專利名稱：光記錄載體和光掃描裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光記錄載體，該光記錄載體包括一個信息層，該信息層具有基本上平行的軌道，用于以光可檢測的標記的圖案記錄信息。本發(fā)明還涉及一種用于掃描這種光記錄載體的光學播放機。
在傳統(tǒng)的光記錄中，根據(jù)標量衍射效應，當標記的寬度接近λ/3時，光記錄載體的信息密度達到了其上限，其中λ是用于掃描的射線束的波長。不過，當利用所謂的向量衍射效應時，寬度小于λ/3的標記依然可以被讀出。
美國專利第5880838號公開了用于確定這種小標記結(jié)構(gòu)參數(shù)(諸如長度和深度)的多種方法，這些方法通過測量由標記反射的射線的強度以及該反射束的偏振分量之間的相位差來確定標記的結(jié)構(gòu)參數(shù)。這些方法的缺點是，它們無法減小來自相鄰軌道的串擾。在無法減小串擾的情況下，相對較大的掃描光點阻礙了軌道間距的減小，從而由向量衍射效應造成的密度增加就只能在軌道方向上實現(xiàn)。
本發(fā)明的一個目的是，提供一種光記錄載體，其中，在軌道方向和橫貫所述軌道方向的方向上都實現(xiàn)了密度的增加，同時實現(xiàn)了掃描時軌道之間串擾的減小。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于掃描這種記錄載體的掃描裝置。
按照本發(fā)明，如果記錄載體上的軌道以成組的方式布置，每一組包括至少一個具有第一寬度的寬標記的第一軌道，和至少一個具有第二寬度的窄標記的第二軌道，所述第二寬度小于所述第一寬度，則第一個目的將得以實現(xiàn)。本發(fā)明是基于這樣一種見解做出的，通過利用這樣的事實當射線從標記上反射時，標記的寬度影響射線束的偏振狀態(tài)，由此區(qū)分由窄標記反射的射線和由寬標記反射的射線。因此，當輻射光點同時覆蓋了包括寬標記的軌道和包含窄標記的相鄰軌道時，可以根據(jù)射線的偏振狀態(tài)來區(qū)分該反射射線。在掃描裝置中，可以通過對來自記錄載體的射線的偏振狀態(tài)具有不同靈敏度的兩個檢測系統(tǒng)來實現(xiàn)串擾的降低。最好，所述第一寬度大于λ/(1.5n)并且所述第二寬度小于λ/(1.5n)。在這種情況下，對寬標記的掃描不會給出真正的向量衍射效應，而對窄標記的掃描則會給出真正的向量衍射效應。有助于讀取窄標記的向量衍射效應從這樣的標記反射的射線束的偏振狀態(tài)的變化。寬標記可以使用傳統(tǒng)的方法讀取，例如通過測量從寬標記反射的射線束的強度變化。為了在讀取寬標記時減小來自窄標記的串擾，可以使從寬標記反射的射線束的檢測對射線束的偏振狀態(tài)的變化不敏感。為了在讀取窄標記時減少來自寬標記的串擾，應當使從窄標記反射的射線的檢測對射線束強度的變化不敏感。
在該記錄載體的另一可選實施例中，所述第一寬度大于λ/(2n)而所述第二寬度小于λ/(2n)。于是，所述寬標記將會給出較小的向量衍射效應，而所述窄標記將會給出明顯的向量衍射效應。這兩個效應之間的差別可用于區(qū)別來自寬標記的射線和來自窄標記的射線。
如果所述第二寬度小于λ/(3n)，就可以更好地減小串擾。
記錄載體的一個特定實施例，適于使用一個輻射光點對第一和第二軌道同時進行掃描，包括由一個第一軌道和一個第二軌道組成的組。于是軌道的排列方式可以是第一、第二、第一、第二等等。另一個特定實施例包括由一個第二軌道、一個第一軌道和另一個第二軌道組成的組，于是給出了下述的軌道排列方式第二、第一、第二、第二、第一、第二、第二、第一、第二、等等。這個實施例適于由三個光點進行掃描，每個光點對應一個組中的一個軌道。
