CN101740055A - 可兼容近场光学记录/再现设备 - Google Patents

可兼容近场光学记录/再现设备 Download PDF

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Abstract

提供一种可兼容近场光学记录/再现设备，所述设备包括固体浸没透镜单元，固体浸没透镜单元包括第一透镜和第二透镜，第一透镜具有非球面，入射光在所述非球面被会聚，第二透镜通过由第一透镜会聚的光经由近场效应实现高数值孔径，并且第二透镜具有非球面。有效光束尺寸控制器件控制传播到固体浸没透镜单元的光束的有效尺寸，使得近场光或远场光通过固体浸没透镜单元传播到信息存储介质，焦点调整光学系统根据信息存储介质的类型调整传播到信息存储介质的光的焦点位置。

Description

可兼容近场光学记录/再现设备
技术领域
本发明的各方面涉及一种光学记录/再现设备，更具体地讲，涉及一种用于近场和远场记录/再现的可兼容近场光学记录/再现设备。
背景技术
光点的尺寸是影响信息存储介质(诸如光盘)的存储容量的重要因素。可使用小光点记录和/或再现与具有小尺寸的标记或凹坑相应的信息。因此，如果光点的尺寸为小，则可增大存储密度。可减小光的波长，或者可增大物镜的数值孔径(NA)，以减小光点的尺寸。致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、高清晰度DVD(HD DVD)和蓝光盘(BD)已经被开发为具有不同的光波长和NA，以减小光点的尺寸。使用远场记录/再现技术执行CD、DVD、BD、HDDVD的记录/再现，在远场记录/再现技术中，物镜和信息存储介质之间的距离为毫米级，该毫米级的距离与尺寸比光波长大数千倍的远场对应。
在近来已经被研究的近场光学记录/再现技术中，透镜和信息存储介质之间的距离为几十纳米级，几十纳米级的距离比光的波长短。近场光学记录/再现技术也被称为“近场技术”。即使使用与在远场光学记录/再现技术中使用的光的波长相同的波长的光来执行近场光学记录/再现技术，NA也可大于1。因此，可进一步减小光点的尺寸，以进一步增大数据密度。
期望光学记录/再现设备具有向下兼容性，从而可使用另一信息存储介质执行记录/再现。因此，期望近场记录/再现(NFR)技术具有向下兼容性。
远场记录/再现(FFR)技术和NFR技术在兼容性方面彼此不同。例如，这两种技术在NA、与信息存储介质之间的工作距离以及信息存储介质的覆盖层的厚度方面不同。根据NFR技术，在与球透镜的底面接近的区域形成焦点；根据FFR技术，超过该工作距离形成焦点，以防止物镜与信息存储介质以及大约100μm的覆盖层之间的碰撞。为了满足两种光学系统的几何光学特性，入射到聚焦透镜上的光束的入射角可被显著改变。
发明内容
一个或多个实施例包括可用于近场记录/再现和远场记录/再现的可兼容近场光学记录/再现设备。
为了实现上述和/或其它方面，一个或多个实施例可包括一种可兼容近场光学记录/再现设备，所述设备可兼容地使用利用近场光的信息存储介质和利用远场光的信息存储介质，所述设备包括：第一光源；固体浸没透镜单元，包括第一透镜和第二透镜，第一透镜具有非球面，从第一光源入射的光在所述非球面被会聚，第二透镜通过由第一透镜会聚的光经由近场效应实现高数值孔径，并且第二透镜具有非球面；有效光束尺寸控制器件，基于信息存储介质是利用近场光的信息存储介质还是利用远场光的信息存储介质，来控制传播到固体浸没透镜单元的光束的有效尺寸，使得近场光或远场光通过固体浸没透镜单元传播到信息存储介质；焦点调整光学系统，根据信息存储介质的类型调整传播到信息存储介质的光的焦点位置。
根据本发明的一方面，第二透镜可包括半球形或超半球形的球透镜以及非球面调整面。
根据本发明的一方面，所述球透镜可具有球面，第二透镜可包括附加透镜，附加透镜与球透镜的球面接触并包括与第一透镜面对的非球面调整面。
根据本发明的一方面，球透镜的折射率可不同于附加透镜的折射率。
根据本发明的一方面，第一透镜的两个面可均为非球面。
根据本发明的一方面，有效光束尺寸控制器件可包括无源衍射光学元件或有源液晶器件。
根据本发明的一方面，焦点调整光学系统可包括至少两个透镜，并且通过驱动所述至少两个透镜中的至少一个来调整光的焦点位置。
根据本发明的一方面，可兼容近场光学记录/再现设备还可包括：第一光电检测器，接收从信息存储介质反射的光，以检测信息信号或误差信号；第二光电检测器，在近场光学记录和再现期间检测用于控制间隙伺服的间隙误差信号。
