多辐射束光扫描装置的利记博彩app

专利名称：多辐射束光扫描装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及至少使用两束辐射束的光扫描装置，并且涉及制造上述 装置的方法。本发明的特定实施例适于用在兼容两个或更多不同格式光
记录载体(例如光盘(CDs)、传统的数字通用光盘(DVDs)以及所谓 的下一代DVD，例如蓝光光盘(BD))的光扫描装置。
背景技术：
光记录载体以多种不同的格式存在，通常每种格式设计成通过特定 波长的辐射束扫描。例如，CD是可用的，特别是用作CD-A(CD-音频)、 CD-ROM ( CD -只读存储器)和CD-R ( CD -可记录)，并且CD设计 成由波长(入)约为785nm的辐射束扫描。另一方面，DVD设计成由 波长约为650nm的辐射束扫描，蓝光光盘设计成由波长约为405nm的 辐射束扫描。通常，波长越短，相应光盘的存储容量就越大，例如，蓝 光光盘格式较DVD格式光盘的存储容量大。
人们希望有一种光扫描装置可以兼容不同格式的光记录载体，例 如，用于扫描响应具有不同波长的辐射束的不同格式的光记录载体，同 时优选使用一个物镜系统。例如，当引入一种新的具有更高存储容量的 光记录载体时，期望用于读和/或写信息到该新的光记录载体的相应新的 光扫描装置可以向后兼容，即可以扫描现有格式的光记录载体。
不幸的是，设计成用于在特定波长下读出的光盘不总是在其它波长 下可读。例如，在CD-R格式的光盘中，为了获得入-78Snm处的高调 制扫描束，必须将特殊的染料应用在记录叠层上。波长为660nm时，光 盘上的调制信号变得如此小(由于染料对波长敏感)以至于不能在那个 波长读出。
为了在不同格式之间兼容，光扫描装置必须将被设置来提供每束相 关波长的辐射束的辐射源结合在一起。单个的、离散的辐射源可以用于 每个波长。可替代地，可以使用多波长辐射源(例如，双波长激光器)。 两种方法通常会得到由不同位置和/或以不同角度输出的不同辐射束，即 不同的辐射束不沿着单一、相同的光路输出。
例如，在多激光单芯片辐射源中，在径向扫描方向上(相对光盘扫
描方向)，各激光通常由约ioo微米的间距隔开。结果，不同激光的光
轴不一致，从而使得很难使用单一探测系统探测光记录载体反射来的所 有辐射束。并且， 一束或多束辐射束将倾斜地射入物镜系统，导致彗差， 由此减'J、系统对对准误差的容限。
上述问题的 一 个解决办法就是利用衍射光栅来努力对准从两个不
同发射点发射的两束辐射束的光路。美国专利US2002/01142527公开了 一种结合了上述衍射元件的光学拾取装置。该衍射元件是阶梯状的衍射 元件。选择阶梯的尺寸使得第 一辐射束将穿过该衍射元件而不发生衍 射，而不同波长的第二辐射束将通过该书t射元件书f射。
衍射元件是可以有相对的损耗的。但是，对于使用三种或更多种不 同波长辐射束的光扫描装置来说，难于设计一种既能够高效传输入射辐 射又具有足够的位置公差(以容许制造公差)的合适的衍射光栅。
美国专利US5,278,813公开了使用楔状棱镜的情况。该棱镜是可旋 转的，以提供光盘上光点位置的移动。该棱镜经过旋转以保证第二光束 的光点与第一光束的光点入射到光盘上相同的位置。上述系统的缺点在 于它利用了棱镜的机械运动。人们不希望使用需要机械运动的束偏转装 置，因为这样的装置容易发生机械疲劳或者容易受到振动的影响。

发明内容
本发明实施例的一个目的是提供一种多辐射束光扫描装置，解决不 论这里提到或没有提到的现有技术中的 一个或多个问题。本发明特定实 施例的一个目的是提供一种使用了至少三束不同辐射束的改进的光扫
描装置。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于扫描光记录载体的信息层 的光扫描装置，该装置包括辐射源，用于提供沿第一光路具有第一偏 振的至少第 一辐射束以及沿第二不同光路具有第二不同偏振的第二辐 射束；具有光轴的物镜系统，用于会聚所述辐射束到所述信息层上；至 少一个束偏转元件，该束偏转元件包括一层双折射材料，该层双折射材 料被定向使得每束所述偏振辐射束穿过该双折射材料时经历不同的折 射率，并且该双折射材料被设置成至少将所述第一辐射束向所述光轴折 射。
