專利名稱:光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,特別是關于光量損失少,且開口數(shù)大的近場記錄系統(tǒng)用的光物透鏡。
(2)背景技術光記錄媒體或者是光磁記錄媒體是,字節(jié)(或者是記錄標志)的大小要小型化,而且軌道寬度要狹小才能擁有高密度記錄容量。但是為了在記錄媒體的記錄膜上形成字節(jié),聚光在記錄媒體上的光斑點大小是按照回折限度而受到限制,因此提高記錄密度是有一定的界限。
放眼當今的信息的大容量化趨勢,需要開發(fā)一種可以克服現(xiàn)有的光記錄/播放方式的界限的新的光記錄/播放方式。最近正在增加對可以利用預測提高記錄容量的近場(NEAR FIELD)的近場光記錄/播放(NEAR FIELDRECORDING/REPRODUCTION)的研究。
近場光記錄以及播放的原理如下。
用臨界角以上的角度射入光物透鏡內(nèi)部的光是從曲折率密處到稀處時將會全反射。這時因為光的全反射,所以光物透鏡表面上會存在微小的光;這種現(xiàn)象叫易消散的電波(evanescent wave)或者是消散波。利用此消散波的話,在以前的遠聲場里(far-field)能夠進行因光的回折現(xiàn)象所出現(xiàn)的分解能的絕對的界限,就是因為回折界限而不能進行的高分解能。近場光記錄以及播放光學是在光物透鏡內(nèi)部讓光全反射后在光物透鏡表面上生成消散波,再根據(jù)消散波和記錄媒體的聯(lián)結記錄進行記錄以及播放。
圖1是在光記錄系統(tǒng)里放大了安裝在滑動部分的光學機器的斷面圖,此光學機器是半球型立體光物透鏡sil(solid immersion lens)12和初集光光物透鏡11構成的。半球型立體光物透鏡SIL12的上面是球型,下面是平面半球型,安裝半球型立體光物透鏡SIL12時,半球型立體光物透鏡SIL12的平面部中心要和初集光的光物透鏡11焦點一致。跟著,射入到初集光光物透鏡11的射入光14是被曲折后會聚集在半球型立體光物透鏡12下方的平面部的中心。
為了利用光物透鏡把字節(jié)記錄到光盤上面,如圖1所示,以最小的間距,例如10~70厘米的程度讓半球型立體光物透鏡12靠近記錄媒體13的表面。這樣靠近的話會產(chǎn)生在光物透鏡下面初集光的光能量的一部分傳達到記錄媒體13的光近場現(xiàn)象。根據(jù)此近場現(xiàn)象可以在記錄媒體13表面上記錄或播放數(shù)據(jù)。例如從半球型立體光物透鏡SIL12傳達的能量是,把記錄媒體表面的一部加熱后能起極少的變化。因這種變化能在記錄媒體表面上形成字節(jié)。就是,記錄信息。在極少變化的處所可以利用反射率變化的特性讀取記錄的信息。把比記錄時低的光通過光物透鏡射入后,用光傳感器測量從記錄媒體表面反射再通過光物透鏡出來的光的強度的話,根據(jù)字節(jié)的有無,反射率會有變化,所以能讀取信息。
利用光物透鏡的光學機器是,可以克服光的回折限制而減少光斑點,可是會出現(xiàn)以下問題。
通常光物透鏡會發(fā)生光不能聚集到一處的失常(aberration),像這樣的失常具有光物透鏡的倍率越高就會越大的特性。利用SIL的光學機器是需要大倍率的初集光光物透鏡,所以初集光光物透鏡的失常會大幅度降低光學機器的初次集光的功能。
此外,利用光物透鏡的光盤記錄播放裝置是需要初集光光物透鏡,所以裝置的面積會變大又復雜,全體光盤儲藏裝置和初集光光物透鏡的組裝也會有難度。特別是,降低裝置光物透鏡的高度有限度,所以制造能在攜帶式機器上承載的超薄型的光記錄播放系統(tǒng)是有難度的。
此外,根據(jù)決定射入的光斑點大小的要素之一的集束光光物透鏡開口數(shù),決定集光的收斂角(θ),可是現(xiàn)有的光物透鏡增加θ時有限度,所以不能再降低集光斑點大小。
而且,開口數(shù)越大越難控制集束光光物透鏡SIL和放大光物透鏡的厚度公差和要素(allignment)。不能精確地控制集束光光物透鏡和放大光物透鏡的厚度公差和要素的話,會影響到光記錄裝置的動作。
