专利名称：光学扫描设备的初始聚焦优化的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学扫描设备，其用于扫描记录载体，尤其用于利用辐射的迅衰耦合扫描记录载体。
背景技术：
在特定类型的高密度光学扫描设备中，将固体浸没透镜(SIL)用于使辐射光束聚焦成记录载体信息层上的扫描光点。希望在SIL的出射面与记录载体的入射面之间存在一定尺寸的空气间隙，例如25mm，从而可以迅衰耦合从SIL至记录载体的辐射。换句话说，迅衰耦合(evanescent coupling)可以称作受抑全内反射(FTIR)。利用迅衰耦合的记录系统还称作近场系统，该系统是因迅衰波在SIL出射面处形成的场(有时称作近场)而得名。示例性光学扫描设备可以利用蓝色激光器作为辐射光源，其发射波长约为405nm的辐射光束。
在扫描记录载体过程中，应当保持SIL的出射面与记录载体的外表面之间的迅衰耦合。这包括在SIL与记录载体之间运动过程中，将间隙尺寸保持在希望的非常小的值。这种迅衰耦合的效率通常随着出射面与入射面之间间隙尺寸的改变而变化。当该间隙尺寸大于希望的间隙尺寸时，耦合效率趋向于降低，并且扫描光点的质量也会降低。例如，如果扫描过程包括从记录载体读取数据，则效率的降低会导致正在读取的数据的质量降低，还可能在数据信号中引起错误。过小的间隙尺寸可能导致SIL和记录载体的碰撞。
为了可以利用机械致动器将空气间隙的宽度控制在这样小的距离，需要适当的控制信号作为间隙伺服系统的输入。该间隙信号是作为物镜系统出射表面与光学记录载体的入射表面之间的间隙宽度的量度的信号。如T.Ishimoto等人撰写的论文[1]和Zijp等人撰写的论文[2]所述，适合作为间隙信号的信号能够由偏振态垂直于聚焦到记录载体上的正向辐射光束的偏振态的反射光获得。较大比例的光在SIL-空气-记录载体界面处反射之后变为椭圆偏振当通过交叉偏振器观察反射光时，这种效果产生了众所周知的马耳他十字。利用偏振光学器件和辐射探测器来集合该马耳他十字的全部光，生成间隙信号，该辐射探测器可以是单个的光电探测器。对于零间隙宽度而言，该间隙信号的值为零，并且随着间隙宽度的提高而增大，并且在间隙宽度约为波长的十分之一时达到最大值。希望的间隙宽度对应于一定值的间隙信号，即设定点。在比较器(例如减法器)中输入等于设定点的间隙信号和固定电压，该比较器在其输出端处形成间隙误差信号。该间隙误差信号用于控制间隙伺服系统。
由于物镜透镜元件和组件的制造公差(例如光学元件的厚度、相互距离和半径)，非常难以制造焦点位于希望位置的近场透镜。由于间隙宽度优选在约25nm的范围内，因此对于该系统焦点位置的要求也在类似的范围内。焦深约为λ/2NAeff2(聚焦光点正好为衍射极限)，如果波长为405nm、Naeff为1.8，则结果约为63nm。
对于小于15mλ rms(毫波均方根光路差(RMS OPD))波前像差，透镜-SIL的公差仅为0.25μm(参见F.Zijp等人的论文[2])，实际上这非常难以实现。辐射光束的聚散度与应用的物镜的光束聚散度的设计值的偏差，也会影响该系统最终的焦点位置。除了这种散焦外，其他的像差，例如球差也能够影响该系统的焦点位置。
所有这些错误会导致错误的间隙信号。由于SIL的出射表面到记录载体的距离通常小于辐射波长的1/10，所以当间隙信号不正确时，会存在光学记录载体被物镜损坏的危险。