根据本发明的一方面，从第一光源发出的光可用于检测间隙误差信号。
根据本发明的一方面，可兼容近场光学记录/再现设备还可包括：第二光源，发出用于检测间隙误差信号的光，其中，第一光源发出的光的波长不同于第二光源发出的光的波长；二向色光学器件，组合从第一光源发出的光的光路和从第二光源发出的光的光路。
根据本发明的一方面，第一光源可发出蓝光波长范围内的光，并且利用远场光的信息存储介质可以是蓝光盘。
根据示例性实施例的可兼容近场光学记录/再现设备，用于远场记录/再现(FFR)的信息存储介质(诸如蓝光盘(BD))与用于近场记录/再现(NFR)的信息存储介质之间的工作距离差别被调整，以兼容地使用利用远场光的信息存储介质和利用近场光的信息存储介质。
本发明的另外方面和/或优点将在下面的描述中部分地阐明，并且从描述中部分是清楚的，或者通过本发明的实施可以被理解。
附图说明
通过结合附图，从下面的实施例的详细描述中，上述和/或其它方面将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1示意性地示出了传统的固体浸没透镜单元；
图2示意性地示出了根据示例性实施例的固体浸没透镜单元；
图3示意性地示出了根据示例性实施例的包括图2中的固体浸没透镜单元的可兼容近场光学记录/再现设备；
图4示意性地详细示出了根据示例性实施例的图3中的可兼容近场光学记录/再现设备的光学结构；
图5示意性地示出了根据近场记录/再现(NFR)技术的焦点调整光学系统和固体浸没透镜单元以及光路的布置；
图6示意性地示出了根据蓝光盘(BD)技术的焦点调整光学系统和固体浸没透镜单元以及光路的布置；
图7示意性地示出了根据示例性实施例的图3中的可兼容近场光学记录/再现设备的有效光束尺寸控制器件；
图8示意性地示出了根据另一示例性实施例的可兼容近场光学记录/再现设备的光学结构；
图9示意性地示出了根据示例性实施例的图8中的可兼容近场光学记录/再现设备的焦点调整光学系统和固体浸没透镜单元的结构；
图10是示出当使用表2和表3所示的数据构造焦点调整光学系统和固体浸没透镜单元时，根据固体浸没透镜单元的厚度的波前像差的曲线图；
图11示意性地示出了根据示例性实施例的可兼容近场光学记录/再现设备的总体结构。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。下面通过参照附图来描述这些实施例以解释本发明。
根据实施例的可兼容近场光学记录/再现设备包括固体浸没透镜(solidimmersion lens，SIL)单元，SIL单元包括第一透镜和第二透镜(即，物镜和球透镜)，以实现近场光学记录/再现(NFR)。该可兼容近场光学记录/再现设备还包括球透镜中的调整面，使得该设备可兼容地用于具有另一格式的信息存储介质(例如，蓝光盘(BD))，其中，对所述另一格式的信息存储介质使用远场记录/再现(FFR)来执行信息记录/再现。用于FFR的信息存储介质(例如，BD)的工作距离以及用于NFR的信息存储介质的工作距离可被调整为相同。
图1示意性地示出了固体浸没透镜单元1的示例。参照图1，该示例性的透镜单元1包括物镜3和球透镜5。物镜3是非球面透镜，球透镜5具有球面。
在图1所示的示例性的透镜单元1中(该透镜单元1专用于近场记录/再现)，在靠近球透镜5的底面的区域形成焦点。
在下面的表1中显示了用于远场记录/再现(FFR)的信息存储介质(诸如蓝光盘(BD))和用于NFR的信息存储介质的数值孔径(NA)、工作距离以及覆盖层的厚度彼此之间的比较。
表1
  NA   工作距离   覆盖层的厚度
  FFR   0.85   ＞100μm   100μm
  NFR   ＞1   ＜100nm   ＜10μm
如表1所示，用于FFR的信息存储介质的工作距离大于100μm，覆盖层的厚度为100μm，然而尽管用于NFR的信息存储介质的格式不确定，但是用于NFR的信息存储介质的工作距离小于100nm(例如，20-30nm)，覆盖层的厚度小于10μm(例如，0.5-3μm)。
因为FFR设备和NFR设备各自的工作距离之间的差别很大，所以难以将图1所示的示例性的透镜单元1可兼容地应用于FFR设备和NFR设备两者。入射在聚焦透镜(即，物镜)上的光束的入射角应该对于该透镜被相当大地改变，以满足用于FFR的光学系统和用于NFR的光学系统的几何光学特性，并因此被可兼容地用于用于FFR的光学系统和用于NFR的光学系统两者。因此，固体浸没透镜单元1应该被设计为对具有很大差别的入射角的两束光束进行聚焦。
