专利名称：光学扫描设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及扫描多层信息载体的光学扫描设备。
本发明尤其涉及用于从多层光盘读取和/或向其记录数据的光盘装置和光学数据存储。
背景技术：
常规光学扫描设备通常包括一个夹持器(clamper)，其上例如DVD(DVD表示数字多功能光盘)的光盘在扫描前被固定。光学扫描设备包括旋转电动机以旋转夹持器和信息载体。旋转的信息载体被光束扫描以读取已在螺旋状轨道中写入的信息，或者向螺旋状凹槽写入信息。
2003年2月27日提交的欧洲专利申请03290470.8，03290471.6和03290473.2致力于包括多个信息层的信息载体，该信息层的光学性质依赖于两个电极之间施加的电势差。这种信息载体可以具有相对多的信息层。实际上，适当选择施加到信息层上的电势差，通过一定波长的光束扫描，信息载体的一个信息层可以具有适于扫描该信息层的光学性质，而其它信息层对于该光束波长是透明的，这样不干扰对所扫描的信息层的扫描。这些专利申请中，描述了ROM、WORM和RW信息载体(ROM代表只读存储器，WORM代表一次可写多次可读，RW代表可写)。这样，措词“扫描”意味着从信息载体读取数据或向信息载体写入数据。
这种信息载体的一个实例在
图1a和1b中描述，对应于欧洲专利申请03290470.8中描述的信息载体。
这种信息载体包括第一信息层11、第一电解质层12、第一反电极13、间隔层14、第二信息层15、第二电解质层16和第二反电极17。这种信息载体可以包括多于2个的信息层。例如，这种信息载体可以包括10个、20个或高达100个或甚至更多的信息层。例如，图1b示出了包括6个信息层的信息载体。这种信息载体可以包括光学性质不能通过电势差而改变的信息层。例如，信息载体可以包括具有不可切换光学性质的ROM、WORM或RW信息层，所述信息层用作信息载体的最后信息层。这在执行BD标准(BD代表蓝光光盘)的信息载体中尤其有用。
信息层11和15包括坑(pit)和岸(land)，它们通过常规技术例如压纹和印刷而获得。
信息载体将要被波长1的光束扫描。选择第一和第二电解质层12和16、第一和第二反电极13和17以及间隔层14，使得它们对于波长1是透明的，或至少在该波长具有很小的吸收，以不会对光束产生影响。
图1a和1b的例子中，第一和第二信息层11和15包括电致变色材料。在上述专利申请中描述了其它信息载体，例如具有包括液晶材料信息层的信息载体。
电致变色材料是一种具有光学性质的材料，其光学性质可以随着电子的产生或消失而改变。电致变色材料在本领域技术人员中是已知的。例如，1995年出版的由Paul M.S.Monk等撰写的“ElectrochromismFundamentals and Applications”一书中描述了电致变色材料的性质。优选地，用在这种信息载体中的电致变色材料是噻吩衍生物，例如聚二氧乙基噻吩，也称为PEDT或PEDOT，例如，L.Bert Goenendaal等在Advanced Materials 2000，12，No.7中发表的“Poly(3，4-ethylenedioxythiophene)and ItsDerivativesPast，Present and Future”中有所描述。
在图1a的实例中，第一和第二信息层11和15的电致变色材料相同，并具有还原态和氧化态。选择电致变色材料使它处于还原态时在波长1具有高吸收和反射，处于氧化态时在波长1具有低吸收和反射。
当第一信息层11被扫描以从该第一信息层11读取信息时，电势差V1施加在第一信息层11和第一反电极13之间，第一信息层11的电势比第一反电极13高。电流从第一信息层11流向第一反电极13，而电子从第一反电极13传输到第一信息层11。电致变色材料吸收电子而被还原。由于电中性的原因，第一电解质层12的正离子被第一信息层11吸收或者负离子被第一信息层11排斥，第一电解质12的负离子被第一反电极13吸收或正离子被第一反电极13排斥。因此，第一反电极是接收离子的，是施主电极(donating electrode)。选择电势差V1使得当施加电势差V1时，第一信息层11的吸收和反射在波长1变得相对高。