如果，一種用于對具有第一軌道和第二軌道的信息層進行掃描的光掃描裝置，該裝置包括一個輻射源，用于產(chǎn)生具有一種偏振狀態(tài)的射線束；和一個物鏡系統(tǒng)，用于將所述射線束匯聚到所述信息層上，其中，按照本發(fā)明，所述裝置包括一個第一檢測系統(tǒng)，其敏感于入射到其上的射線的第一特征，以便將來自所述信息層的射線轉(zhuǎn)換為代表存儲在所述寬標記中的信息的第一電信號；和一個第二檢測系統(tǒng)，其敏感于入射到其上的射線的第二特征，以用于將來自所述信息層的射線轉(zhuǎn)換為代表存儲在所述窄標記中的信息的第二電信號，該第二特征不同于所述第一特征，由此滿足了本發(fā)明的第二個目的。所述第一特征的一個例子是射線束的強度，使所述第一檢測系統(tǒng)適于按照傳統(tǒng)方式檢測來自寬標記的射線。所述第二特征的一個例子是所述射線束的偏振狀態(tài)，使得所述第二檢測系統(tǒng)適于檢測來自窄標記的射線。所述兩個不同的檢測系統(tǒng)允許以傳統(tǒng)的方式(如用于寬標記的方式)和利用向量衍射效應以一種改進的方式(如用于窄標記的方式)來讀取信息。
應當注意的是，在所述的美國專利第5880838號中公開的掃描裝置的一個實施例包括兩個檢測系統(tǒng)。這兩個檢測系統(tǒng)的輸出信號代表由窄凹坑反射的射線的兩種特征，這些特征用于導出凹坑的結(jié)構(gòu)參數(shù)，例如長度和深度。這兩個信號不代表存儲在記錄載體的兩個不同的軌道中的信息，它們包括具有不同寬度的標記；相反，它們代表存儲在一個單個軌道之標記中的信息。
在所述掃描裝置的一個特定實施例中，所述射線束在所述信息層上形成一個單一的光點，該光點分布于一個所述第一軌道以及一個相鄰的第二軌道上。在兩個相鄰的軌道中的寬和窄標記是同時讀取的。來自信息層的射線束被分光成兩個束，其中一個被引向所述第一檢測系統(tǒng)，而另一個被引向所述第二檢測系統(tǒng)。
在這個實施例中，優(yōu)選地將光點的射線線性偏振在與軌道方向成45度的方向上。在讀取窄標記時，45度適于確定偏振狀態(tài)的變化。相同的偏振狀態(tài)可用于讀取寬標記。為了減小串擾，第一檢測系統(tǒng)最好利用光學方法從來自信息層的射線束中濾除掉與軌道方向成零度或90度的線性偏振成分。
在另一個實施例中，所述射線束在所述信息層上形成了一個第一光點和一個第二光點，該第一光點分布在一個第一軌道上，而所述第二光點分布在一個第二軌道上。這使得每個光點內(nèi)的輻射光線被給予一個適合標記寬度的偏振狀態(tài)。為了更好地檢測，最好將第一光點的射線線性偏振在垂直于軌道方向的方向上，并且最好將第二光點的射線線性偏振在與軌道方向成45度的方向上。
現(xiàn)在將參照附圖借助實例對本發(fā)明進行更加詳細的介紹，其中附

圖1表示按照本發(fā)明的記錄載體；附圖2表示作為凹坑寬度的函數(shù)的凹坑相位深度，所述凹坑具有四分之一波長的深度；和附圖3表示按照本發(fā)明的掃描裝置。
附圖1表示按照本發(fā)明的光記錄載體的信息層的局部。它示出了七個軌道(10-16)，每個軌道用其虛中心線表示。這些軌道包括寬標記(17)和窄標記(18)，這些標記具有凹坑的形式，并且所述寬標記(17)和窄標記(18)分別具有第一寬度和大于該第一寬度的第二寬度。在一個軌道中，標記的寬度是相同的，而相鄰的軌道的標記寬度是不同的。標記的變化長度以及標記之間的間隔的變化長度代表所記錄的信息，這類似于在傳統(tǒng)的CR-ROM盤上記錄信息的方式。掃描光點19沿著軌道13運動。其寬度大于軌道間距，從而導致該光點將第一和第二軌道都覆蓋了。
