CN1252704C - 光学扫描装置 - Google Patents

Abstract

介绍了一结合有复合物镜(10)和辐射探测器(31)的用来阅读光学记录载体(1)的光学扫描装置，其中该光学记录载体(1)上提供有一透明层(2)。该透明层(2)的厚度和该探测器(31)的有效半径是合适的，以便使得该装置的信噪比得到明显的改善和/或在空气轴承滑块下面空气隙的局部加热减小。在该光学记录载体上提供有润滑剂以有利于滑块光学头(40)的使用。

Description

光学扫描装置

技术领域

本发明涉及一用来扫描光学记录载体，如光盘的光学扫描装置，该记录载体包括至少一信息层。该装置包括：一用来产生辐射束的辐射源；一位于该辐射源和记录载体之间的光路上，用于会聚辐射束到信息层的一个斑点的复合物镜系统，和一滑块，该滑块具有一光学透明的部分用来透射从辐射源发出的辐射。本发明还涉及一用在这样的光学扫描装置中的光学记录载体。

背景技术

存在一种生产能够阅读大容量记录载体的光学扫描装置的需求。例如已设计出在一单盘中就具有多个信息层的大容量光盘。而且，还可能通过减小该盘上的数据标记的大小来增加存储在这种盘上的数据量。为了准确地读取这种数据，光学扫描装置最好利用相对短的波长和大的数值孔径(NA)，例如，至少NA＞1，的物镜系统。

在实现NA＞1的一个办法中，该复合透镜系统包括一多透镜物镜，在这多透镜物镜中一个透镜元件是一安放在滑块上的第二个基本上是平-凸的透镜，这滑块允许该透镜在该盘表面一个波长λ以内的高度上飞行，以在该第二透镜和盘之间为辐射提供一瞬逝耦合，即所谓的近场排列。该透镜典型地是在1/5λ(一般＜0.1μm)的高度上飞行。这样的透镜在这里被称为固体浸入透镜(SIL)。该多透镜物镜将包括另一透镜元件，如很好校正过像差的一个单透镜。参看，例如EP-A-0,867,873和JP-A-09161311。

在EP-A-0,867,873的案例中，记录载体使用一具有厚度在3-177μm之间的一透明层来覆盖该信息层，这里选择该厚度是为了有助增加该光盘的存储容量。没有瞬逝耦合被用来使辐射与该记录载体耦合，也就是，该记录载体是使用在一远场排列中。

在上述公开的系统中，该辐射被聚焦在该光盘的信息层上，而且该反射的辐射会通过该复合物镜系统被返回透射到一适当的检测系统，在这检测系统中该光信号被转换成代表存储在该光盘信息层中的数据的电信号。这种系统的问题在于，在该探测器上的杂散光会减小信噪比。

磁光系统中的另一问题涉及磁线圈相对于该盘信息层的定位。也就是，该线圈必须安放在充分靠近该信息层的位置处，以便在记录期间在该信息层上允许充分的磁调制，而且允许有一期望的数据扫描速率。这个问题发生在一所谓的远场排列中，在这种排列中在该物镜系统的下表面和该光盘的上表面之间没有瞬逝耦合。

在EP-A-0,878,793中描述了一磁光系统，在该系统中磁线圈安放在与物镜系统相同的该盘一侧，而该盘的信息层是安放在一厚度为0-100μm的保护透明层的后面。该磁线圈与该光盘之间的距离优选地设定在至少20μm。

发明内容

按照本发明的一个方面来看，它提供有一光学扫描装置，该装置适于用来扫描位于该装置的扫描位置时的扫描光学记录载体，该光学记录载体包括一用来存储数据的信息层和一透明层，辐射就是通过这透明层到达该信息层的，该装置包括：一用来产生辐射束的辐射源；一物镜系统，位于从该辐射源到该光学记录载体的扫描位置的辐射束的路径上，以提供该辐射束与该光学记录载体的瞬逝耦合；以及一辐射探测器，用来探测由该光学记录载体反射的辐射，其中该探测器是结合透明层的厚度来配置的，以致使得在扫描过程中有意义部分的杂散反射光都落在该探测器的有效部分的外面，同时由该信息层反射的所有辐射都落在所述探测器的有效部分的里面。

