专利名称：光记录以及播放系统用的光物透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光记录以及播放系统用的光物透镜，特别是关于光量损失少，且开口数大的近场记录系统用的光物透镜。
(2)背景技术光记录媒体或者是光磁记录媒体是，字节(或者是记录标志)的大小要小型化，而且轨道宽度要狭小才能拥有高密度记录容量。但是为了在记录媒体的记录膜上形成字节，聚光在记录媒体上的光斑点大小是按照回折限度而受到限制，因此提高记录密度是有一定的界限。
放眼当今的信息的大容量化趋势，需要开发一种可以克服现有的光记录/播放方式的界限的新的光记录/播放方式。最近正在增加对可以利用预测提高记录容量的近场(NEAR FIELD)的近场光记录/播放(NEAR FIELDRECORDING/REPRODUCTION)的研究。
近场光记录以及播放的原理如下。
用临界角以上的角度射入光物透镜内部的光是从曲折率密处到稀处时将会全反射。这时因为光的全反射，所以光物透镜表面上会存在微小的光；这种现象叫易消散的电波(evanescent wave)或者是消散波。利用此消散波的话，在以前的远声场里(far-field)能够进行因光的回折现象所出现的分解能的绝对的界限，就是因为回折界限而不能进行的高分解能。近场光记录以及播放光学是在光物透镜内部让光全反射后在光物透镜表面上生成消散波，再根据消散波和记录媒体的联结记录进行记录以及播放。
图1是在光记录系统里放大了安装在滑动部分的光学机器的断面图，此光学机器是半球型立体光物透镜sil(solid immersion lens)12和初集光光物透镜11构成的。半球型立体光物透镜SIL12的上面是球型，下面是平面半球型，安装半球型立体光物透镜SIL12时，半球型立体光物透镜SIL12的平面部中心要和初集光的光物透镜11焦点一致。跟着，射入到初集光光物透镜11的射入光14是被曲折后会聚集在半球型立体光物透镜12下方的平面部的中心。
为了利用光物透镜把字节记录到光盘上面，如图1所示，以最小的间距，例如10～70厘米的程度让半球型立体光物透镜12靠近记录媒体13的表面。这样靠近的话会产生在光物透镜下面初集光的光能量的一部分传达到记录媒体13的光近场现象。根据此近场现象可以在记录媒体13表面上记录或播放数据。例如从半球型立体光物透镜SIL12传达的能量是，把记录媒体表面的一部加热后能起极少的变化。因这种变化能在记录媒体表面上形成字节。就是，记录信息。在极少变化的处所可以利用反射率变化的特性读取记录的信息。把比记录时低的光通过光物透镜射入后，用光传感器测量从记录媒体表面反射再通过光物透镜出来的光的强度的话，根据字节的有无，反射率会有变化，所以能读取信息。
利用光物透镜的光学机器是，可以克服光的回折限制而减少光斑点，可是会出现以下问题。
通常光物透镜会发生光不能聚集到一处的失常(aberration)，像这样的失常具有光物透镜的倍率越高就会越大的特性。利用SIL的光学机器是需要大倍率的初集光光物透镜，所以初集光光物透镜的失常会大幅度降低光学机器的初次集光的功能。
此外，利用光物透镜的光盘记录播放装置是需要初集光光物透镜，所以装置的面积会变大又复杂，全体光盘储藏装置和初集光光物透镜的组装也会有难度。特别是，降低装置光物透镜的高度有限度，所以制造能在携带式机器上承载的超薄型的光记录播放系统是有难度的。
此外，根据决定射入的光斑点大小的要素之一的集束光光物透镜开口数，决定集光的收敛角(θ)，可是现有的光物透镜增加θ时有限度，所以不能再降低集光斑点大小。
而且，开口数越大越难控制集束光光物透镜SIL和放大光物透镜的厚度公差和要素(allignment)。不能精确地控制集束光光物透镜和放大光物透镜的厚度公差和要素的话，会影响到光记录装置的动作。
(3)
发明内容
本发明的目的是以提供集束光光物透镜的失常极少且射入到集束光光物透镜的光收敛角非常大的光学机器，以此能够提高在光记录以及播放系统里的集光性能以及记录密度。
本发明的另一目的是在于降低初集光光物透镜和集束光光物透镜所占据的面积以及厚度，可以容易组装光学机器以及全部系统，并形成超薄型的光记录以及播放系统。
实施例本发明的目的是这样实现的一种光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的光物透镜包括上部光物透镜上面中央形成从外部射入光的射入部，所述的射入部的周围形成反射面，下面的周边部是透过光的；下部光物透镜下面是抛物面，抛物面的中央是平坦面，在抛物面上除了上述平坦面之外，剩下的部分是反射面，上面的周边部是透过光的；所述的上部光物透镜的下面和所述的下部光物透镜的上面是互相邻接，两个光物透镜之间的接触面的中央形成反射装置。
