CN1764961A - 光学记录载体和光学扫描设备 - Google Patents

Abstract

为了增加记录载体(2)的可令人满意的可读取信息结构的信息密度，记录载体的后侧(4)可以具有用于相对于入射读取光束(20)的主光线以锐角反射读取光束辐射的装置(82，84；86)。通过这种方式，可以相对于物镜(18)的光瞳移动由信息结构以不同级衍射的子光束b(0)、b(+1)、b(－1)，而不将像差引入读取光点(21)。所述装置可以具有锯齿或三角形形状(82，84)，或者可以由规则的衍射光栅(86)形成。

Description

光学记录载体和光学扫描设备

本发明涉及一种具有至少一个信息层的光学记录载体，其中信息以包括按轨迹方式布置的信息区的信息结构进行编码，该信息区可沿轨迹方向与中间区交替。

这种记录载体在本领域中是公知的，其信息结构能够由专用的取取设备读出。该设备包括辐射源，通常是二极管激光器，它可产生具有给定波长的读取光束。包括一个或多个透镜元件的物镜把读取光束聚焦到信息层上的读取光点。该读取光点扫描信息轨迹，例如通过使盘形记录载体相对于读取光点旋转。使记录载体和读取光点沿径向方向相对于彼此移动允许扫描且由此读出所有的信息轨迹。读取光点的尺寸大于单个信息区的尺寸，使得这些区会衍射入射的读取光束，即将该光束分离成一个无偏转的零级子光束和多个偏转的更高级子光束。目前的光学记录载体具有反射信息层、和零级子光束以及部分由穿过物镜的信息层反射的第一级子光束。该透镜把辐射部分集中在辐射敏感检测系统上，由此这些辐射部分彼此干涉。包括一个或多个检测器的辐射敏感检测系统把入射到其上的辐射转变成电信号，该电信号表示被瞬间读出的信息。

日益增加光学记录载体上的信息密度的需要越来越大，即信息区和中间区的尺寸日益减小，以及信息轨迹之间的距离也日益减小。具有相应减小尺寸的读取光点应该用于读取减小尺寸的信息区，否则不能够单独地读出该信息区。这意味着应该增加读取装置的分辨率。传统的读取装置的分辨率与NA/λ成比例，其中NA是物镜的数值孔径，λ是读取光束的波长。增加NA和/或减小λ可以增加分辨率。事实上物镜的焦深与λ/(NA)²成比例，从而对NA的增加作了限制，因为对于大的NA来说焦深将变得过小。仅仅当使用发射这种小波长的二极管激光器时才能够实现具有足够小的读取波长的读取装置。

US-A4,242,579描述了一种读取装置，其具有的分辨率例如是传统分辨率的两倍。要实现增加的分辨率，在于物镜仅穿过部分第一级子光束和部分反射的读取辐射的零级子光束到达辐射敏感检测系统，还在于使用在扫描方向具有小尺寸的检测器。为此，读取光束和记录载体相对于彼此倾斜，即读取光束不是垂直入射到记录载体上。当读取光束穿过记录载体的基底时，该基底具有给定的厚度，例如是1.2mm，从而赋予记录载体足够的机械强度，把不可接受的像差如彗形像差和象散引入到读取光束中。这样就导致信息上的读取光点比可接受的更大，并导致串扰。

本发明的一个目的是实现超分辨，即读取具有信息结构间距的光学记录载体，该间距小于物镜的分辨率，而不使用偏斜读取光束或倾斜的记录载体。依照本发明，通过在开头段落中限定的记录载体可实现这个目的，其特征在于该信息层包括用于把读取光束辐射沿一个方向以一锐角引导到入射光束的主光线的装置，该读取光束辐射垂直入射到信息层上。

给记录载体提供所述装置允许使用超分辨读取，同时使用垂直入射到记录载体上并垂直穿过载体基底的读取光束，使得不会产生彗形像差和象散差。垂直入射应理解成表示入射的读取光束的主光线与记录载体垂直，该读取光束主光线目前是会聚的光束。所述装置使部分零级子光束和部分第一级子光束偏转，使得这些部分子光束穿过物镜并由该透镜聚焦到辐射敏感检测器上以在该检测器的位置处发生干涉。该检测器可以与在US-A4,242,579中公开的读取装置中使用的检测器相同。