(3)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是以提供集束光光物透鏡的失常極少且射入到集束光光物透鏡的光收斂角非常大的光學機器,以此能夠提高在光記錄以及播放系統(tǒng)里的集光性能以及記錄密度。
本發(fā)明的另一目的是在于降低初集光光物透鏡和集束光光物透鏡所占據(jù)的面積以及厚度,可以容易組裝光學機器以及全部系統(tǒng),并形成超薄型的光記錄以及播放系統(tǒng)。
實施例本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于所述的光物透鏡包括上部光物透鏡上面中央形成從外部射入光的射入部,所述的射入部的周圍形成反射面,下面的周邊部是透過光的;下部光物透鏡下面是拋物面,拋物面的中央是平坦面,在拋物面上除了上述平坦面之外,剩下的部分是反射面,上面的周邊部是透過光的;所述的上部光物透鏡的下面和所述的下部光物透鏡的上面是互相鄰接,兩個光物透鏡之間的接觸面的中央形成反射裝置。
上述光物透鏡的射入部是,在光物透鏡上面的中央部位呈圓角(cone)狀,射入的光是向上部光物透鏡擴散,擴散的光是在上部光物透鏡下面反射后照射到上部光物透鏡上面的射入部周圍的反射面。
上部光物透鏡和下部光物透鏡之間的結合面上作為反射裝置,形成空氣曾或者是覆蓋反射物質(zhì)。
下部光物透鏡的拋物面中央的平坦面上,拋物面的焦點是對于下部物鏡上面對稱的點。射入到下部光物透鏡的光是在拋物面上第一次反射后,在下部光物透鏡上面上第二次反射后,收斂到上述對稱點。
利用本發(fā)明的光物透鏡的光記錄以及播放系統(tǒng)是,照射到上部光物透鏡的射入部的光最終收斂到下部光物透鏡的平坦面上,和位于光物透鏡下面的記錄媒體引起相互光磁作用。
下部光物透鏡的下面是以拋物面形成,因此可以消除最終收斂的光的球面失常,最大限度的減少使用于光記錄以及播放的光的斑點的大小。
本發(fā)明的效果本發(fā)明的光物透鏡是讓射入到形成在上部光物透鏡上的圓角形態(tài)的射入部的光束使用于光記錄以及播放,而不變成干擾,可以防止光的損失,可以減少光的失常,并且增大集束到集束光光物透鏡的光的收斂角。以此能夠提高在光記錄以及播放系統(tǒng)里的集光性能以及記錄密度。而且在沒有放大光物透鏡的狀況下只用一個集束光光物透鏡就可以體現(xiàn)近場光記錄系統(tǒng)所需的光學機器,就可以體現(xiàn)在近場光記錄系統(tǒng)所需的光學機器,而且可以顯著地減少了系統(tǒng)的大小以及厚度,因此可以容易組裝光學機器以及全部系統(tǒng),并形成超薄型的光記錄以及播放系統(tǒng)。再者,可以減少頭部的重量,減少了光源的射入洞,可以大幅度的減少驅(qū)動裝置以及系統(tǒng)全體的電力消耗。本發(fā)明可以安裝在手機,PDA等攜帶形電子機器上的高密度內(nèi)部儲存器,所以使用于多種應用機器上。
本發(fā)明的光學機器是不僅適用于近場的光記錄以及發(fā)生系統(tǒng)還使用于以往利用遠聲場(far-field)的系統(tǒng)。
為進一步說明本發(fā)明的上述目的、結構特點和效果,以下將結合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。
(4)
圖1是展示了現(xiàn)有的近場光記錄系統(tǒng)的SIL的斷面圖;圖2a是展示了拋物面光物透鏡的一例的斷面圖;圖2b是展示了拋物面光物透鏡的一例的斷面圖;圖2c是展示了按照本發(fā)明的拋物面光物透鏡的一例的斷面圖;圖3是展示了按照本發(fā)明的環(huán)形光束形成光物透鏡的實施例的斷面圖;圖4a是展示了本發(fā)明的光物透鏡的結合例子的斷面圖;圖4b是展示了本發(fā)明的另外一種實施例的斷面圖;圖5是展示了的利用本發(fā)明的光物透鏡的光記錄系統(tǒng)的一例的表示圖;附圖中的主要部分的符號說明40射入光41a上部光物透鏡42a下部光物透鏡 43射入部45傾斜部46拋物面47a反射物質(zhì) 48平坦面49收斂點
(5)具體實施方式
通常在球面光物透鏡里會出現(xiàn)光收斂不到一個點上的球面失常,因為這樣的球面失常會增大了集光的斑點,收斂的光斑點大小越大,光記錄系統(tǒng)上的記錄密度會越小。
