专利名称：光记录以及播放系统用的光物透镜的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种光记录以及播放系统用的光物透镜，更具体而言是指关于光量损失少，开口数高的近场(NEAR FIELD)记录系统用的光物透镜。
(2)背景技术光记录媒体或者是光磁记录媒体是，字节(或者是记录标志)的大小要小型化，而且轨道宽度要狭小才能拥有高密度记录容量。但是为了在记录媒体的记录膜上形成字节，聚光在记录媒体上的光斑点大小是按照回折限度而受到限制，因此提高记录密度是有一定的界限。
放眼当今的信息的大容量化趋势，需要开发一种可以克服以往的光记录/播放方式的界限的新的光记录/播放方式。最近正在增加对可以利用预测提高记录容量的近场(NEAR FIELD)的近场光记录/播放(NEAR FIELDRECORDING/REPRODUCTION)的研究。
近场光记录以及播放的原理如下。
用临界角以上的角度射入光物透镜内部的光是从曲折率密处到稀处时将会全反射。这时因为光的全反射，所以光物透镜表面上会存在微小的光，这种现象叫易消散的电波(evanescent wave)或者是消散波。利用此消散波的话，在以前的远声场里(far-field)能够进行因光的回折现象所出现的分解能的绝对的界限，就是因为回折界限而不能进行的高分解能。近场光记录以及播放光学是在光物透镜内部让光全反射后在光物透镜表面上生成消散波，再根据消散波和记录媒体的联结记录进行记录以及播放。
图1是在光记录系统里放大了安装在滑动部分的光学机器的断面图，此光学机器是半球型立体的光物透镜sil(solid immersion lens)12和初集光的光物透镜11构成的。半球型立体的光物透镜12的上面是球型，下面是平面半球型，安装半球型立体的光物透镜SIL12时，半球型立体的光物透镜SIL12的平面部中心要和初集光的光物透镜11的焦点一致。跟着，射入到初集光光物透镜11的光14是被曲折后会聚集在半球型立体的光物透镜12下方的平面部的中心。
为了利用光物透镜把字节记录到光盘上面，如图1所示，以最小的间距例如10～70厘米的程度让半球型立体的光物透镜SIL12靠近记录媒体13的表面。这样靠近的话会产生在光物透镜下面初集光的光能量的一部分传达到记录媒体的光近场现象。根据此近场现象可以在记录媒体13表面上记录或播放数据。例如从半球型立体的光物透镜SIL12传达的能量是，把记录媒体13表面的一部分加热后能起极少的变化。因这种变化能在记录媒体13表面上形成字节，就是，记录信息。在极少变化的处所可以利用反射率变化的特性读取记录的信息。把比记录时低的光通过光物透镜射入后，用光传感器测量从记录媒体13表面反射再通过光物透镜出来的光的强度的话，根据字节的有无，反射率会有变化，所以能读取信息。
利用光物透镜的光学机器是，可以克服光的回折限制而减少光斑点，可是会出现以下问题。
通常光物透镜会发生光不能聚集到一处的失常(aberration)，像这样的失常具有光物透镜的倍率越高就会越大的特性。利用SIL的光学机器是需要大倍率的初集光光物透镜，所以初集光光物透镜的失常会大幅度降低光学机器的初次集光功能。
此外，，利用光物透镜的光盘记录播放装置是需要初集光光物透镜，所以装置的面积会变大又复杂，全体光盘储藏装置和初集光光物透镜的组装也会有难度。特别是，降低装置光物透镜的高度有限度，所以制造能在携带式机器上承载的超薄型的光记录播放系统是有难度的。
此外，根据决定射入的光斑点大小的要素之一的集束光物透镜开口数，决定集光的收敛角θ，可是现有的光物透镜增加θ时有限度，所以不能再降低集光斑点大小。
而且，开口数越大越难控制集束光物透镜SIL和放大光物透镜的厚度公差和要素(allignment)，不能精确地控制集束光物透镜和放大光物透镜的厚度公差和要素的话会影响到光记录装置的动作。
(3)发明内容本发明的目的是以提供集束光物透镜的失常极少且射入到集束光物透镜的光收敛角非常大的光学机器，以此能够提高在光记录以及播放系统里的集光性能以及记录密度。
本发明的另一目的是在于降低初次集光光物透镜和集束光物透镜所占据的面积以及厚度，可以容易组装光学机器以及全部系统，并形成超薄型的光记录以及播放系统。
