记录媒体的信息光学扫描装置的制作方法

xiaoxiao2020-8-1  1

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专利名称:记录媒体的信息光学扫描装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于在记录和/或重放具有记录轨迹的记录媒体期间进行非接触式信息光学扫描的装置。
由于在无接触式光学扫描的情况下,不可能作机械式轨迹导引,用来记录和/或重放的主光束借助于一种控制信号重新调节至轨迹中心,该控制信号得自对于经过反射的主光束的对称性的检测和/或对于两支各自偏置在主光束中心的对置两侧的辅光束强度的检测。在使用一支主光束和多支辅光束的情况下,各支光束是由一光束倍增器产生的,此倍增器可以把出自一共同光源的光束分解为三支离散光束,或者通过衍射把它分解为一零阶光束和第一、第二以及第n阶光束对,这些光束对均对称于零阶光束。
光束分解器可以确保在记录轨迹处全反射之后所反射出来的各支光束不仅再次射向光源,而且还射向处于离开光源的一单独位置上的检测装置。
为了借助于对由各支辅光束所反射的光线以及由此所获得的控制信号进行检测,而把主光束的中心导引到轨迹中心上,而且同时导引相对于轨迹中心对称的各支辅光束,在德国专利DE3339736C2中所作披露如下以可枢转的方式构造一半透明镜具,设置在光束倍增器与光学系统之间并同时用作光束分解器;还使用控制信号经由一驱动器控制镜具的枢转位置。由于在此公知装置的情况下镜具在光束路径中的位置紧靠物镜之前,也就是说,在一个其中由光源所产生的各支光束的光锥已经大大扩展的区域内,所以此镜具必须在其空间尺寸方面匹配于这一扩展了的光锥。不然的话,有待于由物镜聚焦到记录轨迹上的各支光束的光强就会发生损失。
其次,在已知装置中,三支发散的光束,即主光束和各支辅光束入射在镜具上,与这些光束的扩展光锥相结合,这会导致反射表面的空间尺寸更为加大。
所要求的很大的镜具尺寸会导致很大的质量和因而很大的机械惯性。镜具的驱动器因而就无法在轨迹导引时进行快速的校正,诸如可能出现在以下情况下的那些校正,即由于记录介质的偏心,或者万一扫描装置承受剧烈振动一比如一CD播放机在运动状态下或在车辆中操作期间。
再者,反射表面不平可导致以下状况,即主光束和各支辅光束不能以相同的角度反射,而在镜具枢转时这些角度会彼此发生相对变化。
其次,无法预防的是,在镜具枢转期间,从记录轨迹反射出来、通过半透明镜具和入射在检测装置上面的各支光束也是稍许偏转了的,这也会导致与获取控制信号相关的各种误差。
在“无线电观察”(Funkschau)22/1989的58页上阐述了一种装置,其中一些同样可动的镜具设置在物镜正前方的扩展了的光锥之中,而且,在这种情况下,既偏转入射在记录轨迹上的各支光束,也偏转反射出来的各支光束。除径向镜具之外,还设置了切向镜具。
本发明是基于这样一项目的,把引言中提及的那种类型的装置加以改进,从而不花多少费用就可能更快和更准地进行轨迹搜寻和轨迹导引。
为实现该目的,本发明提供一种用于在记录和/或重放一个具有记录轨迹的记录媒体期间进行非接触式信息光学扫描的装置,包括一光源,其向记录轨迹发射光线;以及一检测装置,其接收从记录轨迹反射过来的光线;一光束分解器和一光学系统设置在光源与检测装置之间的光束路径之中,一微型镜具设置在光源与光束分解器之间,该微型镜具的反射表面可以借助于一驱动器使之变形和/或枢转,其结果是,从光源发出、经由微型镜具照射到光束分解器、光学系统和记录轨迹上面的光束的入射角和/或入射点都随着微型镜具的枢转位置和/或变形而变化。
就按照本发明的装置而言,在光源与光束分解器之间设置微型镜具所能实现的是,这一微型镜具,由于它紧靠光源,位于光锥的仅仅稍许扩展了的区域之内。因而,微型镜具的尺寸可以大大小于已知各种装置情况下的尺寸而不会减弱生成的光线强度。微型镜具的较小尺寸可导致与已知装置相比大为减低的质量,而其结果是,机械惯性很小。
此外,即使是微小的镜具倾角变化都会使入射在记录轨迹上的各支光束出现很大的偏移。