然后，一旦第一信息层11的吸收和反射为高，使用常规读出技术，例如，使用诸如用于CD-ROM读出的相差读出原则，或者备选地，通过标记和无标记间的反射或吸收差，可以从该信息层读取信息。
一旦第一信息层11的信息被读取，则扫描第二信息层15。首先，通过在第一信息层11和第一反电极13之间施加一个-V1电势差(其是V1的负电势差)，第一信息层11变透明。这样，第一信息层11的电致变色材料被氧化，在这种状态下它在波长1具有低的吸收和反射。然后，通过在第二信息层15和第二反电极17间施加电势差V2，第二信息层15变成吸收性的。该实例中，V2等于V1，这是因为第一和第二信息栈包括相同的电致变色材料。
一旦第二信息层15的吸收变高，可以从该信息层读取信息。第一信息层11不干扰信息的读出，这是因为第一信息层11是透明的。因此，有可能仅寻址一个信息层，而信息载体的其它层都是透明的或具有低的吸收和反射。所需的层通过在不同信息栈中的信息层和反电极间施加适当的电势差而寻址。
这样信息层具有光学性质，其依赖于施加在两个电极之间的电势差。在图1a和1b的情况下，两个电极是信息层和反电极。在其它情况下，信息层可以位于两个电极之间。
因此，必须向这种信息载体施加电势差。对于在扫描时信息载体旋转的常规光学扫描设备来讲，这一点是不可能的。
发明简述本发明的一个目标是提供一种光学扫描设备，其能够扫描包括多个信息层的信息载体，该信息层的光学性质依赖于两个电极之间施加的电势差。
为达此目的，本发明提出了一种光学扫描设备，用于扫描包括多个信息层的信息载体，该信息层的光学性质依赖于两个电极之间施加的电势差，所述光学扫描设备包括固定部分和旋转部分，固定部分包括产生含有关于所选信息层信息的信号的装置，旋转部分包括接收所述信息载体的装置，所述接收装置包括多个连接所述电极的接触、检测所述信号的装置、解码所述信号的装置和在连接到对应于所选信息层的电极的接触之间施加电势差的装置。
根据本发明，信息载体固定到旋转部分。旋转部分包括多个连接到电极的接触。因为旋转部分和信息载体在扫描时旋转，所以不可能通过与光学扫描设备的固定部分相连的导线施加电势差到信息层。因此，旋转部分包括施加电势差的装置。当信息层由光学扫描设备选择以改变其光学性质时，发生装置产生一个包括关于所选信息层信息的信号，该发生装置没有安装在旋转部分中。固定部分中的电路可以控制该发生装置以产生该信号。旋转部分包括用于检测所述信号的装置。一旦信号被检测，则在旋转部分解码所述信号，并且关于所选信息层的信息被发送到施加电压装置，该装置在连接到对应于所选信息层的电极的接触之间施加电势差。因此，在光学扫描设备的固定部分和信息载体之间没有使用导线，这允许信息载体自由旋转。
优选地，用于施加电势差的装置包括电池。这允许连续地为信息层施加电势差，这样相对快速地改变其光学性质。
优选地，光学扫描设备包括安装在旋转部分上的感应线圈和通过所述感应线圈施加磁通量以产生感应电流的装置，以及施加电势差的装置，用来施加对应于所述两个接触之间的所述感应电流的电势差。在这种情况下，安装在旋转部分上的感应线圈提供了施加电势差的必要能量。因此，在旋转部分不需要电池，因为它的旋转通过感应线圈转化成电流。备选地，在旋转部分使用电池，使用感应线圈以对所述电池充电。
本发明的第一实施例中，发生装置是辐射源，检测装置包括光敏检测器。优选地，辐射源是用来扫描信息载体的辐射源。在这种情况下，使用相同的辐射源以扫描信息载体并且发送关于所选信息层的信息。因为仅需要一个辐射源所以简化了光学扫描设备。
本发明的第二实施例中，检测装置包括导电环，发生装置包括一个电刷，以传递所述信号到所述导电环。根据该实施例，使用电学接触以在固定部分和旋转部分之间传递信号。这可以通过滑动接触实现。优选地，导电环包括导电流体。这种导电流体可以容易随着旋转部分旋转，同时与固定电刷或电极接触。