將這些軌道分成兩個相鄰軌道的組，即，第一軌道11，13，15和第二軌道10，12，14，16。軌道間距是370nm。第一軌道上的寬標記的寬度等于250nm，第二軌道上的窄標記的寬度等于120nm。凹坑的深度等于四分之一波長。該記錄載體設(shè)計為由具有650nm波長和0.60數(shù)值孔徑的射線束讀出。該信息層在其射線入射側(cè)上覆蓋有一層聚碳酸酯透明層，該透明層的折射系數(shù)為1.58且厚度為0.6mm。
當標記寬度是波長的分數(shù)時，標記的相位深度對于垂直于軌道方向的射線的偏振方向(由TE表示)和對于沿著軌道方向的偏振方向(由TM表示)而言是不同的。從所述的美國專利第5880838號中可以獲知相位深度的計算結(jié)果并在附圖2中示出。對相鄰軌道的標記寬度之間的差值以及掃描束的偏振狀態(tài)進行適當?shù)倪x擇，就可以給予反射光線不同的偏振特性，例如，對于一個軌道是旋轉(zhuǎn)線性偏振狀態(tài)而對于相鄰的軌道是圓偏振狀態(tài)?？梢詫⑦@兩種偏振狀態(tài)看作不相關(guān)的讀出信道。
在掃描裝置中，射線分離成兩個信道便于產(chǎn)生徑向跟蹤誤差信號。由于每個信道只能查看這些軌道的一半，即，它觀察具有740nm的表觀周期(apparent period)的軌道，所以由信息層反射的第一衍射級的射線束的一次衍射將至少部分地通過物鏡系統(tǒng)。該光學系統(tǒng)中零級衍射和一級衍射的反射束之間的相互作用可以用來產(chǎn)生所述徑向跟蹤誤差信號，例如使用公知的推挽方法產(chǎn)生該信號。
附圖3表示一種光記錄載體30。該記錄載體包括一個透明層31，所述掃描射線束穿過該透明層到達一個信息層32。借助一個層33來保護該信息層免受外界的影響。該記錄載體由一個光學掃描裝置34進行掃描。該裝置包括一個輻射源35，例如半導體激光器，用于形成發(fā)散的射線束36。一個準直透鏡37將所述射線束36變換為平行束39。在通過了一個分束器40之后，平行束入射到一個光學轉(zhuǎn)換器41上。該轉(zhuǎn)換器將射線束39改變?yōu)檫m于對所述信息層32進行掃描的射線42。該轉(zhuǎn)換器可以借助一個衍射光柵將單一束39變成一個主束和兩個子束。它還可以改變射線束39的偏振狀態(tài)，例如，借助一個四分之一波長波片?？梢詫⒃撧D(zhuǎn)換器安裝在輻射源35和分束器40之間。一個物鏡系統(tǒng)43將所述平行束42聚焦成一個會聚束44，該會聚束44在所述信息層32上形成一個光點45。雖然此處顯示的物鏡系統(tǒng)是一個單透鏡，但是該物鏡系統(tǒng)也可以包含兩個或多個透鏡和/或衍射元件。
從信息層32反射的射線沿著正向束的部分路徑返回。在經(jīng)過了物鏡系統(tǒng)43之后，其形成了一個平行束46，并且，在經(jīng)過了所述轉(zhuǎn)換器41并經(jīng)分束器40反射之后，形成了一個平行束47。分束器48將射線束47的一部分引向第一檢測系統(tǒng)49，該分束器48可以對偏振狀態(tài)敏感。該檢測系統(tǒng)對入射在其上的射線的第一特征很敏感，并且該檢測系統(tǒng)包括第一濾光片50，以使該檢測系統(tǒng)敏感于來自記錄載體上的寬標記的射線。所述濾光片可以包括一個偏振鏡、一個四分之一波長波片或一個對偏振敏感分束器。來自濾光片的束可以包括兩個或多個子束，并且入射到檢測器52上。該檢測器可以包括若干個檢測器元件，可以安排這些元件以便在適當?shù)牡胤浇厝∩渚€束51的子束。所述第一檢測系統(tǒng)49的電輸出信號S1代表從第一軌道中的寬標記讀取到的信息，并且還可以代表來自第一軌道的聚焦和徑向跟蹤誤差信號。