双折射材料是具有至少两种不同折射率的材料。光束偏转元件由此
利用入射辐射束的偏振来改变辐射束偏转的程度(即，沿着/朝着光轴方 向)。由此，提供了不需要机械运动的束偏转元件。
光扫描装置可以包括用于探测从光记录载体反射的每束所述辐射
束的至少一部分的探测器；用于将从辐射源接收的入射辐射束发送到光 记录载体，并且用于将从光记录载体接收的所述反射辐射束发送到探测 器的分束器；其中至少一个所述束偏转元件设置在辐射源和分束器之间。
上述装置可以包括用于探测从光记录载体反射的每束所述辐射束 的至少一部分的探测器；用于将从辐射源接收的入射幅射束发送到光记 录载体，并且用于将从光记录载体接收的所述反射辐射束发送到探测器 的分束器；其中所述束偏转元件的至少一个位于分束器和探测器之间。
光扫描装置可以包括用于探测从光记录载体反射的所述每束辐射 束的至少一部分的探测器；用于将从辐射源接收的入射辐射束发送到光 记录载体，并且用于将从光记录载体接收的所述反射辐射束发送到探测 器的分束器；其中所述束偏转元件的至少一个位于分束器和光记录载体 的位置之间。
双折射材料可以具有两个横穿辐射束光路的表面，第一表面被设置 成将第一辐射束向光轴折射，第二表面被设置成随后将该第一辐射束基
本沿着光轴折射。
束偏转元件可以包括接触双折射材料和横穿光辐射束光路的透明 材料，该透明材料具有折射率nt，其中m nt n2， n!和n2分别是双折 射材料的最大折射率和最小折射率；双折射材料的优选轴被定向以使所 述偏振辐射束的至少一束在穿过双折射材料时基本经受nt的折射率。
束偏转元件可以包括附加的双折射材料层，该层双折射材料具有的 优选轴被定向以使每束偏振辐射束在穿过该附加的双折射材料层时经 受不同的折射率。
可以设置束偏转元件以发送由辐射源提供的至少 一束辐射束，而基 本不折射该辐射束。
可以设置辐射源以提供沿着第三不同光路的第三辐射束，每束辐射 束具有不同的波长；并且光扫描装置进一步包括用于改变入射辐射束的 偏振的至少一个半波片，该半波片被设置成改变所述辐射束的至少一束 的偏振，但不改变所述辐射束的至少另一束的偏振。
光扫描装置可以包括至少另一个束偏转元件，该束偏转元件包括的 双折射材料被定向以使不同的偏振辐射束在穿过该双折射材料时经受 不同的折射率，所述半波片位于两个束偏转元件之间。
根据本发明的第二方面，提供了 一种制造用于扫描光记录载体的信
息层的光扫描装置的方法，该方法包括提供一种辐射源，用于提供沿 着第 一光路具有第 一偏振的至少第 一辐射束，以及沿着第二不同光路具
有第二不同偏振的第二辐射束；
提供具有光轴、用于会聚所述辐射束到所述信息层上的物镜系统； 和提供至少一个束偏转元件，该束偏转元件包括的双折射材料被定向以 使每个所述偏振辐射束在穿过该双折射材料时经历不同的折射率，并且 被设置成将至少所述第 一辐射束向光轴折射。
附图简述
现在将通过示例方式参考附图描述优选实施例，其中


图1是根据本发明实施例的光扫描装置的示意图2是根据本发明另 一 实施例的光扫描装置的 一部分的示意图3是含有适用于图1和2的光扫描装置的双折射材料的束偏转元
件的简化侧视截面图4 6是根据本发明的不同实施例，结合了一个或多个束偏转元件
的光扫描装置的简化示意图。
具体实施例方式
本发明的发明人认识到，可以使用双折射材料实现用于将不同辐射 束向光轴偏转的合适的束偏转元件。双折射材料是对于光束的不同偏振 分量具有至少两种不同折射率的材料。双折射材料用在束偏转元件中以 提供至少一个用于折射辐射束的表面。折射是当辐射束跨过其中该辐射 束相速度不同的两种介质的边界时(即这些材料具有不同的折射率)发 生的现象。根据Snell定律，这导致辐射束传播方向的改变。在两种不 同折射率的介质之间的边界处的折射程度(即辐射束的入射角度和折射 角度之间的差别)取决于两种介质之间的折射率的差别。
因此，通过使用双折射材料作为限定边界(即双折射材料的表面) 的一种介质，由该边界提供的折射程度将取决于入射辐射束的偏振。
下面将更加详细地描述包括这种束偏转元件的光扫描装置，然后进 一步详细描述该束偏转元件。