目前实际应用的对光学记录系统的焦点初始化基于非常严格的朝向物镜的辐射光束的聚散度公差，该辐射光束优选为平行辐射光束。然后将物镜安装在光路中。当聚焦和跟踪伺服控制未启动时(开路)，使物镜与未旋转记录载体(例如ROM盘)相互接触。因为未旋转记录载体通常由于例如装置的振动而产生微小偏移，所以在该系统的跟踪或者RF探测信道中会出现调制。然后，利用朝向物镜的辐射光束的聚散度变化(例如利用望远镜或者准直器调整)调整该系统的焦点偏移，使得在获得具有足够调制的读取信号(例如推拉或者数据)时，该间隙信号基本上为零。目前可以获得校正焦点偏移的间隙信号，并且能够利用间隙控制和跟踪控制来启动具有旋转盘的系统。(参见[2])通过使入射激光束从平行变为略微会聚或发散的，例如通过调整望远镜配置中的准直透镜位置和透镜位置，能够获得偏移调整。例如在可以获得的光学记录系统中可以按照这种方式补偿由于多达20μm的透镜-SIL距离误差造成的散焦像差。
可以按照相同的方式校正较大的误差；然而，最终在聚焦辐射光束中的像差水平(主要由于球差造成)也会增大。
这表示，对于每个所制造的物镜而言，可能需要优化准直器或者望远透镜的位置。可能的替换方式是保持准直器或者望远镜位置固定，使得朝向物镜的辐射光束为高度精确的平行辐射光束，并且利用附加的致动器调整透镜-SIL距离，以使散焦最小化。然而，这种方式会增加该透镜系统的复杂度、成本以及运动重量，这会减少带宽，因此减小可获得的数据率。特别是在要将该近场光学记录系统市场化以及将要应用低成本、紧凑和可批量生产的光学拾取单元(OPU)的时候。
另一种可能是在OPU中包含干涉测量。然而，这是一种耗时的测量方式，并被认为难以实现，这是因为NA大于1的透镜需要在紧凑OPU内的反射设置中进行分析。
基于例如在读取记录载体过程中使中央孔径或RF(数据)信号最大化的初始聚焦最优化方法可能不便于用作初始步骤，这是因为这种方法已经需要初始聚焦设定以及盘的角度调整。非最优化的焦点位置可能导致高度畸变的光点，使得间隙控制和/或跟踪容易失效。这甚至会在读取记录载体时导致物镜与记录载体之间的碰撞，从而导致记录载体或者物镜损坏或不能使用。
因此，目前的聚焦初始化方法被视为不牢固且耗时的。
本发明的主要目的是提供一种实现近场或者迅衰耦合光学记录系统中焦点位置的牢固初始化的方法，从而能够获得可靠的间隙信号。
发明内容
根据本发明的第一方面，请求保护一种光学扫描设备，其用于扫描处于扫描位置的光学记录载体(82)，该记录载体具有入射表面(120)和至少一个信息层，该设备包括用于生成正向辐射光束(62)的辐射光源(60)；用于将辐射光束聚焦到至少一个信息层上的物镜系统；该物镜系统具有出射表面(122)，并且设置在辐射光源与扫描位置之间的正向辐射光束路径中，以及在光学记录载体位于扫描位置时，提供跨过出射表面与入射表面之间间隙的辐射与光学记录载体的迅衰耦合；辐射探测器(108)，用于探测来自物镜系统的反射辐射光束并且提供表示间隙宽度的间隙信号；其特征在于，该设备包括根据间隙信号，调整正向辐射光束的聚散度以校正该设备中的焦点偏移的装置(72)。
因此，应用本发明使得有可能利用现有技术中可以获得的光学组件来初始化该系统的焦点偏移，以便避免可能出现的物镜系统与记录载体的碰撞。通过消除光学记录系统中的焦点偏移，能够获得可靠的间隙信号。