所述平行射線束47的一部分由所述分束器48繼續(xù)傳送并入射到一個第二檢測系統(tǒng)53上。該檢測系統(tǒng)對入射到其上的射線的第二特征敏感，并且包括一個第二濾光片54，以使該檢測系統(tǒng)對來自記錄載體上窄標記的射線敏感。該第二濾光片54形成一個射線束55入射到檢測器56上。該第二檢測系統(tǒng)53的電輸出信號S2代表從第二軌道中的窄標記讀出的信息，并且還可以代表來自所述第二軌道的聚焦和徑向跟蹤誤差信號。
在掃描裝置的一個實施例中，從寬標記反射的射線是與圖面成45度的線性偏振射線，而從窄標記反射的射線是圓偏振射線，分束器40和48是非偏振型的。在讀取期間，TE和TM偏振輻射場都應當存在，例如通過將入射射線束的線性偏振方向選定在相對于軌道方向的45度角上。在這種情況下，TE和TM場具有相等的幅度和相位。
第一濾光片50包括一個偏振分束器，在其分束面上的法線與圖面之間形成了45度角。由該偏振分束器形成的兩個子束入射到兩個檢測器元件上，并且這兩個檢測器元件的電輸出信號進行相減。輸出信號S1與線性偏振射線束的強度相關(guān)。入射到第一檢測系統(tǒng)49上的圓偏振光會在兩個檢測器元件上產(chǎn)生相等的信號，因此不會對輸出信號S1產(chǎn)生影響。
在所述實施例中，所述第二濾光片54包括一個四分之一波長波片和其后的一個偏振分束器，其分束面上的法線與圖面之間形成45度角。由該偏振分束器形成的兩個子束入射到兩個檢測器元件上，并且這兩個檢測器元件的電輸出信號進行相減。輸出信號S2與圓偏振射線束的強度有關(guān)。入射到第二檢測系統(tǒng)53上的線性偏振射線會在兩個檢測器元件產(chǎn)生相等的信號，因此不會對輸出信號S2產(chǎn)生影響。
如附圖2所示，標記的相位深度差(例如0.4μm和0.15μm)已經(jīng)相當接近于上面給出的要求了。寬度的最佳選擇取決于凹坑的深度和覆蓋凹坑的反射層，例如薄的金屬層。TE和TM模式的相位和幅度可以通過在所述反射層的射線入射側(cè)上設(shè)置介電層來進行優(yōu)化。對入射射線的偏振狀態(tài)和在兩個檢測系統(tǒng)中所檢測的特定的偏振狀態(tài)還可以做出其它選擇。
在傳統(tǒng)的ROM盤中，軌道寬度通常是與光點大小可比擬的。對于這樣的盤，將軌道寬度減小到光點大小的一半是不可能的，這是因為第一衍射級的反射束落到了檢測孔徑之外。按照本發(fā)明，根據(jù)從相鄰軌道上反射的射線的偏振狀態(tài)的現(xiàn)有知識，理論上可以將軌道密度增加為原來的兩倍。
通過使用分光檢測器并檢測一級衍射射線的對稱性，可以以近乎傳統(tǒng)的方式產(chǎn)生徑向跟蹤誤差。主要的差別是，在第一檢測系統(tǒng)中針對一種標記寬度檢測這些圖案，并且在第二檢測系統(tǒng)中是針對另一種標記寬度進行檢測的。所述掃描裝置不需要包含四個(分光)檢測器?？梢允褂镁哂袃蓚€(分光)檢測器的傳統(tǒng)的MO檢測器結(jié)構(gòu)，此時可以結(jié)合一個機械裝置，以機械地引入或移除所述掃描裝置的四分之一波長波片。