依照本发明的记录载体的第一实施例的特征在于所述装置由信息层的表面轮廓构成，该表面轮廓包括相对于记录载体中心的法线具有第一倾斜角的第一表面部分，所述第一表面部分与第二表面部分交替，所述第二表面部分具有与第一倾斜角相对的第二倾斜角。

第一表面部分使+1级和-1级子光束以及零级子光束中的一个沿第一方向偏转，从而使得这些子光束的辐射离心地穿过物镜，上述子光束可以由信息结构产生。第二表面部分使其它第一级子光束和零级子光束沿与第一方向相对的第二方向偏转，从而使得这些子光束辐射离心地穿过物镜。通过这种方式，可以实现在读取过程中，零级子光束和其中一个第一级子光束的辐射总是穿过物镜，同时入射的读取光束与记录载体垂直。在读取过程中当第一级子光束具有相同的信息内容时，永久地提供一个读取信号。

盘形记录载体的表面轮廓可以沿切向方向(即轨迹方向)延伸。然而，考虑到聚焦伺服，第一实施例优选地特征在于表面轮廓沿盘的径向方向延伸。

通过这种方式，可以避免扩大聚焦伺服系统的带宽，该聚焦伺服系统应该对信息层的不均匀度或倾斜角校正读取光束的焦点。

替代沿径向方向或切向方向，表面轮廓可以沿它们之间的任何方向延伸。优选的方向由图案和读取取信息区的方式确定，依照该图案可将信息区布置在信息层中。信息区不仅可以按轨迹布置，即布置在具有足够容纳一个信息区的宽度的轨迹中，还可以以二维图案布置，即每次以二维块布置多个信息区，使得可例如由二维检测器阵列同时读取这种块的信息区。然后以晶格结构给信息编码，该晶格结构表示以二维编码的信息的比特位置。所述信息区的块具有六角形形状。

记录载体的第一实施例的进一步特征在于该表面轮廓是锯齿形轮廓。

可替换地，记录载体的第一实施例的特征在于该表面轮廓是三角形轮廓。

记录载体的第二实施例的特征在于所述装置由光栅构成，该光栅具有比信息结构的间距更大的光栅间距。

该光栅可以称为规则的或无信息的光栅，以便使其区别于衍射信息结构，它将入射光束分离成零级子光束、一对第一级子光束和多对更高级的子光束。当规则光栅的间距大于信息结构的间距时，规则光栅使第一级子光束偏转的角度比信息结构的小。规则光栅的作用是将由信息结构形成的第一级子光束分离成零级子光束和偏转的次第一级子光束，上述光束中的一些进入物镜以在检测系统与零级子光束相干涉。这种次第一级子光束例如是(-1，+1)子光束(+1，-1)子光束，其中第一数量涉及由信息结构引起的衍射，第二数量涉及由规则光栅引起的衍射。

光栅的条形区域还可以沿径向方向或切向方向或它们之间的任何方向延伸。

如果信息区的间距在记录载体上发生变化，例如从外部轨迹向内部轨迹减小，光栅的间距可以表现出相应的变化。在这种情况下，语句“光栅的间距比光栅结构的间距更大”应理解为表示在记录载体的表面区域的光栅间距比信息结构的局部间距更大。

记录载体的第二实施例的进一步特征在于该光栅包括一种结构，该结构是交替具有第一折射系数的第一区域和具有第二折射系数的第二区域，该第二折射系数与第一折射系数不同。

可以形成这种扁平的相栅，例如在其相变层中，第一区域处于晶态，第二区域处于非晶态。相变层在光学记录技术中是公知的层，它是能够借助具有足够功率的辐射束在晶态和非晶态之间转换的材料层。在依照本发明的记录载体中，相变层覆盖了信息层，反过来相变层又被反射层覆盖。