NA等于或大于1的NFR设备与较低等级格式之间的兼容性根据覆盖层的厚度和光束点的尺寸而变化，其中，从包括NA为0.85的BD格式、NA为0.6的DVD格式和NA为0.45的CD格式的组中选择所述较低等级格式。
CD的覆盖层的厚度为1.1mm，DVD的覆盖层的厚度为0.6mm，BD的覆盖层的厚度为0.1mm。NFR设备的覆盖层的厚度如上所述小于几μm。
覆盖层的厚度不仅可根据基本格式差别而改变，也可根据层数而改变。在这点上，由于间隔层被附加到覆盖层上，所以较为远离物镜的记录层具有较厚的有效覆盖层。另外，随着记录层的数量的增大，有效覆盖层的厚度也增大。
由于覆盖层的厚度变化产生球面像差，光学系统可被设计为补偿诸如覆盖层的厚度变化所产生的球面像差的波前像差。与至少两种格式或多层对应的光学系统应该能够补偿由所述差别产生的球面像差。
NA和光的波长影响光会聚点的尺寸。CD光源的波长可以是大约780nm，DVD光源的波长可以是大约650nm，BD和NFR介质光源的波长可以是大约405nm。因此，CD、DVD、BD和NFR介质的光会聚点的限定尺寸可以分别是大约1.7μm、大约1.08μm、大约0.48μm和大约0.22μm(NA为1.8)(光束点尺寸与波长/NA成正比)。
每种格式的光点尺寸应该在上述范围之内，以在信息存储介质中有效地执行记录/再现。
为了改变光点尺寸，可改变NA或波长。但是，由于难以改变通常构成光源的激光二极管的波长，所以对物镜的NA进行改变。通常，可通过使用等式“NA＝有效光束直径/焦距”来获得NA，因此可改变有效光束直径，以改变NA。
因此，为了近场光学记录/再现设备的可兼容使用，需要用于补偿诸如由覆盖层的厚度变化导致的球面像差的波前像差并且改变光点尺寸的技术。
根据示例性实施例的可兼容近场光学记录/再现设备可提供这样的技术。
图2示意性地示出了根据示例性实施例的固体浸没透镜单元50。
参照图2，根据本实施例的固体浸没透镜单元50包括第一透镜51和第二透镜52，以使用近场耦合将信息记录在信息存储介质的信息存储层上或从信息存储层再现信息，并且还执行远场光学记录和再现。
第一透镜51可包括与传统物镜对应的会聚透镜。第一透镜51可具有至少一个非球面。例如，第一透镜51的两个面都可以是非球面。
第二透镜52是使用近场效应提供等于或大于1.0的高NA的透镜。第二透镜52可包括球透镜53(即，半球形或超半球形的球透镜)以及具有非球面调整面54a的附加透镜54，以通过兼容地使用近场光学记录/再现设备提供远场光学记录/再现。具体地讲，球透镜53具有球面53a和底面53b。附加透镜54形成在球透镜53的球面53a上，并且包括面对第一透镜51的非球面调整面54a。
球透镜53的折射率可不同于附加透镜54的折射率。例如，球透镜53可具有等于或大于1.8或者等于或大于2.0的折射率，以通过使用近场效应来实现等于或大于1.0的高NA。附加透镜54的折射率可小于球透镜53的折射率。例如，附加透镜54的折射率可在大约1.5至大约1.6的范围内。可由能够通过模制形成非球面的材料形成附加透镜54。参照图2，第二透镜52包括球透镜53以及具有非球面调整面54a的附加透镜54。但是，根据本实施例的用于可兼容近场光学记录/再现设备的固体浸没透镜单元50不限于此。例如，第二透镜52可仅包括具有非球面的球透镜53。
图2还示意性地示出了以用于近场记录/再现的信息存储介质103和用于远场记录/再现的信息存储介质105为例的信息存储介质101。在同一附图中示出了两种类型的信息存储介质，以示出用于近场记录/再现的信息存储介质103和用于远场记录/再现的信息存储介质105相对于固体浸没透镜单元50的位置的差别以及对于每种介质的光束尺寸和焦点的差别。应该理解，通常，用于近场记录/再现的信息存储介质103和用于远场记录/再现的信息存储介质105不会在同一时间出现。
图3示意性地示出了根据示例性实施例的包括图2中的固体浸没透镜单元50的可兼容近场光学记录/再现设备100的主要部件。图4示意性地示出了根据示例性实施例的可兼容近场光学记录/再现设备100的更完整的结构。