本發(fā)明的光物透鏡是,第二反射面是非球面,可以消除球面失常,因此可以變小收斂光的斑點。
圖2a是展示了拋物面光物透鏡的一例的斷面圖。射入到拋物面光物透鏡20a的平衡光束22是根據(jù)拋物面的特性收斂在拋物面的焦點24a上。此時,收斂的光是不存在球面失常,而且光的斑點也變小。
本發(fā)明是應用這些拋物面光物透鏡的特性,把拋物面光物透鏡當作一個構成要素。
圖2b是展示了拋物面光物透鏡的一例的斷面圖。拋物面光物透鏡的下面20b是覆蓋有反射物質(zhì),因此射入到下面的光是都被反射掉。如圖所示,光物透鏡的下面反射出的光,在從光物透鏡的上面21反射的時候,這些光都會聚在對于光物透鏡的上面與拋物面的焦點對稱的光物透鏡內(nèi)部的點(以下簡稱收斂點)24b。收斂點24b是如圖2a所示的,收斂到拋物面物鏡的焦點的光相同,集中沒有球面失常而且擁有非常小的斑點的光。但是圖示的拋物面物鏡是,需要重新反射射入后在光物透鏡下面反射出的光后集中到光物透鏡內(nèi)部的收斂點的裝置。
圖2c是展示了按照本發(fā)明的拋物面光物透鏡的一例的斷面圖。與圖2b圖示的拋物面光物透鏡的差距事實是在光物透鏡的上面21中央覆蓋有反射物質(zhì)23和光物透鏡下面的中央形成平坦面25。
光物透鏡上面的反射物質(zhì)23是,射入到光物透鏡的光22在覆蓋了反射物質(zhì)23的光物透鏡下面20c反射后,重新在光物透鏡上面反射。經(jīng)過兩次反射過程的光是沒有球面失常的情況下集中到光物透鏡下面的收斂點24c。
圖2b是在光物透鏡內(nèi)部存在收斂點,圖2c是平坦了光物透鏡下面的中央部,收斂點就位于在光物透鏡下面。具有如此構造的拋物面光物透鏡是,讓射入的光集在位于光物透鏡下面的收斂點后,讓通過了光系統(tǒng)中的光物透鏡的光,以很小的間距,比如幾個微毫米以內(nèi),接近記錄媒體表面。
但是如圖2c所示拋物面光物透鏡是,只射入從光源射入的光中的邊緣部位的光,中央的光22(圖中虛線部分)由于光物透鏡上面有反射物質(zhì)23,都被反射掉,不能射入到光物透鏡的內(nèi)部,于是損失了光源發(fā)出的光,因此下降了光效率。假如在上述拋物面上具備把從光源發(fā)生的光轉(zhuǎn)換為環(huán)形光束的裝置的話,可以在沒有光損失的情況下把沒有球面失常的光集中到收斂點。為此,本發(fā)明是除上述拋物面光物透鏡之外再具備生成環(huán)形光束的裝置作為另一個的構成要素。
圖3是展示了按照本發(fā)明的環(huán)形光束形成光物透鏡的實施例的斷面圖。光物透鏡的上面的中央形成有射入部33,其周圍是以一定的角度傾斜的部位31。上述傾斜的部位31上覆蓋有反射物質(zhì)。光物透鏡的下面是以平坦面形成,并在其中央覆蓋有反射物質(zhì)35。上述射入部33是在端面上,是成倒三角形,但是實際上,成圓角的形狀,并在中央形成頂點34。
從光源垂直射入到光物透鏡的光30a是被光物透鏡下面的反射物質(zhì)35都被反射掉后,射入到光物透鏡上面的傾斜的部位31,再次反射出后與最初射入的方向平衡的方向,通過光物透鏡下面的左右領域32。結果通過了光物透鏡射入部的光是經(jīng)過兩次的反射過程后,以中空的環(huán)形光30b通過光物透鏡。
圖3的環(huán)形光30b形成光物透鏡是,讓射入的光全部通過光物透鏡下面,調(diào)節(jié)光物透鏡上面的傾斜的部位31和射入部33的角度,以此可以把通過光物透鏡下面的光是垂直于光物透鏡下面的,就是形成環(huán)形光束30b。
射入部33的形狀是如圖所示可以不同,為了變化通過射入部的光的擴散角度,以曲線形成射入部33的傾斜的端面。傾斜的端面是曲線的時候,可以以類似圓角形的球面或者是非球面形成傾斜端面。
如此形成的環(huán)形光束的裝置是可以使用于如圖2c說明的本發(fā)明的拋物面光物透鏡供給環(huán)形平衡光束的裝置。