可替换地，记录载体的第二实施例的特征在于该光栅包括一种结构，该结构是交替具有第一高度的第一区域和具有第二高度的第二区域，该第二高度与第一高度不同。

记录载体的第三实施例的特征在于该光栅包括相对于记录载体中心的法线具有第一倾斜角的第一表面部分，所述第一表面部分与第二表面部分交替，所述第二表面部分具有与第一倾斜角相对的第二倾斜角。

该实施例与具有三角形或锯齿形表面起伏的第一实施例类似。然而，该结构现在具有更小的间距，使得它可作为用于读取光束波长的光栅。

本发明还可以应用于光学记录技术之外，例如在共焦扫描显微术中。本发明的实施包括提供通过具有表面轮廓或规则光栅的显微镜观察或检测的取样或者通常是目标的信息平面，该表面轮廓或规则光栅例如是以包括轮廓或光栅的相位板(phase plate)的形式，该板在扫描过程中覆盖了信息平面。当该板构成扫描设备的一部分时，可以在该设备中实施本发明。依照本发明的扫描设备包括提供扫描束的辐射源，使垂直入射到信息平面上的扫描束聚焦在扫描光点的物镜系统，固定目标的目标保持器，和把来自信息平面的辐射转变成读取信号的辐射敏感检测系统，其特征在于它包括在扫描动作过程中布置成覆盖信息平面的板，该板具有用于把扫描束辐射沿一个方向以一锐角从信息平面引导到入射光束的主光线的装置。

信息平面应理解为表示其中相关信息是提供目前有关待检测的目标的任何平面，从该目标可恢复信息。这种信息可以涉及表面状态，涉及物理或化学特性或目标材料的结构，实际上涉及能够光学恢复的任何信息。

通过参考附图中示出的和在下文描述的实施例，作为非限制性实例的说明，本发明的这些和其它方面将是显而易见的。

附图中：

图1示出了依照本发明用于读取记录载体的读取装置的示意图；

图2示出了不同衍射级的子光束相对于该装置的物镜光瞳的位置；

图3示出了依照本发明的记录载体的位置；

图4示出了通过移动由信息结构衍射的子光束以增大的分辨率进行读取的原理；

图5示出了通过倾斜的记录载体实施该原理；

图6示出了依照本发明的记录载体的第一实施例，其实施了该原理；以及

图7示出了这种记录载体的第二实施例。

图1示意性地示出了用于扫描光学记录载体2的设备的实施例。该记录载体的形式为包括透明层3的光盘，在其一侧布置信息层4。信息层背对透明层的侧面由保护层5保护免受环境影响。透明层3面对设备的侧面称为入射面6。透明层通过提供信息层的机械支承用作记录载体的基底和/或通过保持该层远离微尘、划痕和指纹用作信息层的保护层。可以把信息以可光学检测的信息区或标记的形式存储在记录载体的信息层4中，该信息区或标记以基本上平行同心或螺旋形的轨迹布置，图1中未示出的。这些信息区可沿轨迹方向与中间区交替。信息区可以是任何可光学读取的形式，例如以凹坑或凸起或者具有不同于其周围环境的反射系数或磁化方向的区域的形式，或者这些形式的组合。

扫描设备1包括辐射源，优选地是发射辐射束7的半导体激光器9的形式。辐射束或读取光束用于扫描光学记录载体2的信息层4。分束器13例如半透明的反射镜沿着光路朝准直透镜14反射来自辐射源9的发散辐射束，该准直透镜把发散光束7转变成准直光束15。该准直光束入射到物镜系统18。该物镜系统(通常称为物镜)可以包括一个或多个透镜和/或光栅。图1的物镜系统在该实例中包括两个元件，即第一透镜18a和第二透镜18b。物镜18具有光轴19。物镜把光束15转变成会聚光束20，该会聚光束入射到记录载体2的入射面6上。会聚光束20在信息层4上形成读取光点21。