在本发明的优选实施例中，用于调整的装置位于物镜系统中，使其可以呈现为紧凑的光学系统。在本发明的优选实施例中，用于调整正向光束聚散度的装置包括可轴向移动的光学元件，或者可选择的是包括具有可通过电调整的可变焦距的光学元件。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于校正光学扫描设备中的焦点偏移的方法，其至少包括以下步骤如果间隙宽度小于正向辐射波长的1/10，则将光学记录载体的入射表面与物镜系统的出射表面之间的间隙宽度增大到该波长的至少1/10；使正向辐射光束聚焦到物镜系统的出射表面上；根据该间隙信号调整朝向物镜系统出射表面的辐射光束的聚散度。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于校正上述光学扫描设备的焦点偏移的方法，包括以下步骤，针对该光学记录载体的入射表面与最接近该入射表面的信息层之间的材料厚度，校正朝向物镜系统出射表面的辐射光束的聚散度。
图1a表示了根据现有技术的在空气中聚焦光束的透镜。
图1b表示了根据现有技术的使光束聚焦到半球形固体浸没透镜中的透镜。
图1c表示了根据现有技术的使光束聚焦到消球差超半球形固体浸没透镜中的透镜。
图2示意表示了根据现有技术的近场光学扫描设备。
图3表示了现有技术中使用的透镜的一些光-机参数。
图4示意表示了根据本发明的聚焦初始化信号的实例。
具体实施例方式
光学记录系统中，能够记录在光学记录载体上的最大信息密度与信息层上聚焦到扫描位置上的激光光点尺寸成反比。由两个光学参数的比值来确定光点尺寸构成光点的辐射光束的波长λ和使辐射光束聚焦的物镜的数值孔径(NA)。物镜的NA定义为NA＝n sin(θ)，其中n为光在其中聚焦的媒质的折射率，θ为该媒质中聚焦光锥的半角。显而易见的是，在空气中或者经由空气在平面平行板(例如平面盘)中聚焦的物镜的NA的上限通常为1。
图1a表示了在空气中使光束4聚焦的透镜2的实例，其中聚焦光锥的半角为θ，如附图标记8所示，光轴示为点划线6。如果光在高折射率媒质中聚焦并且在空气-媒质界面处未发生折射，例如通过聚焦到半球形SIL的中心，则透镜的NA能够超过1。图1b表示了使光束14通过这种半径为R(示为18)的半球形SIL 16聚焦的透镜12的实例。在这种情况下，有效NA为NAeff＝n NA0，其中n为半球形透镜的折射率，NA0为聚焦透镜在空气中的NA。
利用消球差超半球SIL可以进一步提高NA。图1c表示了使光束24通过这种半径为R(由箭头28表示)的消球差超半球SIL 26聚焦的透镜22的实例，其中超半球SIL 26使光束30朝光轴36折射，并且将光束聚焦到超半球体的中心以下。在这种情况下，有效NA为NAeff＝n2NA0。对于沿着光轴的高度为R(1+1/n)(由箭头32表示)的消球差超半球SIL而言，能够将光束聚焦到距离nR处(由箭头34表示)，该位置比没有SIL的图1a中的情况更接近透镜2。
重要的是，大于1的有效NAeff仅存在于距离SIL的出射表面极短的距离(还称作近场)内，其中存在迅衰波。物镜系统的出射表面为辐射照射到记录载体上之前物镜系统的最后折射表面。短距离通常小于辐射波长的1/10。
当把光学记录载体的入射面设置在该短距离内时，通过迅衰耦合使辐射从SIL传播到记录载体。这意味着，在光学记录载体写或读的过程中，SIL与记录载体之间的距离，或者间隙宽度应当小于几十纳米，例如对于使用蓝色激光器作为辐射源并且物镜系统NA为1.9的系统而言，该距离约为25nm。在所谓的空气入射光学记录载体中，信息层的一侧与衬底相接触，另一侧暴露于环境中。这种记录载体的入射面为信息层与外界的界面。可选的是，信息层受到薄透明层的保护免受外界影响，该薄透明层的外表面构成了记录载体的入射面。在后一种情况下，必须针对透明层的厚度校正SIL的厚度。