上述光物透镜的射入部是，在光物透镜上面的中央部位呈圆角(cone)状，射入的光是向上部光物透镜扩散，扩散的光是在上部光物透镜下面反射后照射到上部光物透镜上面的射入部周围的反射面。
上部光物透镜和下部光物透镜之间的结合面上作为反射装置，形成空气曾或者是覆盖反射物质。
下部光物透镜的抛物面中央的平坦面上，抛物面的焦点是对于下部物镜上面对称的点。射入到下部光物透镜的光是在抛物面上第一次反射后，在下部光物透镜上面上第二次反射后，收敛到上述对称点。
利用本发明的光物透镜的光记录以及播放系统是，照射到上部光物透镜的射入部的光最终收敛到下部光物透镜的平坦面上，和位于光物透镜下面的记录媒体引起相互光磁作用。
下部光物透镜的下面是以抛物面形成，因此可以消除最终收敛的光的球面失常，最大限度的减少使用于光记录以及播放的光的斑点的大小。
本发明的效果本发明的光物透镜是让射入到形成在上部光物透镜上的圆角形态的射入部的光束使用于光记录以及播放，而不变成干扰，可以防止光的损失，可以减少光的失常，并且增大集束到集束光光物透镜的光的收敛角。以此能够提高在光记录以及播放系统里的集光性能以及记录密度。而且在没有放大光物透镜的状况下只用一个集束光光物透镜就可以体现近场光记录系统所需的光学机器，就可以体现在近场光记录系统所需的光学机器，而且可以显著地减少了系统的大小以及厚度，因此可以容易组装光学机器以及全部系统，并形成超薄型的光记录以及播放系统。再者，可以减少头部的重量，减少了光源的射入洞，可以大幅度的减少驱动装置以及系统全体的电力消耗。本发明可以安装在手机，PDA等携带形电子机器上的高密度内部储存器，所以使用于多种应用机器上。
本发明的光学机器是不仅适用于近场的光记录以及发生系统还使用于以往利用远声场(far-field)的系统。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
(4)
图1是展示了现有的近场光记录系统的SIL的断面图；图2a是展示了抛物面光物透镜的一例的断面图；图2b是展示了抛物面光物透镜的一例的断面图；图2c是展示了按照本发明的抛物面光物透镜的一例的断面图；图3是展示了按照本发明的环形光束形成光物透镜的实施例的断面图；图4a是展示了本发明的光物透镜的结合例子的断面图；图4b是展示了本发明的另外一种实施例的断面图；图5是展示了的利用本发明的光物透镜的光记录系统的一例的表示图；附图中的主要部分的符号说明40射入光41a上部光物透镜42a下部光物透镜 43射入部45倾斜部46抛物面47a反射物质 48平坦面49收敛点
(5)具体实施方式
通常在球面光物透镜里会出现光收敛不到一个点上的球面失常，因为这样的球面失常会增大了集光的斑点，收敛的光斑点大小越大，光记录系统上的记录密度会越小。
本发明的光物透镜是，第二反射面是非球面，可以消除球面失常，因此可以变小收敛光的斑点。
图2a是展示了抛物面光物透镜的一例的断面图。射入到抛物面光物透镜20a的平衡光束22是根据抛物面的特性收敛在抛物面的焦点24a上。此时，收敛的光是不存在球面失常，而且光的斑点也变小。
本发明是应用这些抛物面光物透镜的特性，把抛物面光物透镜当作一个构成要素。
图2b是展示了抛物面光物透镜的一例的断面图。抛物面光物透镜的下面20b是覆盖有反射物质，因此射入到下面的光是都被反射掉。如图所示，光物透镜的下面反射出的光，在从光物透镜的上面21反射的时候，这些光都会聚在对于光物透镜的上面与抛物面的焦点对称的光物透镜内部的点(以下简称收敛点)24b。收敛点24b是如图2a所示的，收敛到抛物面物镜的焦点的光相同，集中没有球面失常而且拥有非常小的斑点的光。但是图示的抛物面物镜是，需要重新反射射入后在光物透镜下面反射出的光后集中到光物透镜内部的收敛点的装置。
图2c是展示了按照本发明的抛物面光物透镜的一例的断面图。与图2b图示的抛物面光物透镜的差距事实是在光物透镜的上面21中央覆盖有反射物质23和光物透镜下面的中央形成平坦面25。
光物透镜上面的反射物质23是，射入到光物透镜的光22在覆盖了反射物质23的光物透镜下面20c反射后，重新在光物透镜上面反射。经过两次反射过程的光是没有球面失常的情况下集中到光物透镜下面的收敛点24c。