参照图3和图4，根据本实施例的可兼容近场光学记录/再现设备100包括光源21、固体浸没透镜单元50、焦点调整光学系统120和有效光束尺寸控制器件119，有效光束尺寸控制器件119控制入射在固体浸没透镜单元50上的光束的尺寸。可兼容近场光学记录/再现设备100还可包括：第一光电检测器118，接收从信息存储介质101反射的光，并检测信息信号或误差信号；第二光电检测器113，检测间隙误差信号(GES)，以控制间隙伺服。此外，可兼容近场光学记录/再现设备100还可包括：准直透镜23，对从光源21发出的光进行准直，以形成平行光束。
光源21可包括激光二极管，该激光二极管发出特定波长范围内的线偏振光。例如，光源21可包括这样的激光二极管，该激光二极管发出蓝光波长范围内的光，例如，满足HD DVD和BD的标准要求的具有405nm波长的光。光源21还可发出其它波长段内的光。光源21的功率可被监控光电检测器135监控。
光源21发出的线偏振光穿过准直透镜23。准直透镜23对发散的光进行准直以形成平行光束。准直的光穿过第二光路改变器110和第一光路改变器115以及焦点调整光学系统120，然后入射在固体浸没透镜单元50上。
第一光路改变器115改变入射光的传播路径，使得从光源21入射的光朝向固体浸没透镜单元50传播，并且被信息存储介质101反射并穿过固体浸没透镜单元50的光被朝向第一光电检测器118反射。
第一光路改变器115可以是偏振光束分离器。如果第一光路改变器115是偏振光束分离器，则还可在第一光路改变器115和固体浸没透镜单元50之间形成的光路中安装波片，例如四分之一波片117。四分之一波片117改变入射光的偏振。
如果第一光路改变器115是偏振光束分离器，并且四分之一波片117被如上所述安装，则从光源21发出并透射通过第一光路改变器115的第一线偏振光在穿过四分之一波片117的同时被改变为圆偏振光，并且被固体浸没透镜单元50聚焦。圆偏振光被信息存储介质101反射以被转换为其它正交圆偏振光，并且在穿过四分之一波片117的同时被改变为正交的第二线偏振光，并且被第一光路改变器115反射朝向第一光电检测器118。
因为当NA大于1时，在全反射期间，P偏振光的相位变化与S偏振光的相位变化不同，所以从信息存储介质101反射的光的一部分会被位于光源21和第一光路改变器115之间的第二光路改变器110反射，然后被第二光电检测器113检测。例如，当右旋圆偏振光入射到信息存储介质101上时，从信息存储介质101反射的光被改变为左旋圆偏振光。因此，由于相位变化的差别，反射光除了包括左旋圆偏振光之外，还可包括一部分右旋圆偏振光。因此，从信息存储介质101反射的光的一部分透射通过第一光路改变器115，由此从信息存储介质101反射的光的一部分被第二光路改变器110反射，然后被第二光电检测器113检测。
第二光路改变器110改变入射光的传播路径，使得从光源21入射的光朝向固体浸没透镜单元50传播，并且从信息存储介质101反射的光的一部分透射通过固体浸没透镜单元50，透射通过第一光路改变器115，并且被反射朝向用于间隙伺服功能的第二光电检测器113。第二光路改变器110可以是以特定比率透射和反射入射光的光束分离器。
传感器透镜116和111可分别被安装在形成于第一光路改变器115和第一光电检测器118之间的光路以及形成于第二光路改变器110和第二光电检测器113之间的光路中。还可安装监控光电检测器135，以检测从光源21入射并被第二光路改变器110反射的一部分光。监控光电检测器135输出监控信号，该监控信号将用于控制从光源21输出的光的量。还可在形成于监控光电检测器135和第二光路改变器110之间的光路中安装传感器透镜131。从光源21发出的光主要是线偏振光，但是可包括其它线偏振分量。在这种情况下，从光源21发出的光的一部分可被第一光路改变器115反射。因此，可布置监控光电检测器135和传感器透镜131，以检测从光源21入射并被第一光路改变器115部分反射的光。
焦点调整光学系统120用于调整可兼容近场光学记录/再现设备100的焦点。焦点调整光学系统120基于信息存储介质101是使用近场光的信息存储介质(图5中的信息存储介质103)还是使用远场光的信息存储介质(图6中的信息存储介质105)，来调整焦点的位置。
例如，如果信息存储介质101是如图5所示的用于近场记录/再现的信息存储介质103，则光被聚焦在固体浸没透镜单元50的面对信息存储介质103的第二透镜52的底面(即，球透镜53的底面)上，或者聚焦在用于近场记录/再现的信息存储介质103的覆盖层的内侧。如果信息存储介质101是如图6所示的用于远场记录/再现的信息存储介质105，诸如BD(信息存储介质105与用于近场记录/再现的信息存储介质103相比，具有较厚的覆盖层和预期的较长的工作距离)，则光的焦点位置被调整为使得光被聚焦在内侧表面(即，BD的覆盖层的信息记录表面)上。