图1示出了通过第 一辐射束4扫描第 一光记录载体3的第 一信息层 2的装置1，该装置包括物镜系统8。
光记录载体3包括透明层5，在该透明层5的一侧设置有信息层2。 信息层2不面对透明层5的一侧通过保护层6保护以免受到环境的影 响。透明层面向该装置的一侧称为进入面。通过为信息层2提供机械支 撑，透明层5用作光记录载体3的衬底。可选择地，透明层5可以具有 保护信息层的单独功能，而由在信息层2的另一侧上的层提供机械支 撑，例如通过保护层6或通过附加信息层和连接到最上面的信息层的透 明层提供机械支撑。注意到在图1所示实施例中，信息层具有对应于透 明层5的深度的第一信息层深度27。信息层2是载体3的表面。
信息以光学上可探测标记的方式存储在记录载体的信息层2上，这 些标记以基本平行、同心或螺旋形的轨道的方式设置(图中未示出)。 轨道是可以通过聚焦辐射束形成的光点跟踪的路径。标记可以是任何光 学上可读取的形式，例如以凹坑、具有反射系数的区域或与周围不同的 磁化方向的形式，或这些形式的组合。在光记录载体3具有盘的形状的 情况下。
如图1中所示，光扫描装置1包括辐射源7、准直透镜18、分束器 9、具有光轴19a的物镜系统8、衍射部分24和探测系统10。并且，光 扫描装置1包括伺服电路ll、聚焦驱动器12、径向驱动器13和用于误 差校正的信息处理单元14。
在这个特定的实施例中，设置辐射源7以依次或单独提供第一辐射 束4、第二辐射束4，和第三辐射束4"。例如，辐射源7可以包括用于依 次提供辐射源4、 4，、 4"中的两种的可调谐半导体激光器，和提供第三 辐射束的单独的激光器，或者用于单独提供这些辐射束的三种半导体激 光器。辐射束4、 4，、 4"中的至少两束的输出路径是不同的。例如，这 些辐射束中的两束或更多束可以从辐射束7的不同物理位置发射，并且 /或者以相对于物镜系统的光轴Wa的不同角度发射。通常，每束辐射 束具有彼此平行的光轴，并从不同位置发射。例如，这些辐射束的光轴 可以是平行的，并且由于从辐射源7发射的辐射束的发射点是以100微 米的距离隔开的，因而可以是以100微米的间隔隔开的。辐射束的分开 通常是在径向扫描方向(相对于通过在光记录载体上的辐射束扫描的方 向)。
辐射束4具有波长;^和偏振Ph辐射束4'具有波长人2和偏振P2，
辐射束4，，具有波长入3和偏振P3。波长入l、入2、入3各不相同。优选
地，任何两种波长之间的差别等于或大于20nm，更优选地为50nm。 偏振Pb P2、 P3中的两种或三种可以彼此不同。
准直透镜18设置在光轴19a上，以用于把发散辐射束4转换成基本 准直的辐射束20。类似地，它把辐射束4'和4"分别转换成两束基本准 直的辐射束20，和20"(图1中未示出)。
设置分束器9以把辐射束沿着光路发送到物镜系统8。在给出的示 例中，辐射束通过透射分束器9而被发送到物镜系统8。优选地，分束 器9由与光轴成oc角度倾斜的平面平行镜面构成，更优选地(1=45° 。 在这个特定的实施例中，物镜系统8的光轴19a与辐射源7的光轴共轴。
束偏转元件30位于光轴19a上。在这个特定的实施例中，束偏转 元件30位于准直透镜18和物镜系统8之间。
每束辐射束都从束偏转元件30透射。并且，设置束偏转元件30以 把每束辐射束导向物镜系统8的光轴19a。在这个特定的实施例中，光 轴19a与辐射源7的光轴共轴，即至少一束辐射束具有沿着光轴19a的 光路。任何这样的已经与光轴19a对准的辐射束，在从束偏转元件30 透射时都不发生折射。任何未与光轴19a对准的辐射束都通过束偏转元 件30导向光轴19a。优选地，设置束偏转元件30以折射每束未对准的 辐射束，以使其对准光轴，即使得每束辐射束光路都沿着光轴19a方向。
将每束辐射束与光轴19a对准通常都需要两种折射界面。第一折射 界面将会把辐射束向光轴19a的方向折射，即使得它所成的角度向着光 轴19a的方向。然后第二折射界面会再次折射该辐射束的光路，以使其 沿着光轴19a的方向。
设置物镜系统8以把准直辐射束20转换成第一聚焦辐射束15,从 而在信息层2的位置上形成第一扫描点16。