因为各支辅光束是为了检测对于记录轨迹的偏移而额外作出的,所以这些辅光束可以在微型镜具之后由一光束倍增器获得。由于微型镜具只偏转单支光束,随后产生的各支光束,亦即主光束和各支辅光束,总是同步偏转的。
最后,也不可能由下述情况而产生误差,即如果象在已知装置情况下那样,镜具设计成一光束分解器,使得从记录轨迹反射出来的光束必须穿过同一镜具。在按照本发明的装置情况下,微型镜具构成一个独立于光束分解器的部件。
在一项改进的情况下,光束分解器以一种已公知的方式用一全息组件构成,此组件在一玻璃衬底的一面上装有一全息图片,用于把由光源发出的各支光束的方向与由记录轨迹反射出来的各支光束的方向分解开来。
这一解决办法早先见于出版物“使用全息光学组件的三光束CD光学拾感头”(SPIE Vol.1401,P.58)。此装置可使光束分解器成为一非常轻巧的配件。
全息图片可被划分为一个具有窄光栅结构的第一区域和一个具有宽光栅结构的第二区域。结果,从记录轨迹反射出来的光束被分解成各支部分光束,它们入射在检测装置的各不同的表面区域上,并且因而可以独立地予以测定,以使获取用于轨迹导引和用于聚焦的各种信号。
一光束倍增器可以另外设置在微型镜具与光束分解器之间,这一光束倍增器最好是设计成一相位光栅并设置在玻璃衬底的另一面上。如果意图在于测定各支辅光束以便获取各种控制信号,可以借助于光束倍增器从一单一光束获得一支主光束和两支辅光束。在一玻璃衬底的两面上同时设置相位光栅和全息图片是一种节省空间的解决办法。
在一项进一步的实施例中,光源、检测装置、全息组件和微型镜具以及其驱动器形成一设置在共用箱体里面的紧凑组件。结果,光源与邻近全息组件的物镜之间的距离得以减少,致使物镜也可以设置在发自光源的各支光束的光锥只是稍稍扩展了的区域之内。因而光学系统的实际尺寸与已知的一些解决办法相比可以减小。
光源、检测装置和全息组件在箱体里面可以调整成彼此相对固定。这样就省去了不然的话要在生产中安装和调定这类装置期间所必需的对一些各别器件的调整工作。包括光源、检测装置和全息组件的这一部件仍然可能出现的任何制造公差,均有可能通过调定微型镜具予以补偿。
在第一种设计中,微型镜具可变形和/或可枢转的方式可以是,反射光束的方向可以在由入射和反射光束形成的一第一平面内变动。在第二种设计中,微型镜具可变形和/或可枢转的方式可以是,反射光束的方向可以在一第二平面内变动,此平面相对于由入射和反射光束形成的第一平面沿垂直方向伸展。最后,微型镜具可变形和/或可枢转的方式还可以是使反射光束在上述两个方向上变动。
这些不同的设计使该装置可用于光源相对于有待扫描的轨迹方向具有不断变动的取向的情况。因而,可能使用第一种设计在光源沿着垂直于轨迹的方向照射时实现轨迹跟踪。第二种设计使得这种装置的结构能用于光源沿着相对于轨迹导引的纵向照射时的情况。在第三种设计中,光源对于轨迹导引的取向在微型镜具的两条枢转或变形轴线叠置时可以采取任一合乎需要的位置。其次,第三种设计还可使得对于包括光源、检测装置和全息组件的部件的制造公差作出全面校正。
其次,在第一种改进的情况下,参照光源和微型镜具的位置来说,检测装置设置在微型镜具的后面,而在第二种设计中,参照光源和微型镜具的位置来说,它设置在靠近微型镜具的侧面。在第三种设计中,检测装置包括至少两个检测组件,其中,参照光源和微型镜具的位置来说,一个检测组件设置在微型镜具的后面,而另一个检测组件设置在靠近微型镜具的侧面。通过对第一或第二种设计的选择,就可能制成或者是具有较长结构或者是具较紧凑结构的包括光源、检测装置和全息组件的部件。
在微型镜具的一项优选改进方案中,镜具设计成一金属化箔片,装在一承载片的各个分立的支承表面上,并且可由作用在金属化箔片与承载片之间的静电场使之变形,此静电场可以连续地或以脉动方式变动。