由信息层4反射的辐射形成发散光束22，然后用物镜18把发散光束转变成基本上准直的光束23，随后用准直透镜14把其转变成会聚光束24。分束器13通过把至少一部分会聚光束24朝辐射敏感检测系统25传输，将前向射束12和反射光束24分开。检测系统捕获由分束器13传输的辐射，并将其转变成电输出信号26。信号处理器27把这些输出信号转变成各种其它信号，这些其它信号由信号处理电路29处理。处理电路27和29可以位于与光度头1分开的扫描设备中。

上述信号之一是信息信号28，其值表示从信息层4读取的信息。信息信号由用于误差校正的信息处理单元29处理。其它来自信号处理器27的信号是焦点误差信号和半径误差信号。该焦点误差信号表示光点24和信息层4之间的轴向高度差。该半径误差信号表示在光点21和信息层中要被光点所跟随的轨迹中心之间的信息层4平面中的距离。

把焦点误差信号和半径误差信号馈送到伺服电路，该伺服电路把这些信号转变成焦点伺服信号和跟踪伺服信号，该焦点伺服信号用于控制光度头中的机械焦点致动器(未示出)，该跟踪伺服信号用于控制在被瞬间扫描的轨迹上的光点中心。机械焦点致动器沿焦点方向33控制物镜18的位置，从而控制光点21的实际位置，使得它基本上与信息层4的平面重合。另一个机械致动器例如径向移动的臂(未示出)，可沿记录载体2的径向方向34改变光度头1的位置，由此控制光点21的径向位置使其位于在信息层4中要被跟随的轨迹之上。在记录载体2中的轨迹沿与图1的平面垂直的方向延伸。

如US-A4,242,579中所描述的，在扫描光点21附近的信息结构部分用作二维衍射光栅，其可将入射的读取光束20分成无偏转的零级子光束和偏转的第一级子光束以及更高级的子光束。该零级子光束和部分偏转的子光束再次进入物镜18。各种子光束的中心在物镜的出射光瞳平面中彼此隔开。图2示出了在该平面的情况。

具有圆心46的圆40表示在该平面中零级子光束的截面。具有圆心48和50的圆42和44分别表示(+1)级子光束和(-1)级子光束的截面，上述子光束是沿切向或轨迹方向36被衍射的。在图2中，虚线的圆52表示物镜的光瞳。对于在该图中示出的情况，零级子光束完全填充了光瞳，使得实际上圆40和52重合。只有部分来自处于物镜光瞳内的信息层的辐射用于信息扫描。信息读取使用了在(+1)和(-1)级子光束中相对于零级子光束的相转变。

在图2的阴影区域中，所述第一级子光束与零级子光束重叠，从而发生干涉。如果扫描光点在信息轨迹上移动，第一级子光束的相位就会变化。因此，穿过物镜的出射光瞳然后入射到辐射敏感检测系统的总辐射强度会变化。

当扫描中心或读取光点与信息区的中心(如凹坑)重合时，给定的相位差ψ存在于第一级子光束和零级子光束之间。如果扫描光点从第一信息区移动到下一个信息区，第一级光束的相位增加2π。因此，可以认为当扫描光点沿切向方向移动时，第一级子光束的相位相对于零级子光束变化ω.t。其中ω表示时间频率，其由信息区的空间频率和扫描速度决定。那么第一级子光束b(+1)相对于零级子光束的相位φ(+1)可以表示为：

φ(+1)＝ψ+ω.t

利用辐射敏感检测元件56(其在图2中用虚线表示)可以检测由b(+1)子光束与零级子光束的干涉导致的强度变化，该检测器设置在物镜的出射光瞳平面或其图像中。对于信息结构的特定相位深度，其中ψ＝π弧度，在出射光瞳上的强度变化是对称的。接着，如图1所示，穿过两个重叠区域的光束部分能够集中在一个检测器元件上。那么，随时间变化的检测器25的输出信号可以表示为：