焦点调整光学系统120包括至少两个透镜，通过驱动所述至少两个透镜中的至少一个来调整光的焦点位置。例如，焦点调整光学系统120可包括第一中继透镜121和第二中继透镜123。第一中继透镜121和第二中继透镜123可被这样构造，使得从光源21入射的光被第一中继透镜121聚焦，从焦点位置发散地射出，入射在第二中继透镜123上，并且被第二中继透镜123会聚。可通过沿着光轴调整第一中继透镜121和第二中继透镜123中的至少一个的位置来改变聚焦在信息存储介质101上的光的焦点位置。根据图5和图6，可通过调整被布置为与固体浸没透镜单元50更靠近的第二中继透镜123的位置，来改变光的焦点位置。
可使用表面记录方法或覆盖内侧记录方法来执行近场记录/再现。根据表面记录方法，光被聚焦在固体浸没透镜单元50的第二透镜52的底面53b上。另一方面，根据覆盖内侧记录方法，光穿过固体浸没透镜单元50的第二透镜52的底面53b和信息存储介质101之间的气隙(air gap)，以被聚焦在信息存储介质103的覆盖层的内侧。
图5和图6示出了适合于覆盖内侧记录方法的光聚焦状态。
有效光束尺寸控制器件119基于信息存储介质101是使用近场光的信息存储介质(图5中的信息存储介质103)还是使用远场光的信息存储介质(图6中的信息存储介质105)，来调整传播到固体浸没透镜单元50的光束的有效尺寸，使得近场光或远场光通过固体浸没透镜单元50传播到信息存储介质101。
有效光束尺寸控制器件119可以是用于有效改变入射光束的有效尺寸以兼容地使用NFR设备和FFR设备的无源器件或有源器件。
有源器件可以是电-机械器件，其中，通过电压或电流改变孔的尺寸；或者有源器件可以是电-机械器件或光学器件，其中，由于光学器件的孔的位置改变导致孔的位置在光路中改变。
无源器件可以是使用光的衍射的无源衍射光学器件，例如，衍射光学元件(DOE)、全息光学元件(HOE)或液晶(LC)。
图7示意性地示出了根据示例性实施例的有效光束尺寸控制器件119。
参照图7，根据本实施例的有效光束尺寸控制器件119可包括：第一区域119a，总是允许入射光从其透射通过，并且与用于远场记录/再现设备的有效尺寸对应；第二区域119b，当近场记录/再现被应用时允许光从其透射通过，当使用远场记录/再现的信息存储介质(例如BD)被应用时阻挡光；第三区域119c，总是阻挡光。
如果可兼容近场光学记录/再现设备的整个光学系统被这样构造，使得光束的最大有效尺寸适合于近场记录/再现，则有效光束尺寸控制器件119可仅包括图7中的第一区域119a和第二区域119b，而不具有第三区域119c。
如参照图2所述，固体浸没透镜单元50可包括第一透镜51和第二透镜52。可通过第二透镜52获得等于或大于1的高的有效数值孔径，以执行具有高记录密度的近场记录/再现。另外，通过第二透镜52的非球面调整面54a、有效光束尺寸控制器件119以及焦点调整光学系统120，不仅可以执行近场记录/再现，也可以执行远场记录/再现。在这点上，能够兼容地执行近场记录/再现和远场记录/再现。
例如，根据本实施例的可兼容近场光学记录/再现设备，具体地讲，焦点调整光学系统120、固体浸没透镜单元50和有效光束尺寸控制器件119可以被这样构造，使得使用图5中的焦点调整光学系统120的近场记录/再现设备具有大约1.45的NA、大约5μm的覆盖层厚度以及大约2.4mm的入射光瞳直径，使用图6中的焦点调整光学系统120的近场记录/再现设备具有大约0.85的NA、大约100μm的覆盖层厚度以及大约1.2mm的入射光瞳直径。尽管在NFR设备中固体浸没透镜单元50和信息存储介质101之间的间隔应该被保持为等于或小于大约λ/4，但是由于随着固体浸没透镜单元50和信息存储介质101之间的间隔增大，BD可被更有效地操作，所以在BD中工作距离应该被保持为等于或大于40μm。
同时，由于光点尺寸快速增大并且消散波衰减，所以在近场记录/再现期间，固体浸没透镜单元50的第二透镜52和信息存储介质101之间的气隙应该被保持为等于或小于100nm，例如被保持在大约20nm至30nm的范围内。在这种情况下，期望严密的间隙伺服和倾斜裕度控制。即，考虑到小气隙，期望稳定的间隙伺服控制，以抑制在近场记录/再现期间信息存储介质101和固体浸没透镜单元50的第二透镜52之间的碰撞。