以金属化箔片形式装在一承载片的各个分立支承表面上面的微型镜具早已为人所知。在SID 93 DIGEST,第1012页发表的题为“数字式微型镜具(DMD)及其用于投影显示的展望”(An Overviewof the Digital Micromirror Device(DMD)and Its Applica-tion to Projection Displays)一文叙述了一种镜具,包括许多可独立变形的镜子,它们设置成一个矩阵,而且使用它们可以借助于一支光束逐个象素地投影一幅图象。这些分立的镜具元件在这种情况下可以在一第一和一第二枢转位置之间变动,其结果是,在一个枢转位置上,入射光束枢转至视界之外,而在另一个枢转位置上,则枢转至一处于视界之内的位置上。
不过,包括许多微型镜具的已知装置并不适于当前的情况,因为,一方面,并不需要一个矩阵,另一方面,各个镜子不能连续地变动,而只能在两个端部位置之间枢转或变位。对于当前的应用场合,提出了一种改进之处,即其中设置单一的一只镜子,而这只镜子可以连续地枢转。或者借助于静电场的连续变化,或者借助于脉动式变化,都可能做到这一点。在脉动式变化的情况下,如果脉动频率超过机械限定频率,这样也可能借助于适当的脉冲调制任意选定两个可能的端头位置之间的任一中间位置。
另一个说明为什么已知类型的微型镜具起初显得不适于用在光学记录媒体的轨迹导引的检拾器之中的原因在于各只镜子的偏折角和大小。其偏折角是大约±10°,而最大尺寸是大约17μm。不过,为了补偿记录媒体大约为100μm的偏心度,需要40°的偏折角和250μm的最小尺寸。由于这一原因,在已知CD播放机中采取物镜偏移来实现轨迹导引,而且这涉及很高的机械方面的费用。此外,微型镜具与物镜之间的距离,由于所述物镜的直径,也不能任意增大。光束偏移,表现为物镜与激光光束的光轴之间的距离,不可超过物镜的直径。
不过,通过缩短物镜与光源之间的距离,使用上面说明的一类微型镜具还是可能的,其结果是,物镜的额外偏移就不是必需的了。不过,如果今后果然能获得具有较大表面区域和较大偏转角的一些同样的镜具,则这些镜具也是可以使用的。
下面参照附图详述本发明的实施例,附图中

图1是按照本发明的装置的纵向剖面示意图;图2表明一组件的透视图,此组件包括一光源、全息组件、微型镜具和检测装置;图3是用于扫描一CD的扫描装置的第一种改进装置的透视图;以及图4表明扫描装置的第二种改进装置。
图1表明按照本发明的一种装置的纵向剖面。此装置包括一光源3,设计成一激光二极管;一微型镜具7,具有一驱动器8;一全息组件9;一检测装置4;以及一物镜6。光源3、带有其驱动器8的微型镜具7,全息组件9和检测装置4构成装在一共同箱体16之中的组件。
由光源3射出的光线λ射在微型镜具7上面并沿着由微型镜具相对于光源3的倾角予先确定的方向反射出来。从这里,光束入射在全息组件9上面,此组件包括一玻璃衬底10并在玻璃衬底10的一面上附有一全息图片11,作为一光束分解器5,用于把光源3所发射的各支光束方向从一种记录媒体1的记录轨迹2所反射的各支光束方向分离出来。全息组件9还可另外在玻璃衬底10的另一面装有一相位光栅15,作为一光束倍增器14,用于形成一支主光束和两支辅光束。
一支光束或几支光束穿过一物镜6,并在那里聚集在一作为记录媒体1的光学CD的记录轨迹2上面。在扫描记录在记录轨迹2上面的信息期间,入射光完全反射并经过强度调制而通过物镜6回传至全息组件9。各支反射光束在那里折向检测装置4的方向。
检测装置4接收主光束以及,适当时,各辅光束,并产生一些信号,它们一方面代表所记录的信息,另一方面代表用于跟踪微型镜具7和物镜6的一些控制信号。借助于这些控制信号,微型镜具7经由其驱动器8进行调整,使主光束的中心保持在相应记录轨迹2的中心。物镜6经由一专用驱动器调节,使各光束聚焦在光盘的记录轨迹2上面。
图2表明光源3、全息组件9、微型镜具7和检测装置4的布置。在这种情况下,微型镜具7可以首先围绕示意性画出的轴线Z变形或枢转,结果是,反射光束的方向在由入射和反射光束形成的一第一平面之内变动。在这种情况下,相关的检测装置4参照光源3和微型镜具7的布置来说,如A所示,设置在微型镜具7的后面。