在扫描期间，记录载体3在轴上旋转(在图1中未示出)，然后透 过透明层5扫描信息层2。聚焦辐射束15在信息层2上反射，由此形成 在前向会聚束15的光路上返回的反射束21。物镜系统8把反射辐射束 21转换成反射准直辐射束22。
分束器9通过沿着朝向探测系统10的光轴发送反射辐射束22的至 少一部分来把前向辐射束20和反射辐射束22分开。在所说明的示例
中，反射辐射束22通过在分束器9内部镜面的反射被发送到探测系统 10。在示出的该特定实施例中，分束器9是偏振分束器。四分之一(quarter) 波片9，沿着光轴19a位于分束器9和物镜系统8之间。四分之一波片9， 和偏振分束器9的结合保证了大部分的反射辐射束22沿着探测系统光 轴19b的方向被发送到探测系统10。由于分束器9向探测系统IO发送 至少一部分反射辐射束22，因而探测系统光轴19b是光轴19a的延续。 因此，物镜系统光轴包括由附图标记19a和19b表示的轴。
探测系统10包括会聚透镜25和探测器23,它们被设置成捕捉所述 部分反射辐射束22 。设置探测器以把所述部分反射束转换成一种或多种 电信号。
信号的一种是信息信号，该信号的值表示在信息层2上扫描的信 息。信息信号通过用于误差校正的信息处理单元14处理。
来自探测系统10的其他信号是聚焦误差信号和径向跟踪误差信 号。聚焦误差信号表示在扫描点16和信息层2的位置之间的沿着Z轴 的轴向高度差。优选地，该信号通过"散光方法"形成，其可以从尤其 是G.Bouwhuis, J.Braat, A.Huijser等著的书中知道，具体参见"光盘系统 的原理"，第75 - 80页(Adam Hilger 1985,ISBN 0-85274-785-3 )。径 向跟踪误差信号表示在扫描点16和信息层2中被扫描点16跟踪的轨道 中心之间在信息层2的XY平面中的距离。该信号可以通过"径向推挽 式方法，，形成，其在前述G. Bouwhuis箸的书中也可以知道，具体参见 pp.70-73。
设置伺服电路11响应于聚焦和径向跟踪误差信号，来提供分别用 于控制聚焦驱动器12和径向驱动器13的伺服控制信号。聚焦驱动器12 控制物镜8沿着Z轴的位置，由此控制扫描点16的位置以使其基本与 信息层2的平面一致。径向驱动器13通过改变物镜8的位置控制扫描 点16的径向位置以使其基本与在信息层2中被跟踪的轨道中心线一 致。
设置物镜8以把准直辐射束20转换成具有第一数值孔径NAi的聚 焦辐射束15,以便形成扫描点16。换句话说，光扫描装置1能够通过 具有波长入i、偏振P!和数值孔径NAi的辐射束15扫描第一信息层2。
并且，在这个实施例中的光扫描装置也能够通过辐射束4'扫描第二 光记录载体3，的第二信息层2，，通过辐射束4，，扫描第三光记录载体3"
的第三信息层2"。因此，物镜系统8将准直辐射束20，转换成具有第二 数值孔径NA2的第二聚焦辐射束15，，以便在信息层2，的位置中形成第 二扫描点16，。物镜8也把准直辐射束20'，转换成具有第三数值孔径NA3 的第三聚焦辐射束15",以便在信息层2"的位置中形成第三扫描点 16"。
扫描点16、 16，、 16"中的任何一个或多个可以利用用于提供误差信 号的两个附加点形成。这些相关的附加点可以通过在光束20的路径上 提供适当的衍射元件而形成。
类似于光记录载体3，光记录载体3，包括第二透明层5'，在其一侧 上设置有具有第二信息层深度27，的信息层2，，光记录载体3，包括第三 透明层5"，在其一侧上设置有具有第三信息层深度27"的信息层2"。
在这个实施例中，光记录载体3、 3，、 3"分别是例如"蓝光光盘，， 格式的盘、DVD格式的盘和CD格式的盘。因此，波长A!包括在365 至445nm之间的范围内，并且优选地为405nm。在读取才莫式和写入才莫式 下数值孔径NAi约等于0.85。波长入2包括在620至700nm的范围内， 优选地为650nm。数值孔径NA2在读取模式下约等于0.6,在写入模式 下大于0.6，优选地为0.65。波长入3包括在740至820nm的范围内，优 选地为785nm。数值孔径NA3对于从CD格式的盘读取信息时，小于0.5， 优选地为0.45,对于写入信息到CD格式的盘，优选地为0.5和0.55之 间。
