第二控制信号。该至少第二控制信号代表在接近程序中控制信号的连续生成。按照这种方式，可以充分控制物镜系统和SIL的移动，同时将SIL从远程位置移动到所希望的近场位置。这允许有效地控制和调整该接近程序，并且有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于扫描记录载体（１１）的近场光学扫描设备，该设备包括：－具有透镜（２４）的光学头（２２），该透镜适合于被定位在相对于记录载体表面的近场位置（２３），－具有空间分辨率的检测器（４６），其用于检测进入该光学头的辐射，　 　－图像处理模块（５０），其用于分析检测器输出，并适合于生成控制信号，该控制信号表示在该透镜和记录载体之间的距离，－控制模块（２０），用于控制在该透镜和该记录载体表面之间的间隙的间隙尺寸，该控制模块在接近模式中是可操作的，用以将该透 镜从远程位置移动到近场位置，该接近模式利用该控制信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2004-10-11 04104966.91.一种用于扫描记录载体(11)的近场光学扫描设备，该设备包括-具有透镜(24)的光学头(22)，该透镜适合于被定位在相对于记录载体表面的近场位置(23)，-具有空间分辨率的检测器(46)，其用于检测进入该光学头的辐射，-图像处理模块(50)，其用于分析检测器输出，并适合于生成控制信号，该控制信号表示在该透镜和记录载体之间的距离，-控制模块(20)，用于控制在该透镜和该记录载体表面之间的间隙的间隙尺寸，该控制模块在接近模式中是可操作的，用以将该透镜从远程位置移动到近场位置，该接近模式利用该控制信号。2.根据权利要求1的设备，其中该控制模块(20)可操作地将透镜(24)变速地从远程位置移动到近场位置(23)，该速度取决于控制信号。3.根据权利要求1的设备，其中该控制模块(20)进一步可操作地通过利用以最大速度开始且递减的速度分布图(124，126)来移动透镜(24)。4.根据权利要求1的设备，其中在透镜(24)移动过程中可生成至少第二控制信号，并且该控制模块(20)进一步可操作地处理在移动过程中的该至少第二控制信号。5.根据权利要求1的设备，其中该图像处理模块(50)适合于确定辐射在其横向平面内的中心部分(150)的尺寸，该图像处理模块利用该中心部分的尺寸来生成控制信号。6.根据权利要求1的设备，其中该图像处理模块(50)适合于分析辐射在其横向平面内的中心部分(150)的空间结构(182)，该图像处理模块利用该中心部分的空间结构以生成控制信号。7.根据权利要求1的设备，其中该图像处理模块(50)适合于监控辐射在其横向平面内的中心部分的强度，并且适合于响应超过预定阈值(204)的强度而生成控制信号。8.根据权利要求5的设备，其中辐射在其横向平面内的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：CA维斯楚伦，
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]