图2b是在光物透镜内部存在收敛点，图2c是平坦了光物透镜下面的中央部，收敛点就位于在光物透镜下面。具有如此构造的抛物面光物透镜是，让射入的光集在位于光物透镜下面的收敛点后，让通过了光系统中的光物透镜的光，以很小的间距，比如几个微毫米以内，接近记录媒体表面。
但是如图2c所示抛物面光物透镜是，只射入从光源射入的光中的边缘部位的光，中央的光22(图中虚线部分)由于光物透镜上面有反射物质23，都被反射掉，不能射入到光物透镜的内部，于是损失了光源发出的光，因此下降了光效率。假如在上述抛物面上具备把从光源发生的光转换为环形光束的装置的话，可以在没有光损失的情况下把没有球面失常的光集中到收敛点。为此，本发明是除上述抛物面光物透镜之外再具备生成环形光束的装置作为另一个的构成要素。
图3是展示了按照本发明的环形光束形成光物透镜的实施例的断面图。光物透镜的上面的中央形成有射入部33，其周围是以一定的角度倾斜的部位31。上述倾斜的部位31上覆盖有反射物质。光物透镜的下面是以平坦面形成，并在其中央覆盖有反射物质35。上述射入部33是在端面上，是成倒三角形，但是实际上，成圆角的形状，并在中央形成顶点34。
从光源垂直射入到光物透镜的光30a是被光物透镜下面的反射物质35都被反射掉后，射入到光物透镜上面的倾斜的部位31，再次反射出后与最初射入的方向平衡的方向，通过光物透镜下面的左右领域32。结果通过了光物透镜射入部的光是经过两次的反射过程后，以中空的环形光30b通过光物透镜。
图3的环形光30b形成光物透镜是，让射入的光全部通过光物透镜下面，调节光物透镜上面的倾斜的部位31和射入部33的角度，以此可以把通过光物透镜下面的光是垂直于光物透镜下面的，就是形成环形光束30b。
射入部33的形状是如图所示可以不同，为了变化通过射入部的光的扩散角度，以曲线形成射入部33的倾斜的端面。倾斜的端面是曲线的时候，可以以类似圆角形的球面或者是非球面形成倾斜端面。
如此形成的环形光束的装置是可以使用于如图2c说明的本发明的抛物面光物透镜供给环形平衡光束的装置。
图4a是展示了本发明的光物透镜的结合例子的断面图。图纸上表示的本发明的实施例是由上部光物透镜和下部光物透镜构成，上部光物透镜41a是形成环形光束的光物透镜，下部光物透镜42a是抛物面光物透镜。上部光物透镜41a的下面是邻接与下部光物透镜42a的上面，两个光物透镜的连接面的中央形成有反射物质47a。从光源产生的输入光40是垂直通过上部光物透镜的射入部43后被上部光物透镜41a下面的反射物质47a反射后，在上部光物透镜41a上面的倾斜部45反射出。经过两次的反射过程后，反射光束是以射入光束平行的角度通过上部光物透镜41a的下面，并以环形的光束射入到下部光物透镜42a。射入到下部光物透镜42a的光是到达下部光物透镜42a下面的抛物面46后被反射，被下部光物透镜42a上面的反射物质重新反射后，集中到位于下部光物透镜42a中央的平坦面48的收敛点49。集中在收敛点49的光是，不存在球面失常，所以光的斑点很小。
本发明是提供了可以形成上述环形光束的上部光物透镜41a和形成没有球面失常的光的抛物面下部光物透镜42a的组合，光束尺寸小，又不需要放大光物透镜的光记录系统用的光物透镜。
上述光物透镜的光收敛角是根据光物透镜的大小，更具体而言是上部光物透镜的射入部的角度以及倾斜部的角度，下部光物透镜的抛物面的形态等还可以调整到更大的角度。于是可以增大光物透镜的开口数，以此最大限度的减少光的斑点尺寸。
同时通过射入部43，最终集中到下部光物透镜42a的收敛部49的光是，在位于光物透镜下面的记录媒体(未图示)引起相互光磁性作用。根据光记录系统的摇晃等，记录媒体的表面和光物透镜下面不能维持水平而倾斜的时候，在记录媒体的表面形成物理的缺陷或者是记录媒体和光物透镜的距离起了变化，因此不能传达光信号。在本发明下部光物透镜的下面的平坦面48是大幅度减少了光物透镜下面和记录媒体表面接触的面积，因此可以解决上述的问题。
图4b是展示了本发明的形成环形光束的上部光物透镜和形成没有球面失常的光的抛物面光物透镜组合的另外一种实施例的断面图。
下面参考图4b进行详细地说明。
如图4a的实施例相同，图4b的实施例中有上部光物透镜41b的下面和下部光物透镜42b的上面相接触。与图4a不同的是，上部光物透镜41b和下部光物透镜42b的接触面的中央，形成空气层47b。如此的空气层是没有反射物质也可以全部反射从上部光物透镜或者是下部光物透镜射入到空气层的光。通过了上部光物透镜41b的射入部的光是被上述空气层474b反射出后，在上部光物透镜41b上面的倾斜部45再次反射后，垂直射入到下部光物透镜42b，在抛物面46反射出后又在空气层47b上全反射后最终集中到收敛点49上。