本发明的目的是这样实现的一种光记录以及播放系统用的光物透镜，包括在所述的光物透镜上面的中央形成射入部，射入从所述的光记录以及播放系统中的光源所产生的光束，该射入部对于光物透镜上面成凹状的形态，在下段形成顶点；在所述的光物透镜的下面为第一反射面，该第一反射面的表面是覆盖有反射物质，第一次反射通过所述的射入部的光；在光物透镜上面的所述的射入部周边的曲面为第二反射面，该第二反射面的表面是覆盖有反射物质，将所述的第一反射面反射的光束再次反射；以及在光物透镜下面的中央是收敛部，收敛从所述的第二反射面反射的光，集中在收敛部的光是光磁性地与光物透镜下面的所述的光记录以及播放系统中的记录媒体相互作用。
上述射入部的侧端面是可以成倒三角型的圆角形状，也可以成射入部的下段有顶点，下段以外的部分是非球面形成的变形的圆角形状。
第一反射面以及第二反射面是应该成非球面形状，第一反射面的形态是按照使用光物透镜的系统的条件，可以变为多重款式。
如上面所述本发明具有如下的效果本发明让射入到光物透镜上的光束使用于光记录以及播放而不变成干扰，可以防止光的损失。再者可以减少集束光物透镜的失常，增大集束到集束光物透镜的光的收敛角度。于是在光记录以及播放系统中提供集光性能以及记录密度。而且在没有放大光物透镜的状况下只用一个集束光物透镜就可以体现近场光记录系统所需的光学机器，因此也可以显著降低系统大小极厚度。而且可以体现最近要求高聚集度的光内存原件，而且还可以显著降低他的大小以及厚度，因此简单化组装光学机器以及全系统的动作，可以容易组装光学机器以及全部系统，并形成超薄型的光记录以及播放系统。
本发明的光学机器是不仅适用于近场的光记录以及发生系统，还使用于现有利用远声场(far-field)的系统。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)
图1是展示了现有的近场光记录系统的SIL的断面图；图2a是展示了按照本发明的光物透镜的实施例实施例的断面图；图2b是展示了光物透镜的射入部是球面的比较例子的断面图；图3a是展示了按照本发明的光物透镜的收敛部的光强度分布的坐标；图3b是展示了SIL的光强度的分布的坐标；图4是展示了本发明的另外一种实施例实施例的断面图，它展示的是射入部变形而成圆角形状的光物透镜；图5是展示了本发明的另外一种实施例实施例的断面图，它展示的是光物透镜在下面形成层次的实施例；图6是展示了本发明的另外一种实施例实施例的断面图，它展示的是镜子下面是凸出的非球面的实施例；图7是展示了本发明的另外一种实施例实施例的断面图，它展示的是光物透镜下面是凹进去的非球面的实施例；图8是展示了本发明的另外一种实施例的断面图，它展示的是镜子周边部位形成突出部的实施例；图9是展示了利用本发明的光物透镜的光记录系统的一例的表示图。
附图的主要部分的符号说明21a射入部 22a第一反射面23a第二反射面 24收敛部25射入光束
(5)具体实施方式
在光记录系统中，保存信息的密度是与使用在收敛光的程度，就是光束斑点(spot)大小产生直接的关系。光束斑点越小就越可以增加信息保存密度，光束斑点的大小是根据使用的光的波段，光物透镜的光收敛角，射入光束的直径，以及形成斑点的媒体的曲折率形成，并且可以以下面的公式表示。
d∝λ/NA，NA＝n*sinθ在这里的记号是分别表示d是光束斑点的直径，λ是光的波段，NA是光物透镜的开口数，n是光物透镜的曲折率，θ是射入光束的收敛角。于是为了减少光束斑点，可以减少波长或者是增大开口数，此外，为了增大开口数，可以增大曲折率或者是增大收敛率。
本发明是，增大收敛在集束光物透镜上的光的收敛角，以此可以减少光的斑点的大小。
图2a是展示了按照本发明的光物透镜的实施例的断面图。光物透镜上面的中央形成有射入光源发生的射入光束25的射入部21a。光物透镜的射入部21a是在断面看时成倒三角形的状态，但是实际上形成为圆角形状。光物透镜的下面是第一次反射通过射入部21a的光的第一反射面22a，光物透镜上面的射入部21a周边的曲面是从上述第一反射面22a反射的光束再次反射的第二反射面23a。通过倒三角形状的射入部21a的光是，没有收敛到光物透镜下面的中央的光而照射到光物透镜的下面，就是覆盖有反射物质的第一反射面21a的边缘附近，后在第一反射面21a上反射后，再从覆盖有反射物质的第二反射面22a反射出来，最终集中到位于光物透镜下面的收敛部24上。集中在收敛部24的光是于位于光物透镜下面的记录媒体(未图示)表面引起相互光磁作用的同时执行记录数据或者是播放数据的动作。
假如光物透镜上面的射入部21a不是如本发明的圆角状态，而如图2b所示的球面的话，也许发生如下的问题。