在现有技术系统中，从辐射源向该光盘透射的部分辐射从空气隙被反射回来进到该光路中，而没有到达该光盘的信息层。当该空气隙较小时，从该空气隙反射的辐射将基本上沿着与从该光盘的信息层反射的辐射相同的路径，并且同样地，将通过该复合物镜系统透射回来落在该探测系统上。这将有害地影响该光学扫描系统的信噪比(SNR)，因而将导致存储在该盘上的信息的不良再现。

在利用该装置扫描该光学记录载体时，本发明能够通过防止从空气隙反射的杂散辐射碰撞在该探测器的有效部分来提供SNR方面的有意义的改善。虽然该术语“有意义部分”是打算包括提供一相对少量杂散辐射减少的排列(比方说，10％或更多)，但50％以上的较大的减少却是更为优选的。的确，如将在下面更详细的描述的那样，将杂散辐射的量减少90％以上也是可能的。同时，还可能保证“基本上所有”想要的辐射沿着一个路径，因而碰撞在该探测器的有效部分上。尽管由于，例如，吸收、反射以及探测器效率的限制，使得在该光学系统中想要的辐射不可避免的有些损失，但这种损失主要不是由于想要辐射的路径与探测器的位置关系所造成的，这种关系在本发明的实施例中可保持最佳化。

本发明可应用在近场和远场排列两种情形。然而，本发明特别地可应用于近场排列的情形。在这种情形，由于，例如，飞行高度的变化所引起的近场耦合效率的任何减小都可在界面上引起全内反射，由此就可产生大量的杂散光。

在现有技术的系统中，该信号层和从空气隙反射的辐射之间的相干串扰可使信噪比和伺服信号显著恶化。本发明还能在近场和远场两种情形中减少这样的相干串扰。

为了具有低的起源于该空气隙的相干串扰，优选地使该透明层的厚度大于该值：

$d=\frac{20\·\mathrm{\λ}{\·n}_{\mathrm{cov}}}{{\left(\mathrm{NA}\right)}^2}$

其中λ是辐射波长，n_cov是该透明层，也叫覆盖层的折射率，而NA则是在该盘上系统的数值孔径。

按照本发明的另一方面，它提供有一光学扫描装置，该装置适于用来扫描位于该装置的扫描位置时的光学记录载体，该光学记录载体包括一用来存储数据的信息层和一厚度为2-50μm的透明层，辐射就是通过这透明层到达该信息层的，该装置包括：一用来产生辐射束的辐射源；一位于该辐射源和光学记录载体扫描位置之间的光路上的物镜系统，和一滑块，用于在该光学记录载体上方小于20μm的高度上飞行，并具有一用来透射所述辐射束的透明部分；以及一用来探测由该光学记录载体反射的辐射的辐射探测器。

厚度为2-50μm之间的透明层的优点在于，它可用来减少该激光束在记录载体的入射面，即辐射通过它进入该记录载体的表面的加热效应。在入射面上加热可引起有害的该滑块飞行高度的不稳定性，而且如果在该记录载体上使用了表面润滑剂，则还会引起有害的润滑剂的局部加热。当辐射束的功率比较高时，则在记录载体上写数据时减少加热就特别地重要。该透明层将入射面安放在离该激光束焦点至少一个焦深(λ/NA²)的位置处，这样就使得该激光束在通过该记录载体的表面时不是如此接近它的最小的可能直径，因此就减小了在入射面上的加热效应的强度。

这样，在该记录载体表面上方高达10-20μm的高度上飞行的一滑块也可用于远场排列，特别是在磁光系统中。这也是一允许磁线圈保持充分接近该盘表面以便达到高数据扫描速率的窄隙，但与瞬逝耦合所要求的相比却不太窄。