本发明的第三实施例中，检测装置包括第一导体，发生装置包括第二导体以通过电容耦合传递所述信号到所述第一导体。
本发明的第四实施例中，检测装置包括感应线圈，发生装置包括电磁装置以在所述线圈中产生感应电流，所述感应电流对应于所述信号。
本发明还涉及改变信息载体中所选信息层的光学性质的方法，该信息载体包括多个信息层，该多个信息层的光学性质依赖于两个电极之间施加的电势差，所述方法包括下列步骤产生包括关于所选信息层信息的信号，检测并解码所述信号，和在对应于所选信息层的电极之间施加电势差。
参照此后描述的实施例，本发明的这些和其它方面将更显而易见。
附图简述现在参考附图，将以实例的形式详细描述本发明，附图中-图1a和1b示出了根据本发明的光学扫描设备使用的信息载体；-图2示出了根据本发明的旋转部分和信息载体；-图3示出了根据本发明的光学扫描设备；-图4的框图示出了图3的光学扫描设备的功能；-图5示出了根据本发明的优选实施例的光学扫描设备；-图6a示出了根据本发明第一实施例的光学扫描设备，图6b示出了图6a中P视点的投影图；-图7示出了图6a的光学扫描设备的优选实施例；-图8a示出了根据本发明的第二实施例的第一光学扫描设备，图8b是图8a中P视点的投影图；-图9a示出了根据本发明的第二实施例的第二光学扫描设备，图9b是图9a在P视点的投影图；-图10示出了图8a和8b的光学扫描设备的优选实施例；-图11a示出了根据本发明的第三实施例的光学扫描设备，图11b是图11a中P视点的投影图；-图12示出了根据本发明的第四实施例的光学扫描设备。
发明详述图2示出了根据本发明的旋转部分和信息载体。夹持器202用于固定地接收信息载体201。夹持器202安装在旋转轴209上，该旋转轴与旋转电动机(在图2中未示出)相连。夹持器202和旋转轴209形成了旋转部分。
信息载体201包括多个电极，例如电极203和204。信息载体201包括多个信息层，其光学性质依赖于两个电极之间施加的电势差。在图2的实例中，仅描述了信息载体201的一部分，其对应于所述信息载体201的内部部分。信息层可以是电极，如图1所述，或者信息层可以位于两个电极之间。
夹持器包括接触，例如接触207和208，这些接触连接信息载体201的电极。该实例中，第一电极203包括第一连接205，其与第一接触207相连，第二电极204包括第二连接206，其与第二接触208相连。
夹持器202的接触与在两个接触之间施加电势差的装置相连，该施加电势差的装置包括在旋转部分中，在下面的图中将有更详细的描述。
图2的实例中，夹持器202具有阶梯形状，这允许电极与夹持器的接触相连。可以提供其它形状的夹持器202，例如具有环形表面、接触安置在该表面上的圆中的夹持器。在这种情况下，信息载体具有在信息载体内部区域的表面的一个圆中安置的连接，该连接与信息载体的电极相连。下面，本发明将结合夹持器(例如图2中描述的夹持器)进行描述。当然，本发明适用于任何夹持器，只要夹持器包括与信息载体的电极相连的接触。
图3示出了根据本发明的光学扫描设备。该光学扫描设备包括夹持器301和发生装置302。夹持器301安装在旋转轴305上，该旋转轴与旋转电动机相连。夹持器301和旋转轴305形成旋转部分。发生装置302固定在光学扫描设备中。夹持器301包括8个接触311至318。夹持器301进一步包括检测装置303和寻址装置304。寻址装置304包括解码装置和施加电压装置，它们将在图4中描述。
发生装置302产生包括关于所选信息层信息的信号，该所选信息层的光学性质将被改变。例如，所选信息层的标识符在该信号中被编码。除了所选信息层的标识符，该信号可以包括接触(其间施加电势差)的标识符。这是等价的，因为所选信息层的标识符可以从其间施加电势差的接触的标识符推演。该信号可以包括其它信息，例如为改变所选信息层的光学性质而在两个接触之间所必须施加的电势差的幅度。
例如，该信号是调制信号，其作为所选信息层的信息的函数被调制。各种类型的调制都可使用，例如脉冲调制、模拟或数字频率调制、幅度调制或相位调制。