通过光物透镜上面的射入部21的光是，顺着射入部的曲面，扩散到光物透镜下面的各部位。扩散的光束当中有照射到光物透镜下面的边缘部位的光，但是射入光束25中央领域的光25‘是直接照射到光物透镜下面的收敛部24。(这是与别的光分别从光物透镜下面的第一反射面22和光物透镜上面的第二反射面23反射出后，以大的射入角集中在收敛部的动作不同)不经过上述的反射过程而直接照射到收敛部的光是，因为其射入角小，所以开口数也会变小(比如开口数比1小)，于是可以增大集光在收敛部的光斑点，在于光信号是成为干扰。于是，使用了如图2b所示的光物透镜的系统是，当记录以及播放数据的时候，会增多光量的损失并降低了光效率，为了补充这些光损失，需要更大输出的光源，因此造就了造价的上升。
可是如图2a所示，本发明的光物透镜的射入部21a是成圆角状，因此完全没有光损失的情况下，经过第一反射面22a以及第二反射面23a，集中到开口数比1大的收敛部24，因此记录媒体上到达斑点很小，而且没有干扰的光。
本发明的光物透镜是以非球面形成第二反射面23a。通常在球面光物透镜里会出现光收敛不到一个点上的球面失常，因为像这样的以球面失常而增大了集光的斑点。收敛的光斑点大小越大，光记录系统上的记录密度会越小。本发明的光物透镜是第二反射面23a是非球面，可以消除球面失常，因此可以变小收敛光的斑点。
同时拥有圆角形射入部21a的本发明的光物透镜是具有比现有的的SIL更优秀的收敛光的强度。
图3a是本发明的光物透镜收敛部的光强度(intensity)，在这里可以看出中央的光强度是非常大而且其分布幅d是很小。与此相反，参考图3b时，SIL是中央位置的光的强度很小而且其分布幅度d也很大。从光源射入的光的大小是左右收敛在光物透镜的光的强度以及分布程度。在本发明里即使是从光源射入的光大小是很小，也可以在光物透镜射入部反射所有光并集中在收敛部，即使是光物透镜的射入部大小很小，也可以把开口数大的光收敛到光物透镜下面，所以可以把集光在光物透镜下面的光的强度增大，并且可以变窄强度的分布。如此的结果是可以大幅度提高光记录系统的记录密度，也可以提高信号处理的正确度。
图4是展示了本发明的另外一种实施例的断面图，它展示的是射入部变形而成圆角形状的光物透镜。更具体而言，射入部21b下段有顶点，顶点以外的部分是成非球面形成的类似圆角的铃(bell)的形状。具备如此形状的射入部是与如图2a所示的射入部21a比较时，更容易地控制光照射到第一反射面的角度或者是到达第一反射面的光的面积。
图5是展示了本发明的另外一种实施例的断面图，它展示的是光物透镜在下面形成层次26的实施例。通过射入部21b，最终集中到光物透镜下面的光是与记录媒体引起相互光磁作用，根据光记录系统的摇晃等，在记录媒体表面和光物透镜下面不能维持水平而倾斜时，在记录媒体表面上形成缺陷，或者是记录媒体和光物透镜的距离起变化，因此很困难传达光信号。光物透镜下面的光收敛部上形成有层次时，减少光物透镜下面和记录媒体接近的面积而解决上述问题。特别是在光物透镜下面形成层次是适用于在下面将要说明的光物透镜的下面是对于记录媒体面形成凹面的时候。
本发明的光物透镜是具备第一反射面和第二反射面，各反射面上是覆盖有反射物质，因此通过射入部的光经过两次的反射过程后，以大的射入角集光在收敛部。第二反射面是如上面所述，应以非球面形成，为了消除球面失常，第一反射面也形成为非球面。
图6是展示了本发明的另外一种实施例的断面图，它展示的是光物透镜下面是凹进去的非球面的实施例。光物透镜的第一反射面22b和第二反射面23都是非球面，特别是光物透镜的下面，就是第一反射面是对于记录媒体面形成凸出的面。具有如此形状的光物透镜是应该维持记录媒体表面和光物透镜下面的距离，光记录系统摇晃时可以防止记录媒体表面和光物透镜下面的接触。
图7是展示了本发明的另外一种实施例的断面图，它展示的是光物透镜下面是凹进去的非球面的实施例。如本实施例所示，第一反射面22c是成凹进去的面的光物透镜，是比上述的实施例中的各光物透镜更能扩大集光到收敛部的光的射入角，所以可以最大限度的减少光斑点的大小。同时在本实施例上，可以看到为了防止在光物透镜的下面和记录媒体表面的接触，在光物透镜的上面形成层次26。但是与图上所示的不同，变更光物透镜下面的凹进去的形态，以此可以不形成层次。
图8是展示了本发明的另外一种实施例的断面图，它展示的是光物透镜周边部位形成突出部27的实施例。在光记录系统中，集束光物透镜是通常承载在分离器上，在光物透镜的周边部位上形成突出部时更容易安装。