还由X轴线表明了微型镜具7的可枢转性或可变形性,其结果是,反射光束的方向可在相对于由入射和反射光束形成的一第一平面在垂直方向伸展的一第二平面之内变动。属于这一变型的检测装置,如B和C所示,参照包括微型镜具7和光源3的布置来说,设置在挨近微型镜具7的侧面。在这种情况下,检测装置4可以任意选择地设置在微型镜具7的左或右侧。
在微型镜具7既可绕着X轴,也可绕着Z轴枢转或变形的情况,检测装置4设置为检测组件A、B、C,它既在微型镜具7的后面,也在挨近微型镜具的侧面。
图3和4表明用于CD的一种扫描装置,包括一光源3、一微型镜具7、一全息图片11、一包括一准直透镜和一物镜的光学系统6、以及同样一检测装置4。图3中的扫描装置另外包含一相位光栅15,用它从单一一支光束依靠衍射产生一零阶主光束和对称于此零阶光束的第一、第二以及第n阶光束对。不过,第二、以及第n阶光束对是偏心的,从而它们不会被光学系统6映射。
图4中的扫描装置不采用另外的相位光栅。在这种情况下,利用了一种效应,即记录轨迹2承担了相位光栅的功能而依靠衍射产生一零阶反射光束,以及第一、第二和第n阶光束对。在此,第二和第n阶光束对同样是偏心的,从而它们不会被光学系统6映射。作为光束在记录轨迹2上照射点的函数,反射的第一阶光束对依靠干涉作用在由反射的主光束产生的光点两侧处在检测装置上产生不同强度的光点。
图3和图4的扫描装置中的检测装置4在分解检测区域和获取有用的控制信号方面是有所不同的。
在图3中,检测装置4包括五个检测区域D1至D5。把全息图片划分为两个区域12、13,其中的光栅分隔是不同的,入射光束就被分解为两支部分光束。由全息图片的较小光栅分隔所产生的主光束的部分光束投射到检测区域D2与D3之间的分界线上。由全息图片的较大光栅分隔所产生的主光束的部分光束投射到检测区域D4上。两支反射的辅光束投射到检测区域D1和D5上。
从入射在区域D1至D5的各支光束的光线强度可以获得一些信号,而控制和有用信号可以下述方式从这些信号中产生一聚焦误差信号,从区域D2和D3上的光线强度得出,用于控制光学系统6的驱动器,为聚焦误差=D2-D3。
一轨迹误差信号,从区域D1和D5上的光线强度得出,用于控制微型镜具7的驱动器8,为轨迹误差=D1-D5。
一有用信号,从区域D4或/和区域D2的D3得出,为有用信号=D4或D2+D3或D2+D3+D4。
在图4中,检测装置4包括4个检测区域D1至D4。主光束由全息图片11划分为两支部分光束,其中一支部分光束投射到检测区域D1与D2的分界线上,而另一支部分光束投射到区域D3与D4的分界线上。
从入射在区域D1至D4上的各支光束的光线强度可以获得一些信号,而控制和有用信号可以下述方式从这些信号中产生一聚焦误差信号,从区域D3和D4上的光线强度得出,用于控制光学系统6的驱动器,为聚焦误差=D3-D4。
一轨迹误差信号,从区域D1和D2上的光线强度得出,用于控制微型镜具7的驱动器8,为轨迹误差=D1-D2。
一有用信号,从区域D1至D4的光线强度得出,为有用信讯号=D1+D2+D3+D4或D1+D权利要求
1.一种用于在记录和/或重放一个具有记录轨迹(2)的记录媒体(1)期间进行非接触式信息光学扫描的装置,包括一光源(3),其向记录轨迹(2)发射光线;以及一检测装置(4),其接收从记录轨迹(2)反射过来的光线;一光束分解器(5)和一光学系统(6)设置在光源(3)与检测装置(4)之间的光束路径之中,此种装置的特征在于,一微型镜具(7)设置在光源(3)与光束分解器(5)之间,该微型镜具的反射表面可以借助于一驱动器(8)使之变形和/或枢转,其结果是,从光源(3)发出、经由微型镜具(7)照射到光束分解器(5)、光学系统(6)和记录轨迹(2)上面的光束的入射角和/或入射点都随着微型镜具(7)的枢转位置和/或变形而变化。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,光束分解器(5)由一全息组件(9)构成,它在一玻璃衬底(10)的一面上装有一全息图片(11),用于把由光源(3)发出的各支光束的方向从由记录轨迹(2)反射过来的各支光束的方向分解开来。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,全息图片(11)划分为一具有窄光栅结构的第一区域(13)和一具有宽光栅结构的第二区域(12)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置,其特征在于,一光束倍增器(14)另外设置在微型镜具(7)与光束分解器(5)之间。