Si＝A(ψ).cosψ.cosωt

其中A(ψ)在ψ值减小时减小。对于给定的信息结构的相位深度，振幅A(ψ)cosψ是恒定的。那么信号Si的频率可以由被瞬间扫描过的信息决定。

到目前为止，仅仅论述了第一级子光束。显然，信息结构将以更高的衍射级衍射辐射。在这些级中的辐射强度很低，并且在这里考虑高空间频率信息结构中衍射角是如此大，以至于可以忽略的小部分更高级的光束将落入物镜18的光瞳内。因此可以忽略更高级的光束对检测器信号Si的影响。

上面论述的光学扫描系统具有给定的切断频率f_c。物镜光瞳52的中心46和第一级子光束的中心48和50之间的距离与λ.f成比例，其中f表示沿扫描方向的信息区的空间频率，λ表示扫描束20的波长。图2表示频率f比切断频率f_c的一半略大的情况。如果频率f增加，则(+1)级子光束向右移动，(-1)级子光束向左移动，上述距离d会增加。对于给定的f值，通常所说的常规切断频率f_c，圆42和44不再和圆52交叉，但是仅与该圆相切。那么第一级子光束就不再穿过物镜18的光瞳，并且这些子光束不再与零级子光束干涉。这样记录载体的信息就不再能够通过检测穿过物镜光瞳的总辐射能量进行扫描。对于反射中的读出，如图1所示，常规的切断频率由下式给出：

F_c＝2.NA/λ

其中NA是物镜的数值孔径。

为了增加扫描设备的分辨率，即允许读取空间频率比常规的切断频率更高，在US-A4,242,579中提出使子光束沿切向方向36相对于物镜的光瞳移动。该移动使得如果信息结构的空间频率比切断频率更高，部分第一级子光束和部分零级子光束也仍然穿过物镜的光瞳。

图3表示其中空间频率比图1和2中扫描设备的切断频率高出大约1.5倍的情况。零级子光束的中心46和+第一级子光束42的中心48之间的距离d是图2中距离d的大约3倍。因为在图3中向左移动了这些子光束，所以阴影部分48和60落入物镜的光瞳52内。现在-第一级子光束44完全处于该光瞳的外部。

如图4所示，部分零级子光束b(0)和部分第一级子光束b(+1)穿过这里用单个透镜元件表示的物镜18，再穿过准直透镜14集中到检测器25的平面62。由于扫描束是相干光束，所以所述光束将在平面62中彼此干涉，从而产生沿切向方向36变化的干涉图案I，如图4中曲线64、66和68所表示的。实线曲线64表示当扫描光点21正好处于信息区的中心时的强度变化。如果扫描光点远离该中心移动到随后的信息区，在两个连续瞬间的强度图案将分别与点划线曲线66和虚线曲线68一致。这样在读取光点21的扫描过程中，强度图案在检测平面上穿过。对于具有固定位置的窄型检测器，例如图4中的检测器70，该检测器接收的辐射将因此在扫描过程中变化。这样，该检测器的输出信号不依赖于被瞬间读取的信息而变化。

检测器沿切向方向的宽度相对于强度图案的周期应该小。该周期由被扫描的信息区的局部空间频率决定。对于记录载体或文件或待扫描的光学表示的特定信息结构来说最大空间频率是公知的，因此能够改变检测器70的宽度。

检测器70的输出信号提供给信号处理器27。通过在检测器70的两侧在大约一半的强度图案的周期的距离处布置两个附加的检测器72和74可以改进读出信号的信噪比。添加检测器的输出信号，把其总数从差动放大器76里的检测器30的输出信号中减去，该差动放大器的输出与如图1所示的信号处理器27连接。

在US-A4,242,579的扫描设备中，通过使物镜和记录载体的轴相对于彼此倾斜，可以实现如图3所示的子光束相对于物镜光瞳的移动，如图5示意性所示。该图和后面的图仅示出了图1中与本发明相关的那些元件，即记录载体2、物镜18和其中设置有辐射敏感检测系统的图像平面62。该倾斜的角度和由此读取光束20的主光线入射到记录载体上的角度可以选择成使得部分反射的零级子光束b(0)和部分的其中一个反射的第一级子光束穿过该光瞳。在如图5所示的倾斜位置，使零级子光束和第一级子光束向下偏转，使得部分第一级子光束b(+1)穿过物镜光瞳的一半，而部分零级子光束b(0)穿过该光瞳的另一半。