图2示意表示了根据现有技术的用于扫描记录载体的近场光学扫描设备。该光学扫描设备包括设置为生成辐射的辐射光源系统。在这个实施例中，该辐射光源为发射具有预定波长λ(例如约为405nm)的辐射光束62的激光器60。在该光学扫描设备的启动过程和记录载体扫描过程中，辐射光束62沿着光学扫描设备的光轴(未示出)传播，准直透镜64使该辐射光束准直，并且光束成形器66使其横截面强度分布成形。然后辐射光束62通过非偏振分束器68，然后通过偏振分束器70，并且具有介于第一焦点调整透镜72和第二焦点调整透镜76之间的焦点。
通过沿着焦点调整方向74移动第一焦点调整透镜72来实现辐射光束62在记录载体上的焦点位置的优化调整。该光学扫描设备的物镜系统包括将聚焦波前引入辐射光束62中的物镜78。该物镜系统还包括固态浸没透镜(SIL)80。在本实施例中，该SIL 80具有如图1c所示的圆锥形超半球形状，在本实例中其NA为1.9。SIL的平面侧构成了面对记录载体82的出射面。
支撑架(未示出)确保了保持物镜78与SIL 80的对准和分离距离。间隙伺服系统(未示出)使支撑架保持在相对于记录载体的正确距离处，以下更详细地说明该间隙伺服系统。在物镜系统引入聚焦波前之后，该辐射光束在记录载体82上构成了辐射光束光点。落在记录载体82上的辐射光束具有线性偏振。
该记录载体82具有面对SIL 80出射面122的入射面120。该物镜系统设置在辐射光源60与记录载体82之间，并且出射面122与入射面120之间间隙的间隙尺寸为出射面122与入射面120之间沿着光轴的距离。
该光学扫描设备包括多个光学探测路径。在第一光学探测路径中设置了偏振器110、半波板112、偏振分束器104、折叠反射镜114、用于使探测辐射光束聚焦到第一探测器108上的第一会聚透镜106和用于使探测辐射光束聚焦到第二探测器118上的第二会聚透镜116。
偏振器110、半波板112、折叠反射镜114、第二会聚透镜116和第二探测器118为用于实验研究的可选组件。第二探测器例如可以为CCD型探测器。折叠反射镜114反射穿过偏振分束器104的辐射，会聚透镜116使该辐射聚焦到第二探测器118上。如果不使用这些可选组件，可以用折叠反射镜替换偏振分束器104，以便将一部分探测辐射光束引导到第一探测器上。
在不同的第二探测路径中，设置了半波板84、偏振分束器86、非偏振分束器92、用于将探测辐射光束聚焦到第三探测器88上的第三会聚透镜90、用于将探测辐射光束聚焦到第四探测器94上的第四会聚透镜96、折叠反射镜98以及用于将探测辐射光束聚焦到第五探测器100上的第五会聚透镜102。
类似于第一探测路径，半波板84、折叠反射镜98、第五会聚透镜102和第五探测器100为用于实验研究的可选组件。第五探测器例如可以为CCD型探测器。折叠反射镜98反射穿过非偏振分束器92的辐射，并且会聚透镜102使该辐射聚焦到第五探测器100上。如果不使用这些可选组件，可以用折叠反射镜替换非偏振分束器92，以便将一部分探测辐射光束引导到第四探测器上。
分别由附图标记108、88和94表示的第一、第三和第四探测器构成了辐射探测器配置，其用于生成表示在与记录载体82相互作用之后的辐射中探测到的信息的探测器信号。
第一探测路径用于探测从SIL 80反射并且与聚焦到记录载体上的正向辐射光束垂直偏振的辐射。垂直偏振的辐射称作RF⊥pol.信号。由该RF⊥pol.信号的低频部分(例如DC到30kHz)获得间隙信号152。第二探测路径用于探测平行于聚焦到记录载体上的正向辐射光束而被偏振并且利用从信息层读取的信息进行调制的辐射。第三探测器探测的、位于第二探测路径中的该部分光称作RF∥pol.信号，后面更详细地描述其功能。第四探测器探测的、位于第二探测路径中的该部分光称作推拉信号，并且用于生成表示光点与所要遵循的记录载体82的数据轨道中心之间的横向距离的信号。该信号用于保持扫描辐射光点在数据轨道上的径向跟踪。