入射到信息存储介质101上的光被信息存储介质101反射，被固体浸没透镜单元50收集，穿过焦点调整光学系统120，并且被第一光路改变器115和第二光路改变器110部分反射。第一光电检测器118检测信息信号(即，射频(RF)信号等)，第二光电检测器113检测间隙误差信号(GES)，GES用作均匀保持固体浸没透镜单元50的第二透镜52的顶端与信息存储介质101之间形成的气隙的伺服信号。
近场光学记录技术与远场光学记录技术的差别在于：远场光学记录技术使用像散方法、光点尺寸检测(SSD)以用于聚焦伺服，而近场光学记录技术另外使用第二光电检测器113检测另外的GES以用于控制气隙。
如图4所示，可兼容近场光学记录/再现设备100使用寻轨方法，该寻轨方法使用单光束以控制寻轨伺服。代替该寻轨方法，可兼容近场光学记录/再现设备100还可包括光栅(未示出)，该光栅将从光源21发出的光束衍射为0级光束和1级光束，以使用采用三光束的寻轨方法。可从由第一光电检测器118检测的信号获得寻轨信号。
根据当前实施例的可兼容近场光学记录/再现设备100可使用对固体浸没透镜单元50进行致动的致动器(未示出)，来调整固体浸没透镜单元50与信息存储介质101之间的相对倾斜。致动器可调整倾斜，以防止固体浸没透镜单元50与信息存储介质101的碰撞。
致动器(未示出)的结构可与在远场光学记录/再现技术中使用的3轴或4轴驱动致动器的结构相同或类似。术语“3轴驱动”指的是在聚焦方向、寻轨方向和径向倾斜方向进行驱动，术语“4轴驱动”指的是在聚焦方向、寻轨方向、径向倾斜方向和切向倾斜方向进行驱动。致动器的详细结构在光学记录领域是公知的，因此这里不提供对其的解释。
如上所述，从光源21发出的光可用于检测间隙误差信号。但是，也可使用另外的光源来检测间隙误差信号。
图8示意性地示出了根据另一示例性实施例的可兼容近场光学记录/再现设备的光学结构。参照图8，根据本实施例的可兼容近场光学记录/再现设备还包括另一光源221，另一光源221发出用于检测间隙误差信号的光。
在这点上，光源221发出的光的波长不同于光源21发出的光的波长。组合从光源21和光源221发出的光的光路的二向色光学器件250可被布置在光源21和固体浸没透镜单元50之间的光路以及光源221和固体浸没透镜单元50之间的光路之间。如图8所示，二向色光学器件250可被布置在焦点调整光学系统120和固体浸没透镜单元50之间的光路中。在图8中，布置在光源21和二向色光学器件250之间的光路中的用于记录/再现的光学系统的结构与布置在光源221和二向色光学器件250之间的光路中的用于检测间隙误差信号的光学系统的结构相同，除了这两个光学系统使用发出具有不同波长的光的光源之外。但是，本发明不限于此，用于检测间隙误差信号的光学系统的结构可与用于记录/再现的光学系统的结构不同。
下文中将参照图9描述焦点调整光学系统120和固体浸没透镜单元50。参照图9，第一透镜51(即，物镜)是双面非球面塑料透镜。在第二透镜52中，具有调整补偿面54a的附加透镜54可由具有大约1.5至大约1.6的范围内的折射率的介质形成，并且能够被模制，从而中心厚度等于或小于200μm。具有球面的球透镜53可由具有500μm的半径和等于或大于2的折射率的高折射玻璃。
焦点调整光学系统120可包括两个平面-非球面类型塑料透镜，即，第一中继透镜121和第二中继透镜123。对于远场记录/再现和近场记录/再现之间的可兼容使用的透镜移动距离可以是大约5.8mm。
下面的表2列出了用于设计焦点调整光学系统120和固体浸没透镜单元50中的每个透镜的数据。
表2
  表面   曲率半径   厚度(NFR)   厚度(BD)   材料
  S1   非球面   2.0657   2.6016   Z-E48R
  S2   -   无穷大   12.6402   6.7428
  S3   -   无穷大   2.2000   Z-E48R
  S4   非球面   -2.7291   1.5235   7.4209
  S5   非球面   1.6719   1.8926   801658.44
  S6   非球面   1.8372   0.1649
  S7   非球面   0.6375   0.050   520010.47