检测装置303用来检测发生装置302产生的信号。所检测的信号提供到寻址装置304，该寻址装置用来在两个接触之间施加电势差以改变信息层(对应于包括在信号中的信息)的光学性质。
在图4中详细描述寻址装置304。寻址装置304包括解码装置401、开关控制装置402、电源403和电压控制装置404。寻址装置304还包括开关，每个开关对应于给定的接触311至318。开关控制装置402、电源403、电压控制装置404和开关形成了施加电压装置。解码装置401、开关控制装置402和电压控制装置404由电源403供电。
发生装置302产生的信号被检测装置303检测。所检测的信号然后被解码装置401解码，解码装置401然后提供一个对应于所选信息层的标识符。解码装置401可以提供其它信息，例如必须施加在两个接触之间的电势差的幅度。基于该标识符，开关控制装置402控制开关，使得在对应于所选信息层的接触之间施加电势差。例如，如果我们假设所选信息层是位于和接触311和312相连的电极之间的信息层，开关控制装置402导通相应开关。在接触311和312之间施加电势差，使得相应信息层的光学性质改变。
电压控制装置404控制两接触之间施加的电势差。实际上，在具有多个信息层(其光学性质依赖于两个电极之间施加的电势差)的某些信息载体中，根据所期望改变的光学性质，必须施加不同的电势差。例如，有可能必须在信息层上施加正电势差使其吸收和反射，施加负电势差使其透明。
电源403可以是电池。例如通过用于扫描信息载体的辐射源照射的光电二极管，或通过例如额外的LED(LED代表发光二极管)这样的任何其它光源，或通过安装在旋转部分上的感应线圈，如图5所示那样，给所述电池充电。电池是特别优选的，因为它允许在对应于所选信息层的接触之间施加连续的电势差。因此，可以实现所选信息层的光学性质的相对快速地改变。
备选地，施加电压装置可以用来施加对应于接触之间所检测信号的电势差。在这种情况下，电源403是功率转换器，例如整流器。所检测信号的一部分被解码装置401解码，另一部分被发送到电源403，该电源将该信号转换成功率。
电源403也可以是充电电池和功率转换器的组合。在这种情况下，所检测信号的一部分被转换成功率，它用来对电池充电。
图5示出了根据本发明的旋转部分，具有安装在旋转部分上的感应线圈。夹持器301包括安装在其上的感应线圈501。光学扫描设备还包括固定的磁体502，其产生磁场B。在信息载体的扫描过程中，夹持器301旋转。因此，由感应线圈501内部磁场产生的磁通量变化，使得在感应线圈501中产生感应电流。该感应电流被寻址装置304使用，该寻址装置304在对应于所选信息层的两个接触之间提供所述感应电流。在这种情况下，不需要电池。备选地，也可以在旋转部分使用电池，感应电流用来对所述电池充电。
图6a示出了根据本发明第一实施例的光学扫描设备。该实施例中，发生装置是辐射源602，检测装置包括光敏检测器601。例如，辐射源602是激光器或LED。辐射源602产生包括关于所选信息层信息的辐射，例如脉冲调制辐射。光敏检测器601检测该辐射并发送一个对应于该辐射的信号到寻址装置304。图6b是图6a中P视角的投影图。
图6a和6b的实例中，光敏检测器601并不持久被辐射源602照射。实际上，光敏检测器601具有一定面积，并安置在夹持器301上，所以在扫描固定安置在夹持器301上的信息载体的过程中光敏检测器601随着夹持器301旋转。如果假设光敏检测器601的直径为1毫米，如果夹持器301以每秒10米的线速度旋转，其对应于常规光学扫描设备(例如CD(压缩光盘)，DVD或BD(蓝光光盘))中使用的线速度，则光敏检测器601在夹持器301的每个旋转中被照射约0.1微秒。在0.1微米这段时间内，光敏检测器601必须接收关于所选信息层的信息。如果信息载体包括100个信息层，需要少于100个脉冲以解码关于这些信息层的信息。因此，可以使用微秒长度的脉冲。通过用作辐射源602的常规LED和激光器很容易实现这一点。