由于聚焦的读取光束沿偏斜的方向穿过记录载体的基底并且由于对于预计的应用来说该基底应该具有给定的厚度，因此把不可接受的像差量引入到读取光束中，并由此引入到读取光点中。主要的像差是彗形像差，它可能导致在信息结构的相邻轨迹之间产生串扰。其它像差是象散和更高级的像差。依照本发明，通过改变信息层表面，使得在读取过程中，记录载体的正面(即指向物镜的表面)与读取光束的主光线垂直，从而实现子光束的偏转。这样可以得到一种新型的记录载体。

图6示意性地示出了读取装置的元件和这种记录载体的第一实施例。记录载体的背面(即信息层4)具有三角形形状80，即包括交替显示第一倾斜角或倾角的第一区域82和显示与第一倾角相对的第二倾角的第二区域84。三角形形状的间距使得其仅使读取光束在被反射的同时偏转，但不将该光束分成子光束。因此，该间距或空间周期比信息结构的间距大，即信息区的长度(沿读取方向)和中间区的长度之和。小平面(facet)82、84相对于与入射面6平行的平面倾斜的角度β选择成使得子光束由小平面反射的角度比第一级子光束由信息结构衍射的角度小。根据经验，角度β是聚焦在信息层上的光束的孔径角α一半的数量级。例如，如果使用具有数值孔径NA＝0.85的物镜读取记录载体，那么孔径角α为36°，而倾角β为18°。

把三角形叠加在信息结构上。如果读取光束入射到小平面82上，由信息结构形成的子光束将被向上偏转，使得部分零级子光束b(0)和部分第一级子光束b(-1)将穿过物镜光瞳的不同半部分，从而允许在该小平面的位置读取高密度的信息。如果读取光束入射到小平面84上，由信息结构形成的子光束将被向下偏转，使得部分第一级子光束b(+1)和部分零级子光束将穿过物镜光瞳的不同半部分。由b(+1)子光束中信息结构引入的相位调制与b(-1)子光束中引入的相位调制相同。

在读取信息结构的过程中，或者部分b(+1)或者部分b(-1)子光束会与部分零级子光束在任何时刻一起穿过物镜光瞳。这表示在每个时刻辐射敏感检测系统都会提供每个时刻的信息信号Si(26)。因而信息层的三角形形状允许读取和使用倾斜的记录载体读取的信息结构相同的高密度信息结构。然而，读取光束不会偏斜地穿过记录载体，使得不会再把不可接受的大像差引入到该光束中以及引入到由该光束形成的读取光点中。由信息层的三角形厚度变化引入的球面像差非常小，所以可以忽略它。

具有三角形表面轮廓的记录载体的示意性截面图可以是切向或径向截面。然而，如果小平面82和84的连续是沿切向方向即扫描方向的，焦点伺服回路就需要相当大的带宽来使读取光束聚焦在信息结构上。因此，优选的是使所述连续沿径向方向，在这种情况下信息区可沿圆形或类似圆形的轨迹布置。所述连续还可以沿切向方向和径向方向之间的任何方向。优选的方向由信息区的布置和读取这些区的方式决定。信息结构布置在轨迹中的优选方向可以与按其它方式布置的信息结构的方向不同。在按轨迹方式布置的信息结构中，信息区沿轨迹方向彼此接替，轨迹宽度足以仅仅容纳一个信息区。在任何时刻仅读取一个信息区。不同布置的信息结构的一个实例是所谓的2D-OS(二维光学存储)。这些结构被分为多个块，每一个块包括多个信息区。这些块可以具有六角形形状。例如通过检测元件阵列同时读出一个块中的所有信息区，该检测元件的数量对应于块中信息区的数量。在先前提交的共同未决申请PHNL020147中描述了2D-OS信息结构。对于二维的信息结构，表面轮廓或光栅条的优选方向相对于这些块可是是斜的。