沿着第一探测路径传播的辐射与沿着第二探测路径传播的辐射相对于彼此而被正交偏振。
该方法基于利用不存在接近SIL出射表面的记录载体的情况下，通过在该SIL出射表面上的反射获得的间隙信号GS。
本发明基于以下观察，即间隙信号对于不存在接近SIL出射表面的光学记录载体的情况而言也存在。对于大于迅衰波耦合所需的间隙宽度而言(例如对于大于所使用波长的1/10的宽度而言)，以大于临界角的入射角入射到SIL出射表面上的光线会抵消在该出射表面上的全内反射。由于在该SIL出射表面处∥和⊥偏振光线的反射率差，当把入射到物镜上的辐射光束聚焦到SIL的出射表面上时，能够获得间隙信号。通过在SIL的出射表面上的反射获得的该GS还可以称作聚焦初始化信号(FIS)。用于生成GS的相同光学器件和探测装置也可以用于获得FIS。
已经观察到该FIS对于获得该FIS的物镜最佳焦点位置而言具有最大值。对于完美组装的物镜而言，平行光束产生最佳的光点质量，还产生FIS的最大值。按照类似的方式，如果将照射光束调整到适当的会聚或发散量，则在其两个组件(小NA透镜与SIL)之间具有非理想距离的物镜将产生最佳的光点质量。在相同条件下，FIS也具有最大值。
根据本发明，对于图2的现有技术的设备设置的修改是添加了用于调整正向辐射光束聚散度的装置，以便根据间隙信号校正光学扫描设备中的焦点偏移。
这种装置可以是用于调整朝出射表面的正向辐射光束聚散度的轴向移动透镜，以便校正该设备中的焦点偏移，并且该装置设置为通过优化间隙宽度大于物镜系统出射表面与光学记录载体入射表面之间的辐射迅衰耦合所需的间隙信号来校正焦点偏移。
对于可以用于第一表面(或者空气入射)光学记录系统的光学设备中的物镜(例如图3所述的物镜)而言，其对应于SIL底部(出射面)上的焦点位置。对于覆盖层入射光学记录系统的光学设备中的物镜而言，最佳光点质量对应于直接位于覆盖层(通常厚度为几微米)之下的焦点位置。
对于为第一表面光学记录系统设计的NA＝1.8的物镜而言，利用如图2所示的设置，用以下的实验来确定上述事实。已经利用FIB(参见[2])相对于SIL的厚度进行了调整的透镜在干涉测量中表现出29mλ rms的散焦和约11mλ rms的球差。图4表示了作为一个透镜在望远镜中的位置的函数的FIS(参见图2)，其改变了照射光束的会聚度/发散度，因此改变了聚焦光点的位置。尽管图4中的图表的垂直轴是指“GS(V)”，但是该图表中也表示了FIS。这表示，相同的电子器件可以用于获得GS和FIS。
在没有盘的情况下完成FIS测量。如图4所示，对于望远镜中的透镜，在大约9.2mm的位置处获得FIS的最大值(零位置是任意选择的)。选择这个透镜位置以开始新插入盘的读取程序。在相对于例如倾斜而言在设置中适当对准该盘之后，读取该盘。发现可以使用开环间隙控制和跟踪信号并且其具有良好质量。在利用间隙伺服和跟踪伺服操作(即闭环伺服)进行读取过程中，已经确认实际上在相同的9.2mm的望远镜透镜位置处(精度0.1mm)获得最佳的数据信号(基于例如最佳的信号质量、最大的峰峰振幅或者最小的抖动)。这确保了利用使用FIS的所述方法的聚焦初始化，产生了对所使用的透镜焦点位置的充分校正和用于间隙宽度控制的牢固、可靠的GS。
对于第二物镜而言，其具有更大的散焦(大约170mλ rms散焦以及大约46mλ rms的球差)，发现最佳的望远镜透镜位置为约10.0mm处，同样是根据FIS方法和最佳数据信号而获得的。由于焦点偏移校正，该透镜在光学记录设置中仍然可以使用，并且还可以获得安全的间隙信号。