图7示出了根据本发明第一实施例的光学扫描设备，其中辐射源602是用于扫描信息载体的辐射源。光学扫描设备包括激光源602和物镜603。激光源602产生光束，该光束通过物镜603聚焦到扫描的信息层。该实施例中，激光源602还用来产生包括关于所选信息层信息的辐射。实际上，激光源602是光学拾取单元的一部分，它对于信息载体是相对可移动的。光束用来对待选信息层的信息进行编码。例如激光源602产生调制光束。一旦光敏检测器601检测到该调制光束，则移动激光源602以扫描信息载体。
该实施例中，发生装置相对于信息载体是可移动的。然而，当发生装置产生包括关于所选信息层的信息的信号时，它们保留在固定的位置。因此，措词“固定部分”不应理解成完全固定的部分，而是当旋转部分旋转时它是可以固定的部分，即，不随旋转部分旋转的部分。
通过物镜603，或者通过额外的透镜，调制光束可以聚焦在光敏检测器601上。也可能发送调制光束到光敏检测器601。在脉冲调制的情况下，可以使用微秒长度的脉冲，如前所述。这样的脉冲通过用在常规光学扫描设备中的常规激光源很容易实现。
图8a示出了根据本发明的第二实施例的第一光学扫描设备。这种光学扫描设备包括导电环801、电刷802和发生器803。发生器803和电刷802形成发生装置。图8b是图8a从P视角的投影图。
发生器803产生包括所选信息层信息的信号。该信号传输到电刷802，该电刷与导电环801电学接触。这样该信号被导电环801检测，然后传输到寻址装置304，该寻址装置的作用在图4中已经描述。
例如电刷802是碳刷。导电环801和碳刷802形成了滑动接触。这种滑动接触例如在1983年8月9日授权的专利US 4,398,113中有所描述。除了电刷，可以使用另一种导电环，其相对于导电环801是固定的，与导电环801电学接触。为获得这种方法，可以在两个导电环之间使用滚珠轴承。该滚珠轴承被导电油或油脂润滑，该导电油或油脂可以包含导电颗粒，例如碳颗粒或金属颗粒或导电聚合物。
图9a示出了根据本发明的第二实施例的第二光学扫描设备，图9b是图9a在P视角的投影图。该光学扫描设备包括和图8a和8b中示出的光学扫描设备相同的元件，但导电环801安装在夹持器301上而不是旋转轴305上。这种光学扫描设备的功能与图8a和8b中描述的功能相同。
图10示出了根据本发明的第二实施例的光学扫描设备的优选实施例。在该优选实施例中，导电环由导电流体1004制成。导电流体封装在隔离部分1001中，该隔离部分固定在光学扫描设备中。密封环1005用来容纳导电流体1004以允许旋转轴305相对于隔离部分1001旋转。
电极1002插入到导电流体1004中，并与产生包括关于所选信息层信息的信号的发生器1003相连。该信号然后经过导电流体传递到寻址装置304，该寻址装置的功能在图4中已有描述。导电流体1004可以是一种导电的流体、或是具有金属颗粒或碳颗粒的流体载体的悬浮液。例如，具有嵌入在矩阵中的铜颗粒的聚合体矩阵可以用作导电流体1004。
图11a示出了根据本发明第三实施例的光学扫描设备。该实施例中，光学扫描设备包括第一导体1101和与发生器1103相连的第二导体1102。第一导体1101安装在旋转轴305上，第二导体1102是光学扫描设备的一个固定部分。绝缘体1104位于第一和第二导体1101和1102之间。例如，绝缘体是空气或绝缘油薄膜。第一导体1101、绝缘体1104和第二导体1102形成了电容环。图11b是图11a在P方向的投影图。
当选择一层时，发生器1103产生一个包括关于所选层信息的信号。该信号施加在第二导体1102的电极上，该第二导体布置成在第二导体1102和第一导体1101之间发生电容耦合的形式。因此，信号传输到第一导体1101，然后被所述第一导体1101检测。所检测的信号然后被发送到寻址装置304。
因为电容耦合不需要第二导体1102和第一导体1101之间的任何接触，所以在根据本发明的光学扫描设备中易于实施，本发明的光学扫描设备需要一个在固定部分和旋转部分之间传递的信号。