上面说明的本发明的光物透镜光物透镜是安装在光记录系统上，使用在光学信息的记录以及播放。下面对使用本发明的光物透镜的光记录系统进行说明。
图5是展示了的利用本发明的光物透镜的光记录系统的一例的表示图。
机体(未图示)内安装有挂住记录媒体(光盘)59的中央部的主轴马达58，机体内部的另外一侧上安装有记录以及播放装置。从光源51产生的射入光是通过校准光物透镜52，转换成平衡光束后通过光束分裂器53，经过光路径转换装置56，通过本发明的光物透镜57，在收敛为很小直径的光的状态下到达记录媒体59的表面。在记录媒体59上反射的光是重新通过光物透镜57，在光路径转换装置56变更光路径后，在光束分裂器53照射到传感器光物透镜54后最终到达光感知装置55。
图纸上扩大图示了光物透镜的尺寸，但在系统中实际上以很小的尺寸安装在头部(未图示)，光物透镜和记录媒体是隔着几个微毫米的距离而邻接。光物透镜的大小重量已经是非常小，因此在本系统容易伺服(servo)光物透镜，因此可以适用在固定形或者是分解形光拾取器上。
本发明的光物透镜可以在前面实施例中提示的有几种多样的变化，使用在多样的光学系统。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的光物透镜包括上部光物透镜上面中央形成从外部射入光的射入部，所述的射入部的周围形成反射面，下面的周边部是透过光的；下部光物透镜下面是抛物面，抛物面的中央是平坦面，在抛物面上除了上述平坦面之外，剩下的部分是反射面，上面的周边部是透过光的；所述的上部光物透镜的下面和所述的下部光物透镜的上面是互相邻接，两个光物透镜之间的接触面的中央形成反射装置。
2.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的上部光物透镜的射入部是形成在光物透镜上面的，呈圆角形状。
3.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的上部光物透镜的射入部周围的反射面是以一定的角度倾斜。
4.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的上部光物透镜的下面和所述的下部光物透镜的上面是平坦面。
5.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的上部光物透镜和所述的下部光物透镜之间的接触面的中央装置形成空气层，作为反射。
6.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的上部光物透镜和所述的下部光物透镜之间的接触点上覆盖有反射物质，作为反射。
7.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于所述的下部光物透镜的抛物面中央的平坦面上，存在对于下部光物透镜的上面与抛物面的焦点对称的点。
8.如权利要求1所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于射入到所述的上部光物透镜的射入光是转换成环形光束后射入到所述的下部光物透镜。
9.如权利要求8所述的光记录以及播放系统用的光物透镜，其特征在于从所述的上部光物透镜射入到所述的下部光物透镜的射入光是，对于下部光物透镜的上面垂直射入。
全文摘要
本发明涉及一种光记录以及播放系统用的光物透镜，包括上部光物透镜上面中央形成从外部射入光的射入部，所述的射入部的周围形成反射面，下面的周边部是透过光的；下部光物透镜下面是抛物面，抛物面的中央是平坦面，在抛物面上除了上述平坦面之外，剩下的部分是反射面，上面的周边部是透过光的；上部光物透镜的下面和下部光物透镜的上面是互相邻接，两个光物透镜之间的接触面的中央形成反射装置。本发明可以防止光的损失，提高在光记录及播放系统里的集光性能及记录密度，且只用一个集束光光物透镜就可以体现近场光记录系统所需的光学机器，显著地减少了系统的尺寸，因此系统容易组装，并能形成超薄型的光记录及播放系统。
文档编号G11B7/1372GK1517740SQ03114850
公开日2004年8月4日 申请日期2003年1月13日 优先权日2003年1月13日
发明者金英植 申请人:上海乐金广电电子有限公司