图2示出了通过根据本发明另一实施例的扫描装置的一部分的辐射 路径的简化示意图。图2中示出的扫描装置大体上对应于图1中示出的 扫描装置，并且利用相同的附图标记表示相似的特征。在这个特定的实 施例中，束偏转元件30位于辐射源7和分束器9之间的辐射路径上， 而不是位于准直器18和光记录载体3之间(如图1所示)。在图1所 示的实施例中，其中束偏转元件30位于分束器9和光记录载体3之间， 束偏转元件30被设置成在"前向方向上"把辐射束导向光轴19a，即如 同辐射束被导向光扫描装置。在"后向"方向上，当从光记录载体反射 的辐射束穿过束偏转元件30时，辐射束可以通过图1的配置从光轴偏 离。图2所示的配置具有的优势在于，入射到探测器23上的点是共轴 的，即这些点相对于4皮此不移位。
然而，当束偏转元件30位于辐射源7和准直器18之间的发散束中时，可能在透射的辐射束中引入散光。为了防止任何这种散光影响所得 的入射到光记录载体3信息层2上的点16，可在辐射束路径上加入散光
校正板32。散光校正板32设置在分束器9和准直器18之间的辐射束路 径上。散光校正板是透明板。设置散光校正板32以校正具有例如通过 束偏转元件30引入到辐射束中的不想要的散光的透射辐射束。设置板 32以把相反的散光应用到该辐射束，从而把不想要的散光从该辐射束中 抵偿掉。例如，散光校正板可以包括一个或多个折射界面，以便提供希 望的散光度给透射的辐射束用于校正目的。
通过把散光校正板32设置在分束器9和准直器18之间，那么从光 载体3反射的辐射将只会穿过该校正板32,而不会通过束偏转元件30。 因此，该反射束当通过分束器9发送到探测器23时，会含有散光。在 上述散光方法中，通常图1中示出的透镜25会用于引入散光到该发送 的辐射束中，以保证入射到探测器上的辐射束具有希望的用于确定聚焦 误差信号的散光。在这个特定的实施例中，希望散光的量通过散光校正 板提供，由此透镜25可以从光扫描装置中省略。
如这里所述的束偏转元件也设置在图2的虛线31表示的位置，在 分束器9和探测器23之间。可以使用位于这种位置的束偏转元件以保 证不同波长的辐射束入射到单个探测系统上，以便例如避免不同位置/ 不同波长的辐射束需要通过分开的象限探测器探测。
束偏转元件30除了可以位于辐射源和分束器9之间的位置，或者 除了位于分束器9和光记录载体3之间的位置，该束偏转元件可以还可 以位于位置31处，或者与位于这些位置其中之一的束偏转元件结合。 例如，可以通过使第一束偏转元件位于分束器9和光记录载体3之间， 保证不同的辐射束入射到光记录载体上基本相同的点处，随后利用位于 分束器9和探测器23之间的束偏转元件来保证每束反射的辐射束可以 通过单个探测系统探测，例如通过单象限探测器。
图3示出了包含了 一层双折射材料332的束偏转元件330的一个示 例。在这个实施例中，双折射材料332夹在两个附加层334、 336之间。 两个附加层334和336都是透明的。层332、 334、 336的每一层横穿该 元件的光轴(在图3的示例中，该光轴与光学透镜系统的光轴19a共轴) 延伸。术语横穿理解为横跨，而不是限制这些层中的任意层为平面状。
在示出的特定示例中，层334和336由相同的材料形成。在这个特
定的实施例中，两层都具有折射率nt,其中ni nt n2， n!和n2分别是 双折射材料折射率的最大值和最小值。
双折射材料的至少一个表面不与束偏转元件的光轴正交。在所示示 例中，双折射材料332具有与垂直于光轴的直线成^i角度的第一表面 (由双折射材料332与材料334的边界限定)。双折射材料332也具有 与垂直于光轴的直线成^2角度的第二表面(由双折射材料332与材料 336的边界限定)。在图3中，横向虛线表示垂直于光轴的直线，横向 实线表示这些材料之间的边界或界面。
可以看出^1、 ^2是非零的。因此，任何平行于光轴入射到相关表 面上的辐射束将被界面折射(假设在限定界面的两种介质之间的折射率 有差别)。
穿过双折射材料的辐射束所经受的折射率取决于该辐射束的偏 振。例如，穿过该材料的水平偏振的辐射束可能经历折射率n，而穿过 该双折射材料的垂直偏振的辐射束可能经历折射率n2 (假设该双折射材 料经过适当定向)。因此，每束辐射束的偏振会控制在两种介质的任何 给定表面/界面处辐射束被折射的程度。