以上说明的本发明的光物透镜是安装在光记录系统上，利用于光学信息的记录以及播放。以下对使用本发明的光物透镜的光记录系统进行详细的说明。
图9是展示了利用本发明的光物透镜的光记录系统的一例的表示图。
机体38内安装有挂住记录媒体-光盘31的中央部的主轴马达(未图示)，内部的另外一侧上安装有记录以及播放装置。在光盘的上面，被吊臂33支撑有滑动头32，吊臂的一侧是连接在光拾取器部37。光拾取器部的下面安装有VCM(voice coil motor)36，让上述光拾取器部按照一定的角度旋转。同时上述滑动头32的上面，安装由上述光拾取器部支撑的固定臂34，固定臂的末段上安装有棱镜35。光拾取器部的光源(未图示)产生的光是由上述棱镜转换路径后通过承载于滑动头32上的光物透镜39，最终射入到记录媒体上。根据射入的光和光盘表面引起的相互作用，可以记录光信息或者是播放光信息。在图纸上为了理解，放大显示了滑动头的大小，光物透镜的位置以及大小。本发明的光物透镜是可以适用与多重光记录系统上。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的光物透镜包括在所述的光物透镜上面的中央形成射入部，射入从所述的光记录以及播放系统中的光源所产生的光束，该射入部对于光物透镜上面成凹状的形态，在下段形成顶点；在所述的光物透镜的下面为第一反射面，该第一反射面的表面是覆盖有反射物质，第一次反射通过所述的射入部的光；在光物透镜上面的所述的射入部周边的曲面为第二反射面，该第二反射面的表面是覆盖有反射物质，将所述的第一反射面反射的光束再次反射；以及在光物透镜下面的中央是收敛部，收敛从所述的第二反射面反射的光，集中在收敛部的光是光磁性地与光物透镜下面的所述的光记录以及播放系统中的记录媒体相互作用。
2.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的射入部的侧断面是成倒三角形的圆角形状。
3.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的射入部是，在下部形成顶点，顶点以外的部分是成为非球面。
4.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的第二反射面是非球面。
5.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的第一反射面是对于所述的光记录以及播放系统中的记录媒体形成平坦的形状。
6.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的第一反射面是非球面。
7.如权利要求6所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的第一反射面是对于所述的光记录以及播放系统中的记录媒体形成突出的形状。
8.如权利要求6所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的第一反射面是对于所述的光记录以及播放系统中的记录媒体形成凹进去的形状。
9.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的收敛部是比第一反射面低的部位上形成层次。
10.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的光物透镜的边缘部位上形成突出部。
全文摘要
本发明涉及一种光记录以及播放系统用的光物透镜，包括射入部，在光物透镜上面成凹状的形态，在下段形成顶点，射入从光源产生的光束；第一反射面，第一次反射从射入部射入的光束；第二反射面，从上述第—反射面反射的光束再次反射以及收敛从上述第二反射面反射的光的收敛部组成的光物透镜，上述第一反射面和第二反射面的表面是覆盖有反射物质，集中在收敛部的光是光磁性地与光物透镜下面的记录媒体相互作用。本发明可以防止光的损失，可以减少集束光物透镜的失常，增大集束到集束光物透镜的光的收敛角度，可以显著降低系统大小及厚度，并容易组装光学机器以及全部系统，并形成超薄型的光记录以及播放系统。
文档编号G11B7/135GK1515922SQ0311484
公开日2004年7月28日 申请日期2003年1月10日 优先权日2003年1月10日
发明者金英植 申请人:上海乐金广电电子有限公司