代替三角形轮廓，该信息层还可以显示锯齿形背面。

对于其中信息区的间距是可变化的记录载体来说，例如从外部轨迹向内部轨迹减小，表面轮廓的间距也可以变化，从而使得该间距跟随信息结构的间距变化。

图7示意性地示出了依照本发明的记录载体的第二实施例。信息层4现在是一个扁平层，其具有由图7中虚线86表示的规则衍射光栅。这种光栅包括交替的光栅条和中间条的周期结构，并且可以将入射辐射束分成零级子光束、(+1)级子光束和(-1)级子光束，其中第一级子光束分别由虚箭头线b’(+1)和b’(-1)表示。规则光栅的周期比信息结构的周期大，从而通过规则光栅使子光束b’(+1)和b’(-1)偏转一个角度，该角度比通过信息结构使子光束b(+1)和b(-1)偏转的角度更小。子光束b(+1)和b(-1)由图7中的单实箭头线表示。因为规则光栅被叠加在信息结构上，所以由信息结构形成的零级和第一级子光束b(0)、b(+1)和b(-1)中的每个子光束将进一步被规则光栅衍射到双衍射的零级和第一级子光束。在这些反射的双衍射子光束中，子光束b(+1，-1)和b(-1，+1)穿过物镜的光瞳和准直透镜，如图7所示。第一和第二索引涉及分别由信息结构和规则光栅导致的衍射级。图7中未示出的子光束b(0，0)具有与入射读取光束相同但是相对的光线方向，它也可以穿过该光瞳。通过这种方式，可以实现由信息结构调制的第一级子光束与零级子光束在辐射敏感检测系统的位置处发生干涉，并且使得以实质上增大的分辨率进行读取操作变得可能。

因为规则光栅是读取设备的焦点伺服系统的一个扁平元件，所以光栅条可以沿具有以轨迹布置的信息区的盘形载体的切向或径向延伸，或沿任何其它方向延伸。此外，优选的方向由布置信息区所依据的图案和读出信息区的方式决定。

如果信息结构的间距是可变化的，也可以改变规则光栅的间距，使得光栅间距跟随信息结构的间距。

假设规则光栅以所需的偏转角度范围衍射入射辐射，那么它可以是任何类型的振幅或相位光栅。考虑到辐射效率，该光栅优选是相位光栅。这种光栅可以包括与中间条不同的另一高度的光栅条。可替换地，该光栅可以包括多个光栅条，其具有与中间条不同的折射率。例如，后一光栅的材料是相变材料，该相变材料已经处理成使得光栅条的材料处于晶态，而中间条的材料处于非晶态。

规则光栅还可以由类似于图5所示的表面形状构成，即三角形形状或锯齿形，但是具有基本上更小的周期，使得它可衍射入射的读取辐射。该规则光栅可以布置成如图7所示的同一双衍射子光束穿过物镜的光瞳。

操纵步骤(mastering step)构成记录载体的制造过程的一部分，它可以如此改变从而提供具有所需的表面轮廓或规则光栅的记录载体。在操纵步骤中，使基底顶部的抗蚀剂层暴露于聚焦的辐射束，该辐射束的强度调制成与写入的信息一致。在抗蚀剂层上调制过的扫描可形成暴露区的图案，该暴露区在抗蚀剂层中与非暴露区交替。使抗蚀剂显影并利用该抗蚀剂图案作为蚀刻掩膜把该图案传送到基底中。从该被称为主片(master)的基底，形成不同阶段的模型，该模型可用于制造记录载体。为了获得具有依照本发明的表面轮廓或规则光栅的记录载体，可以在信号中给所需的表面轮廓或规则光栅编码，该信号可控制写入光束的调制，从而把轮廓或光栅刻在主片中。

可替换地，表面轮廓或光栅可以固定在信息层顶部上的分离层中。例如该分离层可以是相变材料层，通过聚焦到比用于写入信息结构的写入光点更大的光点上的光束，可以把表面轮廓或光栅写入到该相变材料层。

本发明提供一种用于增加光学记录载体中的信息层的信息密度的一般构思，该光学记录载体仍然能够被令人满意地读出，并且能够和不同类型的光学记录载体(如CD、DVD以及更高密度的记录载体)一起使用。