  S8   球面   0.5000   0.5000   LASF35
  S9   -   无穷大   0.0000   0.0350
  S10   -   无穷大   0.0050   0.1000   聚碳酸酯
参照表2，焦点调整光学系统120的第一中继透镜121和第二中继透镜123是平凸非球面透镜，固体浸没透镜单元50的第一透镜51(即，物镜)是双非球面透镜，第二透镜52包括具有非球面调整面54a的附加透镜54以及具有与附加透镜54接触的球面的球透镜53。使用下面的等式1计算非球面透镜的深度(z)。
等式1
z = ch 2 1 + 1 - ( 1 + K ) c 2 h 2 + Ah 4 + Bh 6 + Ch 8 + Dh 10 + Eh 12 + Fh 14 + Gh 16 + Hh 18 + Jh 20
在等式1中，h是距离光轴的高度，c是曲率半径，K是二次曲线常数，A至J是非球面系数。
在这点上，下面的表3中列出了用于获得表2中的数据的非球面透镜常数。
表3
  非球面系数   S1   S4   S5   S6   S7
  曲率半径   2.0657   -2.7291   1.6719   1.8372   0.6375
  二次曲线   0.3799   -0.5769   -   -   -3.2565
  4   -0.0385   -0.0016   -0.0079   -0.1443   0.8441
  6   -0.0099   0.0008   -0.0136   -0.2417   15.3760
  8   0.0008   -0.0001   0.0047   -0.3633   -174.0767
  10   0.0006   -   -0.0024   0.8180   460.3692
  12   -   -   -   0.0246   -
用于普通近场记录/再现的固体浸没透镜单元50的厚度公差等于或小于大约1μm。
图10是示出当使用表2和表3所示的数据设计焦点调整光学系统120和固体浸没透镜单元50时，根据固体浸没透镜单元50的厚度的波前像差的曲线图。
由于通常以大约0.035λrms的波前像差检查光学元件的性能，所以图9中的根据本实施例的可兼容近场光学记录/再现设备的固体浸没透镜单元50的以大约0.035λrms的波前像差测量的厚度公差等于或大于大约2μm。
根据示例性的实施例，所述设备能够被兼容地用于近场记录/再现和远场记录/再现，并且由于根据示例性实施例的可兼容NFR设备的厚度公差大于传统NFR设备的厚度公差，所以可更有效率地制造固体浸没透镜单元50。
图11示意性地示出了根据示例性实施例的可兼容近场光学记录/再现设备的总体结构。
参照图11，根据本实施例的可兼容近场光学记录/再现设备包括：主轴电机312，用于旋转信息存储介质101；前面参照附图描述的用于可兼容近场光学记录/再现的光学系统100，被安装为在信息存储介质101的径向方向上移动，以将信息记录在信息存储介质101上或再现记录的信息；驱动单元307，驱动主轴电机312和光学系统100；控制单元309，控制用于可兼容近场光学记录/再现的光学系统100的聚集伺服、寻轨伺服、间隙伺服等。可兼容近场光学记录/再现设备还可包括用于固定信息存储介质101的转盘352和夹具353。
从信息存储介质101反射的光被安装在用于可兼容近场光学记录/再现的光学系统100中的光电检测器检测，被光电转换为电信号，并且在信号检测电路中被处理。在信号检测电路中检测的信号通过驱动单元307被输入到控制单元309。驱动单元307控制主轴电机312的转速，对输入信号进行放大，并操作用于可兼容近场光学记录/再现的光学系统100。控制单元309发送基于从驱动单元307输入到控制单元309的信号控制的聚焦伺服命令、寻轨伺服命令等，以操作用于可兼容近场光学记录/再现的光学系统100的聚焦伺服、寻轨伺服和间隙伺服。
已经描述了这样的可兼容近场光学记录/再现设备，该可兼容近场光学记录/再现设备具有分别用于NFR和BD的2.4mm和1.2mm的入射光瞳直径(即，入射光束的有效直径的大小)。但是，入射光瞳直径可以变化，只要用于NFR和BD的入射光瞳直径彼此不同即可。
另外，尽管已经描述了具有用于NFR的1.45的NA的可兼容近场光学记录/再现设备，但是在不脱离本发明的范围和精神的情况下，NA可以变化。