以上的实例表现出所提出的解决方案在实践中的优点。所提出的聚焦初始化方法可以是这种高NA光学记录系统启动程序中的重要步骤，以便获得可靠的空气间隙和跟踪控制信号。在以上的实验中，还表现出，聚焦初始化的精度对于在读取程序中没有进行精确聚焦调整的最佳读取信号而言足够了。
能够以多种方式实现用于焦点偏移校正的FIS的最优化。例如，可以测量在望远镜中几个透镜位置时的FIS(或者其它聚散度变化装置的等价参数)，并且使用所找到的最大值。还可以实施曲线拟合法，并且使用分析法确定FIS的最大值以及相关的聚散度变化装置位置(或者等价参数)。利用这种曲线拟合方法可以减小例如测量噪声，从而得到更精确的最大值。另一种可能性是对透镜位置(或者其它聚散度变化装置的等价参数)在最佳位置附近施加变量，并且利用得到的信号进行优化。
所确定的GS(或FIS)的最大值越好，系统中的焦点偏移校正越好。优选的是，确定GS(或FIS)的最大值在+/-5％内。更优选的是，确定GS(或FIS)的最大值在+/-1％内，因为这样可以产生情形，其中散焦在例如Zijp等人[2]所述的间隙伺服系统有效时的级别以下。
如果需要，在记录载体的(初始)读取过程中，能够通过例如使中心孔径振幅(峰峰值)最大化、使抖动、数据位或块错误率最小化，或者一些其他的质量手段，来实现焦点位置的进一步优化，从而获得最佳的读取或记录性能。
可以在每次启动光学存储系统时使用聚焦初始化程序，从而校正焦点偏移作用。如果初始间隙宽度大于迅衰波耦合所需的宽度(例如间隙宽度大于所使用波长的1/10)，则可以利用光学记录载体实现上述效果；这包括没有光学记录载体的系统或者在装载了光学记录载体期间的情况。
因此可能需要提高SIL出射表面与载体之间的间隙，从而进行聚焦初始化(例如使用间隙宽度致动器、光学记录载体参照表(例如盘电机)，在装载光学记录载体(例如用于装载了盒式磁盘的光学记录系统中使用的光学记录载体)时使包含光学扫描设备(或者OPU)的框架倾斜，或者类似的有效手段)。
利用间隙信号(或者FIS)校正如上所述的光学扫描设备中的焦点偏移的方法至少包括以下步骤-如果需要，将光学记录载体的入射表面与物镜系统的出射表面之间的间隙宽度至少提高到正向辐射波长的1/10，前提是该间隙宽度小于所述波长的1/10-将正向辐射光束聚焦到物镜系统的出射表面上-根据间隙信号调整朝物镜系统出射表面的辐射光束的聚散度由于例如物镜组件或者所使用的光学扫描设备中其他光学元件的机械变化(例如位置偏移)，焦点位置能够使最佳位置转移。这种机械变化可能是在记录载体的记录或读取过程中，或者在光学记录装置的技术寿命期间，由于温度变化、湿度变化等造成的。所提出的方法和程序能够用于校正对于焦点位置的影响。
当光学记录装置或设备中没有盘时，或者该盘位于迅衰波耦合范围之外的距离(间隙宽度大于所使用波长的1/10)时，能够使用该聚焦初始化程序。如果需要，能够将利用例如中心孔径信号或者调制振幅的其他聚焦方法用于提高读取或者记录质量。
尽管在以上实验和实例中，利用望远镜中透镜的位置偏移(还参见图2)生成了FIS，但是还能够使用其他光学元件来改变朝向物镜的辐射光束的聚散度。这些元件可以是例如基于液晶光学元件或者具有可变焦距的其他光学元件(例如基于两种流体之间的可变弯月面曲率的可电调整透镜(电润湿透镜))的透镜。聚散度变化可以基于辐射光束的折射率或衍射率。当在辐射光源与准直透镜之间应用像变透镜型光束成形器时，该准直透镜能够轴向偏移，以获得所需的辐射光束聚散度变化。尽管其相对于所需的致动器变得复杂，但是仍然可以调整物镜中的透镜-SIL相互距离。