按照本发明的再一方面，它提供了一用于按照本发明的光学扫描装置的光学记录载体，该光学记录载体适合用于预定波长的辐射和预定数值孔径的物镜系统，其中该光学记录载体包括一用来存储数据的信息层和一透明层，辐射就是通过这透明层到达该信息层的，该透明层的外表面具有润滑剂涂层用来改善在滑块扫描时的扫描特性，其中该透明层的厚度至少是 $d=\frac{5\·\mathrm{\λ}\·n_{\mathrm{cov}}}{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}},$ 这里，d是该透明层的厚度，λ是辐射波长，n_cov是该透明层的折射率，NA_NF是该物镜系统的数值孔径。

附图说明

本发明的另一些特点和优点，从仅仅通过例子给出的本发明优选实施例的下面介绍，都将变得显而易见，参考附图，其中：

图1是一按照本发明实施例所使用的一光学扫描装置的总布置的示意图；

图2是一按照本发明所使用的复合物镜系统的横截面图，它包括一探测器和透明层；

图3a表示利用图2所示的物镜系统向探测系统反射的辐射，该反射的辐射是从该信息层的辐射反射所产生的；

图3b是利用图2所示的物镜系统向该探测系统反射的辐射的模拟情形，该反射的辐射是从该SIL和光盘之间的空气隙的辐射反射所产生的；

图4是以探测器和很多不同厚度的空气隙的散焦(A₂₀)的函数表示的探测器信号的相关性；

图5是以在一相对大的探测器上的杂散辐射的散焦(A₂₀)的函数表示的三个不同厚度的空气隙的串扰值；

图6表示一按本发明实施例安装在光学扫描装置中的复合物镜系统的示意侧视图。

具体实施方式

图1表示按本发明的呈盘形的光学记录载体1的一实施例的横截面，它包括一覆盖至少一信息层3的外透明层26。在多层光盘的情形中，两个或更多的信息层在该透明层26的后面被安排在该盘内不同深度上。该信息层3的侧面，或在多层盘的情形中离该透明层26最远的层，面向远离该透明层的侧面被一保护层4保护使其不受环境的影响。该透明层面向该装置的侧面是该盘的入射面5。

信息可用排列在基本上平行，同心或螺旋轨道中的光学可检测标记的形式存储在该光盘1的信息层3或一些信息层中，在图1中未画出。这些标记可以是任何的光学可读形式，例如，用与其周围不同的反射系数的凹坑或区域的形式，或磁光形式。

该光学扫描装置包括一辐射源6，例如一半导体激光器，发射一发散的辐射束7。该光路包括一准直透镜12和一复合物镜系统10，该复合物镜系统包括一后透镜元件13和一前透镜元件14。该前透镜元件14是一平凸的SIL。该准直透镜12和该后透镜元件13中的每一个都是作为凸透镜表示在图1中，但是其它的透镜类型，如平凸，凸凹或凹凸透镜也是可以使用的。特别涉及的是下面将要介绍的图2所示的装置。

该准直透镜12将该发散的辐射束7转变成通常的准直束16。所谓准直，就是指光束基本上与该系统的光轴平行。在本实施例中，该准直器12的位置是固定的，但也可通过聚焦伺服操作使该准直器沿轴向移动，以便保持该束斑的聚焦在所期望的信息层位置上。

该第二透镜元件将该光束16在后透镜元件13和前透镜元件14之间转变成一会聚光束17。在本实施例中，该后透镜元件13可通过聚焦伺服操作沿轴向移动，以便将该束斑的聚焦保持在所期望的信息层位置上，但也可将它相对于该前透镜14加以固定。作为SIL的前透镜元件14的作用是当该光束进入该光盘的入射面5时，使该系统的数值孔径进一步增大，而不引入球面像差，或使有害的球面像差减小，因而在与不存在SIL时所得到的效果相比，增大了该透明层2内的光束会聚性。因而在光盘1内的信息层3上该光束被该复合物镜10聚焦成一个斑点。

该复合物镜10按对应的相反步骤将该反射光束从前透镜元件14和后透镜元件13之间的大发散束20转变成后透镜元件13和准直透镜12之间的准直光束21，再转变成一会聚的反射光束22入射在探测器系统24上。