圖4a是展示了本發(fā)明的光物透鏡的結合例子的斷面圖。圖紙上表示的本發(fā)明的實施例是由上部光物透鏡和下部光物透鏡構成,上部光物透鏡41a是形成環(huán)形光束的光物透鏡,下部光物透鏡42a是拋物面光物透鏡。上部光物透鏡41a的下面是鄰接與下部光物透鏡42a的上面,兩個光物透鏡的連接面的中央形成有反射物質(zhì)47a。從光源產(chǎn)生的輸入光40是垂直通過上部光物透鏡的射入部43后被上部光物透鏡41a下面的反射物質(zhì)47a反射后,在上部光物透鏡41a上面的傾斜部45反射出。經(jīng)過兩次的反射過程后,反射光束是以射入光束平行的角度通過上部光物透鏡41a的下面,并以環(huán)形的光束射入到下部光物透鏡42a。射入到下部光物透鏡42a的光是到達下部光物透鏡42a下面的拋物面46后被反射,被下部光物透鏡42a上面的反射物質(zhì)重新反射后,集中到位于下部光物透鏡42a中央的平坦面48的收斂點49。集中在收斂點49的光是,不存在球面失常,所以光的斑點很小。
本發(fā)明是提供了可以形成上述環(huán)形光束的上部光物透鏡41a和形成沒有球面失常的光的拋物面下部光物透鏡42a的組合,光束尺寸小,又不需要放大光物透鏡的光記錄系統(tǒng)用的光物透鏡。
上述光物透鏡的光收斂角是根據(jù)光物透鏡的大小,更具體而言是上部光物透鏡的射入部的角度以及傾斜部的角度,下部光物透鏡的拋物面的形態(tài)等還可以調(diào)整到更大的角度。于是可以增大光物透鏡的開口數(shù),以此最大限度的減少光的斑點尺寸。
同時通過射入部43,最終集中到下部光物透鏡42a的收斂部49的光是,在位于光物透鏡下面的記錄媒體(未圖示)引起相互光磁性作用。根據(jù)光記錄系統(tǒng)的搖晃等,記錄媒體的表面和光物透鏡下面不能維持水平而傾斜的時候,在記錄媒體的表面形成物理的缺陷或者是記錄媒體和光物透鏡的距離起了變化,因此不能傳達光信號。在本發(fā)明下部光物透鏡的下面的平坦面48是大幅度減少了光物透鏡下面和記錄媒體表面接觸的面積,因此可以解決上述的問題。
圖4b是展示了本發(fā)明的形成環(huán)形光束的上部光物透鏡和形成沒有球面失常的光的拋物面光物透鏡組合的另外一種實施例的斷面圖。
下面參考圖4b進行詳細地說明。
如圖4a的實施例相同,圖4b的實施例中有上部光物透鏡41b的下面和下部光物透鏡42b的上面相接觸。與圖4a不同的是,上部光物透鏡41b和下部光物透鏡42b的接觸面的中央,形成空氣層47b。如此的空氣層是沒有反射物質(zhì)也可以全部反射從上部光物透鏡或者是下部光物透鏡射入到空氣層的光。通過了上部光物透鏡41b的射入部的光是被上述空氣層474b反射出后,在上部光物透鏡41b上面的傾斜部45再次反射后,垂直射入到下部光物透鏡42b,在拋物面46反射出后又在空氣層47b上全反射后最終集中到收斂點49上。
上面說明的本發(fā)明的光物透鏡光物透鏡是安裝在光記錄系統(tǒng)上,使用在光學信息的記錄以及播放。下面對使用本發(fā)明的光物透鏡的光記錄系統(tǒng)進行說明。
圖5是展示了的利用本發(fā)明的光物透鏡的光記錄系統(tǒng)的一例的表示圖。
機體(未圖示)內(nèi)安裝有掛住記錄媒體(光盤)59的中央部的主軸馬達58,機體內(nèi)部的另外一側(cè)上安裝有記錄以及播放裝置。從光源51產(chǎn)生的射入光是通過校準光物透鏡52,轉(zhuǎn)換成平衡光束后通過光束分裂器53,經(jīng)過光路徑轉(zhuǎn)換裝置56,通過本發(fā)明的光物透鏡57,在收斂為很小直徑的光的狀態(tài)下到達記錄媒體59的表面。在記錄媒體59上反射的光是重新通過光物透鏡57,在光路徑轉(zhuǎn)換裝置56變更光路徑后,在光束分裂器53照射到傳感器光物透鏡54后最終到達光感知裝置55。
圖紙上擴大圖示了光物透鏡的尺寸,但在系統(tǒng)中實際上以很小的尺寸安裝在頭部(未圖示),光物透鏡和記錄媒體是隔著幾個微毫米的距離而鄰接。光物透鏡的大小重量已經(jīng)是非常小,因此在本系統(tǒng)容易伺服(servo)光物透鏡,因此可以適用在固定形或者是分解形光拾取器上。
本發(fā)明的光物透鏡可以在前面實施例中提示的有幾種多樣的變化,使用在多樣的光學系統(tǒng)。