双折射材料的折射率随着方向而改变。双折射的一种度量是折射率 的最大值和最小值之间的差别。双折射起源于材料的各向异性，例如晶 态各向异性、分子取向、冻结或外加应变。由于各向异性，每种材料都 可以被认为具有优先轴。例如，在液晶中，优先轴被称为指向矢，并且 对应于被拉长分子的平均取向。对于取向的双折射材料的基准包括以具 体方向取向的双折射材料的优先轴的概念。
因此，通过适当控制辐射束的偏振和不同边界的角度，可以设置束 偏转元件以提供入射辐射束光路的任何想要的改变。
例如，通过适当控制双折射材料的第一和第二表面的角度，可以设 置第 一表面以使离轴入射辐射束的路径向光轴偏转。可以类似地设置第 二表面以将入射辐射束折射到平行于光轴的方向上。通过适当选择双折 射材料的厚度(即双折射材料层沿着光轴的长度)，可以设置第二表面 以使(已通过第一表面折射的)辐射束沿着光轴传播，即如果辐射束在 表面与光轴相交的点处跨过第二表面。
也可以设置束偏转元件以对入射辐射束不提供任何束偏转，即不折 射入射辐射束。这可以通过保证辐射束在穿过双折射材料时经历的折射 率(基本上)等于相邻介质的折射率(例如nt)而实现。
也可以设置束偏转元件的其他不同配置。例如，附加层334、 336 可以具有不同的折射率。这些层的一层或多层也可以是双折射的。可选 择地，中心层(在图3中示为层332)可以具有均匀的折射率，而外部 的两层由双折射材料构成。这些双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围的不同双折射材料。
束偏转元件可以筒单地由双折射材料的单层构成。可选4奪地，其也 可以由任何两层或多层材料构成，其中的任何一层或多层可以是双折射 材料。
在上述实施例中，束偏转元件已示出不具有屈光能力，即由于其每 个表面都是平面，其并不被设置成会聚(或发散)辐射束，而是仅仅改 变辐射束的路径。在其他实施例中，通过提供弯曲表面或通过界面，束 偏转元件可以具有屈光能力。这样的屈光能力可适用于帮助将辐射束聚 焦到光记录载体的表面上。
图4 6的每一个都示出了结合了一个或多个束偏转元件30a-30d的 光扫描装置的简化得多的操作模式。在图4和5中示出的光扫描装置 中，提供两种辐射源7a、 7b。图6示出了包括三种辐射源7a、 7b和7c 的光扫描装置。设置每个辐射源7a、 7b、 7c以提供分开的、不同的辐 射束。利用每束辐射束以扫描各自光记录载体的信息层。例如，图4和 5都示出了来自辐射源7a的辐射束被用于扫描第一种类型的光记录载体 3的信息层2。为了易于解释，没有示出插入的光学部件如分束器、准 直器、物镜等。
设置每个辐射源7a、 7b、 7c以提供分开的、基本平行于光扫描装置 的光轴19a的辐射束。设置这些辐射源的其中一个7b以提供与光轴19a 对准的辐射束。设置其他辐射源7a、 7c以提供平行于、但与光轴19a 分开的辐射束。为了方便说明，夸大了分开的距离。从辐射源发射的辐 射束离开光轴19a的典型值小于200微米(并且经常约为100微米)。 在这些图中，仅示出了每束辐射束的主辐射线。
在图4中示出的实施例中，设置束偏转元件30a以便简单地将来自 辐射源7a的辐射束向光轴19a偏转。仅用箭头示出了辐射束的中心部 分。如这里所述，束偏转元件30a可以是包括双折射材料的任意束偏转 元件。如果光扫描装置如图1中所示被设置成束偏转器30a邻近准直
器，并且准直透镜的焦距约为10mm,那么辐射束的路径会倾斜10毫弧 度。如果使用具有lmm厚度(即沿着光轴的长度)的束偏转元件，那 么光路将移动约10微米。这样小的移位对光扫描装置的读取性能、即 光扫描装置扫描光记录载体的能力具有可以忽略的影响。
在图5示出的另一实施例中，设置束偏转元件30b,使其不仅把来 自辐射源7a的辐射束向光轴19a折射，也随后把辐射束沿着光轴19a 折射。来自辐射源7a的辐射束基本沿着光轴19a对准。设置束偏转元 件以折射来自辐射源7a的辐射束，以使该第二辐射束的光轴基本与来 自辐射源7b的辐射束的光轴一致。