该探测器系统24捕获到该辐射并将它转变成电信号。这些信号之一是信息信号，其值就代表从该光盘1的信息层3读取的数据。

该物镜通过一适当尺寸的空气轴承滑块(未画出)保持在靠近上盘的入射面1个辐射波长以内的位置上，一般在1μm以内。为了改善该界面的摩擦，在该透明层26上涂敷了一润滑剂27。该盘的入射面现在由面向该前透镜元件14的润滑剂涂层表面形成。该润滑剂可用如那些被认为是Fomblin^TM和Zdol^TM之类的多氟聚醚(polyfluoropolyether)来形成。该润滑剂形成一厚度典型地小于1nm的均匀层，它是在该润滑剂溶液中对该盘进行浸涂形成的。该透明层的上表面可在施加润滑剂之前进行类金刚石碳的硬涂层处理，以便改善该润滑剂的应用。

如上所述，图2表示一个包括两透镜的物镜系统10的光学扫描装置。该准直透镜元件12是一凸透镜；该后透镜元件13是一凸透镜；而该前透镜元件14是一球形的平凸SIL。该SIL 14和该涂敷有润滑剂的透明层26的位置一起确定了一空气隙30。

图2中的辐射束7的典型的外射线8进入该物镜系统10，并入射在该准直透镜元件12上，而且在A点向光轴折射。该射线然后入射在该第一透镜元件13上并在点B由该第一透镜元件进一步向光轴折射。该射线从该第二透镜元件出来并在点C入射在该SIL 14的入射表面上。在本实施例中，在SIL 14、空气隙30或透明层26的入口射线并不被折射到一基本的程度。应该补充一点：本领域内所熟悉的提供附加聚焦的SIL的可选择的配置，也可应用在当前发明的构架内。进入物镜系统的辐射被透镜12、13、14聚焦到在光盘1的该，或一个信息层3上的点19。该射线然后被该光盘1反射。

该透镜12、13、14按对应的相反步骤将该反射的射线传送向一探测器，其有效部分31被透视地表示出来，这里辐射被捕获并转变成与该光盘1信息层上的数据相应的电信号。

当该辐射束通过该SIL 14时，如前所述，入射辐射的一部分将被该空气隙30反射回到光路中，因而到达该探测器的有效部分31。但是，通过选择适当的透明层2的厚度和探测器31的大小，就可获得由该空气隙30反射的射线，相对于由光盘1的信息层3反射的射线的散焦，因而至少有相当的部分，优选地，基本上所有由空气隙反射的射线都不入射在该探测器31上。

在与该空气隙30的界面上，该SIL中的辐射束7的射线反射随NA的增大而增加。具有NA＞1的射线在该界面上是由全内反射反射的。该界面反射的辐射束的那部分，叫做束部分32，用阴影区域表示在图2中。该束部分32被会聚到在该SIL 14内的一焦点F，然后被该SIL 14和第二透镜元件13散焦，并随后由该第一透镜元件12将其聚焦在该探测器31后面的G点上。在该探测器的平面中，束部分32没有碰撞到该探测器的有效部分31上，该有效部分具有一半径rd(虽然也许碰撞到部分探测器上，如非辐射敏感部分，这种部分不会对电的探测器信号产生贡献)。这样，该探测器31仅探测到由该信息层3反射的辐射束的射线，而探测不到由该空气隙30反射的射线。这就改善了该探测器信号的信噪比。

这种结果可通过适当地配置该有效探测器的半径r_d和该透明层26的厚度来实现。也就是，该透明层26的厚度应选择在一定范围内，而且还应对该探测器的大小进行限制。这些参数的值对于每一个光学记录系统都可用一依赖于系统参数，如NA和λ，的正确选择的形式表示。

该透明层26的最小厚度和该探测器31的半径都可以射线轨迹的计算为基础估算如下。

考虑图2中的射线。让该系统具有一等于NA_NF＞1的总数值孔径。该反射的射线以一受衍射限制的图像聚焦在一探测器上，因为这样的配置确保了在从信息载体和从该空气隙反射的射线之间的最好的选择性。为了避免信号变坏，该探测器的尺寸应基本上大于在该探测器31上的斑点的尺寸。如果将射线聚焦在该探测器上的该透镜具有一其值为NA_det的数值孔径，则优选的探测器半径r_d可估算如下：