由于采用了差值檢測方法來取代如傳統(tǒng)的ROM系統(tǒng)中所使用的那種直接強度管理，所以來自具有遠小于所述光點大小的窄寬度的標記的信號將具有足夠的SNR。例如，激光強度噪聲將不會再對SNR造成限制，因為在所述差值檢測器中消除了該噪聲。此外，在所提出的ROM記錄載體中對偏振的效應要大于MO介質(zhì)的小克爾旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種光記錄載體，包括一個信息層，該信息層具有基本上平行的軌道，用于以光可檢測標記的圖案記錄信息，其特征在于所述軌道以成組的方式布置，每一組包括至少一個具有第一寬度的寬標記的第一軌道，和至少一個具有小于所述第一寬度的第二寬度的窄標記的第二軌道。
2.按照權(quán)利要求1所述的光記錄載體，適于由波長為λ的射線束進行掃描，其中所述第一寬度大于λ/(1.5n)并且所述第二寬度小于λ/(1.5n)，其中n是在所述信息層的射線入射側(cè)上與其鄰接的材料的折射系數(shù)。
3.按照權(quán)利要求2所述的光記錄載體，其中所述第二寬度小于λ/(3n)。
4.按照權(quán)利要求1所述的光記錄載體，其中每一組包括一個第一軌道，并且在其每一側(cè)都有一個第二軌道。
5.一種光掃描裝置，用于對按照權(quán)利要求1的具有第一軌道和第二軌道的信息層進行掃描，該裝置包括一個輻射源，用于產(chǎn)生具有偏振狀態(tài)的射線束；和一個物鏡系統(tǒng)，用于將所述射線束匯聚到所述信息層上，其特征在于所述裝置包括一個第一檢測系統(tǒng)，其敏感于入射到其上的射線的第一特征，將來自所述信息層的射線轉(zhuǎn)換為代表存儲在所述寬標記中的信息的第一電信號；和一個第二檢測系統(tǒng)，其敏感于入射到其上的射線的第二特征，將來自所述信息層的射線轉(zhuǎn)換為代表存儲在所述窄標記中的信息的第二電信號，該第二特征不同于所述第一特征。
6.按照權(quán)利要求5所述的光掃描裝置，其中所述射線束在所述信息層上形成一個單個光點，該光點分布于一個所述第一軌道以及一個相鄰的第二軌道上。
7.按照權(quán)利要求6所述的光掃描裝置，其中將所述光點的射線線性偏振在與所述軌道方向成45度的方向上。
8.按照權(quán)利要求5所述的光掃描裝置，其中所述射線束在所述信息層上形成了一個第一光點和一個第二光點，該第一光點分布在一個第一軌道上，而所述第二光點分布在一個第二軌道上。
9.按照權(quán)利要求8所述的光掃描裝置，其中將所述第一光點的射線線性偏振為垂直于軌道方向，而將所述第二光點的射線線性偏振在與所述軌道方向成45度的方向上。
全文摘要
一種光記錄載體，包括一個信息層，該信息層具有基本上平行的軌道(11－16)。信息是以光可檢測標記的圖案進行記錄的。所述軌道以成組的方式布置，每一組包括至少一個具有寬標記(18)的第一軌道(11，13，15)，和至少一個具有第二寬度的窄標記(17)的第二軌道(10，12，14，16)，所述第二寬度小于所述第一寬度。設(shè)計用于對所述載體進行掃描的輻射光點(19)具有一大于軌道周期的寬度。
文檔編號G11B7/24085GK1571995SQ02820696
公開日2005年1月26日 申請日期2002年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月19日
發(fā)明者H·W·范克斯特倫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司