图12示出了根据本发明第四实施例的光学扫描设备。该实施例中，光学扫描设备包括安装在旋转轴305上的感应线圈1201、电磁装置1202和发生器1203。电磁装置1202与发生器1203相连。电磁装置1202和发生器1203形成发生装置，其固定在光学扫描设备中。发生器1203产生包括关于所选层信息的信号。例如，产生调制信号。电磁装置1202将该信号转换成调制的磁场。因此在感应线圈1201中产生感应电流，该感应电流是调制的，并且对应于发生器1203产生的调制信号。因此，感应线圈1201用来检测发生器1203产生的信号。所检测的信号然后传输到寻址装置304。该实施例中，感应线圈1201的旋转不起任何作用，因为感应电流由感应线圈1201中磁通量的变化产生，该变化起因于调制的磁场。因此，所检测的信号不依赖于旋转部分的旋转速度，而这一点是有利的。
下述权利要求中的任何附图标记不应理解为限制权利要求。很明显动词“包括”和它的组合使用不排除任何权利要求中定义的其它元件的存在。元件前的“一”或者“一个”不排除这样多个元件的存在。
权利要求
1.一种扫描信息载体(201)的光学扫描设备，该信息载体包括多个信息层，它们的光学性质依赖于两个电极(203，204)间的电势差，所述光学扫描设备包括固定部分和旋转部分，固定部分包括产生含有关于所选信息层信息的信号的装置(302)，旋转部分包括接收所述信息载体的装置(301)，所述接收装置包括多个连接所述电极的接触(311-318)、检测所述信号的装置(303)、解码所述信号的装置(401)和在连接到对应于所选层的电极的接触之间施加电势差的装置(402，403，404)。
2.如权利要求1所述的光学扫描设备，其中施加电势差的装置包括电池(403)。
3.如权利要求1所述的光学扫描设备，进一步包括安装在旋转部分上的感应线圈(501)和通过所述感应线圈施加磁通量以产生感应电流的装置(502)，采用施加电势差的装置施加对应于所述两个接触之间的所述感应电流的电势差。
4.如权利要求1所述的光学扫描设备，其中发生装置是辐射源(602)，检测装置包括光敏检测器(601)。
5.如权利要求4所述的光学扫描设备，其中辐射源是用于扫描信息载体的辐射源。
6.如权利要求1所述的光学扫描设备，其中检测装置包括导电环(801)，发生装置包括电刷(802)，用于传输所述信号到所述导电环。
7.如权利要求6所述的光学扫描设备，其中导电环包括导电流体(1004)。
8.如权利要求1所述的光学扫描设备，其中检测装置包括第一导体(1101)，发生装置包括第二导体(1102)，以通过电容耦合传递所述信号到所述第一导体。
9.如权利要求1所述的光学扫描设备，其中检测装置包括感应线圈(1201)，发生装置包括电磁装置(1202)，以产生所述线圈中的感应电流，所述感应电流对应于所述信号。
10.一种改变信息载体中所选信息层的光学性质的方法，该信息载体包括多个信息层，信息层的光学性质依赖于两个电极之间施加的电势差，所述方法包括下列步骤产生含有关于所选信息层信息的信号，检测和解码所述信号，和在对应于所选信息层的电极之间施加电势差。
全文摘要
本发明涉及扫描信息载体的光学扫描设备，该信息载体包括多个信息层，信息层的光学性质依赖于两个电极之间施加的电势差。光学扫描设备包括固定部分和旋转部分，固定部分包括产生含有关于所选信息层信息的信号的装置(302)，旋转部分包括用于接收信息载体的装置(301)。接收装置包括多个连接电极的接触(311－318)、检测信号的装置(303)、解码信号的装置(304)和在连接到对应于所选信息层的电极的接触之间施加电势差的装置(304)。
文档编号G11B7/00GK1802698SQ200480016034
公开日2006年7月12日 申请日期2004年6月3日 优先权日2003年6月11日
发明者E·梅因德斯, M·范德马克, A·帕迪, J·维尔德比克, J·卡尔曼 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司