初始聚焦方法中还可以包括球差补偿，以补偿由球差而在系统中产生的散焦。
在利用具有覆盖层(参见F.Zijp等人的[2]和Martinov等人的[3])和/或多个信息或记录层的光学记录载体的光学记录系统中，能够应用相同的聚焦初始化方法。然而，最佳的焦点位置不在物镜SIL的底部(出射面)。在将间隙信号用作间隙控制信号之前，优选需要对覆盖层厚度的聚焦偏移校正。在该校正中还可以将覆盖层引起的球差考虑在内。
作为可选方案，在将FIS用于补偿间隙信号的聚焦偏移之前，将透明的伪衬底(dummy substrate)(优选对应于所要校正的覆盖层厚度)放在物镜前(优选与SIL相接触)。然后，该辐射光束可以被聚焦到伪衬底的后面。利用物镜的光学特性以及改变朝向物镜的辐射光束的聚散度的校正光学元件，能够计算所需的聚焦偏移。
对于利用具有覆盖层的光学记录载体的系统而言，迅衰波耦合不是处于实际的近场中，而是存在来自该光学记录载体中的SIL的出射表面和位于SIL与(多个)信息层之间的覆盖层的波的迅衰耦合。
尽管涂层不被称为覆盖层，但是也可以校正用作例如腐蚀保护或者磨损保护层的薄的单层或多层涂层的厚度。
用于焦点偏移校正的上述类似方法能够用于涉及覆盖层入射光学记录载体的多层光学记录载体。因此，所引起的焦点偏移还取决于用于读取或者记录光学记录系统的信息层位置的深度。当信息层之间的间隔层距离大于迅衰波耦合所需的间隙宽度时，优选还针对入射表面与最接近光学记录载体的入射表面的信息层之间的材料厚度校正焦点偏移。这种校正可能是基于物镜和用于改变辐射光束聚散度的装置的光学设计的固定值。因此，该方法中的附加步骤是针对入射表面与最接近该光学记录载体入射表面的信息层之间的材料厚度校正辐射光束的聚散度。
由于光学记录载体中的层数量在从该光学记录载体本身中读取信息之前通常是未知的，所以需要这种针对第一信息层(最接近入射表面)深度的校正，从而防止物镜与光学记录载体接触。
应当理解，结合任意一个实施例所述的任意特征可以单独使用，或者与所述的其他特征结合使用，还可以与任何其他实施例或者任何其他实施例的任何组合中的一个或多个特征结合使用。此外，可以在不背离本发明范围的情况下采用以上没有描述的等价物和变型，本发明的范围是由权利要求书限定的。
参考文献[1]2002年Technical Digest ISOM/ODS，第287页，T.Ishimoto等人的“Gap Servo System for a Biaxial Device Using an Optical GapSignal in a Near Field Readout System”。
2004年Monterey(USA)，Proceedings of the Optical DataStorage Conference，F.Zijp等人的“Near field read-out of a 50GBfirst-surface disk with NA＝1.9 and a proposal for a cover-layerincident，dual-layer near field system”。
2001年ODS，Proceedings of SPIE第4342卷，第209-212页(2002)，Y.V.Martinov等人的“High-density first-surfacemagneto-optical recording using a blue laser，high numerical apertureobjective and flying slider”。