此外，尽管已经描述了具有用于NFR的5μm的覆盖层厚度的可兼容近场光学记录/再现设备，但是在不脱离本发明的范围和精神的情况下，覆盖层厚度可以变化。
虽然已经显示和描述了本发明的一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行各种改变。

Claims (16)

1.一种可兼容近场光学记录/再现设备，所述设备可兼容地使用利用近场光的信息存储介质和利用远场光的信息存储介质，所述设备包括：
第一光源；
固体浸没透镜单元，包括第一透镜和第二透镜，第一透镜具有非球面，从第一光源入射的光在所述非球面被会聚，第二透镜通过由第一透镜会聚的光经由近场效应实现高数值孔径，并且第二透镜具有非球面；
有效光束尺寸控制器件，基于信息存储介质是利用近场光的信息存储介质还是利用远场光的信息存储介质，来控制传播到固体浸没透镜单元的光束的有效尺寸，使得近场光或远场光通过固体浸没透镜单元传播到信息存储介质；
焦点调整光学系统，根据信息存储介质的类型调整传播到信息存储介质的光的焦点位置。
2.根据权利要求1所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，第二透镜包括半球形或超半球形的球透镜以及非球面调整面。
3.根据权利要求2所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，所述球透镜具有球面，第二透镜还包括附加透镜，附加透镜与球透镜的球面接触并包括面对第一透镜的非球面调整面。
4.根据权利要求3所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，球透镜的折射率不同于附加透镜的折射率。
5.根据权利要求2所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，第一透镜的两个面均为非球面。
6.根据权利要求1所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，有效光束尺寸控制器件包括无源衍射光学元件或有源液晶器件。
7.根据权利要求1所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，焦点调整光学系统包括至少两个中继透镜，并且通过驱动所述至少两个中继透镜中的至少一个来调整光的焦点位置。
8.根据权利要求1所述的可兼容近场光学记录/再现设备，还包括：
第一光电检测器，接收从信息存储介质反射的光，以检测信息信号或误差信号；
第二光电检测器，在近场光学记录和再现期间检测用于控制间隙伺服的间隙误差信号。
9.根据权利要求8所述的可兼容近场光学记录/再现设备，还包括：
第一光路改变器，将从信息存储介质反射的光向第一光电检测器引导；
第二光路改变器，将间隙误差信号向第二光电检测器引导。
10.根据权利要求8所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，从第一光源发出的光用于检测间隙误差信号。
11.根据权利要求8所述的可兼容近场光学记录/再现设备，还包括：
第二光源，发出用于检测间隙误差信号的光，其中，第一光源发出的光的波长不同于第二光源发出的光的波长；
二向色光学器件，组合从第一光源发出的光的光路和从第二光源发出的光的光路。
12.根据权利要求8所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，第一光源发出蓝光波长范围内的光，并且利用远场光的信息存储介质是蓝光盘。
13.根据权利要求1所述的可兼容近场光学记录/再现设备，其中，第一光源发出蓝光波长范围内的光，并且利用远场光的信息存储介质是蓝光盘。
14.一种固体浸没透镜单元，所述固体浸没透镜单元包括第一透镜和第二透镜，第一透镜具有非球面，入射光在所述非球面被会聚，第二透镜通过由第一透镜会聚的光经由近场效应实现高数值孔径，并且第二透镜具有非球面，
其中，第二透镜包括半球形或超半球形的球透镜以及附加透镜，附加透镜与球透镜的球面接触并包括面对第一透镜的非球面调整面。
15.根据权利要求13所述的固体浸没透镜单元，其中，球透镜的折射率不同于附加透镜的折射率。
16.根据权利要求13所述的固体浸没透镜单元，其中，第一透镜的两个面均为非球面。
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