5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,光束倍增器(14)设计成一相位光栅(15),并设置在玻璃衬底(10)的另一面上。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的装置,其特征在于,光源(3)、检测装置(4)、全息组件(9)和微型镜具(7)以及其驱动器(8)构成一设置在一共用箱体(16)之中的紧凑部件。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,箱体之中的光源(3)、检测装置(4)和全息组件(9)调整为彼此相对固定。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置,其特征在于,微型镜具(7)可以如下方式变形和/或枢转,即反射光束的方向可以在由入射和反射光束形成的一第一平面内变动。
9.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置,其特征在于,微型镜具(7)可以如下方式变形和/或枢转,即反射光束的方向可以在相对于由入射和反射光束形成的一第一平面、沿垂直方向伸展的一第二平面内变动。
10.根据权利要求8或9所述的装置,其特征在于,微型镜具(7)可以如下方式变形和/或枢转,即反射光束的方向既可在由入射和反射光束形成的一第一平面内,也可在相对于一第一平面、沿垂直方向伸展的一第二平面内变动。
11.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,检测装置(4),参照光源(3)和微型镜具(7)的位置来说,设置在微型镜具(7)的后面。
12.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,检测装置(4)参照光源(3)和微型镜具(7)的位置来说,设置在紧临微型镜具(7)的侧面位置上。
13.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,检测装置(4)包括至少两个检测组件(A和B、C),其中,参照光源(3)和微型镜具(7)的位置来说,一个检测组件(A)设置在微型镜具(7)的后面,而还有一个检测组件(B、C)设置在靠近微型镜具(7)的侧面。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的装置,其特征在于,微型镜具(7)设计成一金属化箔片,装在一承载片的分立支承表面上,并可因金属化箔片与承载片之间一静电场的作用而变形,可以连续地或以脉动方式改变静电场。
全文摘要
一种在记录和/或重放具有记录轨迹(2)的记录媒体(1)期间进行非接触式信息光学扫描的装置包括一光源(3),向记录轨迹发射光线;一检测装置(4),接收从轨迹反射的光线;一光束分解器(5),设置在光源与检测装置之间的光束路径中;及一物镜(6)。在光源与光束分解器之间还设有一微型镜具(7),其反射表面可以借助于一驱动器(8)予以变形和/或枢转。光束的入射角和/或入射点依赖微型镜具的枢转位置和/或变形而变化。
文档编号G11B7/135GK1150684SQ9512002
公开日1997年5月28日 申请日期1995年12月1日 优先权日1994年12月2日
发明者邓辽金, 迪特玛·尤德 申请人:德国汤姆逊-布朗特公司

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