$r_d~10\frac{\mathrm{\λ}}{{\mathrm{NA}}_{\det }}----\left(A\right)$

那些聚焦在该盘上，在该空气隙上的入射角为θ的，在由1＜(n sinθ)＜NA_NF所确定的一个环内的射线都将从具有较高反射系数的该空气隙反射，且从信噪比变坏的观点来看，都是相对较为有害的。‘n’是确定该角度θ的材料的折射率。为了束部分32的射线正好射不到该探测器上，这些射线就应会聚在处于该探测器表面后面一距离Δl的点G上，这里

$\mathrm{\Δl}=\frac{r_d}{{\mathrm{NA}}_{\det }}{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}----\left(B\right)$

将(A)代入，得

$\mathrm{\Δl}=\frac{10\·\mathrm{\λ}\·{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}}{{\left({\mathrm{NA}}_{\det }\right)}^2}----\left(C\right)$

如假定该透明层26具有折射率n_cov，一般不等于该SIL 14的折射率n_SIL，则从该空气隙30反射的虚光源将相对于该信息层3上的斑点位移，其位移值为

$\mathrm{\Δz}=2d\frac{n_{\mathrm{SIL}}}{n_{\mathrm{cov}}}$

其中，d是该透明层26的厚度。

该SIL的存在将使该斑点在该探测器侧发生位移：

$\mathrm{\Δl}=z.n_{\mathrm{SIL}}\frac{{({\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}/n_{\mathrm{SIL}})}^2}{{\left({\mathrm{NA}}_{\det }\right)}^2}=\mathrm{\Δz}\frac{{\left({\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}\right)}^2}{n_{\mathrm{SIL}}{\left({\mathrm{NA}}_{\det }\right)}^2}=\frac{2d{\left({\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}\right)}^2}{n_{\mathrm{cov}}{\left({\mathrm{NA}}_{\det }\right)}^2}$

如果将Δl的这个值代入方程(C)，则就可获得该透明层26的最小厚度值：

$\frac{2d{\left({\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}\right)}^2}{n_{\mathrm{cov}}{\left({\mathrm{NA}}_{\det }\right)}^2}=\frac{10\·\mathrm{\λ}\·{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}}{{\left({\mathrm{NA}}_{\det }\right)}^2}$

$d=\frac{5\·\mathrm{\λ}\·n_{\mathrm{cov}}}{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}}$

在该探测器上的散焦值A₂₀(根据Zemike系数)由下式给出：

$A_{20}=\frac{\mathrm{\Δl}{\left({\mathrm{NA}}_{\det }\right)}^2}{4}$

这样用上面方程(B)中给出的Δl来代替，就有：

$A_{20}=\frac{r_d{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}}{{\mathrm{NA}}_{\det }}\frac{{\left({\mathrm{NA}}_{\det }\right)}^2}{4}$

$A_{20}=\frac{{\mathrm{NA}}_{\det }\·r_d\·{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}}{4}$

再用上面方程(A)中给出的r_d来代替，就得到：

                   A₂₀～2.5·λ·NA_NF

例如，对于NA_NF＝1.4，就有

                   A₂₀～3.5λ

这种近轴分析的发现被衍射的数值模拟进一步证实。图3a表示从一光盘1的信息层3反射并聚焦在该探测器上的束的光强度。图3b表示与环1＜(n sinθ)＜NA_NF相应并以3λ的散焦值(A₂₀)聚焦在同一探测器上的光的强度。这样，由于3λ的散焦，探测器具有的尺寸就可比图3a所示的斑点大，但却比该空气隙30反射并如图3b所示的光环小，这样为的是只收集由该光盘1的信息层3反射的射线。这样，由该空气隙30反射的杂散光束就射不到该探测器31上。