权利要求
1.一种光学扫描设备，其用于扫描处于扫描位置的光学记录载体(82)，该记录载体具有入射表面(120)和至少一个信息层，该设备包括用于生成正向辐射光束(62)的辐射光源(60)，用于将辐射光束聚焦到至少一个信息层上的物镜系统，该物镜系统具有出射表面(122)，并且设置在辐射光源与扫描位置之间的正向辐射光束路径中，以及在光学记录载体位于扫描位置时，提供在出射表面与入射表面之间间隙上的辐射与光学记录载体的迅衰耦合，辐射探测器(108)，用于探测来自物镜系统的反射辐射光束，并且提供表示间隙宽度的间隙信号，其特征在于，该设备包括根据间隙信号调整正向辐射光束的聚散度以校正该设备中的焦点偏移的装置(72)。
2.根据权利要求1所述的光学扫描设备，其中该装置位于物镜系统中。
3.根据权利要求1或2所述的光学扫描设备，其中该装置包括可轴向移动的光学元件。
4.根据权利要求1或2所述的光学数据扫描设备，其中该装置包括具有电可调整的可变焦距的光学元件。
5.根据权利要求1、2、3、4中任一项所述的光学扫描设备，其用于扫描具有一定厚度的覆盖层的光学记录载体，其中焦点偏移的校正还针对覆盖层材料的厚度进行校正。
6.根据权利要求1、2、3、4中任一项所述的光学扫描设备，其用于扫描具有多个信息层的光学记录载体，其中焦点偏移的校正还针对光学记录载体的入射表面与最接近该入射表面的信息层之间的材料厚度进行校正。
7.一种光学记录装置，其包括前面任一项权利要求所述的光学扫描设备。
8.一种用于校正光学扫描设备中的焦点偏移的方法，其至少包括以下步骤-如果间隙宽度小于正向辐射波长的1/10，则将光学记录载体的入射表面与物镜系统的出射表面之间的间隙宽度增大到该波长的至少1/10，-使正向辐射光束聚焦到物镜系统的出射表面上，-根据该间隙信号调整朝向物镜系统出射表面的辐射光束的聚散度。
9.根据权利要求8所述的用于校正光学扫描设备中的焦点偏移的方法，还包括以下步骤，针对光学记录载体的入射表面与最接近该入射表面的信息层之间的材料厚度校正朝向物镜系统出射表面的辐射光束的聚散度。
10.根据权利要求8或9所述的用于校正光学扫描设备中的焦点偏移的方法，调整辐射光束的聚散度，使得间隙信号达到最大值。
11.根据权利要求10所述的方法，其中利用辐射光束聚散度的摆动确定间隙信号的最大值。
12.根据权利要求8或9所述的方法，还包括以下步骤，补偿该光学扫描设备中存在的球差。
全文摘要
在一种特定类型的高密度光学记录系统中，在物镜系统中使用固体浸没透镜(SIL)(80)将辐射光束(62)聚焦到光学记录载体(82)的信息层上。使用一个表示SIL(122)的出射表面与记录载体(120)的入射表面之间的间隙宽度的适当间隙信号来控制该系统工作过程中的间隙宽度。该光学记录系统的光学系统的光学元件和光机组件的公差会导致物镜系统焦点位置的偏移。该偏移可以大于该记录系统通常使用的间隙宽度。这会导致SIL与记录载体的直接接触，从而损坏SIL与记录载体中的一个或两个。本发明公开了一种聚焦初始化校正光学系统的焦点偏移的方法和实现方案，该光学系统用于读取或记录光学记录载体，从而对于间隙宽度控制获得可靠和牢固的间隙信号。
文档编号G11B7/09GK1993747SQ200580025617
公开日2007年7月4日 申请日期2005年7月20日 优先权日2004年7月27日
发明者C·A·弗舒伦 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司