本发明还可以用于多层记录载体，即具有两个或多个信息层的记录载体。每个信息层都应该具有如上所述的表面轮廓或规则光栅。

本发明还可以应用于光学记录技术之外，例如在共焦扫描显微术中。本发明的实施包括通过具有表面轮廓或规则光栅的显微镜观察或检测提供的取样或一般为信息平面，该表面轮廓或规则光栅例如是包括轮廓或光轴的相位板的形式，该板在扫描过程中覆盖了信息平面。轮廓或光栅的间距应该比期望在取样中出现的间距更大。所述板构成扫描设备的一部分，使得现在本发明可以在该设备中实施。依照本发明的扫描设备与常规的共焦扫描显微镜或一般的扫描设备不同，其不同在于它包括一个板，该板具有用于把扫描束辐射沿一个方向以锐角从信息平面引导到入射扫描束的主光线的装置。因为板装置的不同实施例与上述的记录载体装置的实施例类似，所以不必详细描述该板装置。

Claims (14)

1.一种具有至少一个信息层的光学记录载体，其中信息以包括按轨迹方式布置的信息区的信息结构进行编码，该信息区沿轨迹方向与中间区交替；其特征在于该信息层包括用于把读取光束辐射沿一个方向以一锐角引导到入射光束的主光线的装置，该读取光束辐射垂直入射到信息层上。

2.根据权利要求1所述的光学记录载体，其特征在于所述装置由信息层的表面轮廓构成，该表面轮廓包括相对记录载体中心的法线具有第一倾斜角的第一表面部分，所述第一表面部分与第二表面部分交替，所述第二表面部分具有与第一倾斜角相对的第二倾斜角。

3.根据权利要求2所述的光学记录载体，具有盘形状，其特征在于所述表面轮廓沿盘的径向方向延伸。

4.根据权利要求3所述的光学记录载体，其特征在于所述表面轮廓是锯齿形轮廓。

5.根据权利要求3所述的光学记录载体，其特征在于所述表面轮廓是三角形轮廓。

6.根据权利要求1所述的光学记录载体，其特征在于所述装置由光栅构成，该光栅具有比信息结构的间距更大的光栅间距。

7.根据权利要求6所述的光学记录载体，其特征在于所述光栅包括一种结构，该结构是交替具有第一折射系数的第一区域和具有第二折射系数的第二区域，该第二折射系数与第一折射系数不同。

8.根据权利要求6所述的光学记录载体，其特征在于所述光栅包括一种结构，该结构是交替具有第一高度的第一区域和具有第二高度的第二区域，该第二高度与第一高度不同。

9.根据权利要求6所述的光学记录载体，其特征在于所述光栅包括相对于记录载体中心的法线具有第一倾斜角的第一表面部分，所述第一表面部分与第二表面部分交替，所述第二表面部分具有与第一倾斜角相对的第二倾斜角。

10.一种用于扫描信息平面的扫描设备，该设备包括提供扫描束的辐射源，使垂直入射到信息平面上的扫描束聚焦在扫描光点的物镜系统，固定目标的目标保持器，和把来自信息平面的辐射转变成读取电信号的辐射敏感检测系统，其特征在于它包括在扫描动作过程中布置成覆盖信息平面的板，该板具有用于把扫描束辐射沿一个方向以一锐角从信息平面引导到入射扫描束的主光线的装置。

11.根据权利要求10所述的扫描设备，其特征在于所述装置由板的表面轮廓构成，所述表面轮廓包括相对于板的法线具有第一倾斜角的第一表面部分，所述第一表面部分与第二表面部分交替，所述第二表面部分具有与第一倾斜角相对的第二倾斜角。

12.根据权利要求11所述的扫描设备，其特征在于所述表面轮廓是锯齿形轮廓。

13.根据权利要求11所述的扫描设备，其特征在于所述表面轮廓是三角形轮廓。

14.根据权利要求10所述的扫描设备，其特征在于所述装置由衍射光栅构成。

Images