利用从亚波长空气隙反射的射线强度的实际分布而不是上述的环状强度分布进行了更详细的分析。已对三种不同的空气隙厚度，利用从空气隙30反射的辐射强度分布，计算了由该探测器收集的总辐射强度。图4中的曲线示出了该探测器对40，100和400nm空气隙的探测信号与散焦A₂₀的依赖关系。该探测器的尺寸由上述方程(A)给出，其中NA_det的值在计算时选为0.1。可见，如果A₂₀的值是0，则由相应空气隙反射的杂散光的90-95％都将落在该探测器上，从而减小了该信噪比。为了保证由这些在40和400nm之间的空气隙所反射的光只有大约10％落在该探测器上，就需要7.5λ的散焦值(A₂₀)。根据这种较详细的分析，该透明层厚度d的判据是：

$d\≥\frac{11\·\mathrm{\λ}\·n_{\mathrm{cov}}}{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}}$

该透明层的最大厚度受该光学扫描装置中SIL 14和光盘1的相应的几何形状的限制。这个最大值可如下估算。

在使用中，该SIL 14被放置在一示意地画在图6的40处的空气轴承滑块上。在光学扫描装置是一磁光扫描装置的一个实施例中，该滑块还包括一磁线圈(未画出)。因为在该盘上存在一透明层26，所以在该滑块的出射表面上的该斑点直径就是D。在该扫描光学装置运行期间，该滑块40通常具有一‘倾角’一相对于该光盘表面的倾斜。倾角的典型值为0.15-0.2mrad。因此，在该斑点前、后的边缘光束(marginal beams)的空气隙厚度是不同的，因而在近场耦合效率方面产生一差异。

假设可接受的空气隙厚度差为15nm，则D必须小于100μm。如果该系统打算用于磁光(MO)读出并在该滑块40的底部携带有一薄膜线圈(未画出)，则在这表面，该束的直径就受该线圈内径直径的限制，应小于50μm。这就将该透明层26的厚度限制在15-20μm(取决于它的折射率)。

将会理解，该透明层厚度和探测器尺寸的合理的选择可使该空气隙反射的有意义部分辐射落在该探测器31的有效部分的外面。可以认为有意义部分是一能够改善该扫描光学装置的数据收集性能的量。例如，如果至少50％的由空气隙反射的辐射落在该探测器的有效部分的外面，则这就会改善该扫描装置的数据探测能力，因而改善其信噪比。优选地，这样选择该透明层厚度值和该探测器的尺寸，使得由该空气隙反射的辐射的90％都落在该探测器31的有效区域的外面。

如前所述，这样的光学扫描装置的另一问题是该信号层和该空气隙反射光之间的相干串扰。已发现，这种串扰基本上是与探测器的大小无关的。已经对从透明层来的相干串扰值作为探测器上的光散焦(A₂₀)的函数进行了计算，并将结果表示于图5之中，该散焦又是由40、100和400nm三种空气隙反射的光在具有上面定义半径的探测器上形成的。

图5表示对于2.5λ，3.5λ，和7.5λ的散焦值(A₂₀)(按上述方式取自图4)，因而透明层26的厚度分别为1.6μm，2.3μm，和4.6μm(上面计算的)的相干串扰有显著减小。

为了具有低的来自该空气隙的相干串扰，它优选地具有大于该数值的透明层厚度：

$d=\frac{20\·\mathrm{\λ}\·n_{\mathrm{cov}}}{{\left(\mathrm{NA}\right)}^2}$

为了更进一步减小该相干串扰，还可在该透明层的顶部施加一减反射涂层。

迄今为止，仅考虑了在该探测器上受衍射限制的斑点成像，因为它允许使用最小的探测器，因而能达到信噪比的最佳改善。但是，当前的发明并不局限于这种情形。有代表性地，在光学系统中，在该探测器上斑点并不受衍射限制，而是具有一较大的尺寸。该系统可具有一与像散伺服透镜，Focault或光斑尺寸的焦点误差检测方案联合的象限探测器。该斑点尺寸，因而探测器尺寸于是就可通过对特定系统所作的选择来决定，例如，在像散焦点误差检测情形中可通过最小弥散的圆环尺寸，或在斑点尺寸检测方案情形中，通过散焦光斑的尺寸来决定。按本发明，从空气隙反射所引起的斑点必须比探测器的尺寸充分地大。尤其是，为了使这种光的90％落不到该探测器上，它的典型线度D_d必须满足下述关系：