可以利用单个束偏转元件30a以提供例如类似于图3中描述的元件 330的功能。可选择地，可以使用两个分开的束偏转元件以提供相同的 功能。
图6示出了光扫描装置的另一实施例，在这个示例中结合了两个束 偏转元件30c、 30d。附加地，光扫描装置包括偏振改变元件301,该偏 振改变元件301被设置成改变至少一束所述辐射束的偏振。
偏振改变元件可以被设置成改变两束所述辐射束的偏振。然而，在 这个特定的实施例中，偏振改变元件301的功能取决于波长，其被设置 成仅改变预定波长的所述辐射束的其中一束的偏振。设置偏振改变元件 301以不改变不同波长的其他辐射束的偏振。偏振改变元件是半波片。 因此，对于适当波长的辐射束，其能够把水平偏振的光变为垂直偏振的 光，反之亦然。
在示出的该特定实施例中，辐射源7a发射具有第一偏振pi的辐射， 而辐射源7b和7c发射具有垂直于pi的偏振p3的辐射。设置束偏转元 件30c以折射具有一种偏振(pi)的辐射，并使另一偏振(P3)的光透 过元件30c而不发生明显的折射。设置束偏转元件30 d以实施相反的功 能，即折射具有偏振P3的光，并在不发生折射的情况下透射具有偏振Pi 的光。
术语"不发生明显的折射"表示辐射束透过束偏转元件时，由元件 内的折射引起的辐射束的偏转量不会由于被调节的辐射束产生的点位 置的变化而改变所述光学装置的性能。这样，基本上非折射相当于折射 角小于0.1度。
因此，偏转元件30c用作把来自辐射源7a的辐射向光轴19a折射。
来自辐射源7b和7c的其他偏振的辐射无阻碍地透过束偏转元件30c。
在这个特定的实施例中，设置偏振改变元件301，以便仅仅改变具 有从辐射源7b发射的波长的辐射的偏振。元件301位于两个束偏转元 件之间。因此，来自辐射源7b的辐射，当入射到束偏转元件30d上时， 具有偏振Pi(垂直于偏振P3)。因此，来自辐射源7a和7b的具有偏振pi的 辐射束，在透过束偏转元件30d时不发生明显的折射。设置束偏转元件 30d以使(来自辐射源7c的)具有偏振p3的辐射向光轴19a折射。
因此，通过适当运用束偏转元件以及位于这些束偏转元件之间的偏 振改变元件，来自分开的辐射源的每束辐射束可以被设置成会聚在光记 录载体3的信息层2上的相似点上。
虽然元件30c、 30d和301被表示成离散的元件，应当理解的是， 可以形成结合了所有这些元件的复合结构。例如，偏振改变元件(例如 半波片)能够结合到单个束偏转元件的双折射材料中，其中束偏转元件 30c和30d的功能通过所述束偏转元件的不同表面提供。
通过把利用了双折射材料的束偏转元件结合到光扫描装置中，可以 在没有机械疲劳，并且由束分离元件造成的辐射损库毛相对较低的情况 下，容易地实现多辐射束光扫描装置。
权利要求
1.用于扫描光记录载体(3)的信息层(2)的光扫描装置(1)，该装置包括用于提供沿着第一光路具有第一偏振的至少第一辐射束(4，15，20)，和沿着第二不同的光路具有第二不同偏振的第二辐射束的辐射源(7；7a，7b，7c)；具有光轴(19a，19b)的物镜系统(8)，用于会聚所述辐射束到所述信息层上；和至少一个包括双折射材料层(334，336)的束偏转元件(30；330；30a；30b；30c)，该双折射材料层(334，336)被定向以使每束所述偏振辐射束在穿过双折射材料时经历不同的折射率，并被设置成把至少所述第一辐射束向光轴(19a，19b)折射。
2. 如权利要求1所述的光扫描装置，进一步包括 用于检测从光记录载体(3)反射的每束所述辐射束的至少一部分的探测器(23);和用于把从辐射源(7; 7a,7b,7c )接收的入射辐射束向光记录载体(3 ) 发送，和用于把从光记录载体(3 )接收的所述反射辐射束向探测器(23 ) 发送的分束器(9)。其中所述束偏转元件(30;330;30a;30b;30c )的至少一个被设置(31 ) 在辐射源(7; 7a,7b,7c)和分束器(9)之间。