本技術領域中的普通技術人員應當認識到,以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明,而并非用作為對本發(fā)明的限定,只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi),對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權利要求書的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于所述的光物透鏡包括上部光物透鏡上面中央形成從外部射入光的射入部,所述的射入部的周圍形成反射面,下面的周邊部是透過光的;下部光物透鏡下面是拋物面,拋物面的中央是平坦面,在拋物面上除了上述平坦面之外,剩下的部分是反射面,上面的周邊部是透過光的;所述的上部光物透鏡的下面和所述的下部光物透鏡的上面是互相鄰接,兩個光物透鏡之間的接觸面的中央形成反射裝置。
2.如權利要求1所述的光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于所述的上部光物透鏡的射入部是形成在光物透鏡上面的,呈圓角形狀。
3.如權利要求1所述的光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于所述的上部光物透鏡的射入部周圍的反射面是以一定的角度傾斜。
4.如權利要求1所述的光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于所述的上部光物透鏡的下面和所述的下部光物透鏡的上面是平坦面。
5.如權利要求1所述的光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于所述的上部光物透鏡和所述的下部光物透鏡之間的接觸面的中央裝置形成空氣層,作為反射。
6.如權利要求1所述的光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于所述的上部光物透鏡和所述的下部光物透鏡之間的接觸點上覆蓋有反射物質(zhì),作為反射。
7.如權利要求1所述的光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于所述的下部光物透鏡的拋物面中央的平坦面上,存在對于下部光物透鏡的上面與拋物面的焦點對稱的點。
8.如權利要求1所述的光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于射入到所述的上部光物透鏡的射入光是轉(zhuǎn)換成環(huán)形光束后射入到所述的下部光物透鏡。
9.如權利要求8所述的光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,其特征在于從所述的上部光物透鏡射入到所述的下部光物透鏡的射入光是,對于下部光物透鏡的上面垂直射入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光記錄以及播放系統(tǒng)用的光物透鏡,包括上部光物透鏡上面中央形成從外部射入光的射入部,所述的射入部的周圍形成反射面,下面的周邊部是透過光的;下部光物透鏡下面是拋物面,拋物面的中央是平坦面,在拋物面上除了上述平坦面之外,剩下的部分是反射面,上面的周邊部是透過光的;上部光物透鏡的下面和下部光物透鏡的上面是互相鄰接,兩個光物透鏡之間的接觸面的中央形成反射裝置。本發(fā)明可以防止光的損失,提高在光記錄及播放系統(tǒng)里的集光性能及記錄密度,且只用一個集束光光物透鏡就可以體現(xiàn)近場光記錄系統(tǒng)所需的光學機器,顯著地減少了系統(tǒng)的尺寸,因此系統(tǒng)容易組裝,并能形成超薄型的光記錄及播放系統(tǒng)。
文檔編號G11B7/1372GK1517740SQ03114850
公開日2004年8月4日 申請日期2003年1月13日 優(yōu)先權日2003年1月13日
發(fā)明者金英植 申請人:上海樂金廣電電子有限公司