$D_d\≤\frac{2\mathrm{\Δl}\·{\mathrm{NA}}_{\det }}{\sqrt{10}}=\frac{4d{\left({\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}\right)}^2}{\sqrt{10}\·n_{\mathrm{cov}}{\mathrm{NA}}_{\det }}$ 或

$d\≥\frac{\sqrt{10}\·n_{\mathrm{cov}}{\mathrm{NA}}_{\det }{D}_d}{4{\left({\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}\right)}^2}$

例如，对于用于当前的光学头中的一典型探测器尺寸D_d＝120μm和NA_det＝0.1，NA_NF＝1.4，n_cov＝1.8的情形，该透明层的厚度就应为d≥8.7μm。

除了信噪比变坏外，从这种系统中空气隙的反射可引起聚焦误差信号的s-曲线的明显移动。为了防止这种移动，在本发明的另一方面建议使用该探测器上附加部分组(additional set of segments)。打算用于多层光盘的这种探测器的几个实施例被描述在EP 0 777 217 A2中。

在上述实施例中，该滑块是用来提供一充分小的空气隙，以便允许瞬逝耦合。在另一实施例中，滑块是用在磁光可记录盘的磁场调制系统中为磁线圈提供一低的飞行高度。在这种情形，该滑块在一小于20μm，优选地小于10μm的高度飞行。更优选，该空气隙是在1-2μm的范围。在没有透明层时，该盘的上表面和该空气隙中的气膜都将被局部加热，有可能导致该滑块飞行的不稳定性。如果将润滑剂施加在该盘的表面上，则它也将被加热，这就可能导致润滑剂的退化。然而，按本发明，通过在该盘上提供一适当厚度的透明层则就可减小局部的加热效应。该透明层于是在厚度上应大于该光束的焦深，以便通过该盘的上表面的光束并不处于它的最小直径上。如上所述，为了改善与空气轴承滑块的界面的摩擦也可添加一润滑剂涂层。

在该滑块的实施例中，该透明层的厚度可以在从大约2μm高达50μm的宽范围内进行选择。它的另外的优点是具有足够的厚度，避免在读出数据期间从这层的上部反射所产生的相干光学串扰。在远场情形，优选地将该厚度选择在7和50μm之间。作为一些具体例子，对于λ＝405nm和NA＝0.85(在该光盘表面)来说，它大约为20-30μm；对于λ＝405nm和NA＝1.4(在该光盘表面)来说，它大约为7-15μm。

利用该光盘上的透明层来减小局部加热，在上述近场情形中也是有用的；在这种情形中，该透明层的厚度优选地在2与15μm之间。

在上述实施例中，所用的空气轴承滑块是至少部分透明的，而且当该束通过它时，辐射束的特性就被改变；该滑块可携带一上述的平凸透镜。做为选择，该滑块可携带一多透镜物镜的两个或更多的透镜，这可被用来以获得较大的数值孔径。

如上所述，透明层26可利用，例如，旋转涂敷UV可固化树脂来制备，也可通过溅射某种高折射率材料，例如SiO₂/Si₃N₄的方法来制备。

旋转涂敷可产生一具有低折射率，例如大约1.52的光滑层。这就将该数值孔径NA限制在1.35-1.4的最大值上，而对于近场应用来说优选地为1.6或更大。此外，如果利用旋转涂敷，附加一硬涂层则是优选的做法。

溅射涂敷可产生一具有高折射率并足够硬的透明层。

将会理解，其它的适当材料或方法也可用来制备适当的透明层。

可以想象，与上述实施例相关的各种改进和变化都可使用，而并不违反在附上的权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (18)