3. 如权利要求1或2所述的装置，进一步包括 用于探测从光记录载体(3)反射的每束所述辐射束的至少一部分的探测器(23);和用于把从辐射源(7; 7a,7b,7c )接收的入射辐射束向光记录载体(3 ) 发送，和用于把从光记录载体(3 )接收的所述反射辐射束向探测器(23 ) 发送的的分束器(9);其中所述束偏转元件(30;330;30a;30b;30c)的至少一个位于分束器 (9)和探测器(23)之间。
4. 如上述权利要求的任意一项所述的光扫描装置，进一步包括 用于探测从光记录载体(3)反射的每束所述辐射束的至少一部分的探测器(23);和用于把从辐射源接收的入射辐射束向光记录载体(3)发送和用于把从光记录载体(3)接收的所述反射辐射束向探测器(23)发送的分 束器(9 );其中所述束偏转元件(30;330;30a;30b;30c)的至少一个位于分束器 (9)和光记录载体(3)的位置之间。
5. 如上述权利要求的任意一项所述的装置，其中双折射材料(334, 336 )具有横穿辐射束的光路的两个表面，第一表面被设置成把第一辐 射束向光轴折射，第二表面被设置成随后使第一辐射束基本上沿着光轴 折射。
6. 如上述权利要求的任意一项所述的装置，其中所述束偏转元件 进一步包括接触双折射材料(334, 336 )和横穿光辐射束的光路的透明 材料(332 )，该透明材料(332 )具有折射率nt,其中n^n2n2，m和n2 分别是双折射材料的最大和最小折射率；其中双折射材料的优先轴 被定向以使所述偏振辐射束的至少一束在经过双折射材料时经受基 本上为nt的折射率。
7. 如上述权利要求的任意一项所述的装置，其中所述束偏转元件 (7; 7a,7b,7c)进一步包括双折射材料(336 )的附加层，该双折射材料的优先轴被定向以使每束偏振辐射束在穿过双折射材料的附加层时 经受不同的折射率。
8. 如上述权利要求的任意一项所述的装置，其中所述束偏转元件 被设置成透射由辐射源提供的至少一束辐射束，而对该辐射束不产生明 显的折射。
9. 如上述权利要求的任意一项所述的装置，其中所述辐射源(7c) 被设置成提供沿着第三不同的光路的第三辐射束，每束辐射束具有不同 的波长；和光扫描装置(1)进一步包括用于改变入射辐射束的偏振的至少一 个半波片(301),该半波片被设置成改变至少一束所述辐射束的偏振 并且不改变所述辐射束的至少另一束的偏振。
10. 如权利要求9所述的光扫描装置，进一步包括至少另一个束偏 转元件(30d)，该束偏转元件(30d)包括的双折射材料被定向以使不 同偏振的辐射束在穿过双折射材料时经受不同的折射率，所述半波片(301)位于两个束偏转元件UOcjOd)之间。
11. 一种制造用于扫描光记录载体(3)的信息层(2)的光扫描装置(1 )的方法，该方法包括提供辐射源(7; 7a,7b,7c)，用于提供沿着第一光路具有第一偏振 的至少第一辐射束(4, 15, 20)，和沿着第二不同的光路具有第二不 同偏振的第二辐射束；提供具有光轴(19a,19b)的物镜系统(8),用于会聚所述辐射束 到所述信息层(2)上；和提供至少一个束偏转元件(30; 330; 30a;30b;30c)，该束偏转元 件包括的双折射材料(334， 336 )被定向以使每束所述偏振辐射束在穿 过双折射材料(334， 336 )时经历不同的折射率，并被设置成把至少所 述第一辐射束向光轴U9a,19b)折射。
全文摘要
一种用于扫描光记录载体(3)的信息层(2)的光扫描装置。该装置包括用于提供沿着第一光路具有第一偏振的至少第一辐射束，和沿着第二不同的光路具有第二不同偏振的第二辐射束的辐射源(7)。具有光轴(19a)的物镜系统被设置成会聚所述辐射束到所述信息层上。包括双折射材料的束偏转元件(30)被定向以使每束所述偏振辐射束在穿过双折射材料时经历不同的折射率，并被设置成把至少所述第一辐射束向光轴折射。
文档编号G11B7/125GK101171631SQ200680015386
公开日2008年4月30日 申请日期2006年4月26日 优先权日2005年5月3日
发明者A·H·J·英明克, B·H·W·亨德里克斯, C·T·H·F·利登鲍姆, S·凯帕, S·斯塔林加, T·W·图克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司