1.一种光学扫描装置，适于用来当光学记录载体位于该装置的扫描位置时扫描光学记录载体，该光学记录载体包括一透明层(26)，辐射通过这透明层到达用来存储数据的信息层，该装置包括：一用来产生辐射束(7)的辐射源(6)；一物镜系统(10)，其位于该辐射源到该光学记录载体的扫描位置之间，以提供用于跨越一个空气隙(30)的、与该光学记录载体的瞬逝耦合；以及一辐射探测器(31)，用来探测由该光学记录载体反射的辐射，其中该探测器(31)的位置和尺寸被配置以便与具有一个透明层(26)厚度的光学记录载体配合，以致使得由该信息层反射的所有辐射都沿一路径落在所述探测器的有效部分的里面，

其特征在于，该探测器(31)的位置和尺寸被配置以便与具有该透明层(26)厚度的光学记录载体配合，以致使得在扫描期间在该空气隙(30)处反射的至少50％的杂散辐射沿一路径落在该探测器的有效部分的外面。

2.权利要求1的光学扫描装置，其中，在该空气隙(30)处反射的至少90％的杂散辐射沿一路径落在该探测器的有效部分的外面。

3.权利要求1的光学扫描装置，其中该探测器的有效部分在一维中的尺寸D_d为：

$D_d\≤\frac{4d{\left(N{A}_{\mathrm{NF}}\right)}^2}{\sqrt{10}\·n_{\mathrm{cov}}{\mathrm{NA}}_{\det }}$

其中d是透明层(26)的厚度，NA_NF是物镜系统(10)的数值孔径，n_cov是该透明层(26)的折射率，而NA_det是将辐射聚焦到探测器上的透镜的数值孔径。

4.权利要求1的光学扫描装置，其中，所述杂散辐射是由在该物镜系统(10)和空气隙(30)之间的界面反射的，其中，该界面处的辐射束的数值孔径大于1。

5.权利要求1的光学扫描装置，其中，所述光学记录载体(1)是一可记录的光学记录载体。

6.权利要求1的光学扫描装置，其中，该探测器被安排为与该透明层(26)配合，这里该透明层的厚度d至少为

$d=\frac{5{\·\mathrm{\λ}\·n}_{\mathrm{cov}}}{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}},$

其中λ是辐射波长，n_cov是该透明层的折射率，NA_NF是该物镜系统(10)的数值孔径。

7.权利要求6的光学扫描装置，其中，该探测器被安排为与该透明层(26)配合，该透明层的厚度d至少为

$d=\frac{11\·\mathrm{\λ}\·n_{\mathrm{cov}}}{{\mathrm{NA}}_{\mathrm{NF}}},$

其中λ是辐射波长，n_cov是该透明层的折射率，NA_NF是该物镜系统(10)的数值孔径。

8.权利要求1的光学扫描装置，其中，该探测器被安排为与该透明层(26)配合，该透明层(26)的厚度至少为1.6μm。

9.权利要求1的光学扫描装置，其中，该探测器被安排为与该透明层(26)配合，该透明层(26)的厚度至少为2.3μm。

10.权利要求1的光学扫描装置，其中，该探测器被安排为与该透明层(26)配合，该透明层(26)的厚度至少为4.6μm。

11.权利要求1的光学扫描装置，其中，该探测器半径rd小于

$r_d~10\frac{\mathrm{\λ}}{{\mathrm{NA}}_{\det }},$

其中λ是辐射波长，NA_det是将辐射聚焦到探测器上的透镜(12)的数值孔径。

12.权利要求1的光学扫描装置，其中，该探测器被安排为与该透明层(26)配合，该透明层(26)的厚度小于20μm。

13.权利要求1的光学扫描装置，其中，该物镜系统(10)包括一固体浸入透镜(14)。

14.权利要求13的光学扫描装置，其中，该固体浸入透镜(14)是部分球形的并具有相等的半径和厚度。

15.权利要求13的光学扫描装置，其中，该探测器被安排为与该透明层(26)配合，该透明层(26)的折射率与该固体浸入透镜(14)的折射率是不同的。

16.权利要求14的光学扫描装置，其中，该探测器被安排为与该透明层(26)配合，该透明层(26)的折射率与该固体浸入透镜(14)的折射率是不同的。

17.权利要求1的光学扫描装置，其中，该物镜系统(10)的数值孔径大于1。

18.权利要求1的光学扫描装置，其中，该装置包括该光